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TeX
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\chapter{Hardware}
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\begin{shadequote}
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A differenza del software, l'hardware è la parte del computer che, quando non funziona, si può prendere a calci.
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\par\emph{Proverbio popolare}
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\end{shadequote}
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\begin{wrapfigure}{R}{0pt}
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\centering
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\includegraphics[width=0.3\linewidth]{img/raster/personal-computer}
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%\caption{}
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%% fonte: http://pngimg.com/download/7719
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%% licenza: CC-BY-NC 4.0
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\label{fig:personal-computer}
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\end{wrapfigure}
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Con il termine \emph{hardware} si indica la parte fisica di un computer, ovvero l'insieme delle parti elettroniche, elettriche, meccaniche, magnetiche, ottiche che ne consentono il funzionamento.
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Hardware (in inglese il vocabolo letteralmente significa ferramenta) deriva da hard, ``duro", e ware ``merce". Il termine si contrappone alla parte logica e immateriale del PC che è il software, di cui si è parlato nel capitolo precedente.
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Colloquialmente, si usa denominare \textbf{periferiche} tutte le parti \textit{hardware} esterne al computer, come il mouse, la tastiera, il monitor...
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% Descrizione dei differenti ``elaboratori": computer fissi, portatili, tablet, smartphone
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\section{Il Personal Computer}
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Personal Computer (PC), nel significato originale del termine, è un qualsiasi computer che sia stato progettato per l'uso da parte di una singola persona (in opposizione per esempio ai computer a cui interi gruppi di persone accedono attraverso terminali remoti).
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Attualmente il termine PC è usato per indicare macchine dedicate all'uso domestico, per ufficio o piccole aziende.
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% preferirei non utilizzare il termine ``IBM compatibile"
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In alcuni contesti il termine PC ha assunto un significato ancora più specifico: il ``PC" è un generico computer con Microsoft\reg Windows\reg, a cui si contrappone il ``MAC", macchina prodotta da Apple\reg. Questa distinzione poteva avere un senso fino ad una decina di anni fa, quando le due categorie erano separate da profonde differenze tecnologiche, mentre oggi perde di efficacia e possono essere considerati entrambi dei generici personal computer.
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Anche i portatili\footnote{Detti anche \textit{laptop}.} ed i più piccoli netbook\footnote{Vengono così identificati quei computer portatili con schermi di dimensione molto ridotta.} possono essere considerati dei personal computer, condividendone la struttura interna in scala ridotta.
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%% cellulari, tablet...
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La miniaturizzazione sempre maggiore ha dato vita a prodotti destinati ad un uso portatile, quali tablet e smarphone, che per certi versi possono essere considerati dei micro pc.
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\section{Come funziona il PC}
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\begin{figure}
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/vectors/ArchitetturaVonNeumann}
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\caption{Struttura base di un computer.}
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% Credits:
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% CC 0 - https://pixabay.com/en/ram-chip-computer-hardware-152655/
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\end{figure}
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Prima di addentrarsi all'interno del computer commentando i vari pezzi che lo compongono con tutte le diverse sfumature, se ne presenta uno schema a blocchi il più generale (e semplificato) possibile, che vale per computer fissi, portatili, fino ai cellulari.
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Al centro troviamo la \textbf{CPU} (Central Processing Unit), anche chiamata \textit{processore}. È la parte capace di fare operazioni aritmetiche (somme, sottrazioni, ...), logiche (questo numero è maggiore di quest'altro) e di prendere decisioni.
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La CPU da sola, però, non \textit{sa} che cosa fare né ha spazio per tenere i risultati delle operazioni a piacimento. Pertanto a suo fianco si trova la memoria principale o \textbf{RAM} (Random Access Memory). Al suo interno vengono caricate le istruzioni che la CPU, passo per passo, deve eseguire, e quest'ultima vi \textit{appoggia} i risultati.
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La RAM ha il pregio di essere una memoria che lavora molto rapidamente a fianco del processore, ma lo svantaggio di essere una memoria \textit{temporanea}: senza alimentazione non riesce a mantenere alcun dato, quindi allo spegnimento del computer viene completamente cancellata.
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Ci vengono in aiuto le memorie secondarie (l'hard disk, la penna USB, ...), su cui vengono salvati i risultati definitivi del nostro lavoro.
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Infine, possiamo interagire con il computer mediante \textbf{periferiche}, oggetti che traducono dei movimenti fisici, come la pressione di un tasto o il movimento della mano, in impulsi elettrici comprensibili al processore ed ai vari circuiti di contorno (come fanno la tastiera ed il touch screen), oppure l'esatto opposto (come fa lo schermo).
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Per fare un esempio consideriamo un programma di videoscrittura su cui stiamo scrivendo una lettera. Ogni volta che premiamo un tasto della tastiera il processore lo \textit{annota} nella memoria RAM e lo visualizza sullo schermo e, di tanto in tanto, cliccando sul pulsante ``salva" ordiniamo alla CPU di memorizzare stabilmente il lavoro sulla memoria secondaria.
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\section{Componenti del PC}
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\begin{figure}[hbt!]
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\centering
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\includegraphics[width=.5\linewidth]{img/vectors/PC-esploso}
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\caption{Componenti principali di un computer [\href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Personal\_computer,\_exploded.svg}{credit Wikimedia}]}
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% \url{}
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\end{figure}
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\subsection{Il case}
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Il case, o cabinet, (dall'inglese cassa, scatola) è il contenitore di
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plastica o metallo che contiene i vari componenti del PC fisso.
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Nel caso di computer portatile si parla invece di \textbf{chassis}.
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%Può essere di 2 forme:
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%Desktop da posizionare sopra la scrivania in posizione orizzontale sotto il monitor.
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%Tower di solito si colloca sotto la scrivania.
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%Questo formato a sua volta può essere di 3 tipi:
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%- mini tower,
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%- midi tower
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%- high o big tower
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%La differenza tra i vari tipi sta nelle dimensioni.
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Il case è provvisto, sulla parte frontale, di una coppia di pulsanti per l'accensione ed il reset del PC e di due o più spie luminose.
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Possono essere presenti delle prese USB, degli slot per memory-card e dei connettori per il microfono e le cuffie. Tali interfacce dovranno essere collegate alla scheda madre.\\
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All'interno sono previsti degli alloggiamenti per hard disk, floppy e lettori ottici (CD/DVD).
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Spesso è anche presente un piccolo altoparlante utilizzato per segnalazioni acustiche di errore.\\
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La parte posteriore espone direttamente i connettori presenti sulla scheda madre o su eventuali schede di espansione.
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Per aprire un case solitamente basta svitare quattro o più viti presenti sul retro.
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L'unico strumento che serve è un normale cacciavite a croce di dimensione media.
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Alcuni modelli sono provvisti di maniglie o altri sistemi di bloccaggio che non richiedono viti, rendendone più agevole l'apertura.
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%La scelta di un cabinet di tipo desktop o di tipo tower dipende dallo spazio che si ha a
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%disposizione.
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%I cabinet più piccoli occupano meno spazio, ma rendono difficili eventuali operazioni di
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%aggiornamento hardware (upgrade), in quanto un cabinet piccolo rende meno accessibili
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%i vari componenti all'interno.
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%I cabinet grossi occupano più spazio, ma permettono un accesso più agevole.
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%I cabinet di una volta erano quasi tutti di colore avorio, oggi ne esistono di tutti i colori,
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%dal nero al metallizzato, trasparenti e accessoriati di luci tipo “luna park”.
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\subsection{L'alimentatore}
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\begin{wrapfigure}{r}{0pt}
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\centering
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\includegraphics[width=0.35\linewidth]{img/raster/HW-alimentatore}
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\caption{Un alimentatore}
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\label{fig:hw-alimentatore}
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\end{wrapfigure}
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L'alimentatore di un PC fisso è un apparato elettrico che trasforma la corrente alternata in ingresso (qui in Italia, come in molti altri paesi europei, a 230 V) in corrente continua a 3/5/12 Volt con una potenza che può raggiungere anche i 1000 Watt.
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%Gli attuali alimentatori per PC, sia i formati standard ATX e SFX e quelli proprietari rappresentano la generazione successiva a quella dell'alimentatore formato “AT”, distinguendosi principalmente da questo, per il fatto di avere una gestione dell'accensione e dello spegnimento tramite un controllo remoto, i vecchi alimentatori invece, erano provvisti di un interruttore tipo “lampadina” per intenderci.
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Gli attuali alimentatori, detti ATX, prevedono uno o più connettori diretti alla scheda madre, più diversi connettori per alimentare hard disk e lettori CD/DVD.
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%Alcune schede madri richiedono una fonte di alimentazione ausiliaria a 12 volt, per questo, viene usato solitamente il connettore ausiliario «P4».
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Quando si collega la spina all'alimentatore questo non eroga energia alle componenti finché la scheda madre non rileva la pressione del tastino di accensione frontale.
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A rigori, non sarebbe possibile mettere in funzione un alimentatore ATX senza una scheda madre, ma si vedrà nel capitolo dedicato alle riparazioni ed ai test un ``trucchetto" per farlo.
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\subsection{La scheda madre}
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\begin{figure}[h!]
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\centering
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\includegraphics[width=0.5\linewidth]{img/raster/HW-schedamadre}
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\caption{Una scheda madre}
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\label{fig:hw-schedamadre}
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\end{figure}
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Viene chiamata anche \textit{motherboard} oppure \textit{mainboard} (scheda principale), per gli amici MoBo.
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Si tratta di una scheda elettronica realizzata con un circuito stampato, spesso a molti strati (multilayer), su cui si vanno a montare le principali componenti del sistema (il processore, la memoria RAM) ed a collegare i dischi fissi, i masterizzatori, le schede di espansione e tutte le periferiche.
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%Sono previsti inoltre i collegamenti con le periferiche esterne.
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Questa configurazione permette di modificare le varie parti hardware del sistema in maniera molto semplice.
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%Spesso le schede madri integrano anche alcune espansioni come la scheda audio, la scheda di rete e la scheda video ed avere la possibilità di ospitare più processori.
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Le schede madri variano da costruttore a costruttore e ognuna possiede delle caratteristiche particolari: per esempio, ogni scheda madre è adatta ad una famiglia di CPU, ed è fornita di una mascherina personalizzata da montare sul lato posteriore del cabinet.
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I componenti essenziali da tenere in evidenza in una scheda madre sono:
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\begin{minipage}{.72\linewidth}
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\paragraph{L'alloggiamento della CPU}
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Chiamato \emph{socket} (letteralmente ``presa"), è un particolare connettore che permette di fissare saldamente la CPU alla scheda madre (mediante una slitta o un gancio a pressione), oltre a garantire collegamento elettrico mettendo in comunicazione gli innumerevoli contatti presenti sul processore con il resto del computer.
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% al solito, è possibile evitare di specificare tutta la storia dei contatti dei processori usando frasi più generiche e tante figure (magari commentate)
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%la cosa che segue può essere accennata qui anche con un discorso più breve, ma val la pena ripeterla parlando di riparazioni
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Negli ultimi anni non ci sono state grandi variazioni nella forma dei socket, ma non c'è garanzia che un processore nuovo di zecca, che si adatta perfettamente su una scheda madre più datata, sia riconosciuto correttamente: oltre ai vincoli di forma esistono vincoli elettrici, per cui è sempre consigliato consultare il manuale della scheda madre e valutare quali CPU supporta.
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\end{minipage}
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% Quello che mi trova un impaginatore tipo latex ma non latex, che ti evita di fare sti troiai per mettere un'immagine in croce avrà tutta la mia stima
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\begin{minipage}{.25\linewidth}
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\includegraphics[width=\linewidth]{img/raster/HW-cpu-socket}
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\captionof{figure}{Un socket per CPU Intel}
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\end{minipage}
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% possiamo cambiargli il titolo. ``La memoria di avvio"?
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\begin{wrapfigure}{r}{0pt}
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\includegraphics[width=.15\linewidth]{img/raster/HW-bios-ic}
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\caption{}
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\end{wrapfigure}
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\paragraph{La memoria di avvio}
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Anche detta ROM\footnote{Acronimo di Read Only Memory, memoria a sola lettura}, si tratta di una piccola memoria che contiene il BIOS (Basic Input-Output System) o il più attuale UEFI (Unified Extensible Firmware Interface).
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Sono entrambi dei software molto limitati che, all'accensione del computer, effettuano un test dell'hardware collegato ed avviano il ben più complesso sistema operativo.
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Nel BIOS (o nel UEFI) possiamo inoltre modificare le impostazioni relative all'hardware: un classico è richiedere l'avvio da CD quando si deve reinstallare il sistema operativo.
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Questi parametri restano memorizzati grazie ad una batteria montata nei pressi del chip.
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% È carino spiegarlo a mò di ``cosa sono gli altri chip sulla scheda?", magari anche con meno dettaglio
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\begin{minipage}{.82\linewidth}
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\paragraph{Il chipset}
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Sono presenti altri circuiti integrati che assistono il processore nella gestione di tutte le periferiche come il \textbf{northbridge}, che connette il processore con la memoria RAM e i connettori di espansione principali, ed il \textbf{southbridge}, che si interfaccia con tastiera e il mouse, Ethernet, e porte USB.
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Non di rado sono nascosti da radiatori metallici che permettono di mantenerne stabile la temperatura.
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{.15\linewidth}
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\includegraphics[width=\linewidth]{img/raster/HW-chipset}
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\captionof{figure}{Un southbridge}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}[b]{.72\linewidth}
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\paragraph{I connettori di alimentazione}
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È sempre presente un connettore a 20 oppure 24 contatti che va all'alimentatore, insieme a diversi altri per le ventole di raffreddamento.
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%Moderne schede madri che richiedono più corrente hanno altri connettori.
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{.25\linewidth}
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\includegraphics[width=\linewidth]{img/raster/HW-power-connectors}
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\captionof{figure}{Varî connettori di alimentazione su scheda madre}
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\end{minipage}
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\end{minipage}
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\begin{wrapfigure}[7]{R}{0pt}
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\includegraphics[width=.3\linewidth]{img/raster/HW-ram-sockets}
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\caption{}
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\end{wrapfigure}
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\paragraph{L'alloggiamento delle memorie RAM}
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Su una scheda madre si trovano, di norma, dai due ai quattro slot per la RAM, fino ad arrivare a 16 per i server.
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Come per la CPU, una scheda madre viene progettata per supportare determinate \textit{versioni} di RAM contraddistinte da una diversa forma\footnote{per essere più precisi, da una diversa posizione della \textit{tacca} sullo slot}.\\
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Spesso alcuni slot sono colorati a coppie: in tal caso, o la scheda madre supporta il ``dual-channel", funzione che permette di massimizzare la velocità della memoria quando si montano, in parallelo, RAM identiche negli spazi contraddistinti dallo stesso colore, oppure supporta due tipi di RAM differenti, ed è possibile usare solo quelli di un colore o dell'altro, a seconda del tipo che si preferisce.
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\begin{minipage}{.67\linewidth}
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\paragraph{Gli slot di espansione}
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Sugli slot di espansione è possibile collegare schede per l'interfaccia di rete, schede audio e, in generale, qualunque altra espansione per svolgere i compiti più disparati.
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Il \textbf{PCI} (\textit{Peripheral Component Interconnect}) è stato lo standard fino a qualche anno fa, attualmente sostituito dal \textbf{PCI Express} (PCIe), anche se è possibile trovarlo ancora su qualche scheda madre.
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Gli slot PCIe possono presentarsi in varie dimensioni, a seconda del tipo di scheda che possono ospitare.
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Del tutto obsoleto è invece lo standard \textbf{ISA}, soppiantato nel 1992 dal PCI.
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{.3\linewidth}
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\includegraphics[width=\linewidth]{img/raster/HW-pci-slot}
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\captionof{figure}{Slot PCI (bianchi) e PCI Express (gialli)}
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\end{minipage}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{\linewidth}
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\begin{minipage}{.67\linewidth}
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\paragraph{Il connettore per scheda grafica}
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Fino alla nascita del PCI Express le schede grafiche disponevano di un connettore dedicato: lo \textbf{slot AGP} (\textit{Accelerated Graphics Port}).
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Di questo standard esistono tre versioni, meccanicamente leggermente diverse per prevenire l'inserimento di schede sbagliate.
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% si potrebbe approfondire
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%I connettori AGP prevedono due tensioni:
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%L'AGP 1X e 2X richiedono 3.3 V (vecchie schede);
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%L'AGP 4X e 8X richiedono solo 1.5 V.
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%Lo slot AGP ha dei dentelli integrati che impediscono l'inserimento del dispositivo in maniera errata.
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%Attualmente il connettore standard nelle schede madri è il più performante PCIe (PCI express).
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\end{minipage}
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\hspace{\fill}
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\begin{minipage}{.3\linewidth}
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\includegraphics[width=\linewidth]{img/raster/HW-agp-slot}
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\captionof{figure}{Uno slot AGP (marrone)}
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\end{minipage}
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\end{minipage}
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\begin{wrapfigure}{R}{0pt}
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\includegraphics[width=.3\linewidth]{img/raster/HW-ide-sata}
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\end{wrapfigure}
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\paragraph{I connettori per i supporti di archiviazione}
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Qui si connettono le memorie secondarie ed i dispositivi ottici, di cui si parlerà nel dettaglio a pagina \pageref{sec:memorie-secondarie}. Fondamentalmente sono ancora in uso due standard:
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\begin{itemize}
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\item \textbf{PATA}\footnote{
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Anche noto come IDE, \textit{Integrated Drive Electronics}.}
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(\textit{Parallel ATA}), dotato di 40 pin, si collega ai supporti mediante un cavetto piatto.
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%% Successivamente = capitolo smontaggio computer
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Per motivi che saranno chiari successivamente, ad ogni connettore IDE possono essere associate massimo due unità di memoria.
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È stato rimpiazzato dal SATA, anche se in ambito trashware resta di uso frequente;
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%% Nella sezione "recupero computer" si illustra la differenza fra cavo 40/80 (brevemente), l'esistenza dell'IDE per portatili, la funzione del jumper MA/SL/CS
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\item \textbf{SATA} (\textit{Serial ATA}),
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ha il pregio di sfruttare cavi di gran lunga meno ingombranti del precedente IDE, oltre che a supportare una velocità di scambio dati di gran lunga maggiore\footnote{
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Questa affermazione deve essere presa con cautela: se la memoria collegata è, di per sé, molto lenta, non sarà certo il SATA a migliorarne le prestazioni.}.
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Ogni connettore SATA deve essere collegato massimo ad un supporto di memoria;
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\end{itemize}
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Esistono anche altri metodi per collegare memorie secondarie, fra cui alcuni destinati alle componenti per server. Di questi si possono citare il conettore \textbf{SCSI} ed il più recente \textbf{SAS}, ma non saranno trattati in questa guida perché inusuali nell'attività di trashware.
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\paragraph{I connettori posteriori}
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Ogni scheda madre presenta infine dei connettori rivolti verso l'esterno del case che permettono di collegare le varie periferiche.
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\begin{figure}[ht]
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%subfigure?
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\centering
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\includegraphics[width=.8\linewidth]{img/raster/HW-connettori-recenti}
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\includegraphics[width=.8\linewidth]{img/raster/HW-connettori-passati}
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\caption{Alcuni connettori posteriori, nel caso di una scheda madre più recente (\textit{in alto)} e più datata (\textit{in basso)}.}
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\label{fig:HW-connettori}
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\end{figure}
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Facendo riferimento alla figura \ref{fig:HW-connettori}:
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\begin{enumerate}
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\item \textbf{Porta PS/2:} connettore per la tastiera (viola) e per il mouse (verde). Siccome è un connettore che sta cadendo in disuso, nelle schede madri più nuove ne viene lasciato solamente uno che vale per entrambi i dispositivi, o addirittura è rimosso;
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\item \textbf{Porta USB:} connettore universale per dialogare con la maggior parte delle periferiche (tastiere, mouse, stampanti, memorie...). Alcune porte sono colorate di blu perché di nuova generazione (sono dette USB 3.0) e supportano periferiche a maggiore velocità;
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% idea: tutte e tre con lo stesso numero e un simbolino delle carte nell'angolo. Riferimento alla scheda video
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\item \textbf{Porte video:} sono diverse porte utilizzate per collegare il computer ad uno schermo.
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Le schede madri più recenti danno la possibilità di collegarne più di uno mettendo a disposizione molteplici connettori.
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Se ne parlerà più approfonditamente a pagina \pageref{sec:HW-video-connettori};
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\item \textbf{Ethernet:} porta per la connessione via cavo ad internet. Solitamente ha due spie, una si accende se il cavo è collegato ad un dispositivo di rete, l'altra lampeggia quando c'è una comunicazione in corso;
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\item \textbf{Porte audio:} qui è possibile collegare cuffie, altoparlanti, microfoni e molto altro.
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||
Sono descritte più nel dettaglio a pagina \pageref{sec:HW-audio};
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\item \textbf{Porta seriale:} praticamente non più utilizzata, serviva per collegare dispositivi lenti, come i primi modem e le prime stampanti;
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\item \textbf{Porta parallela:} anch'essa ormai in disuso, serviva per collegare stampanti e scanner;
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\end{enumerate}
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\subsection{Il Processore}
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\begin{figure}[hbt!]
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\centering
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\includegraphics[width=0.4\linewidth]{img/raster/HW-intel-CPU}
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\caption{Un processore, visto sopra e sotto}
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\label{fig:hw-intel-cpu}
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\end{figure}
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Il processore è una delle parti più importati del computer.
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Detto anche CPU (Central Processing Unit), può essere definito il cervello del computer.
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Si occupa, infatti, di elaborare ed eseguire i comandi da noi impartiti.
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Fisicamente è un oggetto pressoché piatto di forma quadrata, al suo interno contiene il circuito elettronico capace di eseguire operazioni logiche e matematiche in brevissimo tempo.
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Ogni CPU è caratterizzata, da una sua velocità di elaborazione espressa in GHz (\textit{Giga Hertz}) e dal numero di \textit{core} da cui è costituita.
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A maggiori GHz corripondono più operazioni consecutive che possono essere svolte ogni secondo: i moderni processori arrivano a oltre 3 miliardi!
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A maggiori core corrispondono più ``unità di elaborazione" che possono lavorare in parallelo: i moderni processori arrivano a oltre 16 core!
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Intuitivamente, e con molta approssimazione, un processore con un solo core che esegue a 2GHz avrà prestazioni analoghe ad uno che, pur eseguendo a 1GHz, ha due core.
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La CPU produce molto calore e necessita quindi di un sistema di raffreddamento, costituito solitamente da un dissipatore (un radiatore metallico) ed una ventola.
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Se il calore non venisse adeguatamente smaltito il processore potrebbe danneggiarsi gravemente.
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\subsection{La Memoria RAM}
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\begin{figure}[hbt]
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\centering
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\includegraphics[width=0.5\linewidth]{img/raster/HW-ram}
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\caption{Alcune memorie RAM}
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\label{fig:hw-ram}
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\end{figure}
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La memoria RAM (Random Acces Memory) viene usata nei PC come memoria primaria in cui sono memorizzati tutti i programmi attivi e i dati, per essere prontamente accessibili e disponibili alla CPU ed alle altre memorie del PC (ad esempio l'hard disk).
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Funge da memoria di lavoro e di appoggio per il sistema, poiché la CPU riesce a scrivervi e leggervi dati molto rapidamente, a differenza di ciò che potrebbe avvenire con un hard disk o una penna USB.
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%Non impiegando la RAM, la lettura delle istruzioni dei programmi e dei dati dovrebbe avvenire dal disco rigido, con un rallentamento considerevole della velocità del computer.
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È anche una memoria temporanea, ossia necessita dell'alimentazione del computer per poter mantenere i dati.
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% rivedere questa frase
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Per questo motivo quando ``va via la luce", se non si sono salvati su disco i progressi del proprio lavoro saranno andati probabilmente persi.
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% le memorie secondarie
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\subsection{L'Hard Disk}
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\label{sec:memorie-secondarie}
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\begin{figure}[hbt!]
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\centering
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\raisebox{-.5\height}
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{\includegraphics[width=0.4\linewidth]{img/raster/HW-hard-disk}}
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\raisebox{-.5\height}
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{\includegraphics[width=0.4\linewidth]{img/vectors/HW-hard-disk}}
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\caption{Un hard disk (\textit{a sinistra}) e la struttura interna di un disco meccanico (\textit{a destra})}
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\label{fig:hw-hard-disk}
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\end{figure}
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Il disco rigido (chiamato anche disco fisso) è un dispositivo utilizzato per la memorizzazione a lungo termine dei dati in un computer.
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Le caratteristiche principali di un hard disk sono:
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\begin{itemize}
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\item la \textbf{capacità}, ossia quanti dati si possono inserire sul disco fino a riempirlo. È espressa in gigabyte (1GB=1024 MB) o in terabyte (1TB=1024 GB)\footnote{
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Talvolta, per praticità, si approssima 1GB=1000MB e 1TB = 1000GB.};
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\item il \textbf{tempo di accesso}, il tempo medio necessario per leggere un dato dal disco. Si misura in millisecondi.
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\item la \textbf{velocità di trasferimento}, indica quanti dati si possono leggere o scrivere sul disco per ogni secondo (infatti si misura in $\nicefrac{MB}{s}$);
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\item la \textbf{dimensione}. È una misura geometrica del disco espressa in pollici. Ad oggi ne circolano prevalentemente due: 3.5", preferiti per i computer fissi, e 2.5" montati sui portatili.
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\end{itemize}
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Gli Hard Disk ad oggi sono prodotti in due tecnologie profondamente diverse:
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\begin{itemize}
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\item \textbf{disco meccanico:} è costituito da uno o più piatti metallici portati in rapida rotazione da un motore. I dati vengono letti e scritti sulla superficie di ogni piatto attraverso uno o più braccetti (\textit{testine}).
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Sono oggetti particolarmente sensibili agli urti perché le testine si muovono a distanza ravvicinata dai piatti, ma senza toccarli: se questo succedesse il disco sarebbe irrimediabilmente danneggiato.
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\item \textbf{disco a stato solido (SSD):} non presenta alcuna parte meccanica in movimento, bensì sfrutta dei circuiti elettronici integrati per memorizzare le informazioni.
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Al momento gli SSD hanno un costo più elevato dei comuni dischi meccanici, comunque abbordabile per capacità fino a 512 GB.
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Conviene utilizzarli sui computer portatili (perché più soggetti ad urti e movimenti) oppure sui fissi quando si richiede maggiore velocità di lettura (fino a 5-10 volte superiori).
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\end{itemize}
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\subsection{Le unità ottiche}
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Il masterizzatore DVD è un dispositivo elettromeccanico che permette di leggere e scrivere dati su CD o DVD utilizzando un laser (da cui il nome ``unità ottica").
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L'operazione di scrittura è anche detta \textbf{masterizzazione}.
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% Accessori ed espansioni
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\subsection{La scheda video}
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La scheda video, chiamata anche \textit{scheda grafica}, è un componente che ha lo scopo di elaborare i segnali elettrici provenienti dalla scheda madre del PC ed inviarli ad un dispositivo di visualizzazione, per esempio un monitor o un video proiettore.
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Spesso la scheda video è incorporata nella scheda madre\footnote{Le attuali generazioni di CPU Intel ed AMD hanno al loro interno delle unità per la gestione della grafica.}, in questo caso si parla di scheda video \textbf{condivisa}.
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L'unità video può essere anche un componente separato, in tal caso di parla di scheda \textbf{dedicata}.
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Le schede video dedicate sono solitamente più prestanti perché dispongono di processore grafico e memoria RAM separati.
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Fino a qualche anno fa avevano un connettore dedicato (AGP) per il montaggio su scheda madre, mentre ad oggi viene utilizzato lo standard \textbf{PCI Express}.
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Nei PC portatili, soprattutto se a basso costo, le schede video sono di norma condivise. Nel caso in cui sia prevista una scheda video dedicata questa è fissata con connettori completamente diversi dalle sorelle per PC fissi, se non saldata in modo permanente.
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\paragraph{I connettori}
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Un'altra importante caratteristica delle schede video (che riguarda, come accennato in precedenza, anche quelle integrate su scheda madre) sono i connettori di collegamento al monitor, di cui si elencano quelli più diffusi:
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\label{sec:HW-video-connettori}
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%%% VGA
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/raster/HW-video-vga-spina}
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/raster/HW-video-vga-mb}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{.6\linewidth}
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\textbf{VGA:} (\textit{Video Graphic Array}), pressoché standard in ambito trashware, adesso sempre meno utilizzato;
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\end{minipage}
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\end{minipage}
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%%% DVI
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\begin{minipage}{\linewidth}
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\begin{minipage}{.4\linewidth}
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/raster/HW-video-dvi-spina}
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/raster/HW-video-dvi-mb}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{.6\linewidth}
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\textbf{DVI:} (Digital Video Interface), anche questo diffuso in ambito trashware, tutte le schede con VGA hanno anche un connettore DVI. Meno diffusi i rispettivi monitor;
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\end{minipage}
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\end{minipage}
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%%% HDMI
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\begin{minipage}{\linewidth}
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\begin{minipage}{.4\linewidth}
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/raster/HW-video-hdmi-spina}
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/raster/HW-video-hdmi-mb}
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\hspace{\fill}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{.6\linewidth}
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\textbf{HDMI:} (\textit{High-Definition Multimedia Interface}), l'attuale standard per la connessione video;
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\end{minipage}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{\linewidth}
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\begin{minipage}{.4\linewidth}
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/raster/HW-video-composito-spina}
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\hspace{\fill}
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\includegraphics[width=.4\linewidth]{img/raster/HW-video-composito-mb}
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\hspace{\fill}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{.6\linewidth}
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\textbf{RCA:} (o \textit{video composito}), vecchio connettore un tempo utilizzato per connettere il PC al televisore;
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\end{minipage}
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\end{minipage}
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\subsection{La scheda audio}
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\label{sec:HW-audio}
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È una scheda di espansione che si occupa sia di trasformare un flusso audio digitale in un segnale analogico per il pilotaggio di casse o amplificatori, sia di ricevere segnali da microfoni o strumenti musicali.
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Tali schede si collegano utilizzando l'interfaccia PCI (sui PC più vecchi) o PCI Express, anche se nella quasi totalità dei computer odierni la circuiteria della scheda audio è già presente sulla scheda madre, per contenere costi e consumi, ed hanno prestazioni sufficienti per il grande pubblico.
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Schede molto prestanti e dedicate agli esperti del settore musicale sono in realtà periferiche sempre più spesso collegate tramite USB o FireWire.
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\begin{minipage}{.4\linewidth}
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\includegraphics[width=\linewidth]{img/raster/HW-audio-connectors}
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\captionof{figure}{Alcuni connettori tipici per l'audio}
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\end{minipage}
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\hspace{\fill}
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\begin{minipage}{.58\linewidth}
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I connettori audio di uso più comune sono da individuarsi nella seconda riga della figura a fianco:
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il connettore di ingresso per il microfono, solitamente di colore rosa e l'uscita per l'impianto audio, tipicamente verde.
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Meno utilizzato, ma comunque presente, è il connettore di ingresso del \textit{line-in}, di colore blu;
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non presenta, a differenza dell'ingresso microfonico, la circuiteria di \textit{amplificazione} volta a rinforzare il debole segnale che arriva dal microfono, dunque può essere utile quando si vuol registrare un ingresso audio già amplificato (per esempio un impianto stereo o un walkman).
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I connettori della prima riga sono tutti di uscita, dedicati ai varî altoparlanti che compongono un sistema Dolby Surround\reg.
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\end{minipage}
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\end{minipage}
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\subsection{La scheda di rete}
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È un'interfaccia che consente la connessione ad una rete di computer (e ad Internet).
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Come per le schede audio, questi dispositivi sono quasi sempre integrati nella scheda madre.
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Attualmente queste schede utilizzano per i PC non recentissimi l'interfaccia PCI, mentre nei PC più recenti lo standard PCI Express.
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Il parametro di qualità di una scheda di rete è la sua \textit{velocità di trasferimento}, ossia quanti megabit di informazioni riesce a scambiare ogni secondo con un'altro computer (Mbps). Le schede tradizionali lavorano fino a 100 Mbps (schede \textit{Fast ethernet} o 10/100), le schede recenti operano fino a 1 Gbps (schede \textit{Gigabit} o 10/100/1000).
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Questi valori non sono da confondere con la velocità della propria connessione ad Internet: la misura infatti viene fatta scambiando dati fra due computer direttamente collegati fra loro.
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Se si usa il computer solamente per la navigazione con una ADSL la velocità ``con cui si naviga" è fissata da contratto (solitamente 20MBps) ed una scheda Fast Ethernet risulta più che sufficiente.
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Una scheda Gigabit è di gran lunga più utile quando si possiedono NAS\footnote{Acronimo di \textit{Network Attached Storage}, si tratta di un computer di dimensioni ridotte, dotato di porta ethernet e di due o più hard disk. Funge da archivio digitale di documenti, filmati, foto...} o dispositivi simili: in tal caso si può sfruttare tutta la velocità che la scheda supporta.
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% 20 mbps se hai fortuna, ma parecchia
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% Le periferiche
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\section{Periferiche}
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Seguendo una distinzione non molto rigorosa, ma efficace, si identificano come periferiche tutti i \textit{pezzi} del computer posti al di fuori del case. Questi oggetti consentono all'utente di \textit{comunicare} ed interfacciarsi con il personal computer, traducendo movimenti o stimoli fisici in segnali elettrici e viceversa.
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\subsection{Il mouse}
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Il mouse (dall'inglese \emph{topo}, in quanto la forma ricorda l'animaletto) è una periferica in grado di inviare al PC un segnale elettrico per fare in modo che ad ogni suo movimento ne corrisponda uno analogo sullo schermo del monitor attraverso un puntatore.
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Il modello più comune è dotato di due pulsanti con una rotellina centrale che funge sia da terzo pulsante che da elemento di controllo della funzione ``scroll" (scorrimento).
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Negli attuali modelli il movimento del mouse viene rilevato da un sistema ottico, precedentemente veniva usato un sistema meccanico con una pallina.
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La connessione su scheda madre avviene tramite USB oppure PS/2. Quest'ultimo è un connettore dedicato a mouse e tastiere piano piano sempre meno utilizzato.
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Nei portatili è già incorporato nello \textit{chassis} nella forma di \textbf{touchpad}, una superficie liscia e sensibile al tocco.
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\subsection{La tastiera}
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La tastiera (in inglese \textit{keyboard}), è una periferica dedicata all'inserimento di dati.
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Come si può notare l'ordinamento delle lettere non rispetta l'ordine alfabetico: questa disposizione, chiamata QWERTY, è stata ereditata dalle macchine da scrivere meccaniche\footnote
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{Il nome deriva dai primi 6 tasti. Questa disposizione fu concepita per evitare l'inceppamento dei martelletti, sui quali erano collocate le singole lettere, quando venivano azionati in rapida sequenza.
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Attualmente questa disposizione non proprio razionale non ha più senso di esistere, ma sembra che nessuno abbia voglia di cambiare.}.
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La tastiera può essere esterna, collegata tramite USB o PS/2 come il mouse, oppure incorporata nell'unità centrale nel caso dei portatili.
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Nei display touch screen la tastiera è detta ``virtuale".
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\subsection{Il monitor}
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Chiamato anche display, è l'interfaccia utilizzata dal computer per visualizzare testi e grafica.
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Può anche essere dotato di casse acustiche per la riproduzione dell'audio, ed è del tutto analogo ad un televisore.
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I primi monitor utilizzati nei PC erano del tipo CRT (cathode ray tube) tubo a raggi catodici, molto ingombranti.
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Attualmente la tecnologia più usata è quella LCD (liquid crystal display), volgarmente detti ``schermi piatti".
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%al limite aggiungere che ne esistono diverse versioni (LCD, plasma, LED
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Il \textbf{touchscreen} è un particolare tipo di display frutto dell'unione di uno schermo e di una superficie sensibile al tocco: oltre alle funzioni di monitor, riesce a sostituire le funzioni del mouse e in molti casi anche della tastiera.
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Le caratteristiche più importati del monitor sono:
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\begin{itemize}
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\item La dimensione riferita alla diagonale dello schermo e misurata in pollici (i portatili più comuni sono 15.6").
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\item Il formato: rapporto tra larghezza e altezza. I più comuni sono 16:9 (standard attuale), mentre in passato si usava il 4:3 (quasi quadrato, ancora molto diffuso nell'usato, ma difficilmente reperibile come nuovo).
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\item La risoluzione, data dal numero di pixel\footnote{Un pixel è il \textit{puntino} più piccolo che il monitor può visualizzare.} visualizzabili.
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Per esempio 640x480 sta ad indicare che il monitor può visualizzare 640 pixel per ogni riga e 480 per ogni colonna.
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\item L'interfaccia di collegamento con la scheda video del PC. Si sono viste parlando di schede video.
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\end{itemize}
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\subsection{La stampante}
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La stampante è una periferica in grado di trasferire i dati digitali dal computer sulla carta.
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Le stampanti possono essere suddivise in base alle tecniche di stampa, e le più diffuse sono:
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\begin{itemize}
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\item a \textbf{getto d'inchiostro}, consiste nel proiettare minuscole goccioline di inchiostro sul supporto da stampare. %questo sistema introdotto a livello commerciale da HP nel 1984 è tuttora largamente utilizzato specialmente in ambiente domestico o per piccoli uffici.
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In una tipica stampante a getto d'inchiostro il foglio viene fatto scorrere a scatti tramite un sistema di rulli.
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Per ogni scatto un carrello si muove, avanti ed indietro, per tutta la larghezza del foglio.
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Sul carrello sono fissate le \textit{testine} che vaporizzano l'inchiostro depositandolo sul foglio.
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L'inchiostro viene prelevato da serbatoi chiamati \textit{cartucce}, da sostituire quando viene esaurito.
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\item \textbf{laser}, invece di spruzzare inchiostro, queste stampanti depositano polvere (nera o colorata) detta \textit{toner} sulle zone di foglio da ``colorare", dopodiché lo fissano mediante riscaldamento.
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Sono dette ``laser" perché le zone di foglio vengono selezionate utilizzando tale elemento.
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Sono preferite nell'attività di trashware perché l'inchiostro liquido delle stampanti a getto quando si secca diventa inutilizzabile, mentre il toner è già secco.
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\end{itemize}
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Esistono anche altre tecnologie di stampanti, anche se poco utilizzate per applicazioni casalinghe. Per esempio in molti uffici sono ancora in voga le \textit{stampanti ad aghi}, che si prestano bene al riempimento di moduli prestampati e alla stampa su carta ricalcante. Essendo molto lente nella stampa, rumorose ed ingombranti sono da scartare per l'attività di trashware.
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La connessione al PC avviene tramite cavo USB, sebbene molti nuovi modelli supportino la connessione alla rete tramite cavo ethernet o il Wi-Fi (e vengono dette \textit{stampanti di rete}).
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Sono da scartare (se non in rari casi eccezionali\footnote
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{Nella nostra officina è presente una stampante con porta parallela, ma laser e capace di stampare documenti in fronte retro automaticamente, utilizzata poi per realizzare questo manuale.}% valutare se tenerlo
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) stampanti che si collegano con porta parallela, perché da diversi anni non è più presente sulle schede madri.
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Per la scelta della stampante, oltre alla compatibilità con Linux, bisogna valutare anche le caratteristiche, le cui principali sono:
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\begin{itemize}
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\item \textbf{Formato carta accettato:} qualsiasi stampante supporta i classici fogli di dimensione A4 o inferiori. Macchine più grandi accettano anche A3, di dimensione doppia, utili per la stampa di manifesti.
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\item \textbf{Possibilità di stampare in fronte-retro}: con qualsiasi stampante è possibile stampare manualmente su entrambi i lati di un foglio. Alcune possiedono invece meccanismi automatici;
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\item Possibilità di stampare a colori o solo in bianco e nero: la quasi totalità di stampanti a getto d'inchiostro è a colori. Diversa storia è per le laser a colori che, per fabbricazione, sono più ingombranti e costose e quindi meno diffuse;
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\item Risoluzione di stampa misurata in punti per pollice dpi (dots per inch) (in altri termini: con quanta precisione si riesce a ``disegnare");
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\item Velocità di stampa in pagine al minuto;
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%\item Costo della stampa: se la stampante viene utilizzata molto spesso bisogna analizzare se vale la pena acquistare una stampante a getto d’inchiostro economica oppure una laser più costosa, solitamente le stampanti economiche hanno un costo di stampa molto elevato.
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\end{itemize}
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\subsection{Lo scanner}
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Lo scanner è una periferica in grado di acquisire in modalità ottica una superficie (fogli stampati, pagine, fotografie, diapositive) e di ricostruirne la copia fotografica sotto forma di immagine digitale.
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In altre parole, lo scanner è una periferica complementare alla stampante, che trasforma le immagini su carta in immagini sul computer.
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Tale immagine può poi essere archiviata sul computer, inviata per posta elettronica, ma anche modificata mediante appositi programmi di fotoritocco o, nel caso di una scansione di un testo, convertita in un documento di testo mediante riconoscimento ottico dei caratteri (OCR).
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L'interfaccia di collegamento al PC è analoga alle stampanti.
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Nell'ambito domestico sono particolarmente diffuse le \textbf{stampanti multifunzione} chiamate anche \textit{all-in-one}, che integrano in un unico blocco sia la stampante che lo scanner.
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Oltre ad usare le due periferiche separatamente è possibile fare rapidamente fotocopie.
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% e i fax ce li risparmiamo
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\subsection{Casse e microfoni}
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Le casse acustiche o diffusori acustici vengono utilizzati principalmente nei PC fissi (che di norma non ne sono provvisti) per ascoltare musica e suoni.
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I PC portatili generalmente dispongono di piccoli altoparlanti interni, ma possono comunque fare uso delle casse, che vengono utilizzate quando la qualità del suono non è sufficiente oppure nel caso in cui serva una potenza maggiore.
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Il collegamento al PC avviene attraverso uno spinotto stereo (detto \emph{jack}) del diametro di 3.5~mm da collegare alla presa verde della scheda audio.
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Devono poi essere alimentate tramite presa elettrica oppure porta USB.
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Allo stesso modo delle casse acustiche possono essere utilizzate delle cuffie o degli auricolari che si collegano al PC nella stessa maniera.
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I microfoni sono utilizzati per la registrazione di suoni dall'esterno.
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Si collegano al PC tramite un jack (analogo alle casse) alla presa microfonica di colore rosa.
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I portatili recenti sono già provvisti di un microfono integrato.
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Casse, amplificatori e microfoni più grandi e professionali fanno uso di jack di dimensioni maggiori (6 mm) e richiedono un adattatore meccanico per la connessione alla scheda audio dei comuni computer.
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\subsection{La webcam}
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Una webcam è una piccola telecamera che non dispone di un proprio sistema di memorizzazione video, ma trasmette al PC immagini e video (spesso anche audio perché incorporano un microfono) in forma digitale, attraverso una porta USB.
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Nei PC portatili attuali la webcam è già presente.
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Il principale utilizzo delle webcam consiste infatti nella possibilità di impiegarle per realizzare una video-chiamata su Internet.
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%\subsection{Le periferiche e Linux}
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%Valutare se inserire qui o nei capitoli successivi
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%Piccola parentesi sul fatto che molte periferiche (in particolare quelle connesse tramite USB) necessitano di driver compatibili con Linux.
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%Perchè quelle parallele e le PCI no?
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