Ti sei mai chiesto cosa succeda realmente sotto la scocca del tuo computer o del tuo smartphone? Usiamo questi dispositivi per ore ogni giorno, ma raramente riflettiamo sulla complessità meccanica ed elettronica che permette di inviare una mail o guardare un video su YouTube.
In ambito informatico, per capire bene il funzionamento di un dispositivo, bisogna distinguere tra la sua componente logica e la sua struttura fisica. Se come visto nell'articolo di pochi giorni fa, il software è l'insieme delle istruzioni logiche, l'hardware è l'infrastruttura fisica, l'insieme di tutte le componenti necessarie per eseguire tali calcoli.
Per capire meglio, paragona il tuo PC o il tuo telefono all'automobile: l'hardware sarebbe il motore, il telaio, le ruote, il volante e tutto il resto. Senza queste parti, il software (che potremmo identificarlo come il guidatore o il navigatore GPS) non avrebbe modo di agire.
In parole povere, l'hardware è tutto ciò che puoi effettivamente toccare con le mani: dalla tastiera su cui digiti ai minuscoli circuiti stampati all'interno del case.
Indice
- I componenti hardware interni
- Errori e malfunzionamenti hardware più comuni
- Qualche cenno storico sull'Hardware
I componenti hardware interni
Vediamo quali sono i moduli principali che si trovano dentro al case e che permettono il funzionamento del sistema. Questi componenti lavorano in un'armonia perfetta (o almeno dovrebbero, a meno che non decidi di installare quel gioco pesantissimo senza i requisiti minimi!).
CPU: L'unità centrale di elaborazione
La CPU (Central Processing Unit) è il modulo che elabora le istruzioni e svolge i compiti operativi. Più è veloce, più rapidamente il sistema processa i dati.
Oltre ai cicli di clock (i famosi GHz), la CPU moderna è composta da miliardi di microscopici transistor che fungono da interruttori. Un aspetto meno noto è la Pipeline, un meccanismo che consente di lavorare su più istruzioni contemporaneamente. C'è poi la memoria Cache (L1, L2, L3), una risorsa ultra-rapida interna al processore che evita attese nel recupero dati dalla RAM, più lenta al confronto.
I processori moderni usano anche il Branch Prediction, una tecnologia con cui la CPU cerca di 'indovinare' la prossima istruzione da eseguire. Se l'intuizione è corretta, il PC è fulmineo; in caso di errore, svuota la coda e ricomincia istantaneamente.
L'Intel 8086 e poi il Pentium hanno dominato gli anni '80 e '90. Oggi i leader sono Intel (serie Core i9-14900K) e AMD (Ryzen 9 7950X3D).
Devi sapere però che una delle novità più rilevanti degli ultimi anni è l'integrazione delle NPU (Neural Processing Units) in alcuni processori moderni, come gli Intel Core Ultra (Meteor Lake) e le piattaforme AMD Ryzen AI, soprattutto in ambito mobile. Le NPU sono unità specializzate dedicate all'elaborazione di carichi di lavoro legati all'Intelligenza Artificiale, progettate per essere efficienti dal punto di vista energetico e per affiancare CPU e GPU.
Nei processori desktop di fascia alta, come l'AMD Ryzen 9 9950X3D, invece, l'innovazione si concentra sulle prestazioni della CPU tradizionale: fino a 16 core e 32 thread, grandi quantità di cache (fino a 144 MB) e frequenze che possono raggiungere i 5,7 GHz
Memoria RAM
La RAM (Random Access Memory) è la memoria a breve termine dove risiedono le informazioni in fase di elaborazione. Più è capiente, più attività il computer gestisce contemporaneamente.
Ti chiedi perché si chiama "Random Access"? Perché il computer può accedere a ogni istruzione caricata in essa con la stessa reattività, indipendentemente dalla sua posizione fisica. Se la paragoniamo a una scrivania, logicamente più è grande e più documenti si possono tenere aperti e pronti all'uso.
Sappiamo che la RAM è una memoria volatile ha bisogno di elettricità costante per mantenere i dati.
Ogni pochi millisecondi esegue un ciclo di 'refresh' per ricaricare le sue celle, altrimenti i dati svaniscono allo spegnimento.
Siamo passati dalle vecchie SDRAM alle attuali DDR4 e DDR5, con frequenze che superano gli 8000 MT/s (MegaTransfers/secondo). Con il Dual-Channel che utilizza due banchi di RAM identici invece di uno solo, si raddoppia la banda di memoria teorica, migliorando la velocità di comunicazione con la CPU riducendo i possibili colli di bottiglia (anche se il guadagno reale dipende dal carico di lavoro).
Archiviazione: Differenza tra SSD e HDD
Già sai che questo è il luogo dove i file, i programmi e il sistema operativo restano memorizzati a lungo termine nell'unità di storage. Anche quando spegni il PC, ogni bit qui rimane, nessuno li tocca.
- Gli SSD (Solid State Drive), basati su memorie flash NAND senza parti mobili, sono oggi lo standard per resistenza e rapidità. I modelli NVMe PCIe 5.0 (come il Crucial T705) raggiungono i 14 GB/s, rendendo l'avvio quasi istantaneo.
- Gli HDD (Hard Disk Drive) sfruttano piatti magnetici rotanti e testine mobili. Modelli storici come il Seagate Barracuda sono stati affidabili per decenni, ma risultano lenti e soggetti a guasti meccanici: se senti dei "clic" insoliti, è tempo di un backup.
Meglio HDD o SSD per backup? Dipende tutto dalle tue esigenze e dal volume di dati che devi salvare. In tutti i casi devi sempre seguire la regola 3-2-1. 3 copie: l'originale più due backup salvati su 2 tipi di supporti diversi, con una archiviata off-site o su cloud.
Scheda madre, alimentatore e raffreddamento
La scheda madre (o motherboard) è il sistema principale che collega e permette la comunicazione tra tutte le altre componenti. I chipset moderni (come le Z790 progettate per ottenere il massimo dai processori Intel Core di 12a, 13a e 14a generazione e le X670E/X670 della serie ASUS con tecnologie di overclocking esclusive) gestiscono il flusso di dati tra CPU, archiviazione e periferiche.
Un elemento molto importante e spesso sottovalutato è il VRM (Voltage Regulator Module), che trasforma la corrente dell'alimentatore in una forma "pulita" e stabile per la CPU.
L'alimentatore è quello che fornisce l'energia necessaria a ogni componente. Mai risparmiare su questo pezzo: se viene usato un alimentatore di scarsa qualità può letteralmente "friggere" l'intero PC.
I modelli moderni di quest'ultimi anni hanno certificazioni 80 Plus (Standard, Bronze, Silver, Gold, Titanium) o Cybenetics (fino a Diamond) per garantire l'efficienza energetica e minimizzare lo spreco di calore.
I sistemi di raffreddamento evitano che il PC "vada a fuoco" mentre lo usi. In pratica, servono a proteggere l'hardware dal surriscaldamento grazie ai dissipatori che assorbono il calore dai processori, e le ventole che soffiano via l'aria calda. Se poi cerchi il massimo delle prestazioni, ci sono i sistemi a liquido che utilizzano un fluido circolante per una dissipazione ancora più efficiente.
Schede di espansione
Le schede di espansione sono un po' come degli "accessori" extra che si collegano alla scheda madre. Inserirle negli appositi slot porta a nuove funzioni in base a quello che ti serve: ci sono le schede audio se vuoi un suono spaziale, le schede di rete per connettersi a internet (via cavo o Wi-Fi) e le schede di acquisizione utili per registrare video da fonti esterne.
La scheda Video (GPU)
La GPU (acronimo di Graphics Processing Unit) gestisce la visualizzazione delle immagini, le animazioni gli effetti visivi per lo schermo. Se ti piacciono i videogiochi o il rendering 3D, questa è la componente più importante e quasi sempre la più costosa.
Ma ovviamente, la GPU non serve solo per giocare. Grazie all'architettura parallela con migliaia di piccoli "core" che lavorano insieme, è molto efficiente nei calcoli matematici ripetitivi. Le schede video di oggi utilizzano la VRAM (Video RAM), una memoria dedicata ultra-veloce necessaria per gestire texture in 4K e simulazioni fisiche.
L'architettura delle GPU più moderne integra gli RT Core, componenti hardware specifici per il calcolo del Ray Tracing, ovvero la simulazione fisica di luce, riflessi e ombre in tempo reale. A differenza della CPU, la GPU utilizza un'architettura parallela che gestisce migliaia di operazioni simultanee, processando ogni singolo pixel in frazioni di secondo.
I Top Player sono NVIDIA (serie RTX 4090) e AMD (Radeon RX 7900 XTX). Le nuove NVIDIA Blackwell (nome scelto per onorare la memoria del matematico David Harold Blackwell) RTX 5090 sono focalizzate sul DLSS (Deep Learning Super Sampling), una tecnologia che usa l'IA per ricostruire e generare pixel in alta risoluzione partendo da un'immagine a risoluzione inferiore, aumentandone di molto le prestazioni.
Queste schede eccellono anche nell'accelerazione dei calcoli legati all'AI generativa. Ci sarebbe ancora tanto da dire sull'argomento, ma per il momento fermiamoci qui.
Periferiche esterne
Bene. Possiamo passare alle periferiche, tutti quei dispositivi accessori che estendono le capacità del PC permettendoci di interagire.
- Iniziamo dalle periferiche di Input (in ingresso) che sono quelli che ci fanno inviare comandi al PC. Oltre a tastiera e mouse (o il Touchpad per laptop), abbiamo le tavolette grafiche per artisti, scanner, webcam per le call di lavoro (o per mostrare il cagnolino agli amici e parenti), microfoni, controller di gioco, ecc.
- Le periferiche di Output (in uscita), invece, sono tutte quelle che ti restituiscono informazioni in forma visibile o udibile, come il monitor, la stampante o le casse audio.
- Infine, le periferiche I/O (Input/Output) sono i dispositivi "ibridi" che fanno entrambe le cose, come i touchscreen, le stampanti multifunzione, porte USB, HDMI, Ethernet e jack audio, unità flash USB, schede SD o i dischi rigidi esterni che leggono e scrivono dati.
Errori e malfunzionamenti hardware più comuni
L'hardware del computer, come qualsiasi altra cosa, non è eterno e può benissimo avere problemi fisici dovuti all'usura o a difetti di fabbrica.
- Il surriscaldamento causato da polvere accumulata nelle ventole o dalla pasta termica (quella che si mette per aiutare il trasferimento di calore tra CPU e dissipatore) ormai secca che può portare al thermal throttling (quando il PC rallenta per non bruciarsi) o allo spegnimento improvviso.
- La schermata Blu (BSOD) che appare quando c'è un grave errore hardware o software, file di sistema danneggiati o per causa di driver incompatibili. A volte, con un po' di fortuna, si può risolvere con riavvii, aggiornamenti, o con il ripristino di sistema.
- Il coil whine (o coil noise) è quel fastidioso fischio elettrico udibile proveniente da schede video o alimentatori quando sono sotto grande sforzo, come nel caso di videogiochi ad alta intensità di risorse.
Udirlo è normale, anche se in alcuni casi potrebbe trattarsi di un problema più o meno serio: per esempio, un cavo non collegato bene o quando la bobina elettromagnetica è molto usurata. - Bad Sectors: Settori danneggiati fisicamente nei vecchi HDD che rendono i file illeggibili o causano blocchi del sistema.
Qualche cenno storico sull'Hardware
Sapevi che l'evoluzione dell'hardware è una storia incredibile di miniaturizzazione estrema?
Negli anni '40, computer come l'ENIAC (Electronic numerical integrator and computer) usavano valvole termoioniche, pesavano 30 tonnellate e occupavano una superficie di 180 metri quadrati, ma avevano meno potenza di calcolo di una moderna calcolatrice da pochi euro.
Tra gli anni '50 e '60, l'invenzione del transistor ha permesso di sostituire le ingombranti e fragili valvole, riducendo di parecchio sia il calore che le dimensioni. Tutto cambiò nel 1971 con il lancio dell'Intel 4004, il primo microprocessore su singolo chip.
Dietro questa straordinaria rivoluzione indovina chi c'è? C'è una mente italiana: Federico Faggin. Fisico, inventore e imprenditore, Faggin non solo progettò l'architettura del 4004, ma ideò anche la tecnologia Silicon Gate, che permise di integrare migliaia di transistor su un piccolo pezzetto di silicio.
Senza il suo contributo, forse ancora oggi non avremmo computer portatili e smartphone.
Faggin è anche il padre del famoso processore Z80, che ha alimentato i primi storici home computer come lo ZX Spectrum. Nel 1986 co-fondò e diresse la Synaptics, azienda che sviluppò i primi touchpad e touch screen.
Per oggi è tutto! E tu, hai mai avuto problemi con il tuo PC o sei un esperto di assemblaggio? Fammelo sapere nei commenti qui sotto e non dimenticare di condividere l'articolo se ti è stato utile almeno un po'.
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