Architettura dei sistemi

Architettura dei sistemi
Un calcolatore elettronico è costituito da tre
sottosistemi principali:
?
?
?
processore o CPU (Central Processing Unit)
memoria centrale
sottosistema di input/output (I/O)
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CPU (Central Processing Unit) o Unità Centrale o Processore:
con riferimento al modello di Von Neumann, con il termine CPU si
intende l’insieme: unità di controllo, unità logico-aritmetica
nonché i registri e loro interconnessioni.
Una specifica esauriente di un processore necessita della
definizione del suo linguaggio macchina e della definizione di
diversi parametri hardware.
In commercio esistono molti processori, molto differenti gli uni
dagli altri.
Esistono, tuttavia, un sottoinsieme di caratteristiche abbastanza
simili che definiscono la logica generale di comportamento, e le
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parti fondamentali che li compongono.
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Componenti fondamentali del processore:
Unità di controllo
?
?
?
registro Program Counter (PC) o Prossima Istruzione
Instruction Register o registro di decodifica (D)
registri di Macchina
Sezione di Collegamento con la memoria
?
?
registro degli indirizzi di memoria (MA)
registro dei dati della memoria (MB)
Unità aritmetico/logica (ALU)
Sezione di Collegamento con Ingresso-Uscita
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Registri del processore
registri interni: registri non direttamente visibili al
programmatore e necessari al funzionamento del
processore.
registri di macchina (definisce il modello di
programmazione) ulteriormente classificabili in:
? registri
generali
? registri speciali
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Tipi di dato del processore
Il processore, così come definito dal suo linguaggio
macchina tratta diversi tipi di informazioni :
? Istruzioni;
? Indirizzi di memoria da cui prelevare o immettere
istruzioni;
? Dati da elaborare (tipi aritmetici, logici,…)
Tutti i registri di un processore sono caratterizzati da una
propria lunghezza:
?
MA e PC contengono dati di tipo indirizzo;
I registri di interfaccia con l’ALU dati di tipo numerico
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Il modello di processore
A differenza dello schema adottato come modello di riferimento
generale, nelle implementazioni reali spesso è possibile avere:
?
?
?
?
Una serie diversa o comunque più ricca di registri generali
I registri di macchina possono essere delle locazioni di
memoria
La sezione di I/O può essere completamente assente ed
essere implementata mediante chip appositi
? p con ALU molto semplici possono prevedere l’aggiunta di
appositi chip per l’estensione delle prestazioni della ALU
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Parallelismo dei trasferimenti: caratteri e voci
Un processore trasferisce i dati al suo interno con un
parallelismo che è di norma coincidente con la
lunghezza dei registri corrispondenti.
Uno dei parametri caratteristici di un processore è il
numero k di bit di cui sono composti i registri dati
(parallelismo dei trasferimenti interni)
Processori a k bit: 8, 16, 32, 64, …
Si dice parola-macchina di un processore un suo dato o
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una sua istruzione
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Processore a voce e processore a caratteri
processore a voce:
le parole-macchina (istruzioni e dati) sono tutte della stessa
lunghezza (la lunghezza è dimensionata sul dato più lungo).
Poco adatti all’elaborazione di dati di natura intrinsecamente
variabile (stringhe di caratteri)
processore a caratteri (o a byte):
la lunghezza delle parole-macchina è variabile (uno o più byte).
Più adatto al trattamento delle stringhe, prevede inutili
appesantimenti per i dati di tipo numerico.
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Stato del processore
Stato del processore (meccanismo di coordinamento
tra programmi utente e S.O.):
?
?
Stato supervisore: opera il sistema operativo e tutte
le istruzioni sono eseguite dal processore
Stato utente: opera un programma di utente e le
istruzioni privilegiate non sono eseguibili
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Funzioni speciali per la gestione del sistema (tipiche
dei singoli processori):
Ausilio all’indirizzamento
Trattamento delle interruzioni
Gestione di variabili indice (per istruzioni “a blocchi”)
Registri “limiti di memoria”
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Tipologia dei Registri
Nessun processore reale corrisponde
completamente al modello a registri generali
In generale registri di macchina sono organizzati in
blocchi ed il singolo registro può essere indicato:
?
?
attraverso un indirizzo (blocco R, registro Ri)
attraverso un nome (blocco di registri autonomi, ogni
registro è individuato da un nome)
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Un medesimo registro può essere preposto
all’espletamento di più funzioni:
?
Concentrazione di più funzioni nei registri
?
Specializzazione dei registri.
Concentrando più funzioni in un registro si ha una
maggiore complessità interna e, nel contempo, una
maggiore flessibilità d’uso.
Specializzando i registri è necessario specializzare i
codici operativi per la stessa operazione richiesta a
banchi distinti.
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PC: Talora ritenuto registro interno, talora ritenuto registro di
macchina
Accumulatori: Un registro, un banco di registri, due registri,
spesso specializzati per tipo di dato
Registri Indice: funzioni di indirizzamento direttamente
controllabili dall’utente.
Registri ausiliari di indirizzamento: manovrati dal sistema
operativo, svolgono funzioni di indirizzamento connesse alla
gestione del sistema.
Registri generali: organizzati in banchi, svolgono due o più
funzioni (ad es. accumulatore e indirizzamento)
Registri di transito
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Flag (accessibili direttamente da programma):
Z : bit zero
N : bit negativo
P : bit positivo
V : bit overflow
C : bit riporto
P : bit parità
Spesso alcuni o tutti sono accorpati in un unico registro
detto CC (Codice Condizione) che quindi rappresenta
lo stato del programma in esecuzione.
Registri speciali: Tali registri sono in genere gestiti
esclusivamente dal S. O.
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Processore: modello a registri generali
In un processore a registri generali, il processore dispone di un
set di registri REG0, REG1, ...., REGN-1 utilizzabili
indifferentemente
Le istruzioni che operano su registri sono più veloci di quelle che
operano su locazioni di memoria
Il programmatore può utilizzare i registri del processore per
memorizzare i dati di uso più frequente
Istruzioni con operandi registri: [REGX] +[REGY]? [REGX]
Istruzioni con operandi memoria-registri:
[REGX]+[MEMY] ? [REGX] memory-to-register
[MEMX]+[REGY] ? [MEMX] register-to-memory.
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Processore: modello ad accumulatore
Tutte le istruzioni aritmetiche, logiche e di confronto hanno un
operando in memoria ed un altro (riferito implicitamente)
contenuto in un registro interno detto accumulatore
[x]+[y] ? z con una macchina ad accumulatore (Motorola 6809)
occorre eseguire una sequenza di istruzioni del tipo
LDA x
ADDA y
STA z
[x] ? accumulatore
[y]+[accumulatore]? accumulatore
[accumulatore] ? z
Dimensione e velocità di esecuzione dei programmi penalizzate
dal fatto che tutte le istruzioni devono indirizzare un dato in
memoria.
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Stack: struttura dati astratta atta a contenere un insieme di valori
di un determinato tipo e sulla quale sono definite le funzioni di
accesso:
?
?
Inserimento o scrittura (push) -memorizza nello stack un
elemento che viene posizionato in ultima posizione; l’elemento
che si trovava prima in ultima posizione diventa il penultimo,
etc.
Lettura o prelievo (pop) -preleva ed elimina dallo stack l’ultimo
elemento
Operando sullo stack non occorre specificare l’operando.
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Architettura del processore:modello a stack
In un processore a stack, non esistono né l’accumulatore né i
registri generali, ma solo un registro STACK POINTER (SP) che
punta alla cima di una pila
Le istruzioni (eccetto quelle di trasferimento dati) operano su
dati posti in cima allo stack
Lo stack può essere interno al processore o in memoria
Istruzioni a zero operandi:
[SP]+[SP+1] ? SP
Istruzioni con 1 operando memoria:
[SP]? [MEMX]
[MEMX]? SP
Se lo stack è in memoria centrale, questa soluzione è più lenta di
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quella a registri generali
Architetture ortogonali
Esiste un unico banco di registri generali, a cui
appartengono anche i Registri speciali, puntatori a stack e
PC, soltanto il registro di stato è al di fuori del banco.
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Personal computer: calcolatori progettati per uso
individuale, normalmente utilizzati per office automation
(videoscrittura, fogli elettronici, database), presentazioni
multimediali, grafica, videogiochi, navigazione Web,
comunicazione su Internet.
Due principali linee:
? PC/AT,
? Apple
basati su processori x86 e successivi;
Macintosh, basati su processori PowerPC.
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Workstation: sistemi di media-alta potenza (normalmente
superiore a quella dei Pc), dotati di un ampia memoria RAM oltre
che di memorie di massa particolarmente capienti.
Il confine tra PC e workstation, molto marcato negli anni passati,
è oggi molto sottile (ciò che oggi fa la differenza non è l’hardware
ma l'utilizzo che di esso si fa: uso personale o uso professionale
e/o in multiutenza).
Esempi di workstation:
SUN, SGI Silicon Graphics,
IBM risc 6000,
HP/Compaq AlphaStation.
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Computer portatili: piattaforme mobili, dotate di una batteria che
consente un'autonomia di alcune ore.
I modelli più recenti hanno integrate diverse interfacce per le
comunicazioni remote tra cui quelle di rete, sia wired che wireless
(WiFi o Bluetooth), modem ed infrarossi.
Portatili
? ultra leggeri: portatili dal peso contenuto (talvolta per
mantenere questa caratteristica alcuni dispositivi quali CDROM e floppy sono alloggiati in unità esterne)
?
desktop replacement: portatili con caratteristiche e
accessori analoghe a quelle presenti nei personal computer
e nelle workstation.
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Tablet PC: portatile dotato di uno schermo LCD su cui
è possibile scrivere con una specifica penna.
La scrittura libera è riconosciuta automaticamente e
convertita tramite speciali programmi di riconoscimento
(programmi utilizzati originariamente sui sistemi
palmari).
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Palmari (detti anche palmtop, o PDA, Personal Digital Assistant,
o ancora Pocket Computer): computer, di capacità ridotta, nati
dall'evoluzione delle agende elettroniche tascabili, sono in grado
di svolgere alcune funzioni base: navigazione in Internet, posta
elettronica, elaborazione di testi, eccetera. Alcuni hanno tastiere
incorporate, altri adottano schermi LCD su cui è possibile scrivere
con una particolare penna e software di riconoscimento per la
scrittura libera.
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Architetture hardware e processori
Nella stragrande maggioranza dei casi i processori
adottati per le piattaforme più comuni e diffuse quali
personal computer, workstation, server di fascia media
e portatili, sono essenzialmente:
? processori
x86; le versioni più diffuse in commercio
sono gli Intel Pentium 4 e gli AMD K7.
? PowerPC:
adottata principalmente da Apple e
basata sul processore PowerPC G4.
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Linee guida per la scelta dell'hardware
?
Costo iniziale della piattaforma
?
Obsolescenza della piattaforma/costi di aggiornamento
?
Disponibilità/costi del software a corredo
?
Compatibilità software rispetto alle proprie esigenze
?
Interoperabilità con altre piattaforme
?
Costi di manutenzione hardware
?
Ergonomia/design/facilità d'uso
?
Assistenza hardware/software
?
Termini di garanzia
?
Affidabilità del produttore
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Computer case: varie tipologie
Desktop: case orizzontale (il monitor può essere appoggiato sul
case) o case micro-desktop (dimensioni di un foglio A4, poco
espandibili). La scheda madre può essere di tipo Baby-AT,
LPX, ATX, MicroATX, NLX.
LCD/PC: il case è costituito dalla base e/o dal retro del monitor
LCD (poco espandibili, richiedono un piccolissimo spazio). La
scheda madre può essere di tipo MicroATX o NLX.
MiniTower e Tower: case verticale, da scrivania o da
pavimento, Le due tipologie differsicono principalmente per
altezza. La scheda madre può essere di tipo Baby-AT, ATX.
Rack: case orizzontale con staffe laterali per il montaggio in
armadi attrezzati. La scheda madre può essere di tipo ATX.
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Alimentazione
Anche se alimentati in corrente alternata (AC, Alternate Current)
a 220 Volt, le componenti elettroniche dei computer funzionano
in corrente continua a bassa tensione (minore di 12 Volt DC).
Ruolo dell'alimentatore:
? trasformare la corrente alternata in continua e di distribuirla
alle componenti del computer
?
stabilizzare eventuali cambiamenti di tensione in ingresso al
fine di fornire una tensione costante alle componenti del
computer.
Gli alimentatori sono dotati una ventola di raffreddamento di cui è
importante verificare periodicamente il corretto funzionamento.
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La potenza erogata
dagli alimentatori dei
Pc solitamente varia
dai 150 a 350 Watt.
Non aprire mai l’alimentatore!
Il condensatore interno mantiene una carica elettrostatica
(energia) per molto tempo, anche se scollegato dalla rete elettrica.
Purtroppo, se accidentalmente scaricata, l’energia del
condensatore può essere sufficiente a causare seri danni ad una
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persona.
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UPS (Unit Power Supply): in caso di
mancanza di Energia elettrica, forniscono
automaticamente (per 15/30 minuti) energia di
backup.
Il gruppo di continuità va scelto in base al
carico assorbito dai sistemi che si intende
salvaguardare e dai tempi necessari per il loro
corretto spegnimento.
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Motherboard (Scheda madre ): la motherboard di un
computer prevede l’alloggiamento per il microprocessore,
per la memoria,…., ossia tutti i circuiti integrati indispensabili al
funzionamento della macchina.
Prevede inoltre connettori (detti slot di espansione) che
consentono di aggiungere altre schede (PCI, ISA, EISA,..) per
l'esecuzione di funzioni speciali, e connettori standard (PS/2,
USB, seriale, ...) necessari per l'utilizzo delle periferiche esterne.
Caratteristiche importanti per la scelta:
dimensioni (compatibilità con il case)
? numero e tipologia di slot disponibili
? tipo di RAM supportata e capacità massima
? interfacce integrate (scheda grafica, audio, rete, modem, per
controller SCSI,…)
? chip-set, modelli e frequenze di processore supportate
?
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Asus P4B533-E: esempio di motherboard ATX per Intel Pentium 4
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Memoria RAM: costituita da uno o più moduli di memoria
moduli SIMM (Single sided Inline Memory Module) a 30 e 72
contatti sono oramai scomparsi dal mercato.
Modulo di memoria
SIMM
moduli DIMM (Double sided Inline Memory Module -168 contatti):
disponibili a differenti velocità (dai 15 ai 7.5 ns) nelle DIMM più
recenti, basate su chip SDRAM DDR (Double Data Rate) a 184
contatti, è stata raddoppiatala quantità di dati trasferita.
Modulo di memoria
DIMM
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Interfacce I/O Seriali (COM)
Utilizzate per collegare modem analogici, dispositivi di rete in
emulazione terminale.
Poiché i bit vengono trasmessi uno alla volta (Seriale), le porte
seriali sono più lente delle porte parallele ma permettono di
coprire distanze molto più lunghe.
RS-232 (a 9 o 25 pin): porta seriale standard.
Benché obsolete rispetto alle porte USB (Universal Serial Bus) e
Firewire, le seriali RS-232 continuano a rimanere uno standard
per compatibilità con molti apparati hardware preesistenti.
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1: Carrier Detect (In)
2: Receive Data(In)
3: Transmit Data (Out)
4: Data Terminal Ready (Out)
5: Signal Ground ( - )
6: Data Set Ready (In)
7: Request To Send (Out)
8: Clear To Send (In)
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9: Ring Indicator (In)Torna
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Interfacce I/O Parallela (LPT) :Utilizzata per stampanti,
scanner, webcam, ...
Per le porte parallele lo standard IEEE-1284 prevede 3
tipi di connettori:
? DB25F nei computer;
Connettore porta parallela DB25F
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? Centronics
36 utilizzati dalla maggior parte delle
stampanti
Connettore per porta parallela tipo Centronics
? 36
contatti ad alta densità utilizzata da alcune
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stampanti HP LaserJet.
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Esistono 3 modalità d'uso della porta parallela:
? SPP
(Standard Parallel Port) con una
velocità fino a 150 KBps
? EPP
(Enhanced Parallel Port)
? ECP
(Enhanced Capabilities Port) con
velocità fino a 2 MBps.
E’ possibile impostare da BIOS la modalità di
utilizzo della porta parallela.
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Interfacce I/O USB (Universal Serial Bus): interfaccia seriale ad
alta velocità
L’USB permette la connessione:
?
di periferiche anche con il sistema funzionante (hot-plug);
?
di più dispositivi contemporaneamente per ogni singola porta
(tramite un HUB USB).
Gli standard attuali USB sono
? USB 1.1 con velocità fino a 1.5 MBps
?
USB 2.0 (hi-speed USB) con velocità fino a 60MBps
Le porte USB vengono utilizzate per collegare molte tipologie di
dispositivi esterni: stampanti, scanner, modem, dischi esterni,
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tastiere, mouse.
pagina
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Interfacce I/O firewire IEEE-1394 (Firewire, iLink): sviluppato da
Apple è supportato anche da computer PC-AT compatibili (meno
diffuso dello USB).
L'utilizzo principale è quello della connessione con apparati di
ripresa video digitale. Permette l'utilizzo contemporaneo di un
massimo di 63 dispositivi, e per il suo utilizzo non è indispensabile
un computer (è possibile collegare tra loro direttamente una
videocamera digitale e un videoregistratore digitale allo scopo di
duplicare nastri o fare editing video).
http://www.firewire-1394.com/
http://www.1394ta.com/
http://linux1394.sourceforge.net/
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Interfacce I/O SCSI (Small Computer System Interface):
interfaccia ad alte prestazioni utilizzata principalmente per dischi
fissi e unità nastro (raramente utilizzata per altri dispositivi come
scanner, stampanti, plotter e dischi ottici). Impiegate inizialmente
per server (workstation), sono state successivamente previste
anche per i Pc per i dischi dei quali, però, grazie al buon rapporto
costo/prestazioni, sono comunque quasi sempre preferite
le interfacce IDE/ATA.
:
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Simboli universali per le varie tipologie di connessioni SCSI
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Note per le connessioni SCSI
?
Impostare lo SCSI ID: Ogni dispositivo collegato a un cavo
SCSI deve avere un identificativo univoco (ID). Il metodo per
impostare lo SCSI ID dipende di volta in volta dal dispositivo;
in genere i dischi interni hanno alcuni ponticelli (jumper) per
l'impostazione; in alcuni dispositivi è anche possibile
configurare il dispositivo e il controller del computer per
impostare gli ID in maniera automatica.
?
Terminare la catena SCSI: la catena dei dispositivi collegati
ad uno stesso bus SCSI deve avere ai due capi una
terminazione.
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Interfacce I/O IDE/ATA:
ATA (AT Attachment): attualmente è l’interfaccia più diffusa per
HD, CD-ROM, DVD-ROM e masterizzatori interni. E’ progettata
per gestire due dispositivi per ogni cavo (40 contatti).
Le 4 possibili configurazioni per un dispositivo in un sistema ATA:
?
?
?
?
master-single (unico disco sul cavo);
master (due dischi sul cavo);
slave (due dischi sul cavo);
cable select (modalità automatica di riconoscimento dei
dispositivi presenti sul cavo)
Normalmente la modalità viene configurata utilizzando jumper
posti generalmente sul retro del disco fisso tra l'alimentazione e la
porta per il collegamento al cavo dati. La corrispondenza
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jumper/modo è solitamente descritta sul dorso del disco.
pagina
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Interfacce di rete (NIC, Network Interface Card):
Esistono diverse tipologie di schede di rete:
? personal computer e workstation possono avere schede di
rete direttamente integrate sulla scheda madre o schede
aggiuntive su bus PCI o ISA;
? computer portatili e palmari hanno schede di rete integrate
o schede aggiuntive PCMCIA o CompactFlash.
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Interfaccia ad Infrarossi IrDA (InfraRed Data Association):
comunica (trasmette/riceve) modulando un raggio di
luce emesso da uno speciale LED.
Installata sui computer portatili e su modelli recenti di
telefoni cellulari e palmari, consente a due dispositivi
in linea (non devono esserci ostacoli e la distanza tra
i dispositivi deve essere inferiore a 2 metri) di
comunicare a velocità variabili da 9.6 Kbps a 4 Mbps.
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Interfacce di rete Wireless WiFi
? attraverso
trasmissione radio ad ampio spettro, realizza
LAN wireless o collegamenti Peer to Peer tra due
computer;
? di serie nei recenti portatili e palmari, per quelli
sprovvisti sono disponibili schede di espansione
PCMCIA o CF Card
? il raggio di copertura di una WiFi varia in base ai fattori
ambientali (100 mt in assenza di ostacoli, 20/30 mt
all'interno di un edificio)
? gli attuali standard prevedono velocità (nominale) di
comunicazione di 11 – 54 Mbps (1,2,4,..Mbps a
secondo dell’effettiva potenza del segnale)
? access point dispositivi utilizzati come apparati di
distribuzione del segnale, a cui interfacciarsi per creare
collegamenti punto punto tra due computer o come
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ponte per la connessione di lan fisicamente divise.
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Standard attuali:
Frequenza Radio/Velocità di trasferimento
dati
IEEE 802.11
2.4 Ghz / 1-2 Mbps
IEEE 802.11b (Wi-Fi)
2.4 Ghz / 5.5 - 11 Mbps
IEEE 802.11a (Wi-Fi 5)
5 - 40 Ghz / fino a 54 Mbps
IEEE 802.11g
2.4 Ghz / fino a 54 Mbps
Una PCMCIA Card WiFi
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Un Access Point
WiFi
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Interfacce Bluetooth:
?
è basata su tecnologia radio a corto raggio, pensata per il
collegamento tra dispositivi vicini
?
il raggio di copertura è di pochi metri e la potenza erogata di
pochi milliwatt. Con Bluetooth si diffonde il concetto di PAN
(Personal Area Network)
?
dispositivi che utilizzano Bluetooth sono ad esempio
cellulari, auricolari, portatili, palmari
?
la velocità massima di trasmissione è inferiore ad 1 Mbps.
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La tastiera è la periferica input per antonomasia (standard
diffusi):
standard 101 tasti USA;
? standard 102 tasti Europea (con versioni localizzate per i
singoli paesi)
? tastiera Windows 104/105 tasti
?
Esempio di tastiera standard 102 tasti
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Tasti funzione: 12 tasti, posti nella parte superiore della tastiera,
utilizzati dai programmi per effettuare delle operazioni specifiche
variabili da programma a programma
Tasti cursore (o tasti freccia): 4 tasti che controllano il movimento
del cursore nella direzione indicata dalla freccia
Tasti di editing:
?
Ins attiva/disattiva la modalità di inserimento/sostituzione nei
programmi di videoscrittura;
?
Del cancella il carattere posto sotto il cursore;
?
?
?
?
?
PageUp, PageDown: retrocede/avanza di una pagina il
contenuto del documento;
Home e End spostano il cursore all'inizio/fine della riga in cui si
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trova il cursore.
pagina
Mouse: dispositivo di puntamento introdotto con le interfacce
grafiche. I tipi più diffusi per personal computer e workstation
sono mouse e trackball; tre sono invece i tipi per computer
portatili sono touchpad, trackball e trackpoint.
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Connettore DIN a
cinque contatti
Connettore USB
Connettore DIN a
sei contatti
Mouse senza fili
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Floppy disk: dischi rimovibili, hanno dimensioni di 3.5 pollici e
capacità di 1.44 MB. I floppy drive sono in genere:
? interni nei personal computer e nelle workstation
? esterni, collegati con interfaccia USB, in computer portatili
CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory): supporti ottici
utilizzati sia per la memorizzazione dei dati sia come supporti
audio e video. La capacità dei CD-ROM varia dai 650Mbyte
(74 minuti audio) ai 800Mbyte (100 minuti audio) con diverse
la velocità di lettura (50X corrisponde a 7.5 MBps).
I mini CD hanno caratteristiche analoghe ai CD-ROM ad
esclusione della dimensione ridotta. La capacità dei mini CD
attualmente diffusi è di 180 Mbyte pari a 21 minuti audio.
I DVD (Digital Versatile Disk) sono esteriormente simili ai CD
ROM, ma possono contenere da 9 a 17 GByte (25 volte la
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capacità di un CD).
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Scheda video.
Perché sia possibile la visualizzazione sul monitor delle
informazioni binarie, i bit devono essere elaborati e
trasformati in segnali video. Tutto ciò che appare sul
monitor viene inviato dal computer ad una scheda di
interfaccia inserita in un connettore oppure, nel caso dei
computer portatili o dei computer desktop più semplici,
integrata sulla scheda madre.
Risoluzione (numero di pixel): 748 X 350 vuol dire che lo
schermo è formato da un reticolo di 748 punti di base e
350 punti in altezza (261800 pixel); 2048 X 2048,
l'immagine è composta da 4'194'304 pixel.
Numero di colori: 16, 256, 65536, 16 milioni,...
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Monitor:
? a tubo catodico (CRT, Cathod Ray Tube)
? a cristalli liquidi (LCD, Liquid Crystal Display)
? a matrice passiva
? a matrice attiva
I monitor possono avere
? un ingresso analogico (VGA/RGB, Video Graphics
Array/Red-Green-Blue)
? un ingresso digitale
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Caratteristiche nella scelta di un monitor sono:
? dimensione
? risoluzione
in pixel (risoluzioni auspicabili sono
1024 x 768, 1280 x 1024)
? frequenza di refresh, ovvero il numero di volte al
secondo che lo schermo viene ridisegnato (una
buona frequenza di refresh per una risoluzione
1024x768 può essere di 75 Hz)
? casse audio e microfono integrati
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Tecnologie emergenti
I punti fondamentali su cui la tecnologia informatica punterà nei
prossimi anni saranno la mobilità e in particolare:
? la miniaturizzazione: i sistemi mobili hanno raggiunto
prestazioni paragonabili a quelle di sistemi fissi (wearable
computing)
? la densità di memoria: la complessità delle applicazioni
porta alla necessità di supporti di memorizzazione sempre
più capaci e di dimensioni ridotte
? usabilità, accessibilità e nuove interfacce
? wireless: la connettività senza fili è ancora poco utilizzata; in
futuro si lavorerà per aumentare le prestazioni e diminuire
l'impatto ambientale.
? power saving: un obiettivo molto sentito dagli utilizzatori è
l'aumento del tempo di autonomia dei dispositivi
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Il BIOS (Basic Input/Output System) è un set di routine basilari di
controllo I/O, che forniscono accesso a basso livello
all'hardware di sistema.
I BIOS attuali utilizzano una memoria Flash che permette di
mantenere le impostazioni e di aggiornarne il software.
Le funzioni principali del BIOS sono:
? gestire il processo di avvio del computer;
? eseguire una diagnostica per verificare che non ci siano
problemi o conflitti hardware (Power-On Self-Test);
? mantenere memoria di alcune impostazioni hardware, quali,
ad esempio, la modalità di gestione della porta parallela, la
modalità di assegnazione degli interrupt, l'abilitazione delle
interfacce seriali, l'ordine dei device da provare per l'avvio del
sistema;
? fornire un programma per permettere la modifica delle
impostazioni (setup);
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? fare da interfaccia tra il sistema operativo e l'hardware.
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Installare e configurare dispositivi di
memorizzazione
I dispositivi di memorizzazione possono essere
classificati secondo le seguenti caratteristiche:
? dispositivi
rimovibili, che necessitano, di un
supporto dati e di un dispositivo per la
lettura/scrittura (drive);
? dispositivi fissi;
? dispositivi interni;
? dispositivi esterni;
? dispositivi che utilizzano tecnologia ottica;
? dispositivi che utilizzano tecnologia magnetica;
? dispositivi che utilizzano memorie flash. Torna alla prima
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Installare dispositivi esterni come CD-ROM drive
USB o supporti di memorizzazione PC-CARD è
semplice. In genere basta inserire il connettore USB
o la PC-CARD e il sistema operativo provvede a
rendere disponibile la risorsa per la memorizzazione
dei dati.
Installare dispositivi interni è invece più complesso;
è necessario verificare con maggior dettaglio il
supporto del proprio hardware per la nuova periferica
e avere esperienza di installazione hardware. Dopo
l'installazione è necessario impostare
opportunamente il BIOS per gestire al meglio il
nuovo dispositivo.
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Stampanti ad impatto
Stampanti ad aghi: via via che la testina, formata da una linea
verticale di aghi. si muove lungo la riga, un impulso elettrico
proietta fuori le punte degli aghi, che subito rientrano. Colpendo la
carta attraverso, un nastro inchiostrato, lasciano l’impronta del
carattere (“matrice di punti”).
Le stampanti normali hanno una testina con una fila di 9 aghi,
mentre in quelle con prestazioni migliori gli aghi della testina sono
24.
Stampanti a margherite: caratteri disposti alle estremità di una
margherita che ruota (testine rotanti).
Ingombranti, rumorose, più costose e lente di quelle ad aghi sono
quasi totalmente scomparse dal mercato.
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Una caratteristica negativa delle stampanti ad impatto è il rumore
Stampanti a margherite: caratteri disposti alle estremità
di una margherita che ruota (testine rotanti).
Ingombranti, rumorose, più costose e lente di quelle ad
aghi sono quasi totalmente scomparse dal mercato.
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Stampanti a getto di inchiostro (ink-jet)
La testina passando sul foglio schizza, attraverso una fila di
ugelli, un sottile getto di inchiostro. Dove il getto colpisce si
forma un punto, e l’insieme dei punti forma il carattere (
“matrice di punti” come nelle stampanti ad impatto, ma
trattandosi di gocce d’inchiostro è possibile avere punti molto
vicini ed anche parzialmente sovrapposti.
Risoluzione: 360 (dpi), 720 dpi, ...
La risoluzione (dpi) e la qualità di stampa aumentano in
proporzione agli ugelli presenti sulla testina (vi sono testine a
21, 32, 48 o 64 ugelli per ogni colore, e stampanti a due testine).
Velocità di stampa (ppm): modelli economici - 3 (ppm) in un
colore e 1,5 ppm a colori; modelli più evoluti - 7 ppm a colori.
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Stampanti laser: stessa tecnologia delle fotocopiatrici.
Un raggio laser molto sottile colpisce un tamburo in metallo
elettrofotosensibile come il selenio, modificandone la carica
elettrica.
Il tamburo passa attraverso una sostanza in polvere, che si
attacca solamente alle zone caricate elettricamente.
Un rullo preme un foglio sul tamburo e la polvere si trasferisce
sulla carta.
Questa passa poi attraverso due rulli ad alta temperatura che
fondono la polvere, facendola solidificare sulla carta.
La risoluzione delle stampanti laser più diffuse è di 300 dpi,
mentre i modelli più costosi arrivano a 600 dpi.
Le stampanti laser, la cui velocità varia da 6 a 45 ppm,
prevedono un buffer da 2-64 MB di RAM per il buffer
(da 2 a
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4 Mb, espandibile in genere fino a 64 Mb).