Porte seriali e parallele

Porte seriali e parallele
Il computer deve comunicare i dati che elabora. Ad esempio, se il risultato di una
elaborazione deve essere stampato, i dati relativi vengono inviati alla stampante.
L'uscita di questi dati avviene attraverso alcuni connettori esterni presenti nella
parte retrostante del computer. Come si potrà verificare dai dati tecnici descritti
nel manuale del computer, sono presenti almeno una porta seriale ed almeno
una porta parallela. A queste porte vengono collegati tutti i dispositivi accessori,
con i quali è necessario uno scambio di dati in entrambe le direzioni. La
differenza fra questi tipi di connettori va al di là delle loro semplici dimensioni e
dalla quantità di piedini presenti, e riguarda il modo in cui i dati vengono
trasmessi da e per le periferiche.
Gli impulsi di dati sono formati da singoli bit, ma l'unità minima significativa è il
byte, cioè otto bit.
Nella porta seriale, i dati che vengono trasmessi alla periferica sono inviati un bit
alla volta: i bit viaggiano in serie, l'uno dopo l'altro sullo stesso filo. Per
trasmettere un byte, sono necessari otto invii.
Nella porta parallela, i dati che vengono inviati alla periferica sono trasmessi un
byte alla volta: i bit viaggiano insieme, parallelamente su otto fili. Per trasmettere
un byte è necessario un solo invio.
La porta seriale consente il transito dei dati in entrambe le direzioni, sia dal
computer alla periferica che dalla periferica al computer. L'utilizzazione principale
di questa porta avviene nel caso di collegamenti con periferiche attive, come
mouse, modem, scanner, penne ottiche. Molto spesso il connettore della porta
seriale ha 9 punti di contatto, in altri casi 25: uno serve per i bit in trasmissione,
uno per i dati in arrivo, uno è per il collegamento a terra, gli altri per lo scambio di
particolari segnali fra le periferiche ed il computer. Questi segnali riguardano, ad
esempio, lo stato di "pronto a ricevere" della periferica o del computer e quello di
"richiesta di invio". Questi connettori sono spesso identificati con la sigla
"RS232C".
A volte la porta seriale viene utilizzata per il collegamento di alcune stampanti e
dei plotter, anche se il traffico dei dati è in un senso solo. Il traffico dei dati
attraverso la porta seriale può avvenire a diverse velocità e con diverse sequenze
di bit. In particolare, poiché spesso lo scambio dei dati avviene a distanza di
qualche metro, è necessario prevedere anche lo scambio di alcuni segnali di
controllo che permettano di verificare che i bit ricevuti siano uguali a quelli
trasmessi. L'interferenza di macchinari elettrici, come monitor, computer o
stampanti, potrebbe danneggiare il flusso dei bit durante il loro viaggio lungo il
cavo.
La velocità di trasmissione, la struttura dei pacchetti di bit inviati ed il tipo di
controllo effettuato, determinano il protocollo usato nella trasmissione dei dati. I
diversi protocolli sono stabiliti internazionalmente.
La porta parallela consente il transito in una sola direzione: dal computer alla
periferica. Viene quindi usata quasi esclusivamente per il collegamento con le
stampanti.
I connettori della porta seriale hanno 25 oppure 36 punti di contatto, otto dei quali
per l'invio dei dati e gli altri per l'invio e lo scambio di segnali. Anche se non può
ricevere dati, la porta parallela può ricevere segnalazioni dalla periferica, come il
segnale di "occupato" o quello di "carta esaurita". I connettori della porta parallela
sono spesso identificati con la scritta "Centronics". La porta parallela consente
una maggiore velocità di trasmissione, in quanto ciascun byte viene trasmesso in
una sola volta. Per questo è preferibile nell'uso con dispositivi lenti, come le
stampanti.
La trasmissione parallela non consente però un controllo sulla identità fra i dati
trasmessi e quelli ricevuti. Quindi, pur consentendo una maggiore velocità,
permette solo collegamenti a breve distanza. La trasmissione parallela non ha
protocolli.
La porta seriale consente anche il collegamento fra computer, sia direttamente
tramite un cavo, che a lunghe distanze, tramite modem. In entrambi i casi è molto
importante stabilire in precedenza il protocollo di trasmissione da entrambe le
parti. In particolare, la trasmissione dei dati può variare in velocità da 96.000 bit al
secondo nella comunicazione diretta fra due computer, a 300 bit per secondo
quando si tratta di computer distanti e la comunicazione è effettuata tramite linea
telefonica. La comunicazione più frequente, tramite modem, avviene a 2'400
oppure a 1'200 bit per secondo.
Slot
Sulla scheda madre sono presenti alcuni connettori, chiamati slot, in numero
vario da modello a modello, otto nella maggior parte dei casi. In questi connettori
è possibile inserire schede con impieghi particolari. Nei primi modelli di personal
vi venivano inserite la scheda per il video, la scheda per il disk drive, quella per la
porta seriale, quella per la porta parallela, quella per il disco rigido.
Nei personal recenti gran parte di queste schede, o meglio, i loro componenti
sono incorporati nella scheda madre e quindi gli slot sono stati ridotti di numero o
sono stati lasciati liberi per altri usi. Del resto oggi sarebbe improponibile
commercializzare un computer non dotato di disco rigido e di floppy disk, mentre
la miniaturizzazione portata dall'avanzamento della tecnologia ha consentito di
inserire i componenti di queste schede già sulla scheda madre. Ciò rende il
computer più economico e più efficiente. Riduce inoltre le possibilità di acquisti di
schede inadatte al computer ed evita le complicate procedure di installazione.
Il bus dei dati
Le schede incorporate nella scheda madre e quelle inserite negli slot, che si tratti
di quella video, un modem su scheda, o di una scheda per la connessione in rete,
hanno uno scambio di dati con il computer. Il percorso con il quale avviene
questo scambio viene chiamato bus dei dati, ed il modo nel quale lo scambio
avviene può seguire diversi standard. I più comuni, in ambiente DOS, sono:
-
ISA, Industrial Standard Architecture, nata con i computer IBM di tipo AT,
con microprocessore 80286;
-
MCA, Micro Channel Architecture, standard per i computer IBM della
serie PS/2;
-
EISA, Extended Industrial Standard Architecture, adottata da molti
computer DOS compatibili.
Poiché tutto il traffico di segnali, all'interno della scheda madre, è temporizzato
dal clock, anche questo scambio di dati fra scheda madre e schede negli slot
avrebbe dovuto essere sincronizzato. In realtà non è così. Il fatto è che le velocità
dei clock nei personal variano moltissimo, come abbiamo visto. Ad esempio, si
passa dai 4,77MHz, agli 8MHz, ai 12MHz, per salire ai 16MHz, ai 20MHz ed ai
33MHz. Tuttavia la gran parte delle schede esistenti non potrebbe funzionare alle
velocità più elevate, senza contare la tendenza di molti utilizzatori di personale
che, cambiando computer, vogliono conservare l'uso delle schede acquistate e
non essere costretti a buttarle via. Ecco quindi che i costruttori delle schede
madri hanno dovuto inserire un processore che funziona da filtro fra la velocità
del
clock
e
quella
effettiva
di
scambio
di
dati
con
le
schede.
Lo standard ISA, ancora usato nella maggior parte dei computer attualmente in
commercio, ha una velocità di soli 8MHz. Il che vuol dire che lo scambio di dati
fra la scheda madre e tutte le periferiche collegate tramite una scheda inserita in
uno slot o integrata (scheda video, interfaccia per i dischi, scheda di rete) avviene
ad 8MHz anche se la velocità dichiarata per il computer è di 33MHz. In realtà
quella è la velocità del microprocessore e del clock principale, ma non quella
effettiva dei dati. Il bus EISA ha una velocità di 33MHz e quello MCA ancora
superiore, ma sono ancora usati su una piccola percentuale di computer, anche
per la carenza ed il costo delle schede che ne seguono le caratteristiche. Lo
standard EISA permette anche di utilizzare, oltre alle schede apposite, anche
quelle con bus ISA.
Oltre alla scheda video, a quella di interfaccia per i dischi ed a quella di rete, negli
slot possono essere inserite schede per i più svariati impieghi:
-
elaborazione multimediale, che può ricevere e produrre un segnale video
inviabile alle normali apparecchiature televisive, come televisori,
videoregistratori, banchi di mixaggio; o che può ricevere, tramite un
sintonizzatore, le immagini trasmesse dalle ordinarie stazioni televisive;
-
elaborazione fotografica, con il trasporto su pellicola per diapositiva delle
immagini del video e, viceversa, per la registrazione sul computer di
immagini riprese con le moderne macchine fotografiche a dischetto
magnetico;
-
ricezione satellitare, in grado di sintonizzarsi, tramite una antenna, sulle
trasmissioni provenienti dai satelliti di rilevamento meteorologico;
- compressione dei dati, per la registrazione di documenti in forma
compattata, permettendo al disco rigido di contenere più dati di quanto
sarebbe possibile. La scheda si occupa di compattare in fase di
registrazione e di scompattare in fase di lettura da disco, comportando un
piccolo ritardo in tutte le operazioni;
-
accelerazione della capacità elaborative, con schede che contengano
microprocessori più veloci che si sostituiscano a quello del computer o
che lo affianchino nei suoi compiti;
-
elaborazione
musicale,
grazie
alla
quale
è
possibile
gestire
strumentazione musicale MIDI, eseguendo musica sugli strumenti,
registrandola su dischetto od elaborandola sul computer. E' anche
possibile, tramite un microfono, digitalizzare suoni di qualsiasi tipo,
musica, voce;
-
strumentazione di laboratorio per ogni scopo scientifico. Il computer può
cosi guidare e ricevere dati da molte apparecchiature di analisi;
-
lavorazione industriale, come guida e controllo di macchinari robotizzati;
-
riconoscimento della voce, per il riconoscimento dei comandi impartiti
tramite espressioni vocali.