Architettura degli elaboratori parte 3

Corso di Laurea in
Biotecnologie
corso di
Informatica
Paolo Mereghetti
DISCo – Dipartimento di
Informatica, Sistemistica e
Comunicazione
Architettura degli
Elaboratori
Terza parte
Interfacce alle Periferiche
• Interfaccia: elemento
circuitale per il collegamento
tra elaboratore e periferica
• Contiene:
– Registro dati periferica
– Registro comando
– Informazioni sullo stato della
periferica
Estensione architettura di Von Neumann
• Processori dedicati (Es:
coprocessore matematico,
processore grafico)
• Processori che eseguono le diverse
fasi di un’istruzione in parallelo
(Acquisizione, Interpretazione,
Esecuzione)
• Gerarchie di memorie: memoria
cache
• Processori dedicati (Input/Output)
• Architetture multiprocessore
Memoria Cache
• Memoria veloce ma di capacità
meno limitate dei registri
• Tipi di cache
– cache interna (sul chip della CPU)
– cache esterna (RAM veloce)
• Operazioni più veloci:
– i dati usati più recentemente hanno più
probabilità di essere usati, quindi li
tengo su un supporto più rapido
– dati di sistema per la gestione
dell’elaborazione
Architettura di Von Neumann
Unità
Centrale
Menoria
Centrale
Interfacce delle
Periferiche
BUS DATI
BUS CONTROLLO
BUS
BUS INDIRIZZI
LINEE DI SERVIZIO
(tensione, terra)
La Mother Board
Periferiche
• Dispositivi di Input/Output (I/O)
• Funzione:
– Realizzano interazione fra uomo e
macchina o fra macchine
• Sono controllate dal sistema operativo (v.
Lez. Sistema Operativo) attraverso i
Driver
– Componente del Sistema Operativo
(programma) che
• interagisce direttamente con una periferica
(Driver fisico)
• maschera il funzionamento della periferica
(Driver logico)
• Lavorano in modalità asincrona rispetto al
processore
Tipi di Periferiche
• Unità di Input
– tastiera, mouse, scanner
• Unità di Output
– video, stampante
• Unità di Input/Output
– dispositivi di trasmissione:
modem, scheda di rete, scheda
audio
Porte
• Collegano un dispositivo
esterno (periferica o alto
elaboratore) e la mettono in
comunicazione con
l’elaboratore
• Tipi di Porte:
–
–
–
–
Seriali
Parallele
SCSI
USB
Porte Seriali
• 9/25 pin
• Dispositivi: mouse
/ monitor
• Identificata come
COM1, COM2, …
• Trasmetto un bit
alla volta
• Distanza massima:
300 m
Porte Parallele
• 25 pi n
• Dispositivi: stampante,
monitor
• Etichettata con LPT1,
LPT2...(Printer port)
• Trasmetto più bit “in
parallelo”
• Distanza massima: 30 m
Porte SCSI
• Connessione di molti
dispositivi in cascata o di un
due dispositivi complessi (es.
connessione audio e video tra
TV e PC)
Porte USB
• USB (Universal Serial Bus)
• Governa contemporaneamente
fino a 127 dispositivi; a ciascuno
assegna una porzione di tempo di
trasmissione disponibile
• Collega apparecchiature che
vengono automaticamente
riconosciute dal computer acceso
• Fornisce elettricità a dispositivi di
piccole dimensioni (altoparlanti,
telecamere, …)
Porte USB (2)
• Velocità massima di
traferimento 12 Megabit al
secondo (Mbps)
– Bassa Velocità: 1.5 Mbps per i
dispositivi di input (mouse,
tastiera, joystick, …)
– Alta velocità: 12 Mbps per CDROM (max vel 6x), scanner,
stampanti, macchine
fotografiche, ...
Porte USB (3)
Fonte: Apple Computer, Inc.
Tastiera
• Dispositivo di input
• Sono differenti
– per paese (Italia, USA, ...) Es:
esempio carattere “~”
– per SO (Mac, Windows…) Es:
tasto Start
Mouse
• Dispositivo di
input e
puntamento
per interfacce
grafiche (GUI)
• Tipi di mouse:
– Meccanici vs
ottici
– Cavo seriale vs
senza filo
(wireless)
Scanner
• Legge un oggetto (disegno o
testo) e ne genera
un’immagine elettronica (file)
• Tipi
– “bianco e nero” o “colori”
– Risoluzione: definizione
dell’immagine
Scanner
• Programmi OCR per
riconoscimento di testi: da
una pagina stampata
derivano un file di testo
• Utilità: file di testo
– dimensioni ridotte rispetto al
file immagine
– può essere modificato con un
programma di elaborazione di
testi (es. Word)
Video
• oppure Monitor, oppure Display
• Dispositivo di output
• Tipi
–Tubo Catodico (CRT Cathod Ray Tube):
materiale fluoroscente colpito da fascio
di elettroni
–Cristalli Liquidi (LCD): matrice di
elettrodi e strato di metallo, opaco in
assenza di carica, trasparente con
elettrodi carichi (basso consumo,
immagine ferma, visione frontale)
–Matrice Attiva: migliori prestazioni dei
LCD, migliore visione angolata
Video: caratteristiche
• Dimensioni: 14, 15, 17, 21” (pollici) - la
misura dello schermo in diagonale
• Frequenza: numero di volte in cui viene
ridisegnata l’immagine a video
–
Per alte frequenze (>=70 Hertz) si ha un
immagine più stabile
– Per basse frequenze si ha un effetto di
tremolio
• Risoluzione: precisione dei dettagli –
quantità di Pixel
– 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024
• Colori: la ricchezza della “tavolozza”
–
–
–
CGA, EGA, VGA (16 colori, 640x480)
SVGA (Super VGA, 256)
16 colori, 256, 65536, …, 16 milioni
• (Vedi lez. Rappresentazione informazioni)
Stampanti
• Stampa di documenti - testi
e/o immagini
• “Bianco e Nero” o “a colori”
• Velocità di stampa (ppm –
pages per minute)
• Risoluzione (dpi – dots per
inch)
• Dimensioni e tipi di carta
Stampanti: esecuzione
• Il programma invia una
stampa al sistema operativo
• un driver traduce il
documento in un formato
comprensibile alla stampante
(per es. PostScript)
• un processore nella
stampante interpreta il file e
genera un’immagine per la
stampa
Stampanti “Ad Aghi”
•
•
•
•
•
•
•
Martelletto con matrice di
aghi (9-24)
Basso costo
Alta velocità
Rumore
Risoluzione povera?
Moduli continui
Copie multiple
Stampanti “A Getto d’Inchiostro”
•
•
•
•
•
Basso costo acquisto,
gestione cara
Media velocità
Silenziose
Buona risoluzione
Colori con buoni risultati:
sovrapposizione di inchiostro
ciano, magenta, giallo e nero
Stampanti “Laser”
•
•
•
•
•
Alto costo
Media velocità
Silenziose
Ottima risoluzione
Colori con ottimi risultati
Schede Audio
• Ascoltare e/o Acquisire Suoni
• Qualità del suono (dipende
dalla sampling size and rate –
dimensione e frequenza di
campionamento)
• Schede MIDI: strumenti
musicali e computer
• Vedi lez. Rappresentazione
informazioni
Modem
• Modem: trasforma
l’informazione binaria
(100101) del computer in
onde modulate che fluiscono
sui cavi telefonici che
collegano altri elaboratori
(lontani?)
• Modem: trasforma gli impulsi
telefonici in informazioni
binarie (demodulate)
comprensibili al computer
Connessione di rete
• Per collegare più computer in rete
• Schede di connessione
• Rete Ethernet
• Reti Wireless
– InfraRed Ray (es. tel cellulare)
– BlueTooth
– Wireless LAN