Elementi di Informatica Elaboratore Elettronico Tipologie Storiche di

Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Elaboratore Elettronico
Università degli Studi di Udine
Facoltà di Ingegneria
CORSO DI LAUREA IN SCIENZE dell’ARCHITETTURA
Elementi di Informatica
Un elaboratore elettronico è un sistema informatico basato su
un particolare modello teorico
Esistono diverse categorie di elaboratori
– Architettura dell’Elaboratore –
- diversi per caratteristiche e utilizzi
D. Gubiani
5 aprile 2011
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
1
D. Gubiani
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Tipologie Attuali di Elaboratori
Mainframe: negli anni 40 occupavano stanze intere e l’energia per il
funzionamento e il raffreddamento era elevata, costosissimi, per grandi
aziende
Personal Computer (PC): macchine per utenti singoli e per
applicazioni generiche
Minicomputer: negli anni 60 ad un costo minore l’indtroduzione dei
minicoputer permise l’utilizzo anche nell’ambito di piccole aziende
Workstation: oggigiorno molto simili PC di fascia alta
Server: macchine con una notevole potenza di calcolo
utilizzate da singoli utenti che colloquiano PC
Microcomputer: negli anni 70, con l’introduzione dei microprocessori, ad
un prezzo abbastanza ridotto potevano essere comprati anche da singole
persone
Super Computer (Cluster): sistemi con potenze di calcolo
estremamente elevate, dedicato ad eseguire calcoli
particolarmente onerosi
Home computer: nella seconda metà degli anni 70, nasce la seconda
generazione dei microcomputer: costo contenuto, utilizzo domestico
Personal Computer: microcomputer economici destinati a un utilizzo
personale, maggiori risorse rispetto agli home computer
– Architettura dell’Elaboratore –
3
D. Gubiani
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
4
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Componenti di un Elaboratore
NoteBook: personal computer portatili
L’hardware di un PC è composto da un insieme di componenti
funzionali interagenti e cooperanti che colloquiano tramite
canali di comunicaqzione detti bus
Tali componenti possono essere cosı̀ schematizzati:
NetPC: portatili con dimensione e risorse ridotte
Palmari o PDA (Personal Digital Assistant: computer di
dimensioni ridotte, evoluzioni delle agendine elettroniche
- processore o CPU (Central Processing Unit)
- memoria (centrale e di massa)
- unità periferiche
Tablet: computer portatile che permette all’utente di
interfacciarsi con il sistema direttamente sullo schermo,
mediante una penna o le dita (es. eBook)
– Architettura dell’Elaboratore –
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Tipologie Portatili di Elaboratori
D. Gubiani
2
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Tipologie Storiche di Elaboratori
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
5
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
6
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Schema
L’architettura della maggior parte dei moderni elaboratori è
basata sul modello della macchina di von Neumann
Secondo tale modello un elaboratore è costituito da quattro
elementi base:
-
unità di elaborazione
memoria
periferiche
bus di sistema
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
7
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Funzionamento
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Le fasi di elaborazione si susseguono in modo sincrono con
una scansione dettata dall’orologio di sistema (clock)
Ad ogni intervallo di tempo, l’unità di controllo (componente
interno dell’unità di elaborazione) decide quali operazioni
svolgere
L’unità di elaborazione è formata dai dispositivi che
consentono di acquisire, interpretare ed eseguire le singole
istruzioni
-
Le varie periferiche consentono lo scambio di informazioni tra
l’elaboratore e l’esterno
Il bus di sistema funge da collegamento fra i vari elementi
funzionali
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
9
D. Gubiani
acquisizione di istruzioni o dati dalla memoria
decodifica di istruzioni o dati
esecuzione di istruzioni
manipolazione dei dati
trasferimento delle informazioni
– Architettura dell’Elaboratore –
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Processore
10
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
CPU
Il processore o CPU (Central Processing Unit) è la parte del
sistema informatico che controlla il flusso dei programmi ed
esegue le singole istruzioni
Compiti della CPU:
È un circuito elettronico formato da alcuni milioni di transistor
Componenti funzionali interni:
- spostamento dei dati
- esecuzione delle operazioni aritmetiche e logiche
- controllo del flusso delle istruzioni
-
- raccolti in un singolo chip (circuito integrato) della dimensione
di pochi centimetri quadrati
- si parla di microprocessore
D. Gubiani
8
Elaborazione
La memoria contiene le istruzioni e i dati necessari per
eseguire un programma
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
– Architettura dell’Elaboratore –
11
D. Gubiani
unità di controllo (CU)
unità aritmetico-logica (ALU)
registri generali
orologio interno (clock)
– Architettura dell’Elaboratore –
12
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Schema della CPU
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Registri
I registri sono gli elementi di memoria della CPU
Sono utilizzati per memorizzare temporaneamente istruzioni,
risultati parziali delle operazioni e informazioni di controllo
Alcuni di essi sono:
- program counter (PC): contiene l’indirizzo di memoria della
prossima istruzione da eseguire
- registro delle istruzioni (IR): contiene l’istruzione da eseguire
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
13
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Unità Aritmetico-Logica (ALU)
14
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Unità di Controllo (CU)
La CU si occupa dell’acquisizione e la successiva
interpretazione delle istruzioni che si trovano in memoria,
reperisce i dati dall’input e coordina l’ALU fornendo i segnali
elettrici che attivano i diversi dispositivi di memoria o di
operazione
L’ALU esegue le operazioni elementari necessarie per
l’elaborazione:
- aritmetiche (addizione, sottrazione,...)
- logiche (confronti, comparazioni, ...)
I segnali sono sincronizzati per mezzo del segnale di clock
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
15
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Ciclo accesso-decodifica-esecuzione
16
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Evoluzione Processori
Fase di lettura (fetch):
trasferimento dalla memoria alla CPU dell’istruzione da
eseguire (PC contiene l’indirizzo della prossima istruzione da
eseguire, IR contiene l’istruzione trasferita e da eseguire)
Fase di decodifica (decode):
riconoscimento ed identificazione dell’istruzione da eseguire
Fase di esecuzione (execute):
esecuzione dell’istruzione, inclusi il trasferimento dei dati
da/verso la memoria, la gestione delle operazioni di I/O...
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
17
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
18
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Legge di Moore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Memoria
La memoria è il dispositivo mediante il quale si può
- conservare dati
- leggere e scrivere dati
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
19
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Memoria
20
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Classificazione basata sul fenomeno Fisico
alla Base della Memorizzazione - 1
Memorie a semiconduttore
- metodo elettronico che si fonda sulla conservazione di una
carica elettrica all’interno di un piccolo conduttore
- piccole dimensioni e molto veloce
- costo elevato
- può essere volatile o permanente
Un sistema informatico fa uso di diversi tipi di memorie
Una memoria si dice volatile se togliendo l’alimentazione
l’informazione in esso memorizzata scompare non volatili (o
permanenti) in caso contrario
Memorie magnetiche
- metodo basato sulla caratteristica di alcuni materiali di
assumere e mantenere una direzione di magnetizzazione
- costo e velocità non elevati
- è permanente (fino alla successiva sovrascrittura)
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
21
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Classificazione basata sul fenomeno Fisico
alla Base della Memorizzazione - 2
22
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Classificazione basata sul Tempo d’Accesso
Memorie ad accesso casuale (RAM)
- tutte le informazioni sono accessibili nello stesso intervallo di
tempo
Memorie ottiche
Memorie ad accesso semi-casuale (SRAM)
- metodo basato sulla possibilità di un raggio laser di causare e
successivamente di riconoscere modifiche della struttura della
materia
- caratteristiche analoghe a quelle magnetiche, ma ne migliorano
costo e velocità
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
23
- il tempo di accesso alle informazioni varia a seconda dell’area
di memorizzazione
- varia fra un minimo e un massimo
Memorie ad accesso sequenziale (SM)
- le informazioni possono essere recuperate solo scorrendo
sequenzialmente l’intero supporto
- il tempo di accesso può subire grandi variazioni
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
24
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Classificazione basata sulla Funzione Svolta
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Gerarchie di Memorie - 1
Registri
- memorizzano informazioni utili all’elaborazione
- tempo di accesso dell’ordine della decina di nanosecondi
- realizzati mediante flip-flop
L’ideale dal punto di vista delle prestazioni sarebbe quello di
utilizzare tutti registri interni al processore (veloci)
Memoria Centrale (CM)
Per poter memorizzare grandi quantità di dati a costi
sostenibili è necessario utilizzare altre tipologie di memorie
- memorizza i programmi e i dati
- accesso casuale con tempo di accesso dell’ordine del
microsecondo
- diverse tecniche realizzative
Il compromesso fra le diverse esigenze è alla base della
gerarchia delle memorie basata su tre livelli
Memoria di massa o secondaria
- memorizzano grosse quantità di dati
- memorie sequenziali e ad accesso semi-casuale
- tempi di accesso variano dai millisecondi ai minuti
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
25
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Gerarchie di Memorie - 2
26
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Memoria Cache - 1
La memoria di cache è una memoria temporanea utilizzata per
migliorare il trasferimento dei dati tra la memoria centrale e i
registri della CPU
Più veloce della memoria centrale, contiene i dati usati più di
frequente
Quando il processore richiede un dato questo viene prima
cercato nella cache, in caso non sia presente si accede alla
memoria centrale e successivamente la cache viene aggiornata
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
27
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Memoria Cache - 2
28
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Memoria Centrale (CM) - 1
Permette l’accesso alle informazioni in modo casuale (o
diretto) in tempi molto brevi
La memoria cache può essere simulata da parte della memoria
centrale oppure attraverso apposite memorie dette buffer
È di tipo a semiconduttore
Il concetto della memoria cache viene utilizzato anche in tutte
le atre situazioni in cui si richieda il trasferimento di dati fra
supporti con velocità diversa
Può essere vista come una grande matrice monodimensionale
formata da celle o locazioni caratterizzate da un indirizzo
univoco e un contenuto
Esempio. Buffer (o memoria tampone) presente in ogni
stampante
Il processore accede al contenuto delle celle per mezzo del suo
indirizzo
Il tempo di accesso è costante e dell’ordine delle decine di
nanosecondi (1 ns = 1 miliardesimo di secondo)
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
29
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
30
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Memoria Centrale (CM) - 2
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
RAM
Esistono diversi tipi di RAM
- nelle Single In-line Memory Module SIMM (FPM ed EDO)
- nelle Double In-line Memory Module DIMM (SDRAM, DDR e
SLDRAM)
La CM è costituita da due tipi di memoria
- RAM (Random Access Memory)
+ cancellabile e riscrivibile
+ adatta a contenere i programmi in esecuzione e tutti i dati
necessari al suo funzionamento
- ROM (Read Only Memory)
+ non cancellabile e non riscrivibile
+ meno costosa della RAM
+ tipicamente contiene istruzioni che consentono di impostare
le condizioni ottimali di funzionamento della macchina
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
31
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Memoria di Massa (o di Secondaria)
32
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Hard Disk
L’hard disk è un dispositivo formato da una serie di dischi
magnetici che ruotano attorno ad un perno centrale
La memoria di massa è una memoria di supporto che contiene
programmi e dati che possono essere sfruttati indirettamente
dal processore
I vari dispositivi attualmente disponibili differiscono per
Ogni superficie dei dischi è dotata di una propria testina per
leggere e scrivere
Per consentire alte velocità di rotazione i dischi sono
contenuti in un contenitore sottovuoto
- quantità di dati memorizzabili
- velocità di accesso
- costo
La capacità di memorizzazione è elevata, può superare il
TeraByte (1000GB) e la velocità di accesso si aggira sugli
8-20ms
In genere si utilizzano memorie magnetiche e ottiche
Tipologie: ATA 33/66, S-ATA 150/300
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
33
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
I CD usano la tecnologia ottica che consente velocità di
10-20ms e capacità di 650/740MB: CD-R e CD-RW
I DVD utilizzano una tecnologia più raffinata dei CD che
consente un miglioramento delle prestazioni in capacità
(4,7/9,4GB) e velocità (5-10ms): DVD-R, DVD+R,
DVD-RW, DVD+RW, DVD-R DL, DVD+R DL, DVD-RAM
I Blu-Ray, grazie all’utilizzo di un lase blu, riesce a contenere
fino a 54 GB di dati (nel caso dual-layer), sono allo studio
versioni con 4, 8 e 16 strati
– Architettura dell’Elaboratore –
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
CD, DVD e Blu-Ray
D. Gubiani
D. Gubiani
35
34
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Flash Memory, Penna USB e Unità a Stato
Solido
Con lo sviluppo di cellulari, macchine fotografie... si sono
diffuse Secure Digital Card (SD), Compact Flash Card
(MC), ... (capacità da 1 a 8/10 GByte)
Un supporto di memorizzazione attualmente molto diffuso
sono le penne USB con capacità da 1 a 10 GByte: piccole,
comode, veloce installazione
Unità a stato solido (SSD): memorie di tipo flash con
prestazioni superiori rispetto un hard disk tradizionale
(maggiore velocità, maggiore affidabilità, bassi consumi),
costo è più alto
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
36
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Data Cartridge
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Memorie - Obsolete
Data Cartridge, più datati rispetto ai supporti precedenti,
sono cassette con un lungo nastro magnetico (evoluzione delle
vecchie bobine)
Lo svantaggio dell’accesso sequenziale è bilanciato dal basso
costo e dall’elevata capacità (200MB-16GB)
Molto utilizzato in fase di back-up
Floppy disk: disco di materiale magnetizzato sulle due superfici
protetto da una custoda di plastica (1,4MB, 100-200ms)
Zip disk: piccoli hard disk portatili (100-400MB, 20-40ms)
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
37
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Periferiche
38
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Dispositivi di Ingresso/Input
Le periferiche di input sono quei dispositivi che consentono
all’elaboratore di acquisire informazioni dal mondo esterno
Si possono distinguere:
- dispositivi di ingresso/input (I)
- dispositivi di uscita/output (O)
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Sono periferiche di ingresso: la tastiera, il mouse, il trackball,
la tavoletta grafica, lo scanner, il modem, il microfono, la
fotocamera o telecamera...
39
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Dispositivi di Uscita/Output
40
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tastiera
Utilizzata per l’inserimento di informazioni alfanumerici oltre
che per l’inserimento di comandi
Le diverse tastiere si differenziano per la disposizione dei tasti
(legato al paese) e dal numero di tasti (tradizionali tastiere
per Windows ha 105 tasti)
Le periferiche d’uscita sono tutti quei dispositivi che
consentono di ottenere i risultati delle elaborazioni effettuate
dal calcolatore
Sono dispositivi di output: il monitor, la stampante, il plotter,
il modem, le casse acustiche, le macchine a controllo
numerico...
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
41
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
42
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Mouse
Trackball, Touch-screen e Joystick
Sono dispositivi per l’inserimento di informazioni posizionali
Il trackball è un dispositivo simile al mouse meccanico in cui
la sfera viene mossa direttamente dal contatto della mano (il
dispositivo resta fermo)
Il touch-screen è una specie di monitor sensibile al tocco
Il joystick è un dispositivo composto da una manopola
montata verticalmente su una base e un insieme di pulsanti,
utilizzato per i giochi
Utilizzato per l’inserimento di informazioni posizionali
Possono essere dotati di due o tre tasti, la cui funzionalità
dipende dal particolare programma
Esistono mouse che sfruttano diverse tecnologie:
- meccanico: sfrutta il movimento di una sfera sul piano di
appoggio
- ottico: sfrutta la lettura del riflesso di un fascio di luce sul
piano di appoggio
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
43
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
44
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tavoletta Grafica
La tavoletta grafica è utilizzata per l’inserimento di
informazioni posizionali
È costituito da un rettangolo di materiale elettricamente
sensibile in cui si possono indicare delle posizioni utilizzando
una particolare penna o un dispositivo simile al mouse
È utilizzato per inserire mappe geografiche o memorizzare
disegni già eseguiti su carta
I monitor tradizionali CRT (tubo di raggi catodici) sono
oggigiorno sostituiti dai monitor LCD (cristalli liquidi)
I parametri fondamentali di un monitor sono:
- dimensione: in genere da 10 a 22 pollici
- risoluzione: punti distinti che possono essere attivati sulla
superficie (esempio 1280x1024)
- precisione: varia da un indice di 0,24 (max) a 0,38 (min)
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Monitor
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
45
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Scanner
46
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Stampante - 1
Dispositivo per trasferire su carta i risultati ottenuti dalle
elaborazioni
Esistono fondamentalmente tre tipi di stampanti
Lo scanner è utilizzato per l’inserimento di immagini
Possono essere di tre tipi:
- manuale: il dispositivo viene fatto scorrere sopra l’immagine
- flat: il foglio contenete l’immagine viene inserito nel dispositivo
che lo scorre mediante un meccanismo che ruota
- piano: il foglio viene appoggiato sul piano del dispositivo sotto
il quale scorre un sensore ottico
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
47
- ad impatto: trasferimento in modo meccanico
- a getto di inchiostro: l’inchiostro è sparato sulla carta
attraverso fori calibrati
- laser: simili alle fotocopiatrici
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
48
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Plotter
Modem
Il modem è un dispositivo elettronico che consente la
comunicazione fra sistemi informatici diversi:
Dispositivo per trasferire su carta immagini vettoriali
attraverso l’utilizzo di pennini
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
- MOdulazione: trasformazione di informazioni digitali
provenienti dal calcolatore in segnali analogici trasmissibili
mediante linea telefonica o altre linee dedicate (O)
- DEModulazione: trasformazione di segnali analogici
provenienti dalla linea telefonica o da altre linee dedicate in
dati memorizzabili nel calcolatore (I)
49
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Modem
50
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Microfono e Casse Acustiche
Microfono: dispositivo per l’acquisizione di audio (suoni)
Casse Acustiche: dispositivo per l’output di audio (suoni,
segnali acustici) che permette di esplicitare le capacità
multimediali degli elaboratori
Tipi di modem in commercio:
- analogici (56 kbps): sfruttano la rete telefonica base
occupandola costantemente, ormai in disuso
- ISDN (128 kbps): sfruttano linee telefoniche ISDN
- ADSL (da 640 kbps a 100 Mbps): sfruttano una linea digitale
dati ad alta velocità
- GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA (da 56 kbps a 14.4 Mbps): con
telefonini di ultima generazione, modem USB o PC card
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
51
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Fotocamera o Telecamera
52
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Macchine a Controllo Numerico
Dispositivi che gestiti da un elaboratore producono manufatti
prodotti dallo stesso elaboratore
Fotocamera (digitale): dispositivo per l’acquisizione di
immagini (foto), attualmente molto utilizzata anche in
sostituzione delle tradizionali macchine fotografiche ottiche,
ottime risoluzioni 2, 4... anche 10 milioni di pixel
Telecamera/Videocamera (digitale): dispositivo per
l’acquisizione di video, mettono a disposizione funzionalità di
video editing e di fotocamera con minore risoluzione
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
53
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
54
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Bus - 1
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Bus - 2
Il bus è costituito da una serie di connessioni elementari che
collegano l’unità di elaborazione alla memoria e all’interfaccia
di ogni specifica periferica, lungo le quali viene trasferita
l’informazione
Bus dei dati
La capacità di un bus indica la quantità di dati elementari
(binari) che possono essere trasmessi in ogni operazione
- trasferisce informazioni generiche in modo bidirezionale
La velocità di trasmissione indica il tempo medio impiegato da
due unità per scambiarsi un dato
Bus degli indirizzi
- è unidirezionale e trasmette indirizzi dal processore alla
memoria
Bus dei controlli
- è bidirezionale è trasferisce all’unità stabilita l’istruzione da
eseguire e trasmette all’unità di elaborazione il segnale
dell’avvenuto espletamento dell’operazione
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
55
D. Gubiani
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
– Architettura dell’Elaboratore –
Tipologie di Elaboratori
Componenti di un Elaboratore
Interfacce - 1
56
Macchina di Von Neumann
Processore
Memoria
Periferiche
Bus
Interfacce - 2
Le interfacce di I/O sono i dispositivi circuitali che consentono
il collegamento fisico e logico dell’elaboratore con le varie
periferiche
Sono molto diverse fra di loro a seconda della periferica
-
D. Gubiani
parallela
seriale
USB 1/2
ethernet
infrarossi
blutooth
wireless
...
– Architettura dell’Elaboratore –
57
D. Gubiani
– Architettura dell’Elaboratore –
58