Informatica 1

Informatica 1
Hardware e Software
ing. Luigi Puzone
Luigi Puzone©
Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 2.5: Hardware: Dispositivi, Periferiche
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Computer - Hardware - Software
Processore
Memoria RAM
Grandezze
Hard disk
CD-ROM,
DVD-ROM
Scheda video
Floppy disk
Modem
Porte
Mouse
Tastiera
Luigi
Puzone©
Monitor
Scheda Audio
Sistema operativo
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1
…Computer
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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Dispositivi di input/output
Si dicono dispositivi o unità di Input quei
dispositivi che rendono possibile l’inserimento di
dati dall’esterno nel computer i dati che saranno
elaborati dalla CPU.
Tastiera, Mouse, Touchpad, Trackball, Joystick, Microfono,
Scanner, Videocamera digitale, Macchina fotografica digitale,
Tavoletta grafica, Penna ottica (per i codici a barre), Modem…
Per dispositivo di output si intende uno strumento
che comunica all'esterno il risultato della
elaborazione dei dati da parte della CPU.
Monitor, Stampante, Altoparlanti, Modem…
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2
Dispositivi di input/output
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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Porte di collegamento
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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3
Scheda video…
Visualizza sullo schermo l’immagine che il processore ha
creato nella memoria del computer.
Caratteristiche principali:
Memoria della Scheda Video (es. 128MB)
Numero di colori, numero di bit (es. 16Mcolori, 24bit)
Risoluzione (es. 1280x1024)
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…Scheda video…
Funzioni
Al crescere della velocità di elaborazione dei
computer le immagini da visualizzare sono diventate
sempre
più
complesse
(truecolor
e
grafica
tridimensionale). Per tale motivo si iniziano a
progettare schede grafiche con a bordo dei processori
grafici (GPU – Graphics Processing Unit) la cui
funzione è quella di liberare la CPU da tutti i calcoli
necessari a posizionare correttamente gli oggetti
sullo schermo.
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…Scheda video…
Standard
IBM MDA (Monochrome Display Adapter – Testo (25 righe da 80 caratteri)
Hercules (Grafica in bianco e nero 748x350 Pixel)
IBM CGA (Color Graphic Array - Grafica a 16 colori 640x200 Pixel)
EGA (Enhanced Graphic Array - 16 colori 640x350 / 256 colori 320x200)
VGA (Video Graphic Array - 16 colori 640x480 / 256 colori 320x200)
SVGA (Super Video Graphic Array - 16 colori 800x600 / 256 colori 640x480)
XGA (Extended Graphic Array - 256 colori 1024x768 / 16 milioni 640x480)
SXGA-UXGA … fino a 16 milioni di colori a 1600x1200
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…Scheda video…
Caratteristiche:
Memoria
Risoluzione
Numero di bit
Numero di colori
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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Monitor
CRT
LCD
Dispositivo di Output
CRT (Cathodic Ray Tube) con “tubo catodico” tradizionale
LCD (Liquid Cristal Diode) pannello elettronico a cristalli liquidi
Caratteristiche:
Dimensioni in pollici (inch)
Risoluzione in “Pixel” (Picture elements) es 1024x768
Dot Pitch: Grandezza dei “punti” del monitor
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…Scheda video e monitor…
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…Scheda video e monitor…
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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…Scheda video…
Funzioni
I monitor sono analogici le schede video trattano
segnali digitali…
La scheda video incorpora un convertitore analogico
digitale (RAMDAC – Ram Digital to Analog Converter).
La frequenza di lavoro del RAMDAC determina anche
la velocità di refresh che può garantire all’immagine.
Se il monitor non supporta la stessa velocità di
refresh della scheda video esso non può visualizzare
le immagini alle risoluzioni più alte della scheda.
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Monitor…
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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Stampanti…
Inkjet
Laser
Dispositivo di Output
Consente di stampare i
memorizzate sul computer.
documenti
e
le
immagini
Caratteristiche:
Tecnologia:
Inkjet, Laser, Sublimazione termica
Risoluzione
600DPI (dot per inch)
Numero di colori,
256 livelli di grigio/16Mcolori
Numero di pagine al minuto (ppm)
30ppm BN, 5ppm Colori
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…Stampanti…
Il processo di stampa
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…Stampanti…
Laser…
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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…Stampanti…
…Laser
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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…Stampanti…
A impatto: a margherita, ad aghi
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…Stampanti…
La testina di stampa viene mossa da un carrello che si muove trasversalmente al foglio di
carta. Le gocce di inchiostro vengono così espulse dagli ugelli della testina della
stampante e raggiungono il punto della carta desiderato componendo la pagina come una
matrice di punti.
tecnologie nelle stampanti a getto d'inchiostro (inkjet): piezo e la bubble-jet.
Piezo: testina composta da una serie di ugelli ognuno dei quali è dotato di una camera di
compressione piezoelettrica. Il cristallo piezoelettrico vibra se attraversato da corrente e
si comporta come una pompa che preleva l’inchiostro dal serbatoio e lo spruzza sul foglio.
Bubble-jet: gli ugelli percorsi dalla corrente si riscaldano, all’interno di ciascun ugello si
forma una bolla di vapore d’inchiostro, l’inchiostro fuoriesce dall’ugello e va a colpire la
carta
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Scheda Audio
Permette di riprodurre, “sintetizzare” e registrare i suoni
utilizzando il computer. Ad essa possono essere collegati
dispositivi di output (altoparlanti) e di input (microfono)
Caratteristiche principali:
Possibilità di regolare il volume,
Periferiche collegabili (es. cuffie, microfoni)
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Tastiera
Dispositivo di Input
Consente di digitare i documenti e trasmettere comandi al
computer.
La disposizione caratteristica dei tasti è simile a quella della
macchina da scrivere;
Disposizione dei caratteri:
QWERTY, QZERTY
Numero di tasti:
circa 100
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Mouse
X
Y
Movimento della sferetta del mouse
Dispositivo di Input
È un dispositivo di “puntamento” e selezione.
Serve per spostare in maniera efficace il cursore sullo
schermo del computer.
Ha due o tre tasti “cliccabili” e una rotellina.
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Trackball, Trackpad, Joystick, Touchscreen
Al posto del mouse, molti computer portatili
montano la TRACKBALL, ovvero una pallina
inserita in un apposito alloggiamento.
Il TOUCHPAD, è una specie di tappetino sensibile
al tocco che reagisce direttamente al movimento
delle dita dell’utente.
Il JOY-STICK, periferica che permette di guidare
il computer impartendo rapidi spostamenti al
cursore.
Il TOUCHSCREEN: il monitor del computer viene
ricoperto da una pellicola sensibile al tatto; il
cursore viene mosso muovendo il dito sullo
schermo.
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Dispositivi per l’acquisizione di
immagini
Digital Camera
Dispositivo di Input
Scanner
Acquisisce un’immagine analogica, la trasforma in formato
digitale e la trasferisce nella memoria del computer.
Caratteristiche :
Risoluzione del sensore
4MPixel (fotocamera), 9600DPI (dot per inch – scanner)
Numero di colori,
16Mcolori
Numero di bit
32bit
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Sensore CCD e sensibilità dell’occhio umano
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Sensore CCD
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Immagini digitali
Un’immagine digitale viene originata a partire da una “scena” utilizzando un sistema di conversione
analogico-digitale. Tale sistema, in
pratica, scompone la scena in in
tanti piccoli quadratini (pixel) e per
ciascuno di essi determina il colore
come funzione dei tre colori primari
Rosso, Verde e Blu.
Abbiamo quindi un
campionamento nello spazio e
una quantizzazione del colore
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Concetti di
“campionamento e quantizzazione”
L’elaboratore è in grado di trattare dati “discreti”
ossia in numero finito,
Campionamento
–
–
Una “griglia” divide l’immagine in piccole aree
(picture elements - pixel) per cui i “bordi”
dell’immagine sono trasformati in pixel
Ogni pixel è “indicizzato” dalle sue coordinate sulla
griglia e dalla intensità luminosa media su quel pixel
Quantizzazione
–
–
Luigi Puzone©
I valori di intensità luminosa media per ciascun colore
(R,G,B) sono dei numeri reali
Ognuno di questi numeri numeri viene “convertito” in
un numero il cui valore appartiene all’intervallo
(0,255) (nero=0, bianco=255)
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Concetti di
“campionamento e quantizzazione”
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Concetti di
“campionamento e quantizzazione”
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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Scanner…
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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Modem
Linea telefonica
Consente il collegamento di due computer tramite
la linea telefonica permettendo lo scambio di dati
e software. E’ un dispositivo di Input/Output…
Caratteristiche:
Velocità di trasmissione/ricezione in Kb al secondo (es. 56K)
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“Velocità” di un computer…
I MHz del processore poiché indicano solo la velocità con la
quale la CPU esegue le istruzioni che le vengono inviate,
sono soltanto un indicatore generale della velocità di
svolgimento delle operazioni complessive richieste al PC.
La CPU è, infatti, collegata agli altri componenti del
sistema (memoria RAM, Unità a Disco, BUS) e per ottenere
buone prestazioni bisogna tenere in considerazione le loro
caratteristiche cercando di bilanciare l’efficienza di tutti i
dispositivi, facendo sì che lavorino in modo da ottenere il
miglior rapporto possibile tra le diverse velocità.
Dobbiamo inoltre considerare che il computer esegue
programmi e si appoggia a un sistema operativo e il modo
in cui è realizzato il software influisce sempre sulla
velocità di elaborazione di un sistema…
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Porte di collegamento
(Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill)
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Porte e cavi
• Porte seriali
• Porte parallele
• Porte SCSI
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• Porte USB (Universal
Serial Bus)
• Porte dedicate
• Porte a infrarossi
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Porta seriale
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Porta seriale
•
•
•
•
•
•
•
Indicate con la sigla RS-232-C
Comunicazione asincrona
In grado di inviare un bit alla volta
I bit devono “incolonnarsi”
Piuttosto lente rispetto al processore
Utilizza solo due linee di trasmissione
Ideali per collegarvi i modem non richiedono
una trasmissione veloce dei dati
• Vi si collega una sola periferica alla volta
• Velocità: fino a 115000 bps
• Possibilità di collegamenti a distanze elevate
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Porta collegamento Mouse/PS2
•
•
•
•
Ha funzioni analoghe a una porta seriale
Comunicazione asincrona
In grado di inviare un bit alla volta
Utilizzata per collegarvi esclusivamente il
mouse.
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Porta parallela
•
•
•
•
•
•
•
•
Indicate come interfacce “Centronics”
Comunicazione sincrona
In grado di inviare 8 bit alla volta
Utilizza 8 linee di trasmissione parallele
Possibilità di collegamenti a distanze brevi
Velocità trasmissione maggiori delle seriali
Vi si collegano anche 2 periferiche alla volta
Ideali per collegarvi stampanti, dispositivi di
memorizzazione esterni
• Varianti:
monodirezionale,
bidirezionale,
ECP
(Enhanced
communication Port) , EPP (Enhanced Parallel Port)
• Velocità: 1Mbps
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Porta SCSI
•
•
•
•
•
SCSI (Small Computer System Interface)
Comunicazione sincrona
In grado di inviare 32 bit alla volta
Possibilità di collegamenti a distanze brevi
Velocità trasmissione maggiori delle seriali e/o
parallele
• Vi si collegano fino a 8 periferiche
• Daysy chain
• Ideali per collegarvi stampanti, dispositivi di
memorizzazione esterni, scanner
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Porta USB
•
•
•
•
•
•
•
•
USB (Universal Serial Bus)
Comunicazione sincrona
Possibilità di collegamenti a distanze brevi
Velocità trasmissione maggiori delle seriali e/o
parallele
Vi si collegano fino a 127 periferiche
Ideali per collegarvi stampanti, dispositivi di
memorizzazione esterni, scanner
Varianti: USB 1.0, USB 1.1, USB 2.0
Velocità: 4Mbs, 12Mbs, 480Mbs
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Porta Firewire
•
•
•
•
•
•
Firewire (IEEE 1394)
Comunicazione sincrona
Possibilità di collegamenti a distanze brevi
Velocità trasmissione maggiori delle USB
Vi si collegano fino a 63 periferiche
Ideali per collegarvi videocamere, dispositivi di
memorizzazione esterni, scanner
• Varianti: 400Mbs, 800Mbs
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Connessioni senza fili (wireless)
• Infrarosso (IR)
• Bluetooth
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Connessioni senza fili: Infrarosso (IR)
• Un raggio infrarosso permette il collegamento
dei vari dispositivi
• La comunicazione avviene fra dispositivi “a
vista”
• Comunicazione Seriale
• Dispositivi: uno alla volta
• per collegarvi modem, telefoni, stampanti
• Varianti: IR, FIR
• Velocità: 115000bps, 4Mbps
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Connessioni senza fili: Bluetooth
• Un
segnale
radio
consente
collegamento fra vari dispositivi
il
• La comunicazione avviene fra dispositivi anche
non “a vista”
• Dispositivi: catena
• per collegarvi modem, telefoni, stampanti,
palmari
• Varianti: 10m, 100m
• Velocità: 2Mbps
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…“Velocità” di un computer
Il microprocessore è certamente una componente
essenziale nel condizionare le prestazioni di un
elaboratore, essendo il “motore” di tutto il
sistema.
La capacità di memoria RAM incide sulla quantità
dei dati che il processore può elaborare senza
ricorrere a pesanti accessi al disco, una parte del
quale viene considerata come una estensione
della memoria centrale.
Inoltre, per i dati che stanno su disco fisso, la
velocità di accesso al disco fisso incide a sua volta
sul sistema, così come la sua capienza.
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Sistema operativo
Programma che coordina le diverse componenti
hardware e software del computer, facendo da
tramite tra l’utente, i programmi in dotazione e la
macchina.
Il sistema operativo dialoga con l’utente mediante
l’interfaccia utente.
Sistemi operativi: Windows, Linux, MacOS, Unix
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Bibliografia
Riferimenti bibliografici:
Dennis P. Curtin, Kim Foley, Kunal Sen, Cathleen Morin – Informatica di Base
(terza edizione) - McGraw-Hill 2005
Ugo Biader Ceipidor, C. M. Medaglia, F. Peruzzi, H. Sedehi – Informatica di
Base, introduzione per le scienze sociali – Carocci 2004
Sawyer S. C., Williams B. K. – Tecnologie dell’informazione e della
Comunicazione – McGraw-Hill 2002
Giacomo Cioffi, Vincenzo Falzone (a cura di) – Manuale di Informatica
(quarta edizione) – Calderini 2002
Bruno Fadini, Carlo Savy – Programmazione dei calcolatori elettronici –
Liguori 1984
Gian Luca Rossetti – Elementi di Informatica - McGraw-Hill 2004
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