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Il computer: infrastruttura hw l Memoria centrale l CPU l Bus l memoria secondaria l le periferiche.

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Presentazione sul tema: "Il computer: infrastruttura hw l Memoria centrale l CPU l Bus l memoria secondaria l le periferiche."— Transcript della presentazione:

1 Il computer: infrastruttura hw l Memoria centrale l CPU l Bus l memoria secondaria l le periferiche

2 Dispositivi di I/O Architettura funzionale

3 Memoria centrale l ricordare le informazioni l organizzate in celle (blocchi di celle contigue) l ogni cella ha un indirizzo di memoria l operazioni di lettura e scrittura l bit: due stati l byte: otto bit

4 Criteri di caratterizzazione di una memoria

5 Indirizzi di memoria

6 Organizzazione della memoria

7

8 Memoria l RAM (Random Access Memory): tempo daccesso uguale per tutte le celle –DRAM (Dynamic RAM); rinfrescata 100 volte al sec. per non perdere i dati –SRAM (Static RAM); meno rinfreschi della DRAM, più veloce, più costosa, per memorie specializzate (memoria cache) l estensioni di memoria - slot

9 Memoria l memorie permanenti: –ROM (Read Only Memory): statica, non modificabile (scritta quando viene fabbricato il circuito); nei PC una ROM contiene il BIOS (programma davvio) –(E)PROM (Erasable Programmable ROM): ci si può scrivere una o più volte

10 Cache l memoria veloce –cache interna (sul chip della CPU) –cache esterna (RAM veloce) l 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 dellelaborazione

11 Unità centrale di elaborazione l CPU (unità di elaborazione, microprocessore) – elaborazione delle istruzioni – calcolo – gestione del flusso di informazioni l valvole, transistor, circuiti stampati,VLSI (Very Large Scale of Integration) l storia del PC attraverso le CPU –Intel 8088, 8086, 286, 386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium III, Pentium IV…

12 Unità centrale di elaborazione l elabora sequenze di istruzioni: programma l istruzioni macchina tipiche di ogni processore: operazioni elementari l linguaggio macchina l unità di controllo, registri, unità aritmetico logica, bus, clock l un ciclo di esecuzione a ogni ciclo di clock

13 Bus l scambio di dati: la via elettronica di trasporto informazioni tra le varie componenti (dati, indirizzi, comandi di controllo)

14 La Memoria Secondaria l dette memorie di massa l possono essere magnetiche o ottiche (laser) l vantaggi: capacità maggiore della RAM l svantaggi: tempo di accesso più alto l Possono essere ad accesso diretto o sequenziale l organizzate in blocchi

15 La Memoria Secondaria l disco fisso - hard disk l Chiavi USB l CD-ROM/DVD l nastro l schede e nastri perforati (ma ormai anche floppy disk e dischi removibili)

16 Disco rigido l una pila di dischi rotanti (velocità radiale costante) l testine di lettura: mobili o fisse l magnetizzazione della superficie l accesso: millisecondi (5 ordini di grandezza in meno rispetto alla RAM) l dimensioni: ~GB (500 GB, 2 TB)

17 Schema di un disco rigido

18 Disco rigido l formattazione l riparazione l compressione - deframmentazione l distruzione - ripristino

19 Disco Rigido l lettura / scrittura l organizzazione logica del disco – il file – programmi e dati – il direttorio l salvataggio (periodico, occasionale, completo, incrementale, automatico)

20 Chiavi USB l Altamente portabili l limitata capacità rispetto ai dischi rigidi ( /256 GB ancora molto costose 128/256GB ) l Molto economiche

21 CD (ROM) l capacità: 600MB (poco: non 1 film) l Tempo lettura: ms – 1x=150Kbps 2x 3x 4x 6x 8x 24x... l Basso costo/usa e getta... l distribuzione software / enciclopedie multimediali / giochi / musica

22 CD (ROM) l tecnologia ottica –superficie sensibile al laser –un laser incide la superficie per scrivere –un laser meno potente per leggere l testina lontana dal disco l velocità lineare costante

23 CD (ROM)/DVD l CD/DVD in sola lettura l masterizzazione: CD/DVD scrivibili l masterizzazione: CD/DVD riscrivibili l DVD: formato più efficiente, nello stesso spazio 8.5 GB

24 Nastri l archiviazione l trasferimento l grande capacità l salvataggi l memorizzazione sequenziale

25 Le Periferiche l dispositivi di input/output (I/O) l realizzano interazione fra uomo e macchina o fra macchine l controllati dal sistema operativo l lavorano in modo indipendente dal processore (modalità asincrona)

26 Modalità di trasmissione: seriale, parallela,..., wireless Collegamento periferica-calcolatore porta

27 Modalità di trasmissione dati La modalità di trasmissione dati tra interfaccia di ingresso/uscita e periferica può essere effettuata in due modalità: - seriale (1 carattere trasmesso 1 bit per volta) - parallela (tutti i bit del carattere trasmessi contemporaneamente)

28 Le porte l per collegare un dispositivo esterno e metterlo in comunicazione con la macchina –stampante –modem –mouse –altra macchina l porte seriali, porte parallele, SCSI e USB

29 Le porte l seriale: 9/25 pin - mouse / monitor - etichettata come COM1, COM2, …: trasmetto un bit alla volta; fino a 300 m l parallela: 25 buchi - stampante, monitor - etichettata come LPT1,... (printer port): trasmetto più bit in parallelo; fino a 30 m

30 Le porte l porte SCSI: connessione di molti dispositivi in cascata; dispositivi costosi

31 Le porte l USB (Universal Serial Bus) –governa contemporaneamente fino a 127 dispositivi; a ciascuno assegna una fetta di tempo di trasmissione disponibile –collega apparecchiature che vengono automaticamente riconosciute dal computer acceso –fornisce elettricità a dispositivi di piccole dimensioni (altoparlanti, telecamere, …)

32 Le porte l USB (Universal Serial Bus) –velocità massima di traferimento 12 Megabit al secondo (Mbps) –1.5 Mbps per i dispositivi di input (mouse, tastiera, joystick, …) –12 Mbps per CD-ROM (max vel 6x), scanner, stampanti, macchine fotografiche,...

33 Le porte l USB (Universal Serial Bus) Fonte: Apple Computer, Inc.

34 Sincronizzazione tra CPU e periferica La sincronizzazione tra CPU e periferica può essere effettuata in tre modalità: - Controllo da programma - Interruzione (interrupt) - DMA (direct memory access)

35 A controllo di programma La CPU verifica quando la periferica è pronta a ricevere il dato successivo Ciclo di polling (ad es. per vedere quando stampante può ricevere carattere successivo) Si riduce la velocità della CPU a quella della periferica

36 Interruzione Il dispositivo notifica la CPU quando ha completato loperazione Segnalazione con il meccanismo di interruzione (interrupt) a cui CPU risponde con un programma di risposta allinterruzione I tempi di esecuzione delle varie attività vengono sovrapposti

37 DMA (Direct Memory Access) Non richiede lintervento diretto della CPU per ogni trasferimento di dati (se in aree contigue della memoria) La CPU controlla il controllore DMA imponendogli linizio del trasferimento e comunicandogli lindirizzo di inizio in memoria, il numero di dati da trasferire ed il verso CPU e controllore DMA lavorano indipendentemente, sincronizzandosi tramite richieste di accesso al bus

38 Video l tubo catodico: materiale fluoroscente colpito da fascio di elettroni ( fuori produzione ) l cristalli liquidi: matrice di elettrodi e strato di metallo, opaco in assenza di carica, trasparente con elettrodi carichi; basso consumo, immagine ferma, visione frontale l matrice attiva: migliori prestazioni dei c. l., migliore visione angolata l plasma

39 Video dimensioni: 14, 15, 17, 21 (pollici ) - la misura dello schermo in diagonale l frequenza: ridisegno dellimmagine: alta frequenza (>=70 Hertz), immagine stabile; bassa frequenza, tremolio l radiazioni elettromagnetiche e protezione l puntatore - cursore

40 Video l risoluzione (pixel): la precisione dei dettagli – 1024x768, 1280x1024, 1680×1050, 1600×1200 – matrice di punti accesi/spenti l colori: la ricchezza della tavolozza –16 milioni di colori (oltre ciò che locchio umano distingue)

41 Mouse l muovo il mouse, si sposta il puntatore sul video l un click: seleziono l due click: attivo l premo e muovo: trascino un oggetto l tasto destro per le opzioni l meccanici, ottici (infrared)

42 Tastiera l una macchina per scrivere l un tastierino numerico l tasti funzione l frecce e tasti di movimento l ESC CTRL ALT DEL l Sono differenti (Italia, USA, Mac, ~, …)

43 Stampanti l stampa di documenti - testi e/o immagini l bianco e nero o a colori? l velocità (pages per minute - ppm) l risoluzione (dots per inch - dpi); matrice di punti l dimensioni e tipi di carta

44 Tipi di Stampanti l ad aghi – martelletto con matrice di aghi (9-24) – basso costo – alta velocità – rumore – risoluzione povera? – moduli continui – copie multiple

45 Tipi di Stampanti l a getto dinchiostro – basso costo acquisto, gestione cara – media velocità – silenziose – buona risoluzione – colori con buoni risultati; sovrapposizione di inchiostro ciano, magenta e giallo (più nero)

46 Stampanti l laser – alto costo – media velocità – silenziose – ottima risoluzione – colori con ottimi risultati – linguaggi (PostScript)

47 Stampanti l il programma invia una stampa al sistema operativo l un driver (componente del S.O.) traduce il documento in un formato comprensibile alla stampante (per es. PostScript) l un processore nella stampante interpreta il file e genera unimmagine per la stampa

48 Modem l trasforma linformazione binaria (100101) del computer in onde modulate che fluiscono sui cavi telefonici che collegano elaboratori lontani (Modem) l trasforma gli impulsi telefonici in informazioni binarie comprensibili per il computer (Modem)

49 Modem l informazioni su linea telefonica: documenti e fax l Internet l interni/esterni l velocità e colli di bottiglia l compressione dei dati

50 Schede audio l ascoltare e/o parlare l qualità del suono (sampling size and rate) l full-duplex (ascoltare e parlare) l MIDI: musica e computer

51 Scanner l legge una pagina (disegno o testo) e ne genera unimmagine elettronica (file) l a mano, inserimento, fotocopia l bianco e nero / colori l risoluzione - definizione dellimmagine

52 Scanner l riconoscimento di testi (OCR): da una pagina a stampa derivo un file di testo l il file di testo ha dimensioni ridotte rispetto al file immagine l il file di testo può essere modificato con un programma di trattamento testi (Word, …)

53 Periferiche di ingresso avanzate: il caso Wii l Console giochi, sono PC dedicati l La fortuna della Wii l Nuovi dispositivi di input

54 Periferiche di ingresso avanzate: il caso Wii – come funzionano? direzione puntamento/distanza Wii console Led IR Wii sensor bar Wii remote control (Wiimote) accelerometri Inclinazione/rotazione vibrazione (feedback) sensore ottico

55 Periferiche di ingresso avanzate: il caso Wii – come funzionano? Wii console Led IR Wii sensor bar Indice di massa corporea/ baricentro/ peso corporeo Wii balance board


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