Le unità di ingresso/uscita

Presentazione sul tema: "Le unità di ingresso/uscita"— Transcript della presentazione:

1 Le unità di ingresso/uscita
Le unità di ingresso/uscita (anche dette periferiche), permettono di realizzare l'interazione tra l'uomo e la macchina La loro funzione primaria è quella di consentire l'immissione dei dati all'interno dell'elaboratore (ingresso), o l'uscita dei dati dall'elaboratore (uscita) Solitamente hanno limitata autonomia rispetto al processore centrale (sono completamente gestiti, controllati e coordinati dal processore)

2 Ogni dispositivo di ingresso uscita è collegato ad un insieme di circuiti elettronici (detto CONTROLLER) che gestisce il coordinamento tra processore, memoria e dispositivo in modo da garantire il corretto trasferimento di dati. Il controller è parte del computer, a volte montato su una scheda che si connette al bus principale

3 Collegamento con perficeriche I/O
CAVO dispositivo (stampante) controller ccomputer Dati e segnali di controllo

4 Operazioni asincrone Una caratteristica comune a tutti i dispositivi è quella di operare in modo asincrono rispetto al processore Consideriamo una tastiera che produce dei dati di ingresso. Il processore non è in grado di prevedere e di controllare il momento in cui un dato di ingresso sarà a disposizione Allo stesso modo, il processore non può prevedere il momento in cui un dispositivo in uscita avrà terminato di produrre i dati in uscita Sono pertanto necessarie delle forme di sincronizzazione tra i dispositivi e il processore Informatica Generale

5 sia per garantire il corretto funzionamento del dispositivo,
Un dispositivo di ingresso deve avvertire il processore quando un dato di ingresso è disponibile Un dispositivo di uscita deve avvertire il processore quando ha terminato di produrre dati in uscita Le operazioni di sincronizzazione delle attività sono fondamentali nell'interazione tra il processore e i dispositivi sia per garantire il corretto funzionamento del dispositivo, sia per evitare di bloccare l’attività del processore per la maggior parte del tempo Informatica Generale

6 Meccanismo di Interrupt
Le unità che hanno terminato un'operazione inviano al processore un segnale, detto interrupt, per richiedere l'attenzione del processore stesso Ad ogni ciclo di clock il processore controlla se prima di iniziare l’esecuzione della prossima istruzione del programma in corso è arrivato un segnale di interrupt da qualche dispositivo, in caso affermativo esegue un programma di risposta al segnale arrivato e poi riprende quello sospeso altrimenti prosegue normalmente con l’esecuzione del programma in corso

7 DMA - Direct Memory Access
Nei computer odierni, i controller di alcune periferiche (ad esempio del HD, il disco rigido), gestiscono l’interazione con la memoria senza che i dati vengano caricati nella CPU La CPU comunica solo al controller gli indirizzi di memoria e le dimensioni dei dati da trasferire, ma il controllo dell’esecuzione delle operazioni è delegato al controller

8 Collegamento con perficeriche I/O
CAVO COLLEGAMENTO SERIALE 1 bit dispositivo (stampante) controller segnali di controllo CAVO COLLEGAMENTO PARALLELO 8 bit dispositivo (stampante) controller segnali di controllo

9 Collegamenti/Porte Standard di collegamento seriale
RS-232: usata per i collegamenti telefonici USB (Universal Serial Bus) usata per quasi tutto (stampanti, scanner, mouse, fotocamere) Standard di collegamento parallelo Centronics (usata per le stampanti) SCSI (usata per scanner, dischi esterni)

10 I bus di I/O Si usano bus locali per connettere rapidamente cpu/memoria/periferiche senza gravare il bus centrale PCI (Peripheral Component Interconnect) AGP (Accelerated Graphics Port)

11 Unità di I/O Unità di ingresso (input) tastiera
mouse (dispositivi di puntamento) scanner (OCR riconoscitori di caratteri) altri (fotocamere, sensori, lettori di codice a barre, microfono) Unità di uscita (output) video stampante casse Schede audio (Sound blaster)

12 Il terminale Il terminale è il più comune strumento di interazione tra l'uomo e la macchina È costituito da due dispositivi indipendenti: uno di ingresso, la tastiera, e uno di uscita, il video

13 La Tastiera La tastiera è il principale dispositivo di input
I tasti possono essere così raggruppati : tasti alfanumerici; tasti speciali (il tasto ENTER, il tasto BACK SPACE); frecce direzionali; tasti funzione

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15 A: tasti funzione B: tasti di spostamento nel testo C: indicatori luminosi D,E: scorciatoie e applicazioni F: frecce di movimento G: tastierino numerico

16 La tastiera non ha capacità di elaborazione, l'unica cosa che è in grado di fare è di avvertire il processore ogni volta che un carattere è disponibile in ingresso Si tratta quindi di un dispositivo di ingresso a carattere È compito del sistema prelevare il carattere, depositarlo in una memoria temporanea (buffer) ed infine, al termine dell'immissione, passare i dati di ingresso raccolti nella memoria temporanea al programma cui erano destinati

17 Dispositivi di puntamento: Il mouse
Oggi quasi tutti i computer hanno un dispositivo di puntamento detto mouse Una freccia indica la posizione del mouse sul video e lo spostamento del mouse sul tavolo viene comunicato al processore, che produce lo spostamento corrispondente della freccia sul video Una volta raggiunta la posizione desiderata, premendo uno dei pulsanti del mouse si genera un segnale in ingresso che può corrispondere a diverse funzioni Ci sono vari tipi di mouse, meccanici e ottici altri dispositivi di puntamento, trackball, tavolette grafiche, schermi sensibili (touchscreen), joystick Informatica Generale

18 Il video La tastiera è un dispositivo di ingresso cieco, nel senso che l'utente non può vedere i dati immessi nel calcolatore Per questa ragione la tastiera è utilizzata insieme ad un dispositivo di uscita su cui vengono visualizzate le informazioni fornite tramite tastiera La tastiera e il video non sono direttamente collegati tra loro: è compito del processore riprodurre sul video tutte le informazioni fornite in ingresso tramite la tastiera

19 Dal punto di vista fisico, un video può essere visto come una matrice di punti illuminati con diversa intensità Ogni punto sullo schermo è un pixel e un'immagine viene composta accendendo o spegnendo i pixel sullo schermo Ci sono video in bianco e nero o a colori e inoltre si deve distinguere tra video a carattere e video grafici

20 Oggi sono comuni video con un numero di colori che va da 256 fino a 16 milioni (profondità di colore) Esistono video a diversi livelli di risoluzione, cioè con diverse densità di pixel; nei personal sono oggi comuni video con risoluzioni che vanno da 640X480 fino a 4096X3300 pixel (altissima risoluzione) Altro parametro correlato è il dot-pitch: la distanza tra due pixel: più è piccola più l’immagine è nitida Informatica Generale

21 Standard del video VGA (Video Graphic Arrays) 640x 480 colori a 8 bit (256 colori) SVGA (Super VGA) 600x800 fino a 24 bit (16 milioni di colori) XGA (Extended Graphic Arrays) 1024x 768 L’immagine (codificata) che vediamo sul video, viene memorizzata in una memoria specializzata detta MEMORIA VIDEO (VRAM) che è parte del controller del video (scheda video).

22 Hardware dedicato L’animazione e la grafica 3D richiede una quantità enorme di dati che devono essere trasferiti ed elaborati per la visualizzazione Nei computer attuali è presente spesso un processore autonomo che gestisce l’elaborazione grafica in modo da sgravare la CPU (Acceleratore grafico)

23 Controller del video

24 La dimensione di un video viene misurata in pollici e fa riferimento alla lunghezza della diagonale
Ad esempio, quando si parla di un video a 14 pollici, indicati come 14", si intende un video con una diagonale lunga 14 pollici C’è un rapporto ottimale tra dimensioni del video e risoluzione, non necessariamente una risoluzione elevata è adatta a video di piccole dimensioni

25 Tipi di video CRT (Raggi catodici) come i televisori
LCD (Cristalli liquidi) a matrice passiva a matrice attiva PDP (Plasma)

26 La stampante La stampante è un dispositivo di uscita che consente la stampa su carta delle informazioni I Parametri di valutazione delle prestazioni di una stampante sono: La velocità di stampa, che viene solitamente misurata in pagine al minuto (ppm), o linee al minuto (lpm) o in caratteri al secondo (cps), la risoluzione (qualità) di stampa, che indica quanto precisa è la riproduzione e si misura in punti per pollice (dpi= dots per inch) Informatica Generale

27 Esistono diversi tipi di stampanti; i più comuni sono:
Stampanti ad aghi Stampanti a getto di inchiostro Stampanti laser Informatica Generale

28 Stampanti ad aghi (obsolete)
Il simbolo da stampare è determinato da una matrice di aghi da cui esce l’inchiostro La forma del simbolo da stampare è determinata dagli aghi sporgenti che vengono a contatto con la carta Qualità di stampa mediocre, stampanti economiche, usate ancora per moduli continui, copie carbone, stampa multipla

29 Stampanti a getto di inchiostro
La stampa è determinata da inchiostro liquido spruzzato sulla carta da ugelli molto piccoli contenuti in una testina Mediante la magnetizzazione dell’inchiostro è possibile controllare la sua distribuzione sulla carta Qualità buona, stampanti economiche, costo elevato dell’inchiostro, facile usura risoluzione: ~ dpi

30 Stampanti laser Procedimento simile a quello di una fotocopiatrice:
L’inchiostro solido viene fissato sulla carta mediante riscaldamento facendo passare il foglio di carta su un tamburo rivstito di materiale fotovoltaico I punti del tamburo sono caricati elettricamente mediante un fascio laser di dimensioni molto ridotte I punti caricati elettricamente attraggono particelle di inchiostro qualità elevata di stampa ( dpi), costi relativamente alti

31 Altri dispositivi di ingresso/uscita
Scanner (I) bitmap/OCR Lettori di codici a barre Modem (I/O) Schede fax (I/O) Microfono (I) Schede audio (O) (Sound blaster) Plotter (O) (usati per disegni tecnici di grandi dimensioni) Informatica Generale

32 Classi di computer Personal computer Portatili Micro e mini computer
Workstation Mainframe Supercomputer Elaboratori paralleli Informatica Generale