Architettura di un calcolatore
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- Concetta Arena
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1 Architettura di un calcolatore Macchina di von Neumann: CPU (Central Processing Unit, CU+ALU) Memoria Centrale BUS di sistema Interfaccia alle periferiche I/O Fondamenti di Informatica 1
2 Architettura di un calcolatore Organizzazione a Bus Schema della macchina di Von Neumann: Bus di sistema CPU Mem. Interfaccia periferica_1 Interfaccia periferica_2 Fondamenti di Informatica 2
3 Architettura di un calcolatore CPU (Central Processing Unit) Elementi circuitali principali: UC (Control Unit) Orologio di sistema (clock) ALU (Arithmetic and Logic Unit) Registri (DR, CIR, PC, INTR, SR, ) Fondamenti di Informatica 3
4 Architettura di un calcolatore Memoria Centrale Memoria contenitore di dati e programmi in esecuzione Tipologie: RAM (Random Acces Memory) ROM (Read Only Memory) EROM(Eresable Read Only Memory) PROM (Programmable ROM) EPROM (Eresable Programmable ROM) Fondamenti di Informatica 4
5 Architettura di un calcolatore Bus di sistema Tipologie: Inseme di connesioni elementari, lungo le quali viene trasferita informazione fra la CPU, la Memoria Centrale e le interfacce di I/O BUS dati BUS indirizzi BUS controlli Fondamenti di Informatica 5
6 Le interfacce di I/O I periferici di diversi costruttori devono essere intercambiabili, senza modificare i programmi (blocchi indipendenti) Sono state definite alcune interfacce standard: Calcolatore Interfaccia Standard Connessione Interfaccia Standard Periferico Fondamenti di Informatica 6
7 Le interfacce di I/O Tre registri principali PDR (Peripherical Data Register) registro dati PCR (Peripherical Command Register) registro comando della periferica PSR (Peripherical State Register) registro informazione sullo stato della periferica Fondamenti di Informatica 7
8 Le interfacce di I/O Caratteristiche principali Trasmissione mono/bidirezionale Trasmissione seriale/parallela Trasmissione sincrona/asincrona Velocità di trasmissione Bit-rate [b/s] Fondamenti di Informatica 8
9 L'interfaccia seriale Interfaccia comune e di semplice implementazione RS232, RS432, fissano gli standard (livelli di tensione, piedinatura (9/25 pin), temporizzazione, ) Trasmissione bidirezionale Trasmissione seriale Trasmissione asincrono Velocità di trasmissione RS232 standard: 20Kbps RS252: 64Kbps RS232 non standard: 115Kbps o maggiore Fondamenti di Informatica 9
10 L'interfaccia parallela Interfaccia comune e di semplice implementazione spesso veniva utilizzata per dispositivi come stampanti, plotter IEEE 1284, IEEE , IEEE fissano gli standard (livelli di tensione, piedinatura (25 pin standard), temporizzazione, ) Trasmissione mono/bidirezionale a seconda della modalità Trasmissione parallela Trasmissione asincrono/sincrono Velocità di trasmissione Tipica: 150 Kbs EPP transfer mode: 16 Mbs Fondamenti di Informatica 10
11 L'interfaccia ATA (Advanced Tecnology Attachment) Interfaccia comune meglio conosciuta come IDE. Utilizzata per connettere HD, Masterizzatori UDMA0,UDMA1, fissano gli standard (livelli di tensione, piedinatura (40 pin standard), temporizzazione, ) Trasmissione bidirezionale Trasmissione parallelo Trasmissione sincrono Velocità di trasmissione : UDMA5 (80 pin): 800 Mbs UDMA6 (80 pin): 1 Gbs Fondamenti di Informatica 11
12 L'interfaccia SATA (Serial ATA) Interfaccia comune di recente utilizzo per HD e masterizzatori SATA, SATAII, fissano gli standard (livelli di tensione, piedinatura (15 pin standard), temporizzazione, ) Trasmissione bidirezionale Trasmissione seriale Trasmissione sincrono Velocità di trasmissione : SATA II (15 pin): 2,4 Gbs Fondamenti di Informatica 12
13 L'interfaccia USB (Universal serial Bus) Interfaccia comune utilizzata per connettere esternamente memorie di massa e periferiche in generale (fino a 127 per host a caldo ) USB, USB 1.0, USB 2.0, fissano gli standard (livelli di tensione, piedinatura (4 pin standard), temporizzazione, ) Trasmissione bidirezionale Trasmissione seriale Trasmissione sincrono Velocità di trasmissione : USB (4 pin): 1,5 Mbs USB 2.0 (4 pin): 480 Mbs Fondamenti di Informatica 13
14 I dispositivi periferici Sono collegati al calcolatore tramite una circuiteria dedicata Se la CPU deve gestire anche i periferici si ha un degrado delle prestazioni Generalmente i periferici contengono CPU dedicate, alloggiate fisicamente al loro interno Fondamenti di Informatica 14
15 I dispositivi periferici Gestione dei dispositivi periferici: polling (a cura della CPU) interrupt (a cura dei periferici stessi) Fondamenti di Informatica 15
16 I periferici più comuni Verranno analizzati: video tastiera sistemi di puntamento (mouse, trackball, joystick, tavoletta, touch screen) stampante plotter dispositivi a supporto magnetico (dischi e nastri) Fondamenti di Informatica 16
17 Il video Caratteristiche la risoluzione geometrica [pixel] il numero di colori [bpp] rapporto fra linee e colonne (Es: 4:3, 16:9) Tecnologia di realizzazione: CRT (Cathode Ray Tube) Un tempo di dimensioni e risoluzione maggiori Ingombranti in profondità LCD (Liquid Crystal Display) Immagine più stabile e definita Dimensioni limitate (piatti) Fondamenti di Informatica 17
18 Sistemi di puntamento Unità di input per sistemi grafici Differiscono per: la tecnologia utilizzata la differente ergonomia dell'interazione con l'operatore umano Sono dispositivi che trasformano l'azione della mano dell'operatore sullo strumento di puntamento nello spostamento di un marker Fondamenti di Informatica 18
19 Il mouse E' lo strumento più economico e diffuso Trasmette la variazione di posizione (coordinate x e y) Mediante la pressione di tasti invia prefissate sequenze di caratteri Tecnologie: pallina di gomma LED e fotorivelatore Fondamenti di Informatica 19
20 La trackball Analogo al mouse Tecnologia solo a pallina di gomma Alloggiato in posizione fissa: utilizzato in ambiente industriale Fondamenti di Informatica 20
21 Il touchpad Funzionamento analogo a quello del mouse Alloggiato su computer portatili Tecnologia: Sensori orizzontali e verticali di tipo capacitivo Fondamenti di Informatica 21
22 Il touch screen Monitor sensibili al tocco del dito Trasmettono le coordinate del punto Risoluzione modesta Tecnologia: griglia di fotoemettitori e fotorivelatori di luce infrarossa sensori orizzontali e verticali di tipo capacitivo Usato in ambienti industriali Fondamenti di Informatica 22
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