Università degli Studi di Cagliari Facoltà di Scienze Corso di Laurea in Matematica

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1 Università degi Studi di Cagiari Facotà di Scienze Corso di Laurea in Matematica Corso di Eementi di Informatica Lezione 6 04 aprie 2017 Dott. Paoo Garau A.A. 2016/2017 pgarau.unica@gmai.com Paoo Garau 1 Bus di Sistema Modeo de Bus di Sistema Scheda madre (motherboar d) RAM CPU Bus dati Bus indirizzi Bus di controo Interfaccia di I/O Interfacc e di I/O Interfacc e di I/O Schermo Tastiera e mouse Atoparanti Memoria di massa Paoo Garau 2 1

2 Bus di Sistema Interfacciamento dee Periferiche Le interfacce di ingresso-uscita (controer) fanno da ponte tra i dispositivi periferici e i cacoatore e permettono di connettere ad un sistema di eaborazione una varietà di dispositivi diversi. Hanno i compito di adattare e caratteristiche dei dispositivi periferici ai requisiti di funzionamento de cacoatore. Acune interfacce sono inserite nea scheda madre, atre sono reaizzate da schede inserite a interno de cacoatore I cavi dee periferiche vengono inseriti in aoggiamenti ocaizzati di soito su retro de computer chiamati porte. Paoo Garau 3 Porte Seriai e Paraee Porte Seriai e Paraee Paoo Garau 4 2

3 Porte Seriai e Paraee Porte Seriai e Paraee di vecchia generazione Porte seriai (interfacce RS-232-C) Utiizzano due inee per inviare e ricevere i dati Inviano sotanto un bit per vota Adatte per coegare modem e acuni tipi di stampanti Trasmissioni ente Porte paraee (interfacce Centronics,..) Trasmettono otto bit per vota su atrettante inee paraee Comunicazioni più veoci rispetto ae seriai di vecchia generazione Adatte per coegare stampanti e acuni dispositivi di memorizzazione esterna Paoo Garau 5 Porte Seriai e Paraee Porte Seriai e Paraee di nuova generazione Porte seriai USB (Universa Seria Bus) Adatte per coegare a stragrande maggioranza dei dispositivi Trasmissioni dati moto veoci (USB 2.0 raggiunge i 480Mbit/s mentre a USB 3.0 raggiunge i 5Gbit/s). Fire Wire (IEEE 1394) Adatto per coegare dispositivi come videocamere o atri pc per scambio di fie. Trasmissioni dati moto veoci. Nea versione più performante si raggiungono i 786Mbit/s. Porte paraee Non sembrano interessare i mercato odierno. Paoo Garau 6 3

4 Periferiche I/O Approfondimento di acune periferiche di I/O Paoo Garau 7 Periferiche I/O Le principai periferiche Tastiere Dispositivi di puntamento Mouse, trackba, touchpad, joystick di puntamento, touch screen Dispositivi per introduzione dei dati Dispositivi di scansione (scanner) - sistemi per immagini - dispositivi di riconoscimento ottico (OCR) Lettori di codici a barre Periferiche audio e video Paoo Garau - (videocamere, fotocamere, microfono, ettori mp3, PDA, teefoni ceuari,...) 8 4

5 Periferiche I/O Principai periferiche di Output Stampanti Video Potter Utiizzato per a produzione di disegni tecnici, ha quaità di disegno estremamente eevata e grande versatiità (tipi di carta utiizzabii e tipi di penne) Periferiche audio e video Atoparanti, casse acustiche, videocamere digitai, ettori mp3, PDA, teefoni ceuari,...). Paoo Garau 9 Periferiche I/O Stampanti Principai caratteristiche: Tecniche di stampa - Ad aghi - A getto d inchiostro - Laser Risouzione (si misura in numero di punti per poice dpi) Veocità (pagine per minuto ppm) Paoo Garau 10 5

6 Diversi tipi di Memorie Stampanti Stampanti ad aghi (praticamente non più in uso): - Economiche, ente, rumorose e con grafica di bassa quaità Stampanti a getto d inchiostro - poco costose, sienziose e di buona risouzione (anche 4800 dpi), ma con numero di sfumature di coori inferiore a quee ottenibii da video. - veocità buona, usano cartucce d inchiostro costose. Stampanti aser - Affidabii, di ata quaità, buona veocità ed economicamente più convenienti (ameno in bianco e nero) per eevati voumi di stampa. Paoo Garau 11 Atre Periferiche Stampanti a coori Getto d inchiostro a coori - buoni risutati per a grafica a coori - risutati mediocri per e fotografie. Per risutati migiori si usano inchiostri e carta speciai: - inchiostri a base asciutta - inchiostri a base di pigmenti Paoo Garau 12 6

7 Atre Periferiche Stampanti a coori Stampanti a inchiostro soido inchiostro speciae a base di cera in quattro bocchi soidi; tempo di avviamento ungo per sciogiere inchiostro; inchiostro cado viene spruzzato sua carta, si rapprende e si fonde con a carta quando passa attraverso due rui. Stampante aser a coori funziona come i modeo monocromatico ma genera quattro immagini: una per ogni coore C, Y, M e K; un immagine di 1200 x 1200 dpi per una pagina di 80 in 2 richiede 115 miioni di pixe, con 4 byte/pixe a stampante ha bisogno di 55 Mb soo per a grafica, senza contare a memoria per processori interni, caratteri ecc costosa, veoce, di ata quaità e crea immagini stabii ne tempo. Paoo Garau 13 Periferiche Video Periferiche Video Abbiamo due tipoogie di schermi: - Con tubo a raggi catodici (CRT) - A schermo piatto (LCD, pasma, ed) Caratteristiche tecniche: - Dimensione variabie ( si misura in poici) - Risouzione (numero di pixe per ogni riga orizzontae e verticae, 640X480,..,2048X1536, per appicazioni grafiche ancora di più) - Numero di ivei di coore (ovvero a profondità coore) - Frequenza di rinfresco (refresh frequency) Rappresenta i numero di vote a secondo in cui viene aggiornato o schermo (un vaore indicativo è 60 Hz). Paoo Garau 14 7

8 Periferiche Video LCD (Liquid Crysta Dispay) Schermi piatti, eggeri e facimente trasportabii. Cristai iquidi: moecoe organiche viscose - scorrono come un iquido; - hanno una struttura tridimensionae, come un cristao; - quando tutte e moecoe sono aineate e proprietà ottiche de cristao dipendono da direzione e poarizzazione dea uce in ingresso; - un campo eettrico modifica aineamento moecoare e quindi e proprietà ottiche. Paoo Garau 15 Periferiche Video Struttura di un LCD - Un LCD è compreso in due astre di vetro paraee nea cui intercapedine sono contenuti i cristai iquidi. - Ogni astra è rivestita da eettrodi trasparenti. - Una uce (naturae o artificiae) situata dietro aa astra posteriore iumina o schermo da dietro. - Gi eettrodi attaccati ae astre di vetro vengono usati per creare campi eettrici ne cristao. - Le diverse parti deo schermo ricevono votaggi diversi a seconda de immagine desiderata. - Sua parte anteriore e posteriore deo schermo vi sono dei poarizzatori, che servono a fitrare a uce che attraversa i cristao. Paoo Garau 16 8

9 Periferiche Video Funzionamento LCD Paoo Garau 17 Periferiche Video Terminai grafici Visuaizzazione bit map : o schermo è una matrice di pixe indipendenti - per indicare i coore di ogni pixe si usano fino a 32 bit (8 bit per ogni coore fondamentae + 8 bit per a trasparenza); - per rappresentare un carattere si usa un rettangoo di pixe e si configurano i bit necessari per visuaizzare i carattere (così si possono reaizzare diversi font); - comodi per i sistemi operativi a finestre; - richiedono una memoria video di grandi dimensioni VGA: 640 x 480 x 4 byte = 1.2 Mbyte SVGA: 800 x 600 x 4 byte = 1.9 Mbyte XGA: 1024 x 768 x 4 byte = 3.2 Mbyte UXGA: 1600 x 1200 x 4 byte = 7.5 Mbyte Paoo Garau 18 9

10 Atre Periferiche Immagini, musica, voce Evouzione - Progresso dea tecnoogia - Integrazione sempre più spinta dei dispositivi eettronici - Codifica digitae de informazione i oro punto di forza - Convergenza Digitae Diversi settori - Immagini Macchine fotografiche digitai - Suoni Riproduttori portatii digitai (MP3, WMA, AAC, ) - Video Riproduttori portatii digitai (DIVX, XDIV, ) - Paoo Garau 19 Atre Periferiche Macchine fotografiche digitai Gi scatti sono eaborati da opportuni sensori (CCD o CMOS) e poi memorizzati in una scheda di memoria. Le immagini possono essere trasferite daa macchina fotografica ad un cacoatore - visuaizzazione suo schermo - archiviazione, cataogazione, stampa - eaborazione, modifica, trasferimento Paoo Garau 20 10

11 Atre Periferiche Risouzione dee fotografie digitai - dipende da numero di pixe che i sensori CCD o CMOS sono in grado di rievare - si è passati da 1 a 20 miioni di pixe (megapixe) con immagini che arrivano ad occupare più di 20 MB di memoria. Quaità di una macchina digitae - non soo capacità di memoria e numero di pixe rievati da sensore - ma anche veocità di scatto de otturatore, uminosità de diaframma, caratteristiche ottiche degi obiettivi, Paoo Garau 21 Atre Periferiche Dispositivi di riproduzione Audio Convergenza di tre fattori di sviuppo: - introduzione di nuovi formati di codifica digitae (MP3, WMA, OGG, ) che richiedono meno spazio di memoria mantenendo un eevata quaità dea riproduzione - a disponibiità sempre più diffusa di PC e di una rete di interconnessione a banda arga (ridotti costi di distribuzione dei fie digitai); - a riduzione dei costi dee unità di memoria di massa non voatii basate su tecnoogie magnetiche (dischi fissi), ottiche (CD o DVD registrabii) oppure eettroniche (memorie fash), che ha permesso o sviuppo di dispositivi economici capaci di immagazzinare e di riprodurre un gran numero di brani musicai. Paoo Garau 22 11

12 04/04/17 Atre Periferiche I risutato di questa evouzione è che a musica oggi viene prevaentemente distribuita attraverso Internet e i PC diventa i centro di controo per: - archiviazione e a cataogazione dei brani musicai; i trasferimento dei brani su supporti fisici (CD e/o DVD) che possano poi essere riprodotti da impianti stereo tradizionai; a riproduzione diretta dei brani grazie a un impianto audio integrato ne PC oppure tramite un coegamento diretto con un impianto stereo; a distribuzione dei brani sui cosiddetti ettori MP3, periferiche portatii dedicate aa riproduzione dea musica e che prendono i nome da formato MP3, i primo e i più diffuso tra i formati musicai compressi. Da queste nuove possibiità sono dati dei servizi nuovi, come ad esempio i podcasting. 23 Paoo Garau Atre Periferiche Teefoni ceuari e Smartphone Integrazione di diverse funzioni nei dispositivi portatii Teefoni ceuari - consentono a comunicazione vocae in quasiasi momento e perciò sono i dispositivi digitai portatii più diffusi in assouto - i modei più recenti sono dotati di: schermi ampi sistemi operativi evouti fotocamera digitae possono essere programmati consentono instaazione di app GPS Paoo Garau 24 12

13 Atre Periferiche Periferiche di Input/Output Le memorie di massa, sebbene stiano a interno de cacoatore vengono viste come periferiche - Sono permanenti (permettono di conservare dati e programmi ne tempo) a differenza dea memoria centrae. - Capacità maggiore di quea dea memoria centrae - Hanno un basso costo - Hanno tempi di accesso più unghi di quei dea memoria centrae Paoo Garau 25 Supporti di memoria Memorie Magnetiche Nastri magnetici Bassissima veocità di trasferimento Accesso sequenziae ae informazione memorizzate Grande capacità di memorizzazione Di soito utiizzati per tenere copie di back-up. Dischi magnetici Foppy disk Hard disk Paoo Garau 26 13

14 Atre memorie Hard Disk Capacità eevata (de ordine dee centinaia di Gbyte) Tempo di accesso breve (da 3 a 10 miisecondi) Comunemente fissi, ma anche esterni e rimovibii. Paoo Garau 27 Atre memorie Dentro Hard Disk Paoo Garau 28 14

15 Supporti di memoria Formattazione di un disco Con a formattazione si crea su disco a struttura organizzativa che dovrà contenere i dati. Ciascun dato verrà identificato in modo univoco con degi indirizzi basati sue coordinate dee tracce e dei settori. Paoo Garau 29 Supporti di memoria I dischi ottici I dati vengono memorizzati intervenendo su zone microscopiche (pit e and) di materiae rifettente annegato in un supporto pastico trasparente. Paoo Garau 30 15

16 Supporti di memoria CD e DVD CD (Compact Disk) e DVD (Digita Versatie Disk) Caratteristiche: - Lettura ottica basata sua rifessione (o sua mancata rifessione) di un raggio aser. - Densità di registrazione più ate dei dischi magnetici. - Capacità eevata: CD: MB DVD: 4,7 17 GB - Tempi d accesso ai dati moto maggiori di quei di un disco rigido. Paoo Garau 31 Architettura generica de eaboratore I Sistema Operativo Paoo Garau 32 16

17 Vista d insieme Software Appicativo Ato iveo SOFTWARE DI BASE (Sistema Operativo) Persona Computer FIRMWARE (insieme di programmi per far comunicare i software con Hardware) HARDWARE (Insieme dei dispositivi fisici) Basso iveo Paoo Garau 33 I Sistema Operativo I Sistema Operativo Ha i compito di gestire interfacciamento con utente e di gestire e Risorse. In sostanza i Sistema Operativo funge da intermediario tra utente finae e Hardware dea macchina. Questo sistema si cooca ad un iveo medio, quindi è ne mezzo tra i iveo umano e queo macchina. Vediamo ne dettagio come si comporta i Sistema Operativo nei due diversi aspetti sopra citati. Paoo Garau 34 17

18 I Sistema Operativo Ato Liveo I Sistema Operativo offre a utente un interfaccia che è in grado di interpretare. Nei sistemi più moderni questo avviene per mezzo di icone e simboi grafici mentre nei sistemi più tecnici si devono conoscere dei comandi particoari per poter utiizzare i sistema. Mediante queste rappresentazioni i sistema offre a utente a possibiità di gestire e comandare in modo sempice anche i dispositivo hardware più compesso. Praticamente si definiscono tutte e modaità di diaogo tra utente e a macchina. Paoo Garau 35 I Sistema Operativo Basso Liveo I Sistema Operativo si interfaccia anche con i basso iveo de cacoatore, ovvero con hardware. Quindi si occupa dea gestione di tutte e parti fisiche de cacoatore in modo efficiente ed organizzato. Le risorse principai di cui si occupa sono: Ø Memorie Ø Dischi Ø Interfacce di rete Ø Stampanti Ø Atre periferiche Paoo Garau 36 18

19 I Sistema Operativo In generae I Sistema Operativo è a parte costituente de software di base. Ø Questo ha i compito di eseguire i programmi appicativi Ø Garantire un utiizzo efficiente e sicuro dee risorse fisiche Ø E un intermediario fra dispositivi che costituiscono un sistema di cacoo ed i programmi degi utenti. I S.O. nasconde a suo interno motepici dettagi operativi e crea sopra a macchina fisica una astrazione virtuae utiizzabie con reativa faciità mediante un insieme di comandi. Paoo Garau 37 Funzioni de Sistema Operativo Di cosa si occupa i Sistema Operativo? Ø Correttezza dei dati memorizzati o eaborati Ø Affidabiità, disponibiità e sicurezza dei sistemi Ø Privatezza dei dati Ø Interoperabiità fra dispositivi forniti da diversi produttori Ø Superare i probemi egati aa imitazione de numero di risorse Paoo Garau 38 19

20 Funzioni de Sistema Operativo Cosa gestisce i Sistema Operativo? Ø I processore Ø La memoria Ø Le periferiche Ø I fie (fie system) Ø L interfaccia utente Ø L interpretazione dei comandi ricevuti Ø Gestire a rete Approfondiamo i punti principai Paoo Garau 39 Funzioni de Sistema Operativo Gestione dea CPU e dei processi Controa unità centrae di eaborazione e si occupa di definire quai programmi si devono eseguire e quai compiti si devono assegnare aa CPU. Ha i compito di reaizzare i concetto di unità centrae virtuae, cioè di fare in modo che ogni programma in esecuzione disponga di una unità centrae interamente dedicata. Paoo Garau 40 20

21 Funzioni de Sistema Operativo Gestione dea memoria Centrae Controa aocazione dea memoria di avoro ai diversi programmi che possono essere contemporaneamente in esecuzione. Ø Suddivide a memoria in parti e e assegna ai processi in esecuzione. Ø Rende disponibie ad ogni programma in esecuzione una memoria virtuae interamente dedicata. Paoo Garau 41 Funzioni de Sistema Operativo Gestione dee Periferiche Garantisce accesso ai dispositivi di input/output mascherandone i dettagi di basso iveo. Ø Garantisce un interazione sempice e sicura. Ø Gestisce e periferiche in maniera indipendente dae caratteristiche tecniche. Ø Affinché e operazioni disponibii ad ato iveo siano reaizzate a iveo più basso i S.O. utiizza dei modui software chiamati driver (piota) che sono specifici per ogni dispositivo. Paoo Garau 42 21

22 Funzioni de Sistema Operativo Gestione degi Archivi Consente archiviazione e i reperimento dei dati sfruttando e periferiche che costituiscono a memoria di massa. Ø Gestore degi Archivi (Fie System); Ø Si occupa de archiviazione dee informazioni in memoria di massa e ne garantisce accesso; Ø L obiettivo principae è fornire una visione astratta dee informazioni in memoria di massa. Questo avviene indipendentemente dae specifiche caratteristiche de dispositivo fisico, daa tecnica di memorizzazione e da metodo di reperimento de informazione. Paoo Garau 43 Riepiogo Funzioni de Sistema Operativo Riepiogo utenti utenti utenti Interprete dei comandi appicazione.. appicazione Interfaccia di programmazione verso e appicazioni Sistema operativo Gestore dei processi Gestore dea memoria centrae Gestore degi archivi (Fie system) Gestore dee periferiche Hardware Paoo Garau 44 22