Informazioni sul corso. Argomenti del Corso. Argomenti della lezione. Il termine Informatica. Cos è un computer?

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1 Università degli Studi della Calabria Informazioni sul corso Anno Accademico Testo di riferimento La patente europea del computer, Mondadori Informatica Ing. Irina Trubitsyna Ing. Ester Zumpano Lezione 1 Codifica binaria dei dati Architettura del computer feb. 04 Fondamenti di Informatica 2 Argomenti del Corso Argomenti della lezione Architettura e funzionamento del computer Il Sistema Operativo (Dos, Windows) Elaboratori di testi (Word) Fogli elettronici (Excel) Powerpoint Internet Definizione informale di Informatica e computer Codifica binaria delle informazioni Architettura e funzionamento del computer hardware software feb. 04 Fondamenti di Informatica 3 feb. 04 Fondamenti di Informatica 4 Il termine Informatica Cos è un computer? Deriva dall unione delle parole informazione ed automatica ed indica tutti i processi di gestione automatizzata delle informazioni Sistema capace di rappresentare ed elaborare le informazioni Esecutore automatico di algoritmi Algoritmo o Programma: Sequenza di istruzioni che compiono una determinata funzione feb. 04 Fondamenti di Informatica 5 feb. 04 Fondamenti di Informatica 6

2 Rappresentazione dei dati: il sistema binario La rappresentazione dei dati in un computer si basa sul sistema binario È un sistema di numerazione che usa solo due cifre (0 e 1) Il sistema binario: il bit Il bit (Binary DigIT) la più piccola unità di informazione in informatica Corrisponde ad una cifra del sistema binario 0 bit 1 Tutti i dati manipolati o memorizzati in un computer sono rappresentati attraverso combinazioni di bit ( tecnologia digitale ) feb. 04 Fondamenti di Informatica 7 feb. 04 Fondamenti di Informatica 8 Codifica binaria Codifica binaria: unità di misura Con N bit si possono codificare 2 N valori differenti Per rappresentare M valori differenti devo selezionare il numero N di bit in modo che 2 N M Esempio: per rappresentare 40 valori differenti servono 6 bit ( 2 6 = 64 > 40 mentre 2 5 = 32 < 40 ) Esiste una particolare aggregazione di bit che è costituita da 8 bit detta byte Un byte può rappresentare 256 valori (2 8 = 256) bit: la più piccola unità di informazione in informatica byte (B) : 8 bit kilobyte (KB o K) : circa 1000 byte (1024) megabyte (MB) : circa 1 milione di byte gigabyte (GB) : circa 1 miliardo di byte feb. 04 Fondamenti di Informatica 9 feb. 04 Fondamenti di Informatica 10 La codifica dei caratteri Obiettivo: comunicare con il calcolatore usando il nostro linguaggio è necessario rappresentare le lettere dell alfabeto L insieme di simboli dell alfabeto anglosassone può essere codificato usando 7 bit (2 7 = 128) comprende: lettere maiuscole e minuscole, cifre numeriche, simboli di punteggiatura, parentesi e operatori aritmetici Il metodo di codifica più diffuso è detto codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Il codice ASCII NUL SO FS SOH SI GS STX DLE RS ETX DC US EOT DC SP ENQ DC ! ACK DC " BEL NAK # BS SYN $ HT ETB % NL CAN & VT EM ' NP SUB ( CR ESC ) feb. 04 Fondamenti di Informatica 11 feb. 04 Fondamenti di Informatica 12

3 Il codice ASCII * G : H , ; I < J = K / > L ? M N A O B P C Q D R E S F T feb. 04 Fondamenti di Informatica 13 Il codice ASCII U c q V d r W e s X f t Y g u Z h v [ i w \ j x ] k y ^ l z _ m { ` n a o } b p ~ DEL feb. 04 Fondamenti di Informatica 14 Il codice ASCII Sebbene 7 bit siano sufficienti per codificare l insieme di caratteri di uso comune, in genere il codice ASCII standard utilizza 8 bit (1 byte), il primo dei quali è sempre 0 Codifica della parola cane c a n e Tra i simboli speciali del codice ASCII vi è anche il simbolo spazio bianco NUL (codice ), il simbolo di fine riga CR ( ) In questo modo è possibile rappresentare mediante una sequenza di codici ASCII un testo strutturato in righe e pagine La codifica dei numeri interi Il codice ASCII consente di codificare le cifre decimali da 0 a 9 fornendo in questo modo un metodo per la rappresentazione dei numeri: il numero 324 potrebbe essere rappresentato dalla sequenza di byte: Questa rappresentazione non è efficiente (i primi quattro bit sono uguali) e soprattutto non è adatta per eseguire le operazioni aritmetiche sui numeri Necessità di definire un metodo di codifica per i numeri che risolva questi problemi feb. 04 Fondamenti di Informatica 15 feb. 04 Fondamenti di Informatica 16 La codifica dei numeri interi La numerazione decimale utilizza una notazione posizionale basata sul numero 10. La sequenza 234 rappresenta il numero 4 x x x 10 2 In generale la sequenza c n c n-1 c n-2... c 1 c 0 (ogni c i è una cifra compresa tra 0 e 9 ) viene interpretata come: c 0 x (c 0 unità) c 1 x (c 1 decine) c 2 x (c 2 centinaie)... c n-1 x 10 n-1 + c n x 10 n feb. 04 Fondamenti di Informatica 17 Il sistema di numerazione binario La notazione posizionale può essere utilizzata in qualunque altro sistema di numerazione (con base diversa da 10) Nel sistema di numerazione binario i numeri vengono codificati utilizzando le due cifre 0 e 1 In analogia con il caso decimale la sequenza c n c n-1 c n-2... c 1 c 0 rappresenterà il numero c 0 x c 1 x c n-1 x 2 n-1 +c n x 2 n La sequenza 1001 denota il numero 1 x x x x 2 3 = 9 (in base 10) feb. 04 Fondamenti di Informatica 18

4 Codifica binaria dei numeri interi Con N cifre binarie si possono rappresentare i numeri da 0 a 2 N -1 Esempio Con tre cifre binarie si possono rappresentare i numeri compresi tra 0 e (ossia 8-1) numero rappresentazione feb. 04 Fondamenti di Informatica 19 Codifica binaria dei numeri interi A queste rappresentazioni si possono applicare le operazioni aritmetiche: Questo problema può essere osservato anche con la 3 = 011 = rappresentazione decimale = 100 = 6 = *** ERRORE: OVERFLOW *** (non può essere codificato con tre bit) *** ERRORE: non basta una sola cifra feb. 04 Fondamenti di Informatica 20 Codifica binaria dei numeri interi Lo stesso numero può essere codificato in modi diversi: ASCII: BINARIA: (1 byte) Il primo modo è usato per le comunicazioni con l'esterno (input/output: ingresso/uscita) Il secondo modo è usato all'interno (per fare i calcoli) non è possibile usare direttamente le codifiche ASCII La codifica delle immagini Lettere e numeri non costituiscono le uniche informazioni utilizzate dagli elaboratori ma si stanno diffondendo sempre di più applicazioni che utilizzano ed elaborano anche altri tipi di informazione: diagrammi, immagini, suoni Spesso in questi casi si parla di applicazioni di tipo multimediale Esistono dei programmi di conversione che trasformano i numeri da una codifica all'altra feb. 04 Fondamenti di Informatica 21 feb. 04 Fondamenti di Informatica 22 La codifica delle immagini La codifica delle immagini Esistono numerose tecniche che vengono utilizzate per la memorizzazione digitale e l'elaborazione di un'immagine Suddividiamo l immagine mediante una griglia formata da righe orizzontali e verticali a distanza costante Consideriamo un'immagine in bianco e nero, senza ombreggiature o livelli di chiaroscuro feb. 04 Fondamenti di Informatica 23 feb. 04 Fondamenti di Informatica 24

5 La codifica delle immagini Ogni quadratino derivante da tale suddivisione prende il nome di pixel (picture element) e può essere codificato in binario secondo la seguente convenzione: Il simbolo 0 viene utilizzato per la codifica di un pixel corrispondente ad un quadratino bianco (in cui il bianco è predominante) Il simbolo 1 viene utilizzato per la codifica di un pixel corrispondente ad un quadratino nero (in cui il nero è predominante) La codifica delle immagini Poiché una sequenza di bit è lineare, è necessario definire delle convenzioni per ordinare la griglia dei pixel in una sequenza. Assumiamo che i pixel siano ordinati dal basso verso l'alto e da sinistra verso destra Con questa convenzione la rappresentazione della figura sarà data dalla stringa binaria feb. 04 Fondamenti di Informatica 25 feb. 04 Fondamenti di Informatica 26 La codifica delle immagini Non sempre il contorno della figura coincide con le linee della griglia. Quella che si ottiene nella codifica è un'approssimazione della figura originaria Se riconvertiamo la stringa in immagine otteniamo La codifica delle immagini La rappresentazione sarà più fedele all'aumentare del numero di pixel, ossia al diminuire delle dimensioni dei quadratini della griglia in cui è suddivisa l'immagine zz feb. 04 Fondamenti di Informatica 27 feb. 04 Fondamenti di Informatica 28 La codifica delle immagini Assegnando un bit ad ogni pixel è possibile codificare solo immagini senza livelli di chiaroscuro Le immagini in bianco e nero hanno delle sfumature (diversi livelli di intensità di grigio) Per codificare le immagini con diversi livelli di grigio, per ogni pixel si stabilisce il livello medio di grigio cui viene assegnata convenzionalmente una rappresentazione binaria Per memorizzare un pixel non è più sufficiente un solo bit. Ad esempio, se utilizziamo quattro bit possiamo rappresentare 2 4 =16 livelli di grigio, mentre con otto bit ne possiamo distinguere 2 8 =256, ecc. feb. 04 Fondamenti di Informatica 29 La codifica delle immagini Analogamente possiamo codificare le immagini a colori. In questo caso si tratta di individuare un certo numero di sfumature di colore differenti e di codificare ogni sfumatura mediante un'opportuna sequenza di bit Ad esempio, i monitor utilizzano risoluzioni di 640X480, 1024X768, oppure 1280X1024 un numero di colori per pixel che va da 256 fino a 16 milioni di colori La rappresentazione di un'immagine mediante la codifica dei pixel, viene chiamata codifica bitmap Il numero di byte richiesti dipende dalla risoluzione e dal numero di colori che ogni pixel può assumere feb. 04 Fondamenti di Informatica 30

6 La codifica delle immagini Cos è un computer? Per distinguere 256 colori sono necessari otto bit per la codifica di ciascun pixel: la codifica di un'immagine formata da 640X480 pixel richiederà bit ( byte) Esistono delle tecniche di compressione delle informazione che consentono di ridurre drasticamente lo spazio occupato dalle immagini Immagini in movimento: memorizzazione mediante sequenze di fotogrammi (sono necessarie delle tecniche per ottimizzare tale memorizzazione) Elaboratore elettronico digitale Elaboratore: macchina in grado di elaborare dati in base ad una serie di istruzioni, ovvero un programma, memorizzate nel computer in modo da poter essere eseguite automaticamente Elettronico: indica che il computer utilizza componenti elettronici per elaborare le informazioni feb. 04 Fondamenti di Informatica 31 feb. 04 Fondamenti di Informatica Cos è un computer? Classi di computer Digitale: il computer elabora e memorizza segnali digitali basati sulle cifre binarie 0 ed 1. Con queste due cifre usate in combinazioni diverse si possono rappresentare tutti i dati siano essi parole, numeri, suoni, immagini o filmati Personal computer Portatili Micro e mini computer Workstation Mainframe Supercomputer Elaboratori paralleli feb. 04 Fondamenti di Informatica 33 feb. 04 Fondamenti di Informatica 34 Il Personal Computer Hardware Software Hardware Insieme degli elementi elettronici e meccanici costituenti un calcolatore - Processore (CPU) - centrale - di massa - Monitor - Tastiera - Mouse - Stampante - Modem - Scanner -... feb. 04 Fondamenti di Informatica 35 feb. 04 Fondamenti di Informatica 36

7 Componenti di un computer Processore Unità centrale Controller Stampante Terminale Periferiche di ingresso/uscita centrale (centrale) Bus Memorie di massa (periferiche) Architettura dei computer In un computer possiamo distinguere cinque unità funzionali: l unità di controllo l unità aritmetico-logica la memoria centrale (RAM) la memoria periferica i dispositivi di ingresso/uscita feb. 04 Fondamenti di Informatica 37 feb. 04 Fondamenti di Informatica 38 Struttura di un computer La memoria centrale centrale (RAM) periferica uscita controllo ingresso PROCESSORE Unità logico aritmetica Fornisce la capacità di memorizzare le informazioni Può essere vista come una lunga sequenza di componenti elementari, ognuna delle quali può contenere un unità di informazione (un bit) Le componenti elementari sono aggregate tra di loro e formano delle strutture complesse dette celle La memoria può essere vista come una sequenza di celle feb. 04 Fondamenti di Informatica 39 feb. 04 Fondamenti di Informatica 40 centrale La RAM La memoria centrale è costituita da due componenti memoria RAM Random Access Memory volatile contiene dati e programmi fino a quando questi non vengono salvati memoria ROM Read Only Memory a sola lettura, non volatile contiene dati e programmi usati per inizializzare il sistema N Ciascuna cella è caratterizzata da un indirizzo Gli indirizzi corrispondono all ordinamento delle celle nella sequenza Gli indirizzi sono numeri interi (partono da 0) feb. 04 Fondamenti di Informatica 41 feb. 04 Fondamenti di Informatica 42

8 La RAM La memoria centrale E possibile effettuare operazioni di lettura e scrittura di informazioni in qualunque cella il tempo di accesso (tempo necessario per leggere o scrivere un informazione in una cella) non dipende dalla posizione della cella Le memorie centrali dei computer attuali sono molto veloci e i loro tempi di accesso sono di pochi nanosecondi (un miliardesimo di secondo) La memoria centrale perde ogni suo contenuto quando si interrompe l alimentazione elettrica: questa caratteristica viene chiamata volatilità È quindi necessario per conservare le informazioni (programmi e dati) avere altri tipi di memoria che preservano il contenuto anche senza alimentazione elettrica feb. 04 Fondamenti di Informatica 43 feb. 04 Fondamenti di Informatica 44 Struttura di un computer Il Processore centrale (RAM) uscita PROCESSORE Il processore è il componente che fornisce la capacità di elaborazione delle informazioni contenute nella memoria centrale periferica controllo Unità logico aritmetica L elaborazione avviene in accordo a sequenze di istruzioni (istruzioni macchina) ingresso feb. 04 Fondamenti di Informatica 45 feb. 04 Fondamenti di Informatica 46 Il Processore Il Processore: l unità di controllo Nella maggior parte dei computer sia il programma che i dati devono essere caricati in memoria centrale La memoria contiene quindi almeno due tipi di informazioni: la sequenza di istruzioni che devono essere eseguite dal processore; l insieme di dati su cui tali istruzioni operano Il processore è costituito da varie componenti che svolgono compiti differenti L Controllo (UC) si occupa di coordinare le diverse attività che vengono svolte all interno del processore Il processore svolge la sua attività in modo ciclico: ad ogni ciclo corrisponde l esecuzione di una istruzione macchina Ad ogni ciclo vengono svolte diverse attività controllate e coordinate dalla UC si legge dalla memoria centrale la prossima istruzione da eseguire; si esegue l istruzione feb. 04 Fondamenti di Informatica 47 feb. 04 Fondamenti di Informatica 48

9 Il Processore: l unità di controllo Il Processore: l Unità Aritmetico-Logica La frequenza con cui vengono eseguiti i cicli di esecuzione è scandita da una componente detta clock Ad ogni impulso di clock la UC esegue un ciclo di esecuzione di istruzioni macchina La velocità di elaborazione di un processore dipende dalla frequenza del suo clock I processori attuali hanno valori di frequenza di clock che variano tra i 16 MHz e 1200 MHz (tra 16 e 1200 milioni di impulsi al secondo) L'Unità Aritmetico-Logica (ALU) è costituita da un insieme di circuiti in grado di svolgere le operazioni di tipo aritmetico e logico La ALU legge i dati prelevati dalla memoria centrale, esegue le operazioni e memorizza il risultato Vi sono circuiti in grado di eseguire la somma di due numeri binari contenuti, circuiti in grado di eseguire il confronto tra due numeri feb. 04 Fondamenti di Informatica 49 feb. 04 Fondamenti di Informatica 50 CPU (Central Processing Unit) periferica La dimensione è paragonabile a quella di una monetina Il numero di transistor presente sugli attuali microprocessori è dell ordine dei 7 milioni centrale (RAM) uscita controllo PROCESSORE Unità logico aritmetica periferica ingresso feb. 04 Fondamenti di Informatica 51 feb. 04 Fondamenti di Informatica 52 La memoria periferica La memoria periferica Mentre nel caso della memoria centrale si ha sempre l'accesso diretto ai dati, solo alcuni dispositivi di memoria periferica consentono l'accesso diretto mentre altri permettono solo l'accesso sequenziale La memoria centrale consente di indirizzare il singolo byte di informazione, nelle memorie di massa le informazioni sono organizzate in blocchi di dimensioni più grandi, di solito da 1 KByte in su Informatica Generale feb. 04 Fondamenti di Informatica 53 La memoria periferica deve avere capacità di memorizzazione permanente e quindi per la sua realizzazione si utilizzano tecnologie basate su magnetismo (dischi e nastri magnetici) raggi laser (dischi ottici) La magnetizzazione è permanente fino a quando non viene modificata per effetto di un agente esterno I due diversi tipi di magnetizzazione corrispondono alle due unità fondamentali di informazione (bit) feb. 04 Fondamenti di Informatica 54

10 periferica: i dischi magnetici I dischi magnetici sono i dispositivi di memoria periferica più diffusi Sono dei supporti di plastica o vinile, su cui è depositato del materiale magnetizzabile Nel corso delle operazioni i dischi vengono mantenuti in rotazione a velocità costante e le informazioni vengono lette e scritte da testine del tutto simili a quelle utilizzate nelle cassette audio/video Entrambi i lati di un disco possono essere sfruttati per memorizzare le informazioni periferica: i dischi magnetici I dischi sono suddivisi in tracce concentriche e settori, ogni settore è una fetta di disco. I settori suddividono ogni traccia in porzioni di circonferenza dette blocchi (o record fisici) Traccia Testina Blocco Settore feb. 04 Fondamenti di Informatica 55 feb. 04 Fondamenti di Informatica 56 periferica: i dischi magnetici La suddivisione della superficie di un disco in tracce e settori viene detta formattazione Il blocco è dunque la minima unità indirizzabile in un disco magnetico e il suo indirizzo è dato da una coppia di numeri che rappresentano il numero della traccia e il numero del settore I dischi magnetici consentono l'accesso diretto in quanto è possibile posizionare direttamente la testina su un qualunque blocco senza dover leggere quelli precedenti periferica: i dischi magnetici Una classificazione dei dischi magnetici è quella che distingue tra hard disk e floppy disk Sono generalmente racchiusi in contenitori sigillati in modo da evitare qualunque contatto con la polvere Gli hard disk sono dei dischi che vengono utilizzati come supporto di memoria periferica fisso all'interno dell'elaboratore I dischi rigidi hanno capacità di memorizzazione elevata, si va da dischi da circa 512 MByte per i personal computer più obsoleti, fino a dischi da più GByte feb. 04 Fondamenti di Informatica 57 feb. 04 Fondamenti di Informatica 58 periferica: i dischi magnetici Hard Disk I floppy disk (dischetti flessibili) sono supporti rimovibili Ogni elaboratore è dotato di almeno una unità di lettura-scrittura detta drive, all'interno della quale l'utente può inserire i propri dischetti I floppy disk sono di materiale plastico e ricoperti da un piccolo stato di sostanza magnetizzabile I tempi di accesso sono più alti di quelli dei dischi rigidi Oggi sono comuni floppy disk da 3.5" (capacità di circa 1,4 MByte) Capacità dell ordine dei GB memoria di massa formata da uno o più dischi magnetici chiusi ermeticamente in un contenitore. I dischi ruotano molto velocemente e i dati vengono letti e scritti da apposite testine di lettura/scrittura feb. 04 Fondamenti di Informatica 59 feb. 04 Fondamenti di Informatica 60

11 Floppy disk Dischi ottici Supporto magnetico per memorizzare informazioni Gli attuali dischetti hanno una capacità di 1,44 MB. Le tecnologie dei dischi ottici sono completamente differenti e sono basate sull'uso di raggi laser Il raggio laser è un particolare tipo di raggio luminoso estremamente focalizzato che può essere emesso in fasci di dimensioni molto ridotte Il raggio laser viene riflesso in modo diverso da superfici diverse, e si può pensare di utilizzare delle superfici con dei piccolissimi forellini feb. 04 Fondamenti di Informatica 61 feb. 04 Fondamenti di Informatica 62 Dischi ottici FONTE LUMINOSA Dischi ottici Ogni unità di superficie può essere forata o non forata e questo corrisponde ai due diversi tipi di informazione elementare (bit) L'informazione contenuta su un'unità di superficie può essere letta guardando la riflessione del raggio laser proiettato sulla superficie stessa Aggregazioni di informazioni possono essere ottenute dividendo una superficie di grandi dimensioni in molte unità elementari, ognuna delle quali rappresenta un singolo bit feb. 04 Fondamenti di Informatica 63 feb. 04 Fondamenti di Informatica 64 Dischi ottici Quasi tutte le unità per dischi ottici consentono solamente operazioni di lettura poiché la scrittura è un'operazione complicata, che richiede delle modifiche fisiche del disco CD ROM ovvero Compact Disk Read Only Memory Quando le unità consentono la scrittura, i dischi ottici generalmente possono essere scritti una sola volta perché le modifiche fisiche che avvengono durante la fase di scrittura sono irreversibili CD WORM ovvero Compact Disk Write Once Read Many si usa un masterizzatore. Dischi ottici I dischi ottici vengono usati solitamente per la distribuzione dei programmi e come archivi di informazioni che non devono essere modificate I dischi ottici hanno una capacità di memorizzazione superiore rispetto ai dischi magnetici ma sono più lenti Le dimensioni tipiche per i dischi ottici utilizzati oggi vanno dai 500 MByte in su, fino a uno o più GByte I dischi ottici hanno costo inferiore e sono molto più affidabili e difficili da rovinare feb. 04 Fondamenti di Informatica 65 feb. 04 Fondamenti di Informatica 66

12 Dischi ottici Ancora sulle memorie: La memoria Virtuale DVD (Digital Versatile Disk) o (Digital Video Disk) Capacità di 4,7GB (in continuo aumento) Il lettore DVD costa poco più di un lettore CDROM e legge anche i CDROM DVD-R scrivibili solo una volta DVD-RAM leggibili e scrivibili Tecnica di gestione della memoria, che permette ad un programma di avere a disposizione più memoria di quanta ne sia fisicamente disponibile in un sistema feb. 04 Fondamenti di Informatica 67 feb. 04 Fondamenti di Informatica 68 Ancora sulle memorie: la memoria Cache Caratteristiche delle memorie Parte della memoria dove il computer immagazzina temporaneamente gli ultimi dati usati per poi rileggerli più velocemente, invece di doverli caricare dal disco Capacità si misura in bytes (1 byte = 8 bit) 1 KB = 1024 bytes 1 MB = 1024 KB 1 GB = 1024 MB tempo di accesso tempo che occorre al sistema per leggere i dati feb. 04 Fondamenti di Informatica 69 feb. 04 Fondamenti di Informatica 70 Le unità di ingresso/uscita Le unità di I/O centrale periferica uscita controllo PROCESSORE Unità logico aritmetica TASTIERA MOUSE JOISTICK SCANNER.. I N P U T PC O U T P U T MONITOR STAMPANTE PLOTTER... ingresso feb. 04 Fondamenti di Informatica 71 feb. 04 Fondamenti di Informatica 72

13 Le unità di I/O Le unità di I/O Le unità di I/O (anche dette periferiche), permettono di realizzare l'interazione tra PC e l'uomo PC e altri sistemi 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) Ogni dispositivo di I/O è collegato ad un insieme di circuiti elettronici detto CONTROLLER Il controller gestisce il coordinamento tra processore, memoria e dispositivo in modo da garantire il corretto trasferimento di dati. COLLEGAMENTO SERIALE 1 bit controller segnali di controllo COLLEGAMENTO PARALLELO 8 bit controller CAVO dispositivo (stampante) CAVO dispositivo (stampante) segnali di controllo feb. 04 Fondamenti di Informatica 73 feb. 04 Fondamenti di Informatica 74 Le unità di I/O Le unità di I/O 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 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 Le unità che hanno terminato un'operazione inviano al processore un segnale, detto interrupt, per richiedere l'attenzione del processore stesso feb. 04 Fondamenti di Informatica 75 feb. 04 Fondamenti di Informatica 76 I/O: il terminale Il terminale è il più comune strumento di interazione tra l'uomo e la macchina È costituito da due dispositivi indipendenti: la tastiera (dispositivo di ingresso) il video (dispositivo di uscita) La tastiera è il principale dispositivo di ingresso nei moderni sistemi di elaborazione ingresso/uscita: la tastiera La tastiera non ha capacità di elaborazione Avverte il processore ogni volta che un carattere è disponibile in ingresso È compito del sistema: 1) prelevare il carattere 2) depositarlo in una memoria temporanea 3) passare i dati di ingresso raccolti nella memoria temporanea al programma cui erano destinati feb. 04 Fondamenti di Informatica 77 feb. 04 Fondamenti di Informatica 78

14 ingresso/uscita: la tastiera I/O: 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 al video, su cui vengono visualizzate le informazioni fornite tramite tastiera La tastiera e il video non sono direttamente collegati tra loro: è compito del processore di riprodurre sul video tutte le informazioni fornite in ingresso tramite la tastiera Dal punto di vista fisico, un video può essere visto come una matrice di punti illuminati con diversa intensità Ogni punto sullo schermo prende il nome di pixel e un'immagine viene quindi 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 feb. 04 Fondamenti di Informatica 79 feb. 04 Fondamenti di Informatica 80 I/O: il video Oggi sono comuni video con un numero di colori che va da 256 fino a 16 milioni 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) La dimensione di un video viene misurata in pollici e fa riferimento alla lunghezza della diagonale Ad esempio, un video a 14 pollici (indicati come 14" ) si intende un video con una diagonale lunga 14 pollici I/O: il video L immagine presentata sul video, opportunamente codificata, è memorizzata in una memoria specializzata detta MEMORIA VIDEO (VRAM) La MEMORIA VIDEO è parte del controller (scheda grafica) feb. 04 Fondamenti di Informatica 81 feb. 04 Fondamenti di Informatica 82 I/O: 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 I/O: la stampante E un dispositivo di uscita che consente la stampa su carta delle informazioni I parametri in base ai quali si valutano le prestazioni di una stampante sono la velocità di stampa la risoluzione (qualità) di stampa, che indica quanto precisa è la riproduzione dei simboli feb. 04 Fondamenti di Informatica 83 feb. 04 Fondamenti di Informatica 84

15 Caratteristiche delle stampanti Stampanti ad impatto Tecnologia Risoluzione: si misura in dpi (dot per inches, cioè punti per pollice): quantità di punti per pollice (un pollice equivale a 2,54 cm^2) più alto è il valore di risoluzione migliore sarà la qualità di stampa valori tipici sono 300*300,600*600, 1200*1200. Velocità: solitamente si misura in: pagine al minuto (ppm) linee al minuto (lpm) caratteri al secondo (cps) La prima tecnologia per stampare è stata quella ad impatto ed assomigliava fortemente ad una macchina da scrivere. Le lettere si trovavano in rilievo su metallo o plastica, era presente un nastro inchiostrato e la lettera battendo il nastro contro il foglio lasciava su quest ultimo la sua immagine feb. 04 Fondamenti di Informatica 85 feb. 04 Fondamenti di Informatica 86 Stampante ad aghi Stampante a getto d inchiostro Le stampanti ad aghi operano per impatto: generano i caratteri colpendo con piccoli aghi un nastro inchiostratore. La testina di scrittura contiene da 7 a 24 aghi. In questo caso lo spazio occupato da una lettera viene suddiviso in righe e colonne e poi, a seconda di qual è la lettera alcuni punti vengono riempiti ed altri no Tipo di stampante che spruzza inchiostro da sottili getti per generare una stampa sulla carta. Le stampanti Inkjet sono relativamente veloci e la loro qualità di stampa è in genere elevata per raggiungere il massimo delle prestazioni è necessario utilizzare carta speciale feb. 04 Fondamenti di Informatica 87 feb. 04 Fondamenti di Informatica 88 Stampante laser I/O: Modem Tipo di stampante che utilizza un raggio laser per generare un immagine o del testo che viene poi impresso sulla carta. Le laser sono stampanti ad alta qualità ed abbastanza veloci. Sono le stampanti più costose. Spesso funzionano anche come fotocopiatrici Modem significa Modulatore/Demodulatore Dispositivo che permette la comunicazione fra due computer, distanti fra loro, attraverso la linea telefonica La velocità si misura in bps Si suddividono in: Interni Esterni feb. 04 Fondamenti di Informatica 89 feb. 04 Fondamenti di Informatica 90

16 I/O: Scanner Altri dispositivi di ingresso/uscita Strumento per la digitalizzazione delle immagini e dei documenti La risoluzione è la capacità di distinguere fra due punti molto vicini. Maggiore è la risoluzione più precisa è l immagine scandita La risoluzione si misura in dpi (dots per inch) Lettori di codici a barre Schede fax Microfono Schede audio Plotter feb. 04 Fondamenti di Informatica 91 feb. 04 Fondamenti di Informatica 92 Connessioni con i dispositivi di I/O: le Porte Porta Parallela Connessione posta generalmente nella parte posteriore del computer alla quale si collegano periferiche di sistema esterne Collegamento che permette ai dati di fluire lungo cavi paralleli ad alta velocità Usata, ad esempio, per collegare la stampante feb. 04 Fondamenti di Informatica 93 feb. 04 Fondamenti di Informatica 94 Porta Seriale Porta PS/2 Nota anche come porta mouse, collega un mouse al PC, rendendo disponibile una porta seriale per altre unità. Collegamento attraverso il quale i bit dei dati scorrono uno dopo l altro Usata, ad esempio, per collegare mouse, modem ed altre periferiche Le porte PS/2 stanno diventando più comuni, ma molti PC si affidano ancora alle porte seriali per il mouse feb. 04 Fondamenti di Informatica 95 feb. 04 Fondamenti di Informatica 96

17 alla prossima feb. 04 Fondamenti di Informatica 97