Mari, Buonanno, Sciuto Informatica e cultura dell informazione McGraw-Hill 11/26/2008

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1 Lettura ottica basata sulla riflessione (o sulla mancata riflessione) di un raggio laser. Densità di registrazione più alte dei dischi magnetici. Creati in origine per registrare i programmi televisivi, poi usati come dispositivi di memoria nei calcolatori. Diversi tipi/caratteristiche CD-ROM CD-R CD-RW DVD DVD-RAM Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 1 Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 2 Proposto nel 1980 [da Philips e Sony] per sostituire i dischi in vinile per la musica. Standard internazionale IS [libro rosso]. diametro di 12 cm, spessore di 1.2 mm con un foro di 15 mm in mezzo; produzione: 1. laser ad alta potenza che brucia fori di 0,8 µm in un disco master (le depressioni si chiamano pite le aree fra pitsi chiamano land); 2. dal master si ricava uno stampo; 3. nello stampo viene iniettata una resina liquida di policarbonato che forma un CDcon la stessa sequenza di fori del master, 4. sul policarbonato viene depositato uno strato molto sottile di alluminio riflettente, 5. copertura con uno strato protettivo e infine con un etichetta. Un laser a bassa potenza manda una luce infrarossa (lunghezza d onda di 0,78 µm) sul disco. I pit appaiono come cunette su una superficie piatta: un pitè alto circa un quarto della lunghezza d onda del laser, la luce riflessa da un pitè sfasata di mezza lunghezza d onda rispetto alla luce riflessa dalla superficie circostante, l interferenza negativa riduce l intensità della luce riflessa. I passaggi pit/lando land/pit indicano un 1, la loro assenza indica uno 0. Pite landsono scritti in una spiraleunica che compie giri attorno al disco (circa 600 per ogni mm). Velocità lineare costante (120 cm/sec): all interno è di 530 rpm, all esterno deve scendere a 200 rpm; l unità è diversa da quella a velocità angolare costante usata per gli HD; 530 rpmsono molti meni dei 3600/10440 rpmdegli HD. Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 3 Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 4 [Tanenbaum] Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno : Philips e Sony pubblicano il libro giallo, in cui viene definito lo standard dei CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory). viene definita la struttura e il formato da utilizzare per memorizzare dati digitali invece che semplice musica. Rispetto ai CDaudio i CD-ROM hanno stesse dimensioni; compatibilità dell ottica e della meccanica; stesso processo produttivo; miglior capacità di correggere errori. Il libro verde [1986] aggiunge grafica e possibilità di mischiare audio, video e dati nello stesso settore. Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 6 1

2 Velocità base (1x) 75 settori/sec, KByte/sec (175.2 in modalità 2). Velocità superiori crescono in proporzione 32x corrisponde a 2400 settori/sec cioè quasi 5MB/sec Capacità 74 minuti di musica = byte = circa 650 MB; 80 minuti di musica = circa 700 MB. Tempo di accesso alcune centinaia di millisecondi. CDche vengono scritti una sola volta (WORM): utilizzati per backup, per produzioni in piccole serie, per generazione di master, standard definito nel libro arancione, dove si introduce anche il CD-ROM XA (CD-R scritti in modo incrementale); stesse dimensioni dei CD-ROM dischi di policarbonato di 120 mm; contengono un solco largo 0,6 mm (guida per il laser di scrittura). La riflettività di pite landè simulata c è uno strato di colore fra il policarbonato e lo strato riflettente: nello stato iniziale questo strato è trasparente; per scrivere, un laser ad alta potenza colpisce un punto nello strato della superficie colorata, rompe un legame chimico e crea una macchia scura. Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 7 Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 9 Dischi ottici riscrivibili. Lo strato di registrazione utilizza una lega di argento, indio, antimonio e tellurio che ha due stati stabili: lo stato cristallino con elevata capacità di riflessione (land); lo stato amorfo con ridotta capacità di riflessione (pit). Si usa un lasercon tre potenze diverse: ad alta potenza il laser scioglie la lega e un raffreddamento rapido la porta dallo stato cristallino allo stato amorfo; a potenza media la lega si scioglie e si raffredda tornando nel suo stato cristallino; a bassa potenza si rileva solo lo stato del materiale. Evoluzione tecnologica maggior densità dati: pitpiùpiccoli(0.4vs.0.8µm); spiralepiùserrata(0.74vs.1.6µm); laserrosso(0.65vs.0.78µm). Caratteristiche dei DVD capacitàdi4.7gb 133 minuti di video fullscreen MPEG-2 ad alta risoluzione (720 x 480)concolonnasonorain8lingueesottotitoliinaltre32; 1xindica 1.4MB/sec(vs.150KB/sec). Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 10 Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 11 Esistono situazioni in cui servono più di 4.7 GB. Pertanto sono stati definiti quattro formati: Lato unico, strato unico (4,7 GB). Lato unico, strato doppio (8,5 GB). Due lati, strato unico (9,4 GB). Due lati, strato doppio (17 GB). Tecnologia dello strato doppio: uno strato riflettente sul fondo coperto da uno stato semiriflettente; a seconda di dove viene indirizzato il laser, il raggio viene riflesso da uno strato o dall'altro; lo strato inferiore ha pite landleggermente più grandi, per cui la sua capacità è leggermente inferiore. Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 12 Applicazioni che richiedono maggiori capacità HDTV (fino a pixel) richiede più di 200 MB per ogni minuto di registrazione, cioè più di 20 GB per un film di un paio d ore Due standard in evoluzione che possono superare i 20 GB per ogni strato del disco blu-ray (supportato tra l altro da Dell, Hewlett-Packard, Hitachi, LG Electronics, Matsushita, Philips, Pioneer e Sony) HD-DVD (tra i cui sostenitori si possono annoverare Toshiba, Nec e Microsoft) Informatica e cultura dell informazione capitolo 2 I collegamenti con l esterno 13 2

3 Ogni periferica è controllata da un interfaccia traduce i segnali del calcolatore in un formato appropriato per la periferica stessa; è realizzata tramite una scheda inserite nel case (involucro rigido) del calcolatore; è connessa al bus mediante opportuni connettori; il collegamento con le periferiche avviene attraverso porte di ingresso/uscita predisposte sulla scheda stessa e accessibili dall esterno. Porte USB Telefono (RJ11) Rete (RJ45) 14 Video (VGA) Parallela (Centronics/DB-25) Seriale (RS-232) 15 Interfaccia di ingresso/uscita Periferica Reg. di stato Unità di controllo dell interfaccia Registro dati bus indirizzi bus dati bus di controllo La risoluzione tipica è compresa tra i e i pixel (per i PC!!) Gli schermi panoramici (con rapporto larghezza:altezza diverso da 4:3) Composti di due parti: tastiera e schermo. Nel mondo dei mainframe, sono integrati in un dispositivo singolo e collegati al arrivano a risoluzioni tra (16:10) e pixel. calcolatore principale per mezzo di una linea seriale Nel mondo dei personal computer, sono dispositivi separati. Al video è associata una memoria RAM gestita come una mappa dello schermo Tastiere (in pratica a ogni pixel dello schermo viene associato una cella della memoria) molti tipi diversi, meccaniche o elettromagnetiche; quando si preme un tasto viene generato un interrupt e viene avviato il gestore La profondità di colore dipende dal numero dei bit usati per ogni pixel 24 bit 32 bit degli interrupt della tastiera, che legge un registro hardware all interno del controllore della tastiera per avere il numero del tasto (da 1 a 102) premuto; quando il tasto viene rilasciato si verifica un secondo interrupt. 16 milioni di colori 16 milioni di colori livelli di trasparenza All aumentare del numero di colori gestibili e del numero di pixel dell immagine, diventa necessario l utilizzo di schede grafiche acceleratrici sono dotate di memoria RAM aggiuntiva per il video (fino a 1 GB); gestiscono localmente, con circuiti dedicati, la scrittura dei pixel (coprocessori grafici)

4 Un cannone spara un raggio di elettroni contro uno schermo fosforescente (per Schermi piatti, leggeri e facilmente trasportabili. Cristalli liquidi: molecole organiche viscose la riproduzione dei colori si usano tre cannoni, per il rosso, il verde e il blu). Il raggio viene deflesso in modo da coprire tutti i punti dello schermo, una riga scorrono come un liquido; hanno una struttura tridimensionale, come un cristallo; quando tutte le molecole sono allineate le proprietà ottiche del cristallo per volta (raster scan). Un immagine a schermo pieno viene completata 30/60 volte al secondo. Davanti allo schermo c è una griglia che lo divide in punti: dipendono da direzione e polarizzazione della luce in ingresso; quando la griglia ha una carica positiva gli elettroni vengono accelerati raggiungono lo un campo elettrico modifica l allineamento molecolare e quindi le proprietà schermo; ottiche. quando la griglia ha una carica negativa gli elettroni vengono respinti e il punto sullo schermo rimane spento Ogni volta che si sposta, il mouse invia una sequenza di 3 byte al calcolatore lungo una linea seriale: un intero che indica lo spostamento X; un intero che indica lo spostamento Y; un intero che indica lo stato dei pulsanti. Il SO accetta queste informazioni e converte le indicazioni relative inviate dal mouse nella posizione assoluta del cursore Due tecnologie principali: getto d inchiostro (ink jet) e laser. La pagina da stampare è considerata come una matrice di punti, ciascuno dei Funzionamento testina mobile dotata di ugelli collegati a serbatoi d inchiostro di diversi colori; mentre la testina si muove, gli ugelli spruzzano gocce d inchiostro in modo da quali deve essere stampato con una goccia di inchiostro liquido oppure con un puntino di toner. comporre i caratteri da stampare; La risoluzione di stampa si misura dpi, Dots Per Inch (punti per pollice). la qualità di stampa dipende dalla dimensione delle gocce. getto d inchiostro: da 1200 a 9600 dpi, Laser: tra i 600 e i 1200 dpi. Caratteristiche e utilizzo: Attenzione: Schermi: risoluzione indicata in termini assoluti ( è il numero dei pixel nello schermo) Stampanti: risoluzione misurata in termini di densità dei punti (punti per unità di superficie). La velocità di stampa viene espressa ppm, Pages Per Minute e producono documenti intrisi d inchiostro; ha un significato solo approssimativo è influenzato dal tipo di pagina stampata e dal livello di qualità che si vuole ottenere. risoluzioni che vanno da 600 a 9600 dpi (dots per inch); poco costose, silenziose e di buona qualità; lente, usano cartucce d inchiostro costose uso domestico, SOHO (small office, home office)

5 Funzionamento 1. il tamburo viene caricato fino a circa 1000 volt; 2. un raggio laser scorre sul tamburo e la sua modulazione produce una configurazione Le nuove periferiche di punti chiari e scuri (i punti colpiti dal raggio perdono la loro carica elettrica); 3. la rotazione del tamburo permette di costruire le varie righe; 4. quando una riga si avvicina al toner, i punti carichi attirano la polvere d inchiostro; 5. il tamburo ricoperto di toner viene premuto sulla carta e trasferisce la polvere nera sulla carta; 6. la carta passa attraverso dei rulli riscaldati che fissano il toner; 7. il tamburo viene scaricato e ripulito di eventuali residui. Caratteristiche alta qualità, eccellente flessibilità, buona velocità e costi contenuti; bianco e nero; tecnologia simile a quella delle fotocopiatrici Evoluzione Progresso della tecnologia Integrazione sempre più spinta dei dispositivi elettronici Codifica digitale dell informazione il loro punto di forza Gli scatti sono elaborati da opportuni sensori (CCD o CMOS) e poi memorizzati in una scheda di memoria. Le immagini vengono poi trasferite dalla macchina fotografica a un calcolatore visualizzazione sullo schermo archiviazione, catalogazione, stampa elaborazione, modifica, trasferimento Diversi settori Immagini Macchine fotografiche digitali Suoni Riproduttori portatili digitali (MP3, WMA, AAC, ) Video Riproduttori portatili digitali (DIVX, XDIV, ) Risoluzione delle fotografie digitali dipende dal numero di pixel che i sensori CCD o CMOS sono in grado di rilevare si è passati da 1 a 12 milioni di pixel (megapixel) con immagini che arrivano a circa pixel e che occupano, sebbene compresse, ognuna più di 2 MB di memoria. Qualità di una macchina digitale non solo capacità di memoria e numero di pixel rilevati dal sensore ma anche velocità di scatto dell otturatore, luminosità del diaframma, dinamicità della gamma dei colori, caratteristiche ottiche degli obiettivi, Convergenza di tre fattori di sviluppo: introduzione di nuovi formati di codifica digitale (MP3, WMA, OGG, ) che richiedono meno spazio di memoria mantenendo un elevata qualità della riproduzione (quindi serve meno tempo per trasmettere il brano); la disponibilità sempre più diffusa di PC e di una rete di interconnessione a banda larga (ridotti costi di distribuzione dei file digitali); la riduzione dei costi delle unità di memoria di massa non volatili basate su tecnologie magnetiche (dischi fissi), ottiche (CD o DVD registrabili) oppure elettroniche (memorie flash), che ha permesso lo sviluppo di dispositivi economici capaci di immagazzinare e di riprodurre un gran numero di brani musicali. Il risultato di questa evoluzione è che la musica oggi viene prevalentemente distribuita attraverso Internet e il PC diventa il centro di controllo per: l archiviazione e la catalogazione dei brani musicali; il trasferimento dei brani su supporti fisici (CD e/o DVD) che possano poi essere riprodotti da impianti stereo tradizionali; la riproduzione diretta dei brani grazie a un impianto audio integrato nel PC oppure tramite un collegamento diretto con un impianto stereo; la distribuzione dei brani sui cosiddetti lettori MP3, periferiche portatili dedicate alla riproduzione della musica e che prendono il nome dal formato MP3, il primo e il più diffuso tra i formati musicali compressi. 35 5