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)

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

Collegamento con perficeriche I/O

controller dispositivo(stampante)

Dati e segnali di controllo

CAVO

ccomputer

Informatica Generale

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

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

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

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

Collegamento con perficeriche I/O

COLLEGAMENTO SERIALE

1 bit

controller dispositivo(stampante)

segnali di controlloCOLLEGAMENTO PARALLELO

8 bit

controller dispositivo(stampante)

segnali di controllo

CAVO

CAVO

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)

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)

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)

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

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

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

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

Informatica Generale

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

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

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

Informatica Generale

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

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).

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)

Controller del video

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

Tipi di video

CRT (Raggi catodici) come i televisori

LCD (Cristalli liquidi)– a matrice passiva– a matrice attiva

PDP (Plasma)

Informatica Generale

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

Esistono diversi tipi di stampanti; i più comuni sono:

– Stampanti ad aghi– Stampanti a getto di inchiostro – Stampanti laser

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

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: ~300-600dpi

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 (600-1200 dpi), costi relativamente alti

Informatica Generale

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

Classi di computer

Personal computer Portatili Micro e mini computer Workstation Mainframe Supercomputer Elaboratori paralleli