Modulo 1: Le I.C.T. UD 1.4e: BUS e Interfacce I BUS

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Modulo 1: Le I.C.T.
UD 1.4e: BUS e Interfacce
Prof. Alberto Postiglione
Dipartimento di Scienze della Comunicazione
Corso di “Informatica Generale” (AA 07-08)
Corso di Laurea in “Scienze della Comunicazione”
Università degli Studi di Salerno
I BUS
Curtin, 3.14
1
Modificata il
21/11/2007

Modulo 1: Le I.C.T. - Bus e Interfacce
BUS
e
ne
Linee di comunicazione che consentono la trasmissione
zio
a
c
delle informazioni tra le varie parti del sistemamuni
o
presenti sulla scheda madre del computer. ella C
e
ed
z
ien
Sc
i
dcon tutti gli altri, si
Invece che collegare ogni dispositivo
to
n
me unico insieme di linee,
collegano tutti i dispositivi adrtiun
a
p
il bus.
Di
Per aggiungere/eliminare un dispositivo basta
collegarlo/scollegarlo al bus
# 3
UD 1.4e
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Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Il BUS di sistema
e
Collega la CPU agli altri dispositivi del computer. Essozion e
a
nic
presenta diversi tipi di linee:
mu
o
aC
¾ Linee per trasmettere gli indirizzi dei dati in memoria
l
l
de
ze
¾ Linee per trasmettere Dati
n
ie
Sc
¾ Linee per trasmettere i segnali di controllo
i
od
nt
e
im
rt
a
p
Di
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Bus Indirizzi
e
Serve per il trasferimento dell’indirizzo dei dati tra zion e
a
nic
processore e memoria centrale
u
m
om
aC
l
l
e
ed
z
Dalla sua capienza dipende la quantità di
ienmemoria
Sc
i
d
indirizzabile dal processore
to
n
e
im di memoria.
Un bus di N bit “vede” 2N indirizzi
rt
a
p
Di si può inserire RAM fino alla
¾ In un computer con un bus a 32 bit
dimensione massima di 4 GB (232)
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Bus Dati
e
Il Bus Dati trasporta i Dati veri e propri (nel loro zion e
ica
formato binario) tra il processore e la memoria centrale
o
un
m
o
C
tra il processore e le periferiche “più lente” ella
de
ze
n
ie
Sc
i
Dalla sua “larghezza” dipende la quantità
di bit che
od
nt
e
possono viaggiare contemporaneamente.
im
rt
a
p
Di
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# 6
3
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Bus di controllo
e
ne
Il Bus di Controllo trasporta i segnali per l’attivazione,
zio
a
c
il controllo e la sincronizzazione dei circuiti chemuni
o
aC
collegano tra loro i diversi componenti del sistema.
el l
e
nz
e
i
Sc
di
o
t
en
m
i
rt
pa
Di
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de
I BUS Locali
e
Con la crescita delle applicazioni multimediali, alcuni zion e
ica
dispositivi richiedono “autostrade” più veloci per poter
un
m
Co
adati.
funzionare, perché trattano grandi quantità di
l
l
e
de
ze
n
ie
Sc
i
d
Ad esempio, rispetto al passato, una
grafica e un
o scheda
nt
e
monitor di buona/elevata qualità,
im trattano molti più dati
rt
a
nella stessa unità di tempo. Dip
Non potendo “allargare” la strada (cioè l’ampiezza del
bus), la soluzione è quella di renderla più veloce
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I BUS Locali
e
Il Bus di Sistema è troppo “lento” e quindi non è in zion e
ca
grado di soddisfare a queste aumentate necessitàmuni
om
aC
l
l
e
ed
z
Il BUS locale è un BUS veloce per il collegamento
tra
ien
Sc
i
la memoria centrale, la CPU e le tperiferiche
“ad alte
od
n
e
prestazioni” (che trattano grandi
im quantità di bit)
rt
pa
i
D
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I BUS Locali
e
i on
z
ica
ISA (Industry Standard Architecture), a 8 e 16 bit
un
m
o
aC
EISA (Extended Industry Standard Architecture), lestensione
a
l
e
d
32 bit di ISA.
ze
ien
c
PCI (Peripheral Component Interconnect) i S
od
AGP (Accelerated Graphics Port) è un
ntbus di interfaccia tra il
e
m
CPU, RAM e la scheda grafica.arti
ip
AGP supera le limitazioni del D
PCI rispetto alla velocità di
trasferimento dei dati tra memoria RAM e scheda video, fattore
molto importante nelle applicazioni 3D, dove la quantità di
elementi da trattare è molto grande
Esempi (in ordine cronologico):
¾
¾
¾
¾
¾ PCI-Express, attualmente in fase di introduzione nel mercato
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I BUS Locali
e
ne
Inizialmente i bus locali riuscivano a trasmettere 5 MBzioal
a
nic
secondo (bus ISA)
mu
o
aC
l
l
e
ed
z
Con il bus PCI si è passati a 256 MB al csecondo
ien
S
i
d
to
n
e
im
Con il bus AGP è possibile trasmettere
fino a 2,1 GB al
rt
a
p
Di
secondo.
Con il bus PCI-Express è possibile trasmettere fino a 2,5
GB al secondo.
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La Memoria e il Monitor
e
Le schermate che appaiono su un qualsiasi monitor
i on
z
ica
vengono
un
m
Co
¾ prima “composte” una per una e pixel per pixel in memoria
a
ll
de
centrale
e
nz
¾ poi, tramite l’intervento del processore, inviate
cie alla scheda
S
grafica
di
to
n
e
¾ e da questa vengono poi spedite al im
monitor
t
r
pa
Di

Un monitor con risoluzione 1600x1200 (ormai diventato
quasi standard) presenta 1.900.000 pixel e richiede
5.760.000 bytes complessivi (5,625 MB*) (in RGB ogni
pixel richiede 3 bytes) per ogni schermata.
*Ricorda che 1MB=1024 bytes.
UD 1.4e
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e
ne
COMPLICAZIONE ULTERIORE: le immagini sul monitor
zio
a
c
vanno “rinfrescate” un certo numero di volte al muni
o
C
secondo perché il monitor non è in grado di “conservarle”
lla
e
d
ze
per più tempo.
en
ci e
iS
d
o
nt
e
Più alta è la velocità di refresh
im più l’immagine è
rt
pa
i
stabile.
D
Un monitor di fascia bassa effettua almeno 60 cicli di
“refresh” al secondo, cioè l’immagine viene inviata 60
volte al secondo dalla memoria al monitor.
# 13
UD 1.4e
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e
In definitiva sul monitor devono essere “spediti”, dallazion e
a
nic
memoria centrale,
mu
a
el l
d
ze
¾ per 60 volte al secondo,
ien
c
iS
cioè 5,625x60=337,5 MB di dati al dsecondo.
o
t
en
im
t
r
pa
Di
Per velocizzare queste operazioni
¾ 5,625 MB

m
Co
¾ la scheda grafica presenta una RAM in grado di memorizzare
qualche schermata
¾ La scheda video, la CPU e la memoria non si affacciano sul bus
dati di sistema, ma su una linea di trasmissione più veloce, il bus
locale.
UD 1.4e
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Il monitor: il bus AGP
e
ne
AGP (Accelerated Graphic Port) è un bus di interfaccia
zio
a
c
tra il CPU, RAM e la scheda grafica. Il bus AGPmuni
om
aC
l
l
e
ed
¾ 8x trasmette fino a 2,14 GB al secondo
z
ien
Sc
i
d
to
n
e
AGP supera le limitazioni del PCI
imrispetto alla velocità di
rt
a
p
trasferimento dei dati tra memoria
RAM e scheda video,
Di
¾ 4x trasmette fino a 1,07 GB al secondo.

fattore molto importante nelle applicazioni 3D, dove la
quantità di elementi da trattare è molto grande

AGP é stato progettato esplicitamente per le schede
grafiche.
UD 1.4e
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I BUS Locali
e
i on
z
ica
un
m
o
aC
l
l
de
ze
n
ie
Sc
i
od
nt
e
im
rt
a
p
Di
UD 1.4e
# 16
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LE INTERFACCE
Curtin, 3.15
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Interfacciamento delle periferiche
Perché possano essere “viste” dal PC (in particolare zione
a
dalla CPU) le periferiche vanno collegate al bus. unic
om
C la CPU)
Il collegamento tra periferica e PC (in particolare
lla
e
ed
prevede la realizzazione di operazioni fondamentali
tra le
nz
e
i
c
quali:
iS
od
¾ La sincronizzazione di operazioni chentavvengono
a velocità
e
im tastiera, che è legata alla
diverse (si pensi al collegamento della
t
r
pa umano, alla CPU)
velocità di digitazione di un essere
Di
¾ La traduzione di messaggi da un linguaggio esterno a quello del
computer (si pensi ancora alla tastiera o all’input vocale)

Tali operazioni sono svolte da un insieme di hardware e
software che si frappone fra il PC e la periferica,
detto Interfaccia.
UD 1.4e
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Collegamento delle periferiche al PC (I)
e
ne
Alcune periferiche, quali le schede di rete, sono in
zio
a
nicslot
formato di scheda da inserire direttamente in uno
mu
o
C
di espansione, che è collegato direttamente al
llabus del
e
d
ze
sistema e al bus locale.
en
ci e
iS
d
o
nt
e
L’interfaccia, in questo caso, èrpresente
direttamente
tim
pa
i
sulla scheda.
D
# 19
UD 1.4e
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Collegamento delle periferiche al PC (II)
e
Altre periferiche sono collegate tramite un adattatore,
i on
z
ica
che è una scheda speciale che va inserita in uno slot
un di
m
espansione sulla scheda madre e che presentala Co
l
de dei cavi
¾ da un lato un connettore che permette il collegamento
e
nz
provenienti dalla periferica,
cie
S
di
¾ dall’altro è collegato direttamente al bus
to del sistema e al bus
n
e
locale,
tim
r
pa
¾ e all’interno c’è l’hardware e il software
che svolge le funzioni di
Di
interfacciamento

Un adattatore spesso è dotato di un proprio processore
e di memoria dedicata, per svolgere adeguatamente le
funzioni di interfacciamento
¾ Ad esempio: alcune (vecchie) schede audio o le schede grafiche
(compresa la scheda AGP)
UD 1.4e
# 20
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Driver di una periferica
e
ne
Perché una periferica funzioni correttamente, è
zio
a
nic
necessario che nel computer sia caricato un software
mu
o
aC
chiamato driver di periferica.
el l
e
ed
z
ien
Sc
i
Per ogni periferica è disponibile un tdriver
specifico,
od
n
e
generalmente fornito dal produttore
della periferica
im
rt
pa
i
stessa. Alcuni driver sono già
D inclusi in Windows.
# 21
UD 1.4e
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Tecnologia Plug & Play
e
In passato, per connettere le periferiche al computer zera
i on
ica
necessario
un
m
Co
a
ll
de
¾ eventualmente installare la scheda dell’adattatore,
e
nz
¾ collegare la periferica,
cie
S
di
¾ far ripartire il computer
to
n
e
¾ installare il driver.
tim
r
pa
Con il Plug & Play è possibileDiconnettere le periferiche
¾ spegnere l’elaboratore,

(purché esse stesse supportino la tecnologia Plug & Play)
senza la riconfigurazione del sistema.

Dopo aver collegato la periferica, infatti, il sistema
provvede a installare tutti i driver necessari, ad
aggiornare il sistema e ad allocare le risorse.
UD 1.4e
# 22
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Modificata il
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Tecnologia Plug & Play
e
ne
Plug & Play: insieme di specifiche che consente al
zio
a
nic una
computer di rilevare e configurare automaticamente
mu
o
C
periferica e di installare i driver di periferica
lla
e
d
ze
appropriati.
en
ci e
iS
d
o
nt
e
La modalità Plug & Play garantisce
im il funzionamento delle
rt
pa
i
nuove periferiche e l'assenza
D di conflitti
Per disinstallare una periferica Plug & Play è sufficiente
scollegarla dal computer. La disinstallazione di una
periferica non rimuove i driver di periferica dal disco
rigido del computer
UD 1.4e
# 23
INTERFACCIAMENTO TRAMITE PORTE
STANDARD
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Collegamento delle periferiche al PC (III)
e
e
La maggior parte delle periferiche si collega, tramiteziun
on
a
nic
cavo, a delle “prese” apposite, dette porte di
mu
o
aC
comunicazione standard (porte parallele, USB,…).
el l
e
ed
z
Le porte sono presenti “di serie” su ogni
ien computer e
Sc
i
¾ presentano una “presa” standard sul lato desterno, che permette il
o
nt periferica
collegamento del cavo provenienti dalla
e
im
rt
¾ l’hardware e il software che svolge
pa le funzioni di interfacciamento
i
D
è presente sulla scheda madre
¾ sono collegate direttamente al bus sul lato della scheda madre.
Calcolatore
# 25
UD 1.4e
Interfaccia
Standard

Interfaccia
Standard
Periferica
Modificata il
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Connessione
Tipi di interfaccia
e
i on
z
ica
¾ Esterne al computer (per periferiche esterne, quali stampanti
e
un
m
o
C
scanner)
a
el l
d
¾ Interne al computer (per periferiche interne, quali
ze Hard-Disk e
ien
c
CD-Rom)
S
di
o
t
Sono state definite alcune interfacce
standard:
en
im
t
r
¾ L’interfaccia seriale
pa
Di
¾ L’interfaccia parallela
Le porte di comunicazione standard possono essere
¾ L’interfaccia SCSI
¾ L’interfaccia Ultra ATA e Serial ATA
¾ L’interfaccia USB e l’interfaccia Firewire
¾ L’interfaccia IrDA
¾ Interfacce basate su onde radio
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Interfaccia seriale
e
ne
Il nome rispecchia la modalità di comunicazione utilizzata
zio
a
nic
(seriale), in quanto trasmette i dati un bit alla volta
mu
om
aC
l
l
e
ed
z
Porta più comune fino all’introduzione delle
ien USB ( la
Sc
i
d o RS-232-C).
porta seriale è anche detta asincrona
to
n
e
im
rt
a
p
Di
Utilizzata per collegare periferiche quale il modem, alcuni
tipi di stampanti e, in generale, periferiche “lente”.
Il nome delle interfacce seriali è COM1, COM2 ecc., dove
COM è l’abbreviazione di COMmunication (comunicazione)
UD 1.4e
# 27
Modificata il
21/11/2007

Interfaccia parallela
e
(detta anche Centronics) Vengono inviati 8 bit alla volta,
i on
z
ica
oltre a segnali di controllo.
un
m
Co
a
ll
de
e
La comunicazione è più veloce, ma occorrono
nz più fili
cie
S
rispetto alla seriale ed è maggiormente
i soggetta a
od
t
n
disturbi
e
tim
r
pa
Di
Nata per connettere stampanti, la porta parallela è stata
in seguito usata anche per altre periferiche
Il nome delle interfacce parallele è LPT1, LPT2 ecc., dove
LPT è l’abbreviazione di Line PrinTer (stampante)
UD 1.4e
# 28
14
Modificata il
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Interfacce seriali e parallele
a
el l
d
e
nz
e
i
Sc
di
o
t
en
m
i
rt
pa
Di
# 29
UD 1.4e
Modificata il
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ne
zio
a
nic
mu
o
C
Interfaccia SCSI
e
Una porta SCSI (Small Computer System Interface) zion e
ca
supporta fino a 15 periferiche veloci in cascatamuni
om
aC
¾ Un singolo adattatore SCSI è in grado di interfacciare
l
l
de
contemporaneamente un computer a più dischi rigidi,
ad un drive
ze
n
e
i
c
CD-ROM, ad una unità a nastri ed ad uno scanner
S
di
o
¾ Daisy chaining: le periferiche sono collegate
come una catena.
nt
me
i
t
¾ Il collegamento è “condiviso” contemporaneamente
tra tutte le
r
pa
Di
periferiche
UD 1.4e
# 30
15
Modificata il
21/11/2007

Interfacce Ultra ATA e Serial ATA
e
ne
La porta Ultra ATA (Advanced Technology Attachment),
zio
a
nicle
detta anche EIDE è un’interfaccia molto diffusa per
mu
o
a CDisk)
periferiche di memorizzazione (CD, DVD e Hard
el l
e
e dperiferiche IDE
z
¾ Può controllare fino a quattro hard disk o altre
n
cie
¾ Molto più lenta di una interfaccia SCSI. di S
o
ntSCSI
¾ Molto più economica di una interfaccia
e
im
rt
¾ Il collegamento viene assegnato
pa alla periferica che lo sta usando
i
D

Serial ATA è l’evoluzione della Ultra ATA.
# 31
UD 1.4e
Modificata il
21/11/2007

Interfacce seriali veloci: USB e Firewire
e
Interfacce seriali hanno già sostituito le seriali e le zion e
ca
parallele e tenderanno a sostituire anche le altre. muni
m
Co
¾ Utilizzano cavi sottili che facilitano i collegamenti lla
de
ze
¾ Consentono di collegare i dispositivi in cascata
n
cie
¾ Utilizzano la tecnologia Plug & Play, perdcui
i S è possibile collegare
to
e scollegare queste periferiche a computer
acceso.
en
m
i
t
r
¾ Sono molto più veloci delle seriali
pa e delle parallele classiche
Di
¾ Dato che il loro connettore è piccolo, gli attacchi di queste
interfacce sono molto usati sui portatili e palmari
¾ Distribuiscono anche corrente elettrica, per cui i dispositivi di
basso consumo possono funzionare senza cavo elettrico, traendo
energia direttamente dal cavo.
UD 1.4e
# 32
16
Modificata il
21/11/2007
Interfacce seriali veloci: USB e Firewire
a
el l
d
e
nz
e
i
Sc
di
o
t
en
m
i
rt
pa
Di
# 33
UD 1.4e
Modificata il
21/11/2007

ne
zio
a
nic
mu
o
C
Le interfacce: USB (Universal Serial Bus)
e
i on
z
ica
¾ USB 1.1 ha una velocità di trasmissione di 12 Mbps (milioni
un di bit
m
o
al secondo)
aC
l
l
de
¾ USB 2.0 ha una velocità di trasmissione di oltreze480 Mbps
n
ie
(milioni di bit al secondo)
Sc
i
od
¾ Le periferiche USB possono essere collegate
in cascata fino a
nt
e
im
formare una catena di 127 elementi.
t
r
pa
Di
USB (Universal Serial Bus) è una porta seriale
Adatti a collegare mouse, tastiere, stampanti, scanner e
modem esterni, ma anche dischi, masterizzatori, ecc...
UD 1.4e
# 34
17
Modificata il
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Le interfacce: Firewire
e
ne
Firewire (sviluppata inizialmente dalla Apple) è una porta
zio
a
nic
seriale
mu
m
Co
¾ Firewire ha una velocità di trasmissione di oltre 800llaMbps
e
ed
(milioni di bit al secondo)
z
ien
¾ Le periferiche Firewire possono essere collegate
in cascata fino a
Sc
i
d
o
formare una catena di 63 elementi. nt
e
im
rt
a
p
Di
Adatti a collegare videocamere, macchine fotografiche,
scanner veloci, stampanti veloci, unità a disco, DVD, ecc.,
cioè tutti i dispositivi che hanno bisogno di un’ampia banda
passante
UD 1.4e
# 35
Modificata il
21/11/2007

Le Interfacce Wireless (senza cavi)
e
e
La Interfaccia IrDa (Infrared Data Association)
i on
z
ica
consente di collegare le periferiche al personal computer
un
m
o
aC
tramite l’emissione di raggi infrarossi
l
l
e
de
ze infrarossi
¾ Le connessioni sono di tipo seriale, mediante raggi
n
ie
Sc e il computer.
¾ Non devono esserci ostacoli tra la periferica
i
od
nt
e
im
rt
a
ip collegare periferiche lente
Le Onde Radio permettono Ddi
con molti meno problemi delle IrDa

Bluetooth è un sistema di trasmissione radio che
permette di far comunicare dispositivi elettronici nel
raggio di 100 metri, raggiungendo velocità fino a 2Mbps.
UD 1.4e
# 36
18