MECCATRONICA

Transcript

MECCATRONICA

MECCATRONICA
Modulo 12: Interfacce
Manuale
Esercizi
Soluzioni
(concetto)
Dr.-Ing. Gabriele Neugebauer
Matthias Römer
np – neugebauer und partner oHG,
Germania
Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di
personale esperto nella produzione industriale globalizzata
Progetto UE no. 2005-146319 „Minos“, durata dal 2005 al 2007
Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS++“, durata dal 2008
al 2010
Il presente progetto è finanziato con il
sostegno della Commissione europea.
L´autore è il solo responsabile di questa
pubblicazione (comunicazione) e la
Commissione declina ogni responsabilità
sull´uso che potrà essere fatto delle
informazioni in essa contenute.
www.minos-mechatronic.eu
Partners per la creazione, valutazione e diffusione dei progetti
MINOS e MINOS**.
-
Chemnitz University of Technology, Institute for Machine
Tools and Production Processes, Germany
np – neugebauer und partner OhG, Germany
Henschke Consulting, Germany
Corvinus University of Budapest, Hungary
Wroclaw University of Technology, Poland
IMH, Machine Tool Institute, Spain
Brno University of Technology, Czech Republic
CICmargune, Spain
University of Naples Federico II, Italy
Unis a.s. company, Czech Republic
Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic
Tower Automotive Sud S.r.l., Italy
Bildungs-Werkstatt Chemnitz gGmbH, Germany
Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany
Euroregionala IHK, Poland
Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen
Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora,
Poland
Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary
Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary
Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary
Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany
Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden
Articolazione del materiale didattico
Minos : moduli 1 – 8 (manuale, soluzioni e esercizi): Conoscenze
fondamentali/ competenze interculturale, gestione del progetto/
tecnica pneumatica/ azionamenti elettrici e controlli automatici/
componenti meccatronici/ sistemi meccatronici e funzioni/ attivazione,
sicurezza e teleservizio/ manutenzione remota e diagnosi
Minos **: moduli 9 – 12 (manuale, soluzioni e esercizi):
Prototipazione Rapida/ robotica/ migrazione/ Interfacce
Tutti i moduli sono disponibili nelle seguenti lingue: tedesco, inglese,
spagnolo, italiano, polacco, ceco e ungherese
Per ulteriori informazioni si prega di contattare
Dr.-Ing. Andreas Hirsch
Technische Universität Chemnitz
Reichenhainer Straße 70, 09107 Chemnitz
Tel.: + 49(0)0371 531-23500
Fax.: + 49(0)0371 531-23509
Email: [email protected]
Internet: www.tu-chemnitz.de/mb/WerkzMasch oder www.minos-mechatronic.eu
MECCATRONICA
Manuale
(concetto)
Matthias Römer
Germania
al 2010
Interfacce
Minos
Contenuto
1Interfacce........................................................................................................................... 7
1.1Introduzione....................................................................................................................... 7
1.2
Alimentazione elettrica...................................................................................................... 8
1.2.1 Spina euro......................................................................................................................... 8
1.2.2 Spina shock-proof (‚shuko‘)............................................................................................... 9
1.2.3 Spine in Gran Bretagna....................................................................................................11
1.2.4 Spine in Svizzera............................................................................................................. 12
1.2.5 Spine in Nord America..................................................................................................... 13
1.2.6 Altri sistemi...................................................................................................................... 14
1.2.7Connettori........................................................................................................................ 15
1.2.8Lampade.......................................................................................................................... 19
1.2.9Batterie............................................................................................................................ 21
2
Interfacce per computer................................................................................................... 23
2.1Introduzione..................................................................................................................... 23
2.1.1 Concetti di base............................................................................................................... 24
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
Interfacce esterne per computer...................................................................................... 25
Porte di connessione per stampanti................................................................................ 25
Interfaccia seriale............................................................................................................ 27
Porte per tastiera e mouse (PS/2)................................................................................... 29
Interfaccia USB................................................................................................................ 31
Interfaccia FireWire......................................................................................................... 34
2.3
Connessioni per monitor.................................................................................................. 36
2.3.1VGA................................................................................................................................. 36
2.3.2 Interfaccia DVI................................................................................................................. 38
2.3.3 Interfaccia HDMI.............................................................................................................. 40
2.3.4 Interfaccia DisplayPort..................................................................................................... 41
2.4
Interfaces de interior........................................................................................................ 42
2.4.1Alimentazione.................................................................................................................. 42
2.4.2 Porte ISA......................................................................................................................... 44
2.4.3 Porta PCI......................................................................................................................... 45
2.4.4 Interfaccia PCI-Express................................................................................................... 47
2.4.5 Altre interfacce per le porte di espansione...................................................................... 48
2.4.6PCMCIA........................................................................................................................... 49
2.4.7 Porte e connessioni per unità a disco.............................................................................. 50
2.4.8 Connessione IDE per unità hard disk ............................................................................. 52
2.4.9 Interfaccia Seriale ATA..................................................................................................... 54
2.4.10 Interfaccia eSATA............................................................................................................ 56
2.4.11 Interfaccia SCSI............................................................................................................... 57
2.4.12 Interfaccia Serial Attached SCSI..................................................................................... 59
3
Interfacce
Minos
2.5
2.5.1
2.5.2
Interfacce Audio............................................................................................................... 66
Trasmissione analogica del suono.................................................................................. 66
Trasmissione digitale dell’audio....................................................................................... 69
2.6
2.6.1
2.6.2
2.6.3
2.6.4
Interfacce video .............................................................................................................. 70
Interfaccia video composito............................................................................................. 70
Interfaccia S-video........................................................................................................... 71
Interfaccia SCART........................................................................................................... 72
Interfaccia video a componenti........................................................................................ 73
2.7
2.7.1
2.7.2
2.7.3
2.7.4
Interfacce di rete per computer ....................................................................................... 74
Interfaccia Ethernet......................................................................................................... 74
Interfaccia WLAN............................................................................................................. 76
Interfaccia Bluetooth........................................................................................................ 78
Interfaccia IrDA................................................................................................................ 80
2.8
2.8.1
2.8.2
2.8.3
2.8.4
2.8.5
2.8.6
2.8.7
Interfacce telefoniche e internet...................................................................................... 81
Telefoni analogici............................................................................................................. 81
Rete ISDN....................................................................................................................... 83
Sistema DECT................................................................................................................. 84
Telefonia mobile............................................................................................................... 84
Sistema UMTS................................................................................................................ 86
Rete WiMAX.................................................................................................................... 86
Sistemi DSL..................................................................................................................... 87
3
Interfacce di Software...................................................................................................... 88
3.1
Interfacce di programmazione......................................................................................... 88
3.2
Protocolli Internet............................................................................................................. 89
3.3
Standard Universal Plug and Play................................................................................... 90
4
Interfacce uomo-macchina.............................................................................................. 91
4.1Tastiera............................................................................................................................ 91
4.2Mouse.............................................................................................................................. 93
4.3
4.3.1
4.3.2
Monitor per computer...................................................................................................... 96
Interfacce utente a simboli............................................................................................... 96
Interfacce utente grafiche................................................................................................ 97
4.4
Interfacce vocali............................................................................................................... 98
4.5
Progettazione delle interfacce......................................................................................... 99
4
Interfacce
Minos
Elenco delle figure
Figura 1.1: Spina euro..................................................................................................................... 8
Figura 1.2: Spina sagomata e spina shock-proof............................................................................ 9
Figura 1.3: Spina shock-proof con e senza il contatto addizionale di protezione......................... 10
Figura 1.4: Spina utilizzata in Gran Bretagna................................................................................11
Figura 1.5: Spina utilizzata in Svizzera con adattatore................................................................. 12
Figura 1.6: Spina utilizzata in Nord America................................................................................. 13
Figura 1.7: Esemplare di adattatore di spine da viaggio............................................................... 14
Figura 1.8: Connettori per basse ed alte temperature.................................................................. 15
Figura 1.9: Connettore per ferro da stiro....................................................................................... 16
Figura 1.10: Spina e connettore a trifoglio.................................................................................... 17
Figura 1.11: Connettore piccolo e connettore da rasoio................................................................ 18
Figura 1.12: Lampade ad incandescenza con attacco E27, E14 ed E10...................................... 19
Figura 1.13: Lampade alogene per attacco GU10 e per attacco a cappello................................. 20
Figura 1.14: Batterie al litio mini, mignon, micro e pile a bottone.................................................. 21
Figura 2.1: Cavo per stampante.................................................................................................... 25
Figura 2.2: Chiavette per interfaccia parallela............................................................................... 26
Figura 2.3: Cavi per l‘interfaccia seriale RS-232........................................................................... 27
Figura 2.4: Mouse con connettore D-Sub a 9-piedini.................................................................... 28
Figura 2.5: Porte PS/2 del computer............................................................................................. 29
Figura 2.6: Disposizione dei contatti di una presa mini-DIN......................................................... 30
Figura 2.7: Cavi USB con spine tipo A, tipo B e mini.................................................................... 31
Figura 2.8: Trasmissione differenziale dei dati.............................................................................. 32
Figura 2.9: Cavi FireWire con spine a 4 ed a 6 piedini................................................................. 34
Figura 2.10: Cavo VGA e connettori BNC..................................................................................... 36
Figura 2.11: Adattatori Mini-VGA / VGA......................................................................................... 37
Figura 2.12: Presa DVI.................................................................................................................. 38
Figura 2.13: Adattatore DVI / VGA................................................................................................ 39
Figura 2.14: Cavo HDMI................................................................................................................ 40
Figura 2.15: Spina di connessione dell’alimentatore alla piastra madre....................................... 42
Figura 2.16: Cavi per l’alimentazione di unità drive....................................................................... 43
Figura 2.17: Scheda di espansione ISA........................................................................................ 44
Figura 2.18: Scheda d’espansione PCI......................................................................................... 45
Figura 2.19: Cavo per la connessione di unità a floppy disk......................................................... 50
Figura 2.20: Linee incrociate del cavo di connessione per unità a floppy disk.............................. 51
Figura 2.21: Cavo di connessione IDE.......................................................................................... 53
Figura 2.22: Unità hard disk con interfaccia SATA........................................................................ 54
Figura 2.23: Unità con una presa eSATA...................................................................................... 56
Figura 2.24: Cavo di connessione per l’interfaccia SCSI.............................................................. 57
Figura 2.25: Moduli di memoria SIMM, PS/2-SIMM e SD-RAM.................................................... 60
Figura 2.26: Modulo di memoria SO-DIMM................................................................................... 63
Figura 2.27: Socket 7 y Pentium de Intel...................................................................................... 65
Figura 2.28: Cavo RCA................................................................................................................. 66
Figura 2.29: Differenti connettori DIN e Mini-DIN.......................................................................... 67
5
Interfacce
Minos
Figura 2.30: Connettori jack da 6.35 mm stereo e da 3.5 mm con quattro contatti....................... 68
Figura 2.31: Cavo con connettore RCA per video composito....................................................... 70
Figura 2.32: Cavo S-Video............................................................................................................ 71
Figura 2.33: Connettore SCART................................................................................................... 72
Figura 2.34: Prese per segnale video a componenti..................................................................... 73
Figura 2.35: Adattatore Ethernet per 10Base2 e Twisted Pair...................................................... 74
Figura 2.36: Unità switch Ethernet................................................................................................ 75
Figura 2.37: Antenna WLAN.......................................................................................................... 77
Figura 2.38: Interfaccia IrDA di un telefono cellulare..................................................................... 80
Figura 2.39: Presa telefonica NFN e spina F utilizzate in Germania............................................. 81
Figura 4.1: Tastiera per computer con la disposizione dei tasti utilizzata in Germania ................ 91
Figura 4.2: Tastiera di computer portatile...................................................................................... 92
Figura 4.3: Mouse a più tasti e con un solo tasto.......................................................................... 93
6
Interfacce
Minos
1Interfacce
1.1Introduzione
Un‘interfaccia è richiesta ogni qualvolta sistemi diversi devono comunicare tra loro. La parola inglese „interface“ deriva dal latino ‚inter‘ (tra) e
‚facies‘ (strutture, forme).
Per realizzare la comunicazione tra due sistemi è indispensabile che questi condividano la stes-sa interfaccia. Ciò indipendentemente dal modo in
cui l‘informazione scambiata attraverso l‘in-terfaccia viene effettivamente
elaborata all‘interno di ciascun sistema.
Le interfacce sono soggette a diversi standard, allo scopo di garantire
una comunicazione esen-te da errori tra i sistemi.
Innanzitutto dobbiamo distinguere tra la comunicazione tra apparecchiature e la comunicazione tra apparati e l‘operatore umano.
Il primo caso è classificato come interfaccia macchina-macchina (MMI)
mentre il secondo è de-finito nella categoria interfaccia uomo-macchina
(HMI).
Il ruolo delle interfacce è di primaria importanza nell‘informatica.
Le interfacce hardware connettono tra loro parti distinte del computer.
Questo consente di com-binare insieme in maniera intercambiabile componenti di diversi produttori. Le interfacce hardware innanzitutto veicolano
segnali elettrici, ma, ovviamente, anche le dimensioni fisiche delle parti
da connettere devono combaciare.
LE interfacce software connettono diversi programmi del computer tra
loro; tra questi c‘è anche il sistema operativo che può scambiare dati con
i programmi utente.
Una menzione a parte merita il caso delle interfacce di rete, che permettono a computer diversi di comunicare tra loro, che sono realizzate
con una speciale combinazione di caratteristiche hardware e software.
Delle interfacce sono richieste anche per la comunicazione tra uomo e
computer. Questo tipo d‘interfacce dovrebbero consentire operazioni
intuitive e possibilmente bassi requisiti di adde-stramento.
7
Minos
1.2
Interfacce
Alimentazione elettrica
Un esempio d‘interfaccia di uso quotidiano è quella per l‘alimentazione di
un qualsiasi apparec-chio elettrico: la spina è connessa ad una presa a
muro. Il voltaggio nominale di 230V è utiliz-zato in Europa ed in molte
altre nazioni. Tuttavia le spine e le prese differiscono per dimensioni e
forma.
Innanzitutto bisogna distinguere tra spine con due e tre connettori (detti
reofori). Per la trasmis-sione della potenza elettrica sono necessari due
conduttori; il terzo ha funzioni di protezione di sicurezza.
1.2.1
Spina euro
La spina euro ha due conduttori, leggermene convergenti alle estremità.
Questo consente di fissare saldamente la spina ad una presa a muro.
I reofori hanno un diametro di 4 mm e per circa la metà della loro lunghezza sono isolati. Il dia-metro della parte isolata mediante un rivestimento
in materiale plastico è inferiore a quello delle estremità di contatto.
Le spine euro consentono la circolazione di correnti fino a 2.5 A; dal momento che non è previ-sto un conduttore di protezione le apparecchiature
connesse mediante spine euro devono avere un isolamento di sicurezza.
Esempi tipici sono le lampade ed apparecchi elettrici vi bassa po-tenza.
Le spine euro possono essere utilizzate in molti paesi europei, inclusa
la Svizzera, grazie al loro ristretto ingombro.
Figura 1.1: Spina euro
8
1.2.2
Interfacce
Minos
Spina shock-proof (‚shuko‘)
Le cosiddette spine shock-proof, o spine di sicurezza, sono ampiamente
utilizzate in Europa.
Entrambi i reofori hanno un diametro pari a 4.8 mm che è leggermente
maggiore di quello della spina euro. Da ambedue i lati della spina ci
sono zone di contatto per il conduttore di protezio-ne. La presa ha due
contatti a molla nelle parti corrispondenti. Quando viene inserita la spina
prima vengono collegati i contatti di protezione e poi i reofori sono posti
in collegamento con i conduttori della presa.
La presa sagomata ha una forma simile ma manca dei contatti di protezione: viene prevista con apparecchiature che hanno un assorbimento
elettrico maggiore di quello ammissibile per l‘euro-plug, come gli aspirapolvere, ad esempio.
A differenza della spina euro, questa spina non può essere utilizzata in
tutti i Paesi, ad esempio in Svizzera, a causa delle maggiori dimensioni
esterne e dei reofori più spessi.
I reofori della spina hanno infatti un diametro maggiore per poter condurre una corrente più alta; per questo stesso motivo non sono coperti da
isolante, che richiederebbe una riduzione del diametro. Queste spine e
le spine di sicurezza possono condurre correnti fino a 16 A alla ten-sione
di 230 Volt.
Figura 1.2: Spina sagomata e spina shock-proof
9
Minos
Interfacce
Nel sistema di sicurezza elettrica francese è previsto che il contatto di
sicurezza della presa a muro sporga dalla presa. Tali prese possono
essere utilizzate solo con spine che hanno un foro nel corrispondente
contatto di sicurezza.
Le spine con i contatti di sicurezza laterali possono essere utilizzate con
le prese senza questo contatto di sicurezza.
Il contatto di sicurezza nel sistema francese ha lo scopo d‘impedire
l‘inversione delle polarità; infatti le spine non possono essere collegate
ruotate di 180°, come invece è possibile, ad e-sempio, con le spine euro.
Questo offre il vantaggio che il contatto della fase non viene mai scambiato con quello del neu-tro tra la presa e la spina e quindi, ad esempio,
che la fase sia sempre connessa al contatto di estremità inferiore di una
lampadina e non alla ghiera esterna.
Attualmente spine specifiche per il sistema francese così come spine
senza il foro per il contatto di sicurezza sono utilizzate molto di rado.
Praticamente tutte le spine di sicurezza hanno il foro in addizione, che
viene connesso al conduttore di sicurezza. Ciò consente di utilizzare tale
tipo di spine anche in Francia.
Figura 1.3: Spina shock-proof con e senza il contatto addizionale di
protezioneadicional
10
1.2.3
Interfacce
Minos
Spine in Gran Bretagna
Le spine utilizzate in Gran Bretagna sono piuttosto grandi: i reofori hanno
una sezione quadrata e quello di sicurezza sporge dalla spina formando
un triangolo con gli altri due.
Grazie a questa disposizione dei contatti la spina è preservata da cambi
di polarità ed una volta connessa alla presa di sicurezza il cavo si trova
sempre dal lato inferiore.
Ogni connettore è dotato di protezione dal momento che le prese a muro
in Gran Bretagna hanno un cablaggio ad anello: la linea di alimentazione
parte dalla scatola dei fusibili e connette tutte le prese in serie prima di
ritornare alla scatola dei fusibili. Pertanto una presa ha due vie per ricevere l‘alimentazione.
Al contrario nel resto dell‘Europa è comunemente adottato il cablaggio
a stella. Ciascun cavo è dotato di protezione, generalmente da 10 A o
16 A di corrente.
Diversamente l‘anello ha una protezione da 32 A allo scopo di fornire
con sufficiente potenza tutte le utenze. Dal momento, però, che questa
corrente è troppo elevata per le singole utenze, ciascuna apparecchiature
connessa alla rete deve essere dotata di una sua protezione nella spina.
I fusibili comunemente utilizzati per questa protezione hanno specifiche
da 3 A, 5 A o 13 A di corrente.
Figura 1.4: Spina utilizzata in Gran Bretagna
11
Minos
1.2.4
Interfacce
Spine in Svizzera
Le spine utilizzate in Svizzera somigliano alle spine euro ma sono dotate
di un ulteriore contatto di protezione, collocato al centro dei due reofori
principali ma leggermente fuori asse. Sebbene i reofori della spina abbiano tutti la medesima altezza, il contatto di protezione è il primo ad esse-re
connesso grazie al fatto che nella presa il corrispondente connettore si
trova a minor profon-dità degli altri due.
Il disassamento del connettore di protezione garantisce la spina
dall‘inversione delle polarità. Queste spine possono assicurare il passaggio di una corrente fino a 16 A anche se normalmen-te non vengono
superati i 10 A d‘intensità.
Le spine euro possono essere inserite nelle prese a muro svizzere, anche
se non è possibile utilizzare le spine di sicurezza a causa dei reofori
più spessi. Inoltre va tenuto presente che il contatto di protezione resta
inattivo in questo caso.
Le spine svizzere sono di dimensioni contenute rispetto agli altri sistemi
di connessione ala rete elettrica pur restando intrinsecamente molto
sicure. Rispettano molto da vicino le raccomanda-zioni per i sistemi di
connessione alla rete elettrica IEC 60906-1, rilasciate dalla Commissione
Elettrotecnica Internazionale (IEC) nel 1986.
Il sistema previsto dalle IEC 60906-1 riunisce i vantaggi di diversi sistemi
nazionali. Tuttavia è adottato su larga scala solo in Brasile. A confronto
con il sistema svizzero si può notare che i reofori hanno un diametro di
4.5 mm in luogo di soli 4 mm e che il contatto di protezione è di-sassato
di 3 mm invece di 5 mm. Le spine euro possono essere inserite nelle
prese previste dal sistema IEC 60906-1.
Figura 1.5: Spina utilizzata in Svizzera con adattatore
12
1.2.5
Interfacce
Minos
Spine in Nord America
I voltaggi per la rete elettrica adottati negli USA variano da 110 a 127
V di corrente alternata a 60Hz. Questo fatto va primariamente tenuto in
considerazione oltre alla forma delle spine lì uti-lizzate.
Vi sono spine da due e tre connettori. I reofori delle spine a due connettori
hanno forma piatta e sono paralleli; per evitare l‘inversione di polarità un
contatto (il neutro) è di spessore maggiore dell‘altro.
Le spine a tre connettori hanno un reoforo di protezione a sezione circolare; in questo caso è proprio il terzo reoforo ad assicurare la protezione
dall‘inversione di polarità e quindi i due reofo-ri piatti hanno la stessa
dimensione.
Le prese sono progettate per accogliere spine sia a due sia a tre connettori. Hanno una forma piatta che lascia a vista il connettore alla fase
quando la spina non è completamente inserita. Esiste quindi il rischio
determinato da un contatto in tensione accessibile.
Data la forma piatta dei contatto queste spine richiedono una maggiore
forza per essere inseri-te. Tuttavia le spine non sono trattenute fermamente nella presa ed i contatti piatti vano mag-giormente soggetti a flettersi
rispetto a quelli di forma cilindrica.
D‘altra parte è molto più difficile inserire una spina straniera in una presa
con fessure piatte piut-tosto che con fori circolari.
Figura 1.6: Spina utilizzata in Nord America
13
Minos
1.2.6
Interfacce
Altri sistemi
Accanto alle tipologie di spina appena descritte si contano altre forma
in diversi Paesi.
In Australia i contatti hanno forma piatta; anche il reoforo di protezione è
piatto ed i tre connetto-ri formano un triangolo isoscele. L‘asse di ciascuno dei reofori di connessione è inclinato di 30° nel verso del contatto di
protezione. Questo è posizionato in basso nelle prese, di maniera che
gli altri due contatti disegnano la sagoma di un tetto.
Spine simili sono adottate in Israele. Qui i contatti sono inclinati nel verso
di formare una V e, con il terzo reoforo di protezione, una Y. Nel corso
di diversi anni i contatti piatti sono stati sosti-tuiti da reofori a sezione
circolare; pertanto le prese accettano tanto contatti piatti che cilindrici.
Alcune prese più datate si possono adoperare anche con le spine euro.
Spine con reofori cilindrici più ravvicinati che nelle spine di sicurezza o
euro si possono trovare in Africa e principalmente in Asia. Questo tipo di
spine era originariamente utilizzato in Gran Bretagna. Ancora spine non
compatibili con altri sistemi si trovano in Danimarca.
Durante i viaggi all‘estero è perciò raccomandato di portare con se un
adattatore. La funzione primaria assicurata dagli adattatori è permettere
la compatibilità di forma tra le spine e le prese ma gli adattatori più costosi integrano un trasformatore per garantire tensioni di alimentazione
compatibili col voltaggio delle utenze.
Figura 1.7: Esemplare di adattatore di spine da viaggio
14
Interfacce
Minos
1.2.7Connettori
Non tutte le apparecchiature elettriche sono dotate di un cavo di connessione alla rete elettrica fisso. Spesso il cavo è collegato con un connettore
anche nell‘apparecchiatura, come ad esem-pio per i monitor dei computer.
In tal caso il cavo eventualmente difettoso può essere facilmente sostituito e le apparecchiature destinate a Paesi con sistemi diversi possono
essere corredate di cavi di connessione differenti.
I cavi di connessione prevedono una spina ed un connettore. Il connettore
di forma femmina è collegato al cavo mentre quello di forma maschio è
solidale all‘apparecchiatura.
Infatti i contatti del connettore maschio sono a vista mentre quelli nella
forma femmina sono na-scosti all‘interno per sicurezza, dato che includono la connessione alla fase attiva. Talvolta i connettori femmina sono
chiamati spine di connessione nel linguaggio comune.
I reofori delle spine di connessione sono di forma piatta ed il contatto di
sicurezza è collocato nel mezzo tra i due, leggermente fuori asse. Molto
più rare sono spine di connessione a soli due contatti.
< 70 °C
< 120 °C
< 155 °C
Figura 1.8: Connettori per basse ed alte temperature
15
Minos
Interfacce
Questi connettori sono protetti dall‘inversione di polarità data la loro forma esterna e la posizio-ne disassata del contatto centrale; ovviamente
questa protezione è vana se all‘altra estremità del cavo non è collegata
una spina che impedisce l‘inversione, come una spina di sicurezza.
I connettori possono assicurare il passaggio di correnti fino a 10 A
d‘intensità. Alcuni connettori sono di dimensioni maggiori ed hanno una
disposizione dei contatti ruotata di 90° rispetto al ca-vo. In questo caso
la corrente massima di 16 A è ammessa.
Molte apparecchiature non producono significativamente calore durante
il funzionamento; per queste sono utilizzati connettori destinati ad apparecchiature che non si scaldano.
Tali connettori hanno una temperatura massima d‘impiego di 70 °C;
è questa la condizione ri-spettata da molte apparecchiature, come ad
esempio i monitor dei computer.
Le apparecchiature che invece si scaldano fino a 120 °C richiedono un
altro tipo di connettori maschio che son progettati per sopportare tale
temperatura. La loro forma esterna ha un rilievo con contorno semicircolare nella parte inferiore, in maniera tale che solo i connettori femmina
con una lunetta di forma corrispondente, di cui dispongono i cavi adatti,
possono essere colle-gati ad esse.
I connettori maschio adatti a temperature fino a 155 °C hanno due ulteriori
differenze di forma sulla parte superiore; connettori femmina di forma
corrispondente devono essere utilizzati con essi. Ovviamente i cavi di
connessione progettati per temperature alte possono esser utilizzati con
apparecchiature che non si scaldano.
Figura 1.9: Connettore per ferro da stiro
16
Interfacce
Minos
Un tipo più datato di connettori era parzialmente realizzato in ceramica.
Tali connettori sono ad esempio utilizzati per le vecchie macchine per la
panificazione. Sono anche chiamati connettori per le piastre dei wafer o
per ferro da stiro elettrico.
Progettati per temperature fino a 200 °C possono sopportare anche picchi
maggiori per brevi periodi. Al giorno d‘oggi sono comunque molto rari.
I connettori sono comunemente progettati per correnti di 0 A, 16 A e 25
A d‘intensità. Molti di-spongono anche di un interruttore integrato.
I dispositivi di alimentazione dei computer portatili e di altre apparecchiature simili possono ave-re connettori tripoli. I contatti del connettore sono
isolati medianti tubi di materiale plastico. Sono anche detti connettori a
trifoglio per la loro forma.
Questo tipo di connettore è normato secondo la DIN VDE 0625, Parte
1, foglio di definizione dello standard C5. La corrente massima di 2.5 A
è ammessa con tali connettori e la temperatura dei contatti non deve
superare i 70 °C.
La protezione dall‘inversione di polarità è vana se all‘altra estremità del
cavo non è collegata una spina come quella di sicurezza.
Figura 1.10: Spina e connettore a trifoglio
17
Minos
Interfacce
Un connettore normale potrebbe essere d‘ingombro eccessivo per piccole apparecchiature. In tal caso un connettore di dimensioni minore può
essere adottato.
Questi piccoli connettori sono bipolari; mancano quindi di un contatto per
un conduttore di pro-tezione. l connettori maschio sono di forma schiacciata e mostrano due risalti nella mezzeria di ambedue le parti lunghe:
la sezione trasversale ha perciò la forma del numero otto.
La corrente massima ammissibile per questi connettori è pari a 2.5 A e
la temperatura di norma non deve superare i 70 °C.
Alcune apparecchiature con il connettore piccolo possono anche essere
alimentate da batterie; in tal caso nel connettore maschio è presente un
interruttore che stacca l‘alimentazione dalle batterie quando il connettore
femmina viene iscritto.
Apparecchiature di dimensioni molto ridotte hanno connettori speciali
di dimensioni ancora mi-nori. La loro forma è simile ma il rivestimento
isolante è ridotto.
Sono anche chiamati connettori da rasoio, dato che sono comunemente
impiegati con gli appa-recchi per la rasatura elettrica. Sono progettati per
una corrente massima di 0.2 A e temperatu-re inferiori a 70 °C.
Figura 1.11: Connettore piccolo e connettore da rasoio
18
Interfacce
Minos
1.2.8Lampade
Molte apparecchiature elettriche sono connesse alle prese di corrente
mediante un cavo ed una spina. Un altro tipo d‘interfaccia tra l‘utilizzatore
e l‘alimentazione è richiesto per le lampade elet-triche. Infatti in caso di
guasto la lampadina difettosa dev‘essere facilmente sostituibile.
Le lampade d‘impiego più comune sono le lampadine ad incandescenza.
Questo tipo di lampa-dina ha un attacco filettato che viene avvitato nel
portalampada. La concezione e le dimensioni dell‘attacco rimontano a
Thomas Edison, il primo a produrre su larga scala lampadine ad incandescenza efficienti, da cui questo tipo d‘attacco prende il nome.
Le lampadine utilizzate per l‘illuminazione domestica hanno comunemente l‘attacco designato E27. Il diametro esterno di questo attacco è
pari a 27 mm. Alla tensione di alimentazione di 230 V i valori più comuni
di assorbimento sono 40 W, 60 W, 75 W e 100 W. Si possono trovare
an-che lampadine con livelli di assorbimento minori o maggiori. L‘attacco
E27 è utilizzato anche per il portalampada.
Lampadine ad incandescenza con assorbimenti di 40 W o 25 W hanno
in genere un attacco più piccolo, designato come E14. Questo tipo di
lampadine è utilizzato per le lampade da notte e di solito ha una forma
allungata. Sono anche dette lampadine a candela.
L‘attacco E10 è utilizzato per le lampadine tascabili e per le luminarie
decorative, ad esempio. Sono di solito alimentate a tensioni più basse.
Per i modellini di edifici sono utilizzate lampadine anche più piccole.
Attacchi di dimensioni maggiori dell‘E27 sono utilizzati nell‘industria, per
lampadine con assor-bimenti superiori a 200 W alla tensione di 230V.
Figura 1.12: Lampade ad incandescenza con attacco E27, E14 ed E10
19
Minos
Interfacce
Per i portalampada fissi il conduttore neutro, collegato alla terra, deve
essere connesso alla fi-lettatura; in tal modo la fase attiva si trova nascosto in fondo al portalampada, minimizzando così il rischio di contatto
da parte di una persona. Questa misura è inutile se la lampada non è
connessa alla rete mediante un cavo dotato di spina di sicurezza che
previene l‘inversione di polarità.
Le lampade alogene sono disponibili pure con l‘attacco delle usuali lampade ad incandescenza, ma sono anche dotate di un attacco di forma
diversa.
Le lampade alogene ad alto voltaggio per proiettori hanno una tensione
di alimentazione di 230 V ed assorbimenti di 35 W o 50 W. Il corrispondente attacco è designato come GU10. Per bloc-care la lampadina è
necessario solo una ridotta rotazione.
Diversamente, le lampade alogene a basso voltaggio hanno due contatti
che sporgono dal cor-po di vetro della lampadina. Queste lampadine non
hanno un attacco a vite: vengono inserite nel portalampada a pressione.
Spesso vengono utilizzate anche lampade con inserimento a cappello: i
contatti sporgono all‘esterno del corpo piatto di vetro. La lampadina viene
perciò in-serita nel portalampada con parte del bulbo di vetro.
Diversi tipi di portalampada sono adottati per le lampadine nelle automobili. In questo caso una connessione affidabile delle lampadine è
indispensabile, a causa delle vibrazioni continue e dei possibili colpi.
Le lampadine per gli indicatori di direzione, luci di posizione posteriori
e dei freni hanno un at-tacco a baionetta. Lampade a doppia estremità
tubolare non sono più diffuse oggi.
Le lampade frontali hanno attacchi differenti, in dipendenza del fatto che
siano a due filamenti, alogene o allo xeno.
Figura 1.13: Lampade alogene per attacco GU10 e per attacco a cappello
20
Interfacce
Minos
1.2.9Batterie
Pile ed accumulatori sono utilizzate per alimentare dispositivi elettrici
portatili. In tal caso le di-mensioni ed il voltaggio assicurato sono i fattori
fondamentali.
Le dimensioni che si considerano sono: torcia, mezza torcia, mini e
micro pile. Tutti questi tipi di pile sono di forma cilindrica e le dimensioni
maggiori sono della torcia.
La loro designazione dipende dallo standard adottato: ad esempio le pile
mini sono disponibili come tipo R6 oppure AA.
Tutti e quattro questi tipi di pila assicurano una tensione nominale di 1.5
V; anche le vecchie e poco potenti pile zinco-carbone, così come le oggi
diffusissime pile alcaline, forniscono lo stes-so voltaggio.
Un altro tipo di batteria standard è il blocco da 9 V, detto blocco E. Il
contenitore di forma pri-smatica contiene sei pile cilindriche separate
collegate insieme, così da fornire una tensione di 9 V.
Il tipo di pila schiacciata, popolare in passato, contiene tre batterie collegate e fornisce 4.5 V di tensione. A differenza delle altre queste pile non
hanno corrispondenti accumulatori ricaricabili. Le vecchie apparecchiature che impiegano le pile schiacciate possono essere alimentate con
tre accumulatori mini utilizzando uno specifico adattatore.
Figura 1.14: Batterie al litio mini, mignon, micro e pile a bottone
21
Minos
Interfacce
Gli accumulatori sono anche detti pile ricaricabili. I tipi più comuni sono
nichel-cadmio (Ni-Cd) e nichel metallo ibrido (Ni-Hy). I primi non sono
più diffusi, data la tossicità del cadmio. Entrambi i tipi forniscono una
tensione di 1.2 V, quindi leggermente inferiore a quello delle comuni pile.
Sebbene sia inferiore, tale tensione resta a lungo costante durante la
scarica degli accumulato-ri, mentre nelle comuni pile decade lentamente.
Pertanto le apparecchiature progettate per fun-zionare con le comuni
pile devono essere in grado di funzionare ad un voltaggio inferiore. Ne
consegue la possibilità di poter sostituire le pile con gli accumulatori.
Un altro tipo di pile non ricaricabili sono le batterie al litio. Il principale
vantaggio di tali batterie è il bassissimo tasso di auto-scarica che conferisce loro una lunga vita sullo scaffale.
Le batterie al litio sono ad esempio utilizzate nelle macchine fotografiche;
in tal caso il loro vol-taggio è pari a 3 V.
Le batterie al litio sono comunemente adottate nelle apparecchiature informatiche e nell‘indu-stria come batterie di riserva. Queste hanno un voltaggio di 3.6 V. Le batterie di riserva devono alimentare un‘apparecchiatura
solo quando questa non può ricevere l‘alimentazione da altre fonti. In
questo caso quindi il basso tasso di auto-scarica è di particolare importanza per la sicu-rezza della riserva.
Le pile a bottone sono molto piccole ed adottate in apparecchiature con
bassi assorbimenti elet-trici. Si possono trovare in orologi, calcolatrici ed
apparecchi acustici, ad esempio.
Esiste un‘ampia varietà di pile a bottone. La tensione erogata dipende
dalla composizione chi-mica della pila.
Pile zinco-aria sono spesso utilizzate per gli apparecchi acustici; forniscono una tensione di 1.4 V.
Pile alcaline e ad ossido di argento forniscono tensioni di 1.5 V o 1.55
V e sono frequentemente adottate per alimentare gli orologi da polso.
Le pile a bottone al litio possono erogare tensioni fino a 3 V e sono, come
detto, spesso utilizza-te come riserve per il basso tasso di auto-scarica.
La designazione di tale tipo di pile dipende dalla dimensione. Le prime
due cifre dopo le lettere CR indicano il diametro in mm e le altre due si
riferiscono allo spessore espresso come decimi di millimetro. Ad esempio
la pila a bottone CR2025 ha un diametro di 20 mm ed uno spessore di
2.5 mm.
22
2
Interfacce
Minos
Interfacce per computer
2.1Introduzione
Al giorno d‘oggi i computer sono parte integrante della vita quotidiana.
Nonostante la loro com-plessità costruttiva consistono essenzialmente
di pochi componenti standardizzati. Per garantire un funzionamento
affidabile tali componenti devono essere compatibili.
Alcune interfacce sono impiegate esclusivamente per il trasferimento di
energia elettrica. D‘altra parte molte interfacce trasmettono invece anche
segnali. In questo caso vano distinti due tipi fondamentali di modalità di
trasferimento: nel trasferimento seriale dei dati i pacchetti d‘informa-zione
sono inviati in sequenza. Nell‘informatica tali informazioni sono rappresentate da bit, la più piccola unità d‘informazione.
Differente è la modalità di trasferimento dei dati detta parallela: in questo
caso i pacchetti di in-formazione sono inviati attraverso molteplici linee
parallele, o canali di trasferimento, allo stesso momento.
Gruppi di otto bit o multipli comunemente sono trasmessi in blocco; questo
significa che uno o più byte d‘informazione possono essere inviati allo
stesso momento. Risulta immediato ricono-scere che con la modalità
parallela è possibile trasmettere una quantità maggiore d‘informazio-ne
nello stesso periodo di tempo.
Tuttavia il trasferimento dei dati parallelo non è esente da problematiche;
tutte le linee di dati devono fornire le informazioni corrispondenti allo
stesso momento. Per alte velocità di trasferi-mento e linee di lunghezza
differente i segnali si possono sfasare.
Un altra fonte di possibili problemi nel trasferimento parallelo consiste
nella possibilità di mutua influenza tra segnali che viaggiano su linee diverse. Questo effetto indesiderato è detto interfe-renza (crosstalk) perché
si può riscontrare anche nelle linee telefoniche: la conversazione in corso
su di una linea può essere ascoltata anche su di un‘altra.
Nella modalità di trasmissione seriale i singoli bit devono essere nuovamente assemblati in byte dopo la ricezione.
All‘interno di un computer, laddove tutte le linee di connessione sono
relativamente brevi, in-nanzitutto viene adottata la modalità parallela
mentre per connessioni a maggior distanza con le periferiche esterne è
comunemente utilizzato il metodo seriale.
23
Minos
2.1.1
Interfacce
Concetti di base
Spesso le unità di misura della velocità di comunicazione dette Baud e
Bit al secondo vengono confuse tra loro. Invero, 1 Baud significa che
la velocità di trasmissione è di un simbolo al se-condo; perciò è anche
definita „tasso dei simboli“. Pertanto quanto viene trasmesso ad 1 Baud
in 1 s può includere molti bit.
Diversamente la velocità di trasmissione dei dati è misurato in Bit al
secondo.
Ad esempio, nelle reti GigaBit-Ethernet vengono trasferiti dati ad una
velocità di 125 MBaud mediante ciascuna linea bifilare. In questo caso
ciascun Baud è riferito a 2 Bit e quindi la veloci-tà di trasmissione dei
dati equivale a 250 MBit al secondo. Pertanto la combinazione di quattro
linee bifilari consente di raggiungere la velocità di 1 GigaBit al secondo.
Si noti che ad una velocità di trasmissione di 1 kBit al secondo corrisponde
in realtà un tasso di 1000 Bit al secondo.
Un altro sistema di multipli è invece adottato per le periferiche di massa:
stante l‘algebra binaria utilizzata per ciascuna unità di memoria, per un
hard disk l‘unità kiloByte indica esattamente 1024 Byte.
Un ulteriore sistema di conteggio, ancora legato alla rappresentazione
interna di numeri nelle memorie elettroniche, si basa sulle potenze di 2.
1024 Byte equivalgono esattamente a 210 Byte. Per poter distinguere
1024 Byte vengono anche indicati come kibi-Byte. Comunque l‘uso di
questa denominazione è piuttosto rara.
La differenza tra 1 kilobyte e 1 kibi-Byte è circa il 2.5%. Tuttavia, per gli
hard disk odierni con la capacità di 1 teraByte la differenza rispetto ad
un tebi-Byte raggiunge quasi il 10%. Il tempo ri-chiesto per trasferire 1
tebi-Byte di dati è corrispondentemente maggiore del 10% rispetto a
quello richiesto, con la stessa velocità di trasferimento, per un teraByte.
La specifica della direzione è altrettanto importante per la velocità di
trasferimento. L‘indicazione „simplex“ è relativa ad un flusso di dati unidirezionale, per il quale l‘informazione è trasmessa solo in una specifica
direzione. Ad esempio è questo il caso dei radiotrasmettitori, che comunicano i dati da un trasmettitore ad un ricevitore.
Le indicazioni „half-duplex“ o „semi-duplex“ sono invece utilizzate per
i sistemi capaci di tra-smettere dati in ambedue le direzioni; tuttavia in
questo caso la trasmissione simultanea in am-bedue le direzioni non è
possibile. Questo tipo di scambio dati alternativamente nelle due direzioni può ritrovarsi nelle comunicazioni radio amatoriali, per esempio.
In una trasmissione „full-duplex“, invece, i dati possono essere trasmessi
in ambedue le dire-zioni simultaneamente. Questo è il caso delle apparecchiature telefoniche.
24
Interfacce
2.2
Interfacce esterne per computer
2.2.1
Porte di connessione per stampanti
Minos
In principio i computer più datati hanno una porta specifica per le stampanti: la porta parallela.
Originariamente era indicata come interfaccia CENTRONICS, dal nome
di un produttore di stampanti. Impiegava una grossa presa da 36 piedini,
ordinati in due file, con una distanza tra i contatti di 2.2 mm. Le porte
con 36 piedini sono tuttora in uso sulle stampanti; dall‘inizio degli anni
‚80 la porta dal lato computer è stata ridotta a un connettore D-sub con
25-piedini. Dal momento che questa porta ha un ingombro ridotto, può
esser combinata sulla stessa scheda plug-in con una porta seriale.
I cavi son costituiti da 18 coppie di fio incrociati. Visto che la porta da
25 piedini ha meno contat-ti, le linee di terra singole sono parzialmente
combinate assieme. La lunghezza massima del cavo dipende dalla sua
qualità. La lunghezza di di un cavo di buona qualità non dovrebbe eccedere i 5 m; alcuni cavi speciali arrivano fino a 30 m.
Su otto linee vengono trasferiti parallelamente 8 bit; le altre linee sono
utilizzate per segnali di controllo; tra questi il segnale di a capo, carta
esaurita e validità dei dati.
Figura 2.1: Cavo per stampante
25
Minos
Interfacce
Fin dal 1994 viene applicato per le stampanti lo standard IEEE 1284,
che permette scambio dati bidirezionale. In precedenza la trasmissione
die dati era possibile solo dal computer alla stam-pante, fatte salve poche eccezioni. La velocità massima teorica è stata incrementata fino a
4 MByte/s.
Il nuovo standard permette la comunicazione bidirezionale, così è possibile connettere anche altre periferiche che inviano dati al computer, come
scanner, lettori CD-ROM e drive tipo ZIP. Inoltre più di una periferica può
essere connessa all‘unica interfaccia parallela del computer. Le periferiche che consentono questa connessione hanno in aggiunta alla porta
d‘ingresso una porta di uscita per la successiva periferica in cascata.
Le porte per stampante sono anche utilizzate per le „chiavette“, che sono
connettori per la pro-tezione dalla copia del software. Una chiavetta può
esser connessa ad una porta parallela per stampante con 25 piedini e,
mediante la presa all‘altra estremità, consente anche la connessio-ne di
una stampante al computer.
Mediante le chiavette viene assicurato che del software installato sul
computer sia completa-mente funzionante solo in presenza della corrispondente licenza. Senza la chiavetta lo stesso in genere può funzionare
soltanto in maniera limitata. Le chiavette odierne sono più comunemente
connesse alle porte USB.
L‘interfaccia per la stampante è indicata con LPT, comunemente seguita
da un numero, ad e-sempio: LPT1; la denominazione deriva dal protocollo „linear printer“, dal momento che le vec-chie stampanti ad impatto
stampavano la pagina una linea alla volta.
Figura 2.2: Chiavette per interfaccia parallela
26
2.2.2
Interfacce
Minos
Interfaccia seriale
Sebbene vi siano molti tipi differenti di interfaccia seriale, la designazione
per i computer è co-munemente riferita alle porte RS-232.
Una delle periferiche comunemente utilizzata mediante l‘interfaccia
seriale è il modem, che permette il trasferimento dei dati attraverso la
linea telefonica. Un‘altra periferica in passato connessa alla porta seriale
erano i primi mouse.
Altre periferiche di input ed i terminali video erano connessi al computer
mediante interfacce seriali. Anche i controllori a logica programmabile
(PLC) erano connessi al computer per la pro-grammazione mediante
l‘interfaccia seriale.
Connettori con 25 piedini e D-sub con 9 piedini sono impiegati per le prese
e le spine. Dal mo-mento che la trasmissione seriale dei dati richiede solo
poche linee, spesso vengono utilizzati i connettori a 9 piedini. Il maschio
è dal lato computer, mentre la femmina è sul cavo di connes-sione.
Alla porta RS-232 può esser connessa solo una periferica alla volta.
Il trasferimento dei dati av-viene in blocchi da 5 a 9 Bit ciascuno; ogni
blocco ha in testa un Bit di inizio ed uno di parità può esser aggiunto in
coda; il blocco termina con uno o due Bit di chiusura.
Ambedue le apparecchiature connesse operano coerentemente a questo modello di flusso dati. Le porzione di dati in ciascun blocco consiste
comunemente di 7 o 8 Bit, che consentono la rappresentazione di un
carattere nel codice ASCII. Ad esempio, per indicare un blocco di otto Bit
di dati senza parità ed un blocco di chiusura si usa la designazione 8N1.
Figura 2.3: Cavi per l‘interfaccia seriale RS-232
27
Minos
Interfacce
Per trasferire i dati la velocità in Baud deve essere impostata allo stesso valore per ambedue le apparecchiature connesse. Le velocità più
comunemente impiegate vanno da 2400 a 115200 Baud. La lunghezza
massima del cavo per le velocità di trasferimento più basse è di 900 ma
per alte velocità scende a pochi metri.
La necessità di aggiungere almeno 2 Bit d‘inizio e chiusura blocco riduce
il volume di dati utili trasferiti del 20%. Pertanto, ad una velocità di 19200
Baud, effettivamente si hanno solo 15360 Baud di dati utili se viene utilizzata l‘impostazione 8N1.
L‘interfaccia RS-232 è un interfaccia a differenza di potenziale: un voltaggio tra –3 V e –15 V corrisponde ad un 1 logico, mentre un voltaggio tra
3 V e 15 V rappresenta uno 0 logico. I valori nell‘intervallo da –3 V a 3
V sono indefiniti.
Per il trasferimento dei dati è possibile anche una connessione full-duplex.
In questo caso due linee sono utilizzate per le funzioni d‘invio e ricezione.
La linea per la trasmissione dei dati dal computer viene indicata come
TxD, che sta per dati in trasmissione. Viceversa le linea utilizzata per i
dati ricevuti dal computer è designata RxD, dati in ricezione.
Attraverso le porte seriali si possono collegare anche due computer: in
questo caso bisogna utilizzare un cavo con coppie incrociate. A questo
si fa anche riferimento come „null modem“.
Una porta seriale per computer viene indicata come porta COM, abitualmente seguito da un numero a partire da COM1. Tale indicazione deriva
direttamente dal protocollo di comunicazione.
Figura 2.4: Mouse con connettore D-Sub a 9-piedini
28
2.2.3
Interfacce
Minos
Porte per tastiera e mouse (PS/2)
Le porte PS/2 sono utilizzate innanzitutto per le tastiere ed i mouse. In
luogo del mouse può es-sere utilizzata anche una trackball come dispositivo di puntamento. Nei computer attuali le porte PS/2 sono state quasi
del tutto sostituite con le porte USB.
Questo tipo d‘interfaccia fu introdotta per la prima volta con in computer
IBM della serie PS/2, da cui ha preso nome. Successivamente è stata
ampiamente adottata anche per i computer di altri produttori.
L‘interfaccia PS/2 è di tipo seriale. Tastiere e mouse condividono lo stesso tipo di connettore: sebbene i piedini abbiano la stessa disposizione
e configurazione, i due tipi di periferiche utiliz-zano diversi protocolli di
trasferimento dei dati. Pertanto le connessioni non vanno scambiate.
Tastiere e mouse hanno connettori segnalati con colori diversi: la connessione verde è impiega-ta per il mouse mentre quella violetta è per la
tastiera. Le spine delle periferiche hanno colori corrispondenti.
I connettori utilizzati sono mini DIN a 6 piedini. Il loro diametro esterno è
di 9.5 mm. Il diametro della ghiera metallica è di 7 mm. Questi connettori
hanno sostituito i più grossi con-nettori a 5 piedini per le tastiere. Prima
dell‘introduzione dell‘interfaccia PS/2 i mouse avevano un connettore
D-sub da 9 piedini collegato alla porta seriale del computer.
Figura 2.5: Porte PS/2 del computer
29
Minos
Interfacce
Il contatto 1 è la linea dati; il contatto 3 è la terra.
L‘alimentazione da +5V è fornita alla periferica mediante il contatto 4,
mentre il segnale di clock richiesto per il trasferimento dei dati è applicato al contatto 5. I contatti 2 e 6 sono comunemente inutilizzati; alcuni
produttori li adottano per segnali aggiuntivi.
Dal momento che la trasmissione è seriale, è richiesto un Bit di inizio; a
questo seguono 8 Bit di dati effettivi. Successivamente è accodato un
Bit di parità e un Bit di chiusura alla fine del bloc-co.
Riguardo alle tastiere, i dati possono anche esser trasmessi dal computer
alla tastiera, di ma-niera che sia possibile comandare l‘accensione e lo
spegnimento dei LED sulla stessa.
A ciascuna porta PS/2 può esser connessa una sola periferica.
Un‘eccezione si ha per i compu-ter portatili, che consentono la connessione di tastiera e mouse mediante un cavo ad Y collega-to una presa
miniDIN. In questo caso i contatti abitualmente inutilizzati vengono sfruttati
in que-sta porta per consentire la connessione simultanea di mouse e
tastiera.
Altri produttori, invece, utilizzano i contatti liberi della presa miniDIN per un
pulsante di comando addizionale sulla tastiera che permette di accendere
il computer, e questo va tenuto in opportu-na considerazione quando si
connettono diverse periferiche di input al computer.
L‘interfaccia PS/2 non consente la connessione ed il distacco delle periferiche durante il funzio-namento. Questo potrebbe condurre al danneggiamento del computer, dea tastiera o del mouse.
6
5
4
3
2
1
Figura 2.6: Disposizione dei contatti di una presa mini-DIN
30
2.2.4
Interfacce
Minos
Interfaccia USB
Nei primi computer la maggior parte delle periferiche impiegavano una
connessione da punto a punto; questo implicava che solo una stampante
potesse venir collegata alla presa del compu-ter. Un commutatore era
perciò richiesto quando bisognava utilizzare allo stesso tempo diverse
stampanti.
Nel 1996 la Intel introdusse la versione 1.0 dell‘Universal Serial Bus, USB,
per ridurre il grande numero di interfacce di cui erano dotati i computer.
Al principio le porte USB non si diffusero ampiamente; molti produttori
proposero diverse perife-riche oltre le tastiere ed i mouse prima di tutto,
cosicché la Apple, nel 1998, sostituì le preceden-ti interfacce del suo
iMac con le porte USB.
La versione migliorata USB 1.1 fu rilasciata alla fine del 1998 e le prime
apparecchiature per il più veloce standard USB 2.0 apparvero nel 2002.
La velocità di trasmissione per la USB 1.1 è 1.5 ovvero 12 MBit/s. Questa
velocità è sufficiente per le periferiche di input, come tastiere e mouse,
ma non abbastanza per la connessione di hard disk esterni, ad esempio.
La versione USB 2.0 consente velocità di trasmissione fino a 480 MBit/s,
pari a 60 MByte/s. Tuttavia velocità di solo 30 MByte/s si riescono a raggiungere in pra-tica. Questa è designata anche come High-Speed-USB.
La versione Super Speed USB 3.0 offre un ulteriore incremento di velocità:
entro l‘anno 2010 è atteso il raggiungimento dei 5 GBit/s. Ovviamente
questa richiederà connettori diversi.
Figura 2.7: Cavi USB con spine tipo A, tipo B e mini
31
Minos
Interfacce
Il connettore USB è una linea seriale; i Bit sono trasmessi singolarmente
uno dopo l‘altro. Il computer ospita il controllo principale, che è anche
indicato come master.
Gli ‚hub‘ (letteralmente ‚collettori‘) permettono di connettere diverse
periferiche al controllo prin-cipale; perciò un hub è un distributore dei
segnali. Differenti hub possono essere connessi in cascata, di maniera
che ne risulti una strutture a stella delle connessioni. Ad esempio, un
mouse USB può essere collegato ad una tastiera USB dotata di hub; la
tastiera è a sua volta connessa al computer.
Gli hub connettono ciascuna periferica al controllo principale; non è possibile la comunicazione diretta tra le periferiche. Pertanto si configurano
diverse connessioni punto a punto tra le diverse periferiche ed il controllo
principale. Inoltre le periferiche non sono in grado di trasferire dati autonomamente: la richiesta viene originata dal controllo principale in rapida
sequenza. Questo fa sì che la porta USB delle singole periferiche può
avere una struttura molto semplice; la logica della connessione USB è
tutta concentrata nel controllo principale. Sebbene questo determini un
leggero carico addizionale per il processore, il costo di una connessione
USB è trascurabile.
Un cavo USB racchiude quattro distinti conduttori. Due sono ritorti e
vengono utilizzati per la trasmissione dei dati; gli altri due sono riservati
alla linea da +5V e di terra, che forniscono l‘ali-mentazione alle periferiche. Le linee ritorte non sono richiesto solo per cavi con una velocità
massima di trasmissione di 1.5 MBit/s. Questo tipo di cavi sono connessi
stabilmente alla perife-rica, come ad esempio il mouse. Le specifiche di
schermatura per questi cavi sono anche meno stringenti, sicché il cavo
ne risulta più sottile e flessibile.
+
A
–
+
B
–
Figura 2.8: Trasmissione differenziale dei dati
32
Interfacce
Minos
Un sistema di trasmissione differenziale è utilizzato per prevenire i disturbi
che possono influen-zare il segnale nonostante la schermatura. Ambedue
le linee incrociate trasmettono lo stesso segnale, ma con polarità invertita.
Dal momento che tutti i disturbi induttivi e capacitivi hanno lo stesso effetto
su ambedue i se-gnali, la differenza rimane invariata e questo previene
ogni disturbo del segnale.
Questo metodo di trasmissione è adottato per tutti i tipi di trasmissione
seriale ad alta velocità.
Le due estremità del cavo hanno differenti connettori: la spina piatta di tipo
A è sempre connes-sa al computer, mentre quella di forma quadrata di
tipo B è connessa alla periferica. In questo modo si scongiura l’inversione
di polarità nella connessione del cavo.
La lunghezza di un cavo USB non dovrebbe superare i 5 m. La presenza
di hub, che amplifica-no il segnale, permette di connettere molti cavi in
cascata. Al massimo possono essere collegati cinque hub in serie; la
lunghezza massima risultante per la connessione, quindi, è di 30 m.
La connessione USB funziona “a caldo”, vale a dire che può essere
collegata e disconnessa durante il funzionamento. Ambedue i contatti di
alimentazione sono spostati in avanti rispetto ai contatti di trasferimento
dei dati; in questo modo l’alimentazione della periferica precede sempre
la trasmissione.
In aggiunta ai comuni connettori esistono alcuni tipi mini e speciali, ad
esempio quelli in uso per le fotocamere ed i telefoni cellulari. Sono costruiti
in maniera che possano esser disconnessi tirandoli.
Il massimo assorbimento di corrente di una periferica connessa non
dovrebbe superare i 500 mA. Tuttavia questa corrente non è sufficiente
per alimentare molti tipi di hard disk esterni, per-tanto queste periferiche
richiedono una fonte di alimentazione supplementare.
Solo alcuni tipi di hard disk esterni, a basso consumo come quelli inclusi
nei computer portatili, possono essere connessi direttamente alla porta
USB ed alimentati tramite questa.
Inoltre è importante notare che il massimo assorbimento di corrente è
limitato inizialmente a soli 100 mA e cresce al livello massimo di 500
mA solo dopo la registrazione della periferica sull’host, in accordo alle
specifiche del protocollo USB. Tuttavia, periferiche connesse alle porte
USB che assorbono solo l’alimentazione non soffrono questi limiti, perché
non vengono mai ri-conosciute e registrate dall’host.
Ciascun controllore USB può sostenere la connessione di un massimo
di 127 periferiche, in di-pendenza dal fatto che i bit per l’indirizzamento
sono solo 7.
33
Minos
2.2.5
Interfacce
Interfaccia FireWire
Anche l’interfaccia FireWire è di tipo seriale e fu sviluppata dalla Apple a
metà degli anni ’90. Il suo protocollo è stato standardizzato ed ha la designazione IEEE 1394. La Sony utilizza anche il nome commerciale i.LINK.
L’interfaccia FireWire consente la connessione di periferiche di differenti
velocità al computer, come hard disk esterni, lettori DVD e scanner.
L’interfaccia FireWire è ampiamente diffusa nel campo delle applicazioni audio e video. Dopo lo sviluppo delle videocamere DV si prospettò
l’esigenza di una interfaccia che permettesse il tra-sferimento dei dati al
computer. L’interfaccia FireWire adotta una trasmissione isocrona per i
flussi video ed audio. Questo garantisce priorità nel trasferimento dei dati
rispetto ad altre fonti, come ad esempio gli hard disk.
Diversamente dall‘interfaccia USB la FireWire non richiede un host
principale. Ogni periferica ha infatti il suo controller. Questo permette di
collegare anche due o più computer attraverso l’interfaccia FireWire; la
rete che si viene così a costituire è detta IP su FireWire. Tuttavia il costo è più alto rispetto all’USB in quanto ciascuna periferica deve esser
dotata di un suo controller.
Quando una periferica viene connessa all’interfaccia, il sistema provvede
ad identificarla ed atti-varla automaticamente; la tecnologia FireWire è
dunque del tipo plug&play. In molti casi non sono nemmeno necessari
driver addizionali per il funzionamento delle periferiche.
Come per l’interfaccia USB le periferiche possono esser connesse e disconnesse a caldo, ossia durante il funzionamento, e quindi son definite
hot-plug / hot-unplug.
Figura 2.9: Cavi FireWire con spine a 4 ed a 6 piedini
34
Interfacce
Minos
L’interfaccia FireWire impiega per la connessione due coppie incrociate;
due linee addizionali sono riservate all’alimentazione delle periferiche
connesse. La massima corrente ammissibile è di 1.5 A ad una tensione
compresa tra 8 e 33 V. Questo consente di alimentare un hard disk esterno
da 2.5” direttamente attraverso una porta FireWire. Questa condizione
di alimentazione è detta bus-powered.
Le comuni connessioni FireWire impiegano 6 piedini, che corrispondono
al numero dei condut-tori usati per l’interfaccia. Dal momento che le videocamere hanno la loro sorgente di alimenta-zione è tipico che prevedano
solo 4 piedini; in questo caso sono infatti utilizzate solo le connes-sioni
per la trasmissione dei dati.
Molte periferiche hanno due porte FireWire, il che consente di collegare
più periferiche in casca-ta, realizzando una stringa. In ogni caso il cavo
di connessione tra due periferiche non dovrebbe superare la lunghezza
di 4.5 m.
Il numero massimo di periferiche che si possono collegare in una stringa
è 17, con una lun-ghezza massima corrispondente per la stringa di 72
m. Il numero massimo di periferiche che si possono connettere tra loro
attraverso l’interfaccia FireWire è invece di 63.
Lo standard definito dalla IEE1394a fissava una velocità di trasferimento
massima di circa 400 MBit/s. Velocità inferiore, pari a 200 o 100 MBit/s
sono anche adottate. Per distinguere questi casi viene indicato il valore
di velocità in MBit/s con la lettera “S” a prefisso: ad es. si può trova-re
l’indicazione S400 per una connessione FireWire.
Sebbene la velocità massima teorica di 400 MBit/s è leggermente inferiore a quella 480 MBit/s prevista per l’interfaccia USB 2.0, la velocità di
trasferimento raggiungibile con ambedue i si-stemi utilizzando hard disk
veloci è di circa 30 MByte/s.
Velocità maggiori si possono raggiungere con lo standard IEEE 1394b.
Dal momento che in questa versione l’interfaccia offre una velocità di 800
MBit/s, è comunemente indicata come Fi-reWire 800. Sono in programma
anche evoluzioni a velocità maggiori pari a 1600 e 3200 MBit/s.
Utilizzando cavi a fibre ottiche la lunghezza della connessione può raggiungere anche i 100 m con l’interfaccia FireWire 800. Con i normali cavi
in rame la lunghezza massima resta di 4.5 m.
Per l’interfaccia FireWire 800 si impiegano cavi a nove conduttori per
sostenere la maggiore ve-locità d trasferimento. Conseguentemente le
spine hanno 9 piedini e non sono compatibili con le prese FireWire 400;
per connettere le periferiche è quindi necessario un cavo adattatore.
35
Minos
2.3
Interfacce
Connessioni per monitor
2.3.1VGA
L’interfaccia VGA consente la connessione analogica tra la scheda grafica
di un computer ed un monitor. Questo concetto non andrebbe confuso
con quello di risoluzione VGA, che corrisponde ad una risoluzione video
di 640x480 pixel.
Per la connessione si impiega una spina D-sub a 15 piedini. I contatti sono
disposti in tre file con cinque distinti contatti ciascuna. La fila centrale è
spostata di mezzo passo rispetto alle due esterne.
La presa femmina è collocata sulla scheda grafica. Anche il monitor ha
una presa femmina e quindi per la connessione è necessario un cavo
con due spine maschio. Frequentemente si tro-vano anche monitor con
il cavo integrato.
Tre linee trasmettono il segnale per i colori rosso, verde e blu. Altri tre
contatti rappresentano le linee di terra per i colori.
Ulteriori tre contatti trasmettono i segnali di sincronismo orizzontale e
verticale e la loro terra comune, rispettivamente.
Con una risoluzione video superiore a 1280x1024 pixel l’immagina appare
spesso sfocata. Per ottenere una migliore qualità si impiegano quindi
cavi con linee separate per ciascuno dei tre colori, ciascuna connessa ad
una presa BNC. Due ulteriori linee conducono i segnali di sincro-nismo
orizzontale e verticale.
La massima lunghezza dei cavi dipende fortemente dalla loro qualità
costruttiva. Con cavi spe-ciali di altissima qualità si possono raggiungere
lunghezze fino a 30 m.
Figura 2.10: Cavo VGA e connettori BNC
36
Interfacce
Minos
Segnali di colore separati sono generati dalla scheda grafica con un livello
di 0.7 V. Con livelli di tensione inferiori l’immagine apparirebbe troppo
scura mentre tensioni alte danno luogo ad im-magini troppo chiare.
I monitor e le schede grafiche attuali si scambiano anche altri segnali oltre
a quelli per l’immagine. Questi, indicati come DDC, sono utilizzati per il
riconoscimento del monitor da parte della scheda grafica e del software
del computer quando viene connesso.
La sigla DDC sta per Data Display Channel, canale dati del monitor, che
consente la connes-sione plug&play dei monitor attraverso l’interfaccia
VGA. Senza l’impiego del DDC potrebbe av-venire che la scheda grafica invii l’immagine ad una risoluzione non supportata dal monitor che
non sarebbe quindi visualizzata. Un esempio di questo problema si ha
quando connettendo un computer, che potrebbe essere un portatile, ad
un monitor diverso questo resta scuro.
Con il canale DDC sono adottati tre diversi standard. In quello designato
DDC1 i dati sono co-stantemente trasmessi dal monitor alla scheda grafica. Lo standard DDC2B consente invece la comunicazione bidirezionale
tra il monitor e la scheda grafica; quest’ultima può quindi richiedere ed
ottenere i dati del monitor.
Lo standard DDC2AB, infine, consente anche l’invio di segnali aggiuntivi
al monitor, come l’impostazione della luminosità ed altre regolazioni. Lo
standard comunemente adottato è il DDC2B.
Per la riduzione delle dimensioni dei computer portatili non tutti sono
dotati di una presa VGA; alcuni utilizzano una presa mini-VGA per la
connessione a monitor esterni. Mediante opportuni adattatori consentono
la connessione di un comune cavo VGA per monitor.
In alternativa alle prese mini-VGA possono esser connessi adattatori per
uscite composite o S-Video. In tal modo è possibile collegare il portatile
ad apparecchi TV.
Figura 2.11: Adattatori Mini-VGA / VGA
37
Minos
2.3.2
Interfacce
Interfaccia DVI
L’interfaccia DVI è l’evoluzione di quella VGA. L’acronimo sta per Digital
Visual Interface, inter-faccia video digitale, perché il segnale video è
trasmesso in maniera digitale. Comunque le por-te DVI prevedono anche
il trasferimento di segnali analogici.
Un‘interfaccia digitale consente di trasmettere il segnale digitale della
scheda grafica diretta-mente ad un monitor digitale, senza bisogno di un
convertitore digitale-analogico. Questo per-mette di migliorare la qualità
dell’immagine.
Una porta DVI con un solo cavo permette di collegare un monitor con
una risoluzione video fino a 1920x1200 pixel. Per risoluzioni più alte è
richiesto un secondo cavo; infatti la porta DVI è do-tata sufficienti piedini
per consentire una connessione a doppia linea in questo caso.
La connessione DVI per una sola linea è designata Single-link ed è dotata
di 18 contatti disposti un due gruppi da nove contatti ciascuno.
Le porte utilizzate per la connessione doppia, detta Dual-Link, è dotata
di ulteriori 6 contatti di-sposti tra i 18 della Single-Link; questi contatti
addizionali sono utilizzati per la trasmissione del segnale mediante il
secondo cavo al monitor.
Le prese dedicate alla sola trasmissione digitale sono designate DVI-D.
Oltre ai piedini hanno un contatto piatto.
Figura 2.12: Presa DVI
38
Interfacce
Minos
Quando alla porta DVI è richiesta anche la trasmissione dei segnali analogici, quattro piedini aggiuntivi sono disposti intorno al contatto piatto.
Queste porte sono designate DVI-I.
Il contatto piatto nelle prese DVI-I è leggermente più grande rispetto a
quello delle prese DVI-D; questo evita che si possa connettere una spina
DVI-I in una presa DVI-D.
Le prese DVI-A permettono di raccogliere separatamente i segnali analogici da una presa DVI. In questo modo è possibile connettere un monitor
CRT datato mediante la porta DVI-I; ovvia-mente in questo caso i segnali
digitali non sono convertiti in analogici.
Come nel caso delle porte Mini-VGA alcuni computer portatili hanno anche
una porta Mini-DVI per rispettare i vincoli di compattezza dell’interfaccia
richiesti dalla unità di piccolo ingombro. Opportuni adattatori consentono
di connettere normali spine DVI o VGA, anche se le porte Mini-DVI non
sono ancora molto diffuse.
La lunghezza massima di un cavo DVI è pari a circa 5 m. A differenza del
caso di interfacce vi-deo analogiche, all’aumentare della lunghezza del
cavo DVI l’immagine scompare del tutto an-ziché peggiorare in qualità.
Figura 2.13: Adattatore DVI / VGA
39
Minos
2.3.3
Interfacce
Interfaccia HDMI
L’interfaccia HDMI è così detta dalle iniziali di High Definition Multimedia
Interface, interfaccia multimediale ad alta definizione. Le porte HDMI
consentono, infatti, di trasmettere segnali audio insieme a quelli video.
L’interfaccia HDMI è principalmente utilizzata nell’elettronica di consumo, per la riproduzione di media digitali, come DVD o dischi Blue-ray,
su schermi piatti o proiettori senza la preventiva conversione dei dati in
segnali analogici. Porte HDMI si trovano anche sui computer odierni.
Riguardo ai dati video le porte HDMI sono del tutto simili alle porte DVI;
è quindi possibile utiliz-zare un comune adattatore DVI con l’interfaccia
HDMI. Tuttavia l’interfaccia HDMI integra un sistema di protezione dei
diritti d’autore, che è stato sviluppato su richiesta delle società di produzione cinematografiche, per prevenire la copia non autorizzata dei
film. Il segnale video pro-tetto può essere trasmesso e riprodotto solo
se sia l’unità trasmissione e quella ricevente sono dotate del sistema di
protezione HDCP, High- bandwidth Digital Content Protection.
La lunghezza massima del cavo per l’interfaccia HDMI è pari a 5 m, ma
cavi di alta qualità pos-sono essere anche più lunghi. Le spine sono più
piccole di quelle DVI, ma non vengono blocca-te meccanicamente nella
presa; se un cavo HDMI viene tirato la spina può perciò staccarsi dalla
presa.
Le spine per connessioni Single-Link sono designate come tipo A, mentre
il tipo B indica quelle adatte a connessioni Dual- Link. Esistono anche
spine di tipo C, che hanno prestazioni analo-ghe al tipo A, ma sono di
dimensioni ridotte ed impiegate con apparecchiature compatte.
Figura 2.14: Cavo HDMI
40
2.3.4
Interfacce
Minos
Interfaccia DisplayPort
L’interfaccia DisplayPort è uno standard di recente introduzione per la
trasmissione dei dati vi-deo. Come quella HDMI, l’interfaccia DisplayPort consente anche la trasmissione dell’audio ed include il sistema di
protezione del diritto d’autore HDCP. In aggiunta, un ulteriore sistema di
protezione, detto DPCP DisplayPort Content Protection, è utilizzato con
questa interfaccia.
Similmente alla HDMI l’interfaccia DisplayPort è compatibile con quella
DVI.
Le spine sono molto piccole e, come quelle HDMI, hanno una dimensione
considerevolmente minore di quelle DVI. Per questa ragione l’interfaccia
DisplayPort è principalmente utilizzata nel-le apparecchiature portatili. La
Apple monta anche connettori ridotti Mini-DisplayPort su alcuni computer,
specialmente portatili.
A differenza delle spine HDMI quelle DisplayPort si possono aggraffare
meccanicamente; que-sto ne impedisce l’uscita accidentale dalla presa
senza bisogno che siano fissate mediante viti, come le spine DVI.
La lunghezza del cavo DisplayPort può raggiungere i 15 m. I segnali
video sono trasmessi me-diante una, due o quattro coppie di conduttori.
Inoltre vi è un canale di supporto aggiuntivo con la capacità di trasmissione di 1 MBit/s.
Il canale di supporto veicola i segnali audio ed altri data utili per il controllo dello schermo, come la risoluzione dell’immagine. La velocità di
trasferimento con questo canale dovrebbe crescere fino a 480 MBit/s.
Un’altra linea è impiegata per rilevare il monitor alla connessione; questo
è possibile perché la connessione a caldo, o Hot-plugging, è consentita
con questa interfaccia.
La DisplayPort è impiegata nei computer portatili per il funzionamento
dello schermo. Infatti, non essendo il suo impiego gravato di alcuna
royalty, è molto conveniente dal punto di vista econo-mico.
Nei programmi di sviluppo dell’interfaccia è previsto di potenziare il protocollo DisplayPort in maniera che sia possibile collegare diversi monitor
in cascata. In tal modo un solo cavo sarebbe richiesto dal computer al
primo monitor, mentre il secondo monitor sarebbe direttamente con-nesso
al primo e così via.
41
Minos
2.4
Interfacce
Interfaces de interior
2.4.1Alimentazione
Nei computer l’alimentazione elettrica ai componenti interni è fornita da
apposite unità. Questi alimentatori forniscono la piastra madre e le unità
a disco (drive) con corrente a differenti ten-sioni.
Comunemente queste sono pari a +12 V, -12 V, +5 V, -5 V, e, in computer
più recenti, anche +3.3 V. La riduzione della tensione a valori più bassi,
utilizzati dai nuovi processori a basso consumo, è operata sulla piastra
madre.
Nei computer più datati l’alimentatore era connesso alla piastra madre
mediante due spine a sei contatti, disposte in fila. Ambedue i contatti di
terra delle spine erano collocati al centro.
Gli alimentatori per le piastre madri di tipo ATX hanno invece spine con
20 contatti, disposti su due file. Ulteriori contatti forniscono anche la
tensione di +3.3 V e queste spine sono protette dal rischio d’inversione
della polarità.
Nelle piastre madre per i processori Pentium IV, dal momento che questi
assorbono correnti abbastanza alte, spine aggiuntive con quattro contatti
forniscono l‘alimentazione al processore. Due contatti servono per le linee
+12 V, gli altri due per i contatti di terra.
Gli alimentatori e le piastre madre più recenti adottano spine a 24 contatti,
per fornire sufficiente alimentazione alle porte PCI-Express. Queste porte
sono correntemente impegnate dalle sche-de video che hanno elevati
assorbimenti di energia.
Figura 2.15: Spina di connessione dell’alimentatore alla piastra madre
42
Interfacce
Minos
Anche alimentatori con spine da 20 contatti si possono utilizzare con
piastre madre con prese a 24 contatti se la porta PCI-Express non richiede
un’elevata corrente di alimentazione. D’altro canto, un alimentatore con
spina a 24 contatti può essere impiegato con una piastra madre con presa
a 20 contatti se lo spezzone inutilizzato del connettore non interferisce
meccanicamente con altre parti.
Diverse unità drive sono alimentate mediante cavi direttamente
dall’alimentatore del computer. Per queste esistono spine di due differenti misure (vedi la figura 2.16). Tuttavia i modelli più re-centi di hard
disk, come quelli dotati di interfaccia SATA, richiedono un altro tipo di
connettore.
Una spina a 4 contatti è utilizzata per le unità da 5’ 1/4 di larghezza;
principalmente unità CD e DVD, ma lo stesso tipo di connettore serve
anche per l’alimentazione degli hard disk e quindi anche per quelli di 3’
1/2 di larghezza.
Ambedue i contatti esterni forniscono le tensioni di +12 V e +5 V, mentre
i contatti centrali ser-vono per le linee di terra.
La presenza di due soli spigoli smussati impedisce l’errata connessione
della spina. Se le uscite di alimentazione sono insufficienti per le unità
viene impiegato un cavo ad Y per connettere due drive ad una sola spina
di alimentazione. Naturalmente bisogna verificare che ciò non generi un
sovraccarico dell’alimentatore.
Le unità a floppy disk da 3’ 1/2 richiedono una spina più piccola, dotata
anch’essa di 4 contatti e con analoga disposizione delle linee +12 V, +5
V e di terra. Tuttavia queste spine non sono pro-tette dall’errata connessione. Dal momento che i computer moderni non montano più unità a
floppy disk questo tipo di spina è raramente impiegata.
Figura 2.16: Cavi per l’alimentazione di unità drive
43
Minos
2.4.2
Interfacce
Porte ISA
La sigla ISA sta per Industry Standard Architecture. Questa porta è collocata direttamente sulla piastra madre e permette l’aggiornamento del
computer mediante schede d’espansione.
Le porte ISA connettono le schede al processore mediante un bus a 16
bit, che consente una trasmissione parallela dei dati.
La porta ha due sezioni: il segmento più esteso del connettore era impiegato dalle vecchie schede ad 8 bit che utilizzano il bus XT. Il segmento
aggiuntivo estende la capacità di comuni-cazione sul bus fino a 16 bit.
Il primo segmento ha 62 contatti su ambedue i lati, il secondo solo 36; il
passo è di 2.54 mm.
Le porte ISA non sono più impiegate nei computer recenti. D’altra parte
alcuni schede di espan-sione restano in uso per molti anni nell’industria,
come ad esempio le schedi di I/O e quelle de-dicate a funzioni di misura.
La produzione delle schede ISA è d’altronde costruttivamente più semplice rispetto agli standard più aggiornati. Per questo motivo molti PC
industriali conservano le porte ISA.
La scheda è alimentata con tensioni di +12 V, –12 V, +5 V e –5 V. Comunemente la frequenza di funzionamento con il bus è di 8.33 MHz e ciò
consente di raggiungere una velocità massima effettiva di circa 4 MByte/s.
Figura 2.17: Scheda di espansione ISA
44
2.4.3
Interfacce
Minos
Porta PCI
L’acronimo PCI sta per Peripheral Component Interconnect ed indica
un sistema molto diffuso e standardizzato per la connessione di schede
d’espansione al bus di sistema sviluppato congiun-tamente da Intel, IBM
e Microsoft. Lo scopo con cui il bus PCI nacque fu di sostituire il precedente bus ISA. Eppure ambedue i sistemi vennero per lungo tempo a
coesistere sulle piastre madre di molti computer.
Inizialmente la velocità di comunicazione sul bus PCI era pari a 33 MHz;
a partire dalla versione 2.1 fu raddoppiata raggiungendo così i 66 MHz.
Questi valori sono ovviamente i massimi rag-giungibili, ma possono esser
ridotti quando è opportuno, ad esempio per ridurre il consumo di energia. Le periferiche connesse al bus ricevono l’informazione sull’effettiva
velocità mediante una speciale linea di contatto.
Nei bus PCI la trasmissione dei dati avviene in parallelo; il bus è dotato
di 32 linee distinte. L’indirizzo di memoria a cui l’informazione è destinata
viene trasmesso prima e ad esso seguo-no i dati effettivi. La larghezza di
banda del bus consente di inviare quattro byte per ogni comu-nicazione;
è comunque possibile trasferire solo 16 o 8 bit alla volta.
Oltre a questa modalità di trasmissione “multiplex”, è anche possibile
commutare in una modali-tà intensiva detta “burst mode”: i dati vengono
inviati in blocchi che seguono l’indirizzo di par-tenza inviato una sola volta.
Le versioni più recenti di bus PCI possono avere un bus a 64 bit; in questo caso l’indirizzo ed i dati vengono inviati simultaneamente. L’impiego
di questa versione del bus riguarda principal-mente i computer server.
Le dimensioni massime delle schede che possono impegnare una porta
PCI sono fissate: 31.2 cm e 17.5 cm per la versione accorciata. L’altezza
non dovrebbe superare 10.7 cm ed è ribas-sata a 6.4 cm nelle schede
Low profile.
Figura 2.18: Scheda d’espansione PCI
45
Minos
Interfacce
Le schede PCI sono alimentate con tensioni di 5 V o 3.3 V ed hanno
delle asole nella striscia dei contatti per evitare che siano inserite in porte
errate. Le schede che richiedono l’alimentazione di 3.3 V hanno l’asola in
vicinanza della piastrina di chiusura mentre in quelle alimentate a 5 V è
posizionata distante. Le schede progettate per funzionare con ambedue
le tensioni hanno due asole.
Il valore di tensione definisce anche la massima corrente di funzionamento delle schede. A 3.3. V la corrente massima è pari a 6 A mentre a
5 V è ridotta a 5 A. In generale il consumo di ener-gia è limitato a 25 W.
Uno specifico sistema di controllo dell’alimentazione permette di commutare le diverse schede presenti in differenti modalità di risparmio energetico. Le schede che non hanno una modalità di risparmio possono
venir messe in stand-by.
Per quanto riguarda la velocità di trasmissione, la capacità complessiva
viene distribuita tra tutte le schede connesse. Sul bus PCI possono funzionare simultaneamente fino a 10 componenti, ma è raro trovare questo
numero di porte per le schede in un computer perché molti componen-ti
che utilizzano il bus PCI possono esser disposti direttamente sulla scheda
madre.
L’interfaccia PCI consente di riconoscere e configurare automaticamente
differenti schede d’espansione. Le schede ISA, invece, richiedono che si
operi su microinterruttori (jumpers) a questo scopo. Per questo motivo le
schede PCI sono dette dotate di caratteristiche plug&play.
In generale l’interfaccia PCI permette la connessione a caldo (perciò è
detta Hot-plug) ma que-sta caratteristica deve esser supportata anche
dal computer e dal sistema operativo. La possibi-lità di sostituire i componenti durante il funzionamento è importante per i server, principalmente.
La massima velocità di trasmissione teorica per un bus PCI a 32 bit ad
una frequenza di 33 MHz è pari a 133 MByte/s. Ovviamente questo limite
raddoppia ad una frequenza di 66 MHz.
Velocità di trasmissione più alte si possono raggiungere con le porte
PCI-X, spesso montate sui server, che funzionano ad una frequenza
massima del bus di 133 MHz e con una tensione di 3.3 V. Tuttavia a questa frequenza può essere utilizzata una sola porta per ogni bus e quindi
il numero di porte necessarie definisce il numero di bus PCI richiesti.
La versione 2.0 dell’interfaccia PCI-X rende possibili velocità di trasmissione ancora maggiori; include inoltre un protocollo di correzione degli
errori per i dati trasmessi. L’interfaccia PCI-X non va confusa con quella
PCI Express.
46
2.4.4
Interfacce
Minos
Interfaccia PCI-Express
L’interfaccia PCI-Express è l’erede delle interfacce PCI, ed è spesso designata come PCIe o PCI-E. Questa interfaccia consente di raggiungere
velocità di trasferimento dei dati considere-volmente superiori a quelle
raggiungibili con le precedenti porte.
A differenza delle interfacce PCI, quella PCIe impiega un trasferimento dei
dati seriale che im-plementa una connessione punto a punto. Ciascuna
connessione seriale è definita Link o Lane (vale a dire connessione o
corsia). Un insieme di più Lane può essere combinato insieme per realizzare il processo di trasferimento dati.
Distinte Lane sono connesse insieme ed al processore centrale mediante
switch. Dal punto di vista software l’interfaccia PCIe non differisce da
una PCI, vale a dire che non sono richiesti dri-ver diversi ed il sistema
operativo non registra variazioni di sorta per il funzionamento.
Ciascuna Lane consiste di due coppie di conduttori, essendo necessaria
una doppia linea per la trasmissione differenziale dei dati. Il flusso dei
dati nei due versi avviene su linee separate e quindi l’interfaccia PCIe
funziona in modalità full-duplex.
La frequenza di trasmissione è pari ad 1.25 GHz. Dal momento che 10
bit sono necessari per trasmettere un byte di dati, la velocità massima
teorica è di 125 Mbyte/s in ciascun verso. Que-sta velocità può essere
accresciuta fino a 250 Mbyte/s adottando la tecnologia DDR (Double Data
Rate) per la trasmissione, che prevede un trasferimento dei dati all’inizio
ed alla fine del ciclo di clock.
La velocità effettivamente raggiungibile è intorno ai 150 Mbyte/s e cresce
significativamente per le trasmissioni di lungo periodo. La versione 2.0
del bus PCIe consente teoricamente di rag-giungere una velocità di
trasferimento per Lane pari a 500 MByte/s.
La combinazione di più Lane incrementa ulteriormente la velocità di
trasmissione: le porte co-munemente utilizzata hanno una o 16 Lane, e
sono indicate come PCIe x1 e PCIe x16, rispetti-vamente. Per rimpiazzare
una comune porta PCI, infatti, è sufficiente una porta accorciata PCIe x1,
sebbene le schede di espansione di questo tipo siano raramente utilizzate.
Le porte PCIe x16 sono impiegate principalmente per le schede grafiche
ed hanno connettori notevolmente più lunghi. A queste possono esser
connesse anche schede che utilizzano un numero minore di Lane, lasciandone inutilizzate parte delle 16 in questo caso.
Le schede sono alimentate con una tensione di 0.8 V ed il consumo
massimo di energia per ciascuna porta è limitato a 25 W. Tuttavia le
schede grafiche ad elevate prestazioni innanzitutto possono richiedere
assorbimenti maggiori che vengono sopportati mediante una o più spine
addizionali.
47
Minos
2.4.5
Interfacce
Altre interfacce per le porte di espansione
L’interfaccia per le schede d’espansione ISA estese, detta comunemente
EISA, ha una larghez-za di banda del bus di 32 bit anziché 16. La frequenza di funzionamento è pari ad 8.33 MHz e non varia. Anche le tensioni di
funzionamento sono le stesse utilizzate nelle porte ISA.
La velocità di trasferimento dei dati praticamente utilizzabile è accresciuta
fino a circa 20 MByte/s. Conseguentemente, l’interfaccia EISA non ha
potuto mantenere il confronto con le porte PCI. Il suo vantaggio consiste
nella possibilità di continuare ad utilizzare le vecchie sche-de ISA, ma
nonostante questo non è uno standard molto diffuso.
Il bus locale di VESA è stato sviluppato da un ampio gruppo di costruttori
di computer. Questi fornitori si sono alleati nella Video Electronics Standards Association, da cui l’acronimo VESA, quando una nuova porta per
le schede grafiche è stata richiesta, dato che il Bus ISA non avreb-be
potuto garantire la velocità di trasferimento richiesta. Un‘altra indicazione
utilizzata per desi-gnare il bus locale di VESA è VLB.
La larghezza di banda di un bus locale VESA è 32 bit. La porta sembra
simile a quelle ISA, ma è estesa con una banco supplementare di contatti.
La frequenza massima di funzionamento è di 40 MHz. In una specifica
successiva, detta VLB 2.0, una frequenza massima di funzionamento
pari a 50 MHz è stata resa disponibile. Il bus locale VESA con la relativa
frequenza di funzio-namento era accoppiato all‘unità centrale di elaborazione. Quando sono stati immessi sul mer-cato nuovi processori con
più alte frequenza di funzionamento, il VLB non è stato più usato.
Un’altra porta specifica per le schede grafiche è la Accelerated Graphics
Port, abbreviata in AGP. La porta AGP è simile ad una PCI ma, a differenza
di quest’ultima, stabilisce una connes-sione punto a punto tra il processore
e la scheda grafica. Per questo motivo comunemente compare una sola
porta AGP sulle schede madre.
La frequenza di funzionamento è pari a 66 Mhz. Nella versione 1.0 il tasso
di trasferimento è pari a 32 bit per ciclo, indicata come 1x. Questo valore
è stato infatti raddoppiato nella versione 2x utilizzando per la trasmissione
dei dati l’inizio e la fine del ciclo di clock. Questa modalità è quindi detta
DDR, da double data rate.
L’alimentazione per le schede AGP nella versione 1.0 prevede una tensione di 3.3 V.
Nella versione 2.0 dell’interfaccia AGP la velocità di trasferimento è stata
portata a 4x. Dal mo-mento che la frequenza di funzionamento non è
variata, questo risultato è ottenuto inviando 4 pacchetti di dati ad ogni
ciclo. La tensione di alimentazione è stata ridotta e 1.5 V.
Nella versione 3.0, infine, la velocità è stat ulteriormente accresciuta ad
un livello 8x e la tensio-ne di alimentazione è scesa a 0.8 V. Delle asole
nella striscia dei contatti evitano che venga col-legata una scheda in una
porta con alimentazione non compatibile.
Come le porte PCI quelle AGP sono state in pratica sostituite dalle PCIExpress.
48
Interfacce
Minos
2.4.6PCMCIA
L’interfaccia PCMCIA è uno standard per le schede d‘espansione utilizzate
con i computer por-tatili. L‘acronimo corrisponde al nome dell’associazione
internazionale che ha dato vita allo standard, Personal Computer Memory
Card International Association. Queste schede estraibili possono essere
usate per aggiornare computer portatile con un modem, un‘interfaccia di
rete o un‘altro tipo d’interfaccia. Si trovano in commercio anche schede
estraibili con una memoria di massa o un piccolo disco fisso.
Lo PCMCIA-standard definisce le dimensioni della scheda e la relativa
porta per il collegamento elettrico. La lunghezza è pari a 85.6 millimetri e
la larghezza a 54 millimetri. Lo spessore differi-sce in base al tipo di carta.
Le schede di tipo I hanno uno spessore di 3.3 millimetri e sono solitamente schede di memoria. Lo spessore delle schede di tipo II è pari a
5.0 millimetri. Tra questo tipo di schede si trovano solitamente modem
ed interfacce di rete. Le schede di tipo I si possono inserire nelle porte
per schede di tipo II.
Le schede di tipo III hanno uno spessore di 10.5 millimetri per poter inserire dischi rigidi incorpo-rati. Una scheda di tipo III può essere inserita
al posto di due schede di tipo II disposte una so-pra l’altra. Tuttavia, tali
carte sono raramente utilizzate nei computer portatili recenti. Molti computer portatili non hanno più alcuna porta per queste schede.
Il collegamento elettrico per tutti e tre i tipi è realizzato per mezzo di un
connettore con 68 con-tatti disposti su due file. Le schede hanno la possibilità di essere connesse a caldo (hot-plug) e possono quindi essere
inserite e rimosse durante il funzionamento.
La tensione di funzionamento è pari a 3.3 V o 5 V. Per impedire possibili
danneggiamenti, non è possibile inserire le schede progettate per 3.3 V
in una porta alimentata a 5 V. Diversamente, Le schede alimentate con
5 V possono essere inserite una porta con alimentazione di 3.3 V, ma in
questo caso non funzionano. Sono anche disponibili schede progettate
per funzionare ad en-trambe le tensioni.
L’interfaccia PCMCIA ha una larghezza di banda del bus 8 o 16 bit. La
velocità di trasferimento di dati corrisponde a quella delle schede ISA.
Una modifica ulteriore di quest’interfaccia è la Pc-Card. La differenza
principale consiste nella larghezza di banda del bus portata a 32 bit e
nella più alta frequenza di funzionamento pari a 33 MHz. Le porte sono
quasi corrispondenti per caratteristiche alle PCI. Le schede Pc-card non
possono essere inserite in porte PCMCIA.
La recente interfaccia ExpressCards ha dimensioni circa due volte più
piccole ed è incompatibi-le con le vecchie porte PCMCIA. Il collegamento
può essere realizzato internamente via il bus USB 2.0 o una Lane PCIe.
49
Minos
2.4.7
Interfacce
Porte e connessioni per unità a disco
Al giorno d’oggi le unità a floppy disk sono divenute obsolete, ma restano
montate in molti com-puter; il formato più diffuso è quello da 3’ 1/2 mentre
i vecchi dischi da 5’ 1/4 sono molto più rari.
Le unità sono connesse alla piastra madre del computer mediante un
cavo a piattina, simile a quello in uso per gli hard disk ma con solo 34
conduttori.
Le spine utilizzate per la connessione con l’unità ed il controller sono
anche dette spine quadre, per la forma dei piedini. I contatti sono disposti
su due file di 17 piedini ciascuna. Tutte le spine su di un cavo sono in
senso stretto connettori. Le spine effettivamente usate sono quelle connesse al controller ed all’unità disco.
Il trasferimento dei dati avviene in maniera seriale e, secondo il tipo di
controller utilizzato, può andare da una velocità di 250 kBit/s fino a 500
kBit/s. Ovviamente la velocità effettiva dipende da quella di lettura/scrittura del disco.
Le altre linee presenti sulla piattina sono impiegate per la trasmissione
di segnali di controllo, come l’accensione del motore, la protezione del
disco dalla scrittura o la selezione dell’unità.
Due unità disco possono esser connesse ad un solo controller; il cavo
a piattina ha corrispon-dentemente due spine oltre quella connessa alla
presa del controller, che vanno collegate alle unità.
Figura 2.19: Cavo per la connessione di unità a floppy disk
50
Interfacce
Minos
Le vecchie unità a floppy disk avevano dei microinterruttori per determinare quale unità connes-sa fosse il drive A e quale il drive B. Le unità più
aggiornate sono disponibili in commercio solo come drive B ed in questo
caso il cavo da utilizzare per la connessione deve prevedere molte coppie
di conduttori incrociate tra le due spine per la connessione.
Quando è necessario connettere una sola unità a floppy disk va utilizzata
l’ultima spina, perché l’incrocio nei conduttori del cavo fa sì che venga
riconosciuta dal controller come drive A. Se fosse invece utilizzata per la
connessione la spina intermedia l’unità verrebbe riconosciuta dal controller come drive B e questo potrebbe causare dei problemi dal momento
che il computer, quando è necessario avviarlo da floppy disk, attende
che sia connesso il drive A.
Un errore comune nell’installazione delle unità a floppy disk consiste nella
connessione inverti-ta del cavo al controller o all’unità: in questo caso
il LED del drive s’illumina con luce costante e questo segnala l’errore.
B
2 1
2 1
10
2 1
10
12
12
14
14
16
34 33
A
16
34 33
34 33
Figura 2.20: Linee incrociate del cavo di connessione per unità a floppy disk
51
Minos
2.4.8
Interfacce
Connessione IDE per unità hard disk
L’interfaccia IDE serve a connettere alla piastra madre unità a disco
rigido, lettori CD e DVD; la sigla sta per Integrated Device Electronics.
Il protocollo di trasmissione dei dati impiegato è detto Advanced Technology Attachment with Packet Interface, abbreviato in ATA o ATAPI.
Dopo l’introduzione dell’interfaccia IDE un controller fu integrato direttamente nelle unità a disco rigido, o hard disk. Il componente host
del computer a cui esso si collega è invece solitamente installato sulla
piastra madre. In passato erano anche impiegate schede di espansione
con l’interfaccia IDE.
L’unità hard disk e il componente host sono connessi mediante un cavo
a piattina con 40 con-duttori. I piedini dei connettori sono disposti in
due file. Cavi con 80 conduttori sono impiegati per ottenere più elevate
velocità di trasferimento dei dati. Le 40 linee addizionali sono collocate
tra le altre 40.
Tutte le linee addizionali sono connesse al collegamento di terra e quindi
non trasmettono dati; esse servono ad evitare effetti di mutua interferenza
tra le diverse linee dati. Le spine hanno dunque 40 piedini.
Dal momento che la trasmissione dei dati avviene in parallelo, nel canale
IDE ha luogo la tra-smissione simultanea di 16 bit. La velocità di trasferimento effettiva cresce quando la durata della trasmissione è maggiore.
Il sistema di trasmissione DMA, Direct Memory Access, consen-te di
trasferire i dati dall’unità direttamente alla memoria centrale (RAM) e
viceversa, senza bi-sogno di transitare per il processore.
Un ulteriore incremento della tecnica DMA è quello chiamato UltraDMA,
o UDMA, e la designa-zione viene completata con l’indicazione della
velocità di trasferimento.
L’indicazione UDMA66 segnala quindi una velocità di trasferimento dei
dati pari a 66.6 MByte/s. A cominciare da tale velocità l’uso dei cavi ad
80 conduttori diviene indispensabile. Velocità di trasferimento pari a 133
MByte/s, a volte indicate come ATA/133, rappresentano verosimilmen-te
il limite massimo nella trasmissione dei dati in parallelo. Velocità maggiori
possono essere otte-nute solo con una modalità seriale di trasferimento
dei dati.
Nei cavi con 80 connettori le spine di connessione al componente host
hanno un contatto con-nesso alla linea di terra; in tal modo il componente
host può riconoscere che è collegato un ca-vo ad 80 linee e quindi la
velocità di trasferimento accresciuta può essere attivata.
52
Interfacce
Minos
Due unità possono essere collegate ad un componente host e quindi la
maggior parte dei cavi ha tre spine. Nei cavi più recenti le spine hanno
colori diversi. La spina blu va sempre connessa al componente host;
questa è infatti l’unica dotata del sistema di codifica per la velocità di
tra-sferimento rapida.
Quando vengono connesse due unità allo stesso componente host bisogna definire un’unità principale (master) rispetto all’altra (slave). A questo
scopo vanno opportunamente fissate le posizioni dei microinterruttori su
ciascuna unità.
L’unità slave va connessa alla spina centrale del cavo, che quando colorata è grigia. L’unità master va invece connessa alla spina terminale
del cavo, che è nera. Questa stessa spina va utilizzata quando si deve
connettere una sola unità.
Una possibilità aggiuntiva consiste nel regolare ambedue le unità in modalità Cable Select, ab-breviato in CS, ossia determinata dalla connessione
al cavo; in questo caso l’unità connessa alla spina nera è l’unità master
e quella connessa alla spina grigia è slave.
La lunghezza del cavo è fissata dalle specifiche; la distanza tra le spine
blu e grigia è pari a 31 cm. Il secondo segmento del cavo, compreso tra
la spina grigia e quella nera, ha una lunghezza di 15 cm e quindi la lunghezza complessiva del cavo ammonta a 46 cm. Sono disponibili anche
cavi più corti ed alcuni sono privi della spina intermedia grigia.
Ciascuna spina ha un dente che evita l’errata connessione; inoltre il
contatto n.20 della presa è comunemente occluso, ulteriore misura per
impedire un collegamento errato della spina.
Figura 2.21: Cavo di connessione IDE
53
Minos
2.4.9
Interfacce
Interfaccia Seriale ATA
Soprattutto gli attuali hard disk hanno una possibile velocità di trasferimento spesso maggiore di quella consentita dall’interfaccia IDE. Dal
momento che la trasmissione parallela dei dati non consente di accrescere
oltre la velocità, le interfacce IDE sono state trasformate per utilizzare
una modalità seriale. Per poterle distinguere, le precedenti interfacce
parallele sono anche indi-cate come PATA, Parallel ATA, al giorno d’oggi.
La prima versione dell’interfaccia Serial ATA aveva una velocità di
trasmissione di 1.5 GBit/s. Dato che due bit aggiunti sono richiesti per
trasmettere ciascun byte la massima velocità di tra-sferimento dei dati
è pari a 150 MByte/s. Questo valore è di poco superiore alla massima
veloci-tà raggiungibile con la trasmissione in parallelo, che raggiunge i
133 MByte/s.
Nella generazione seguente dell‘interfaccia, indicata come Serial ATA
revision 2, la velocità di trasferimento è stata raddoppiata. Infatti è pari
a 3.0 GBit/s, che corrispondono a 300 MByte/s. Conseguentemente
l’indicazione utilizzata per designarla è Serial ATA 3.0 GBit/s.
La velocità di trasferimento è stata ulteriormente raddoppiata con la più
recente generazione dell’interfaccia, la Serial ATA Revision 3, che può
raggiungere una velocità di trasferimento dei dati fino a 6.0 GBit/s, ossia
600 MByte/s.
La differenza più evidente tra l’interfaccia parallela e quella seriale sta
nel diverso tipo di cavo che utilizzano. Invece di un cavo a piattina, in
questo caso si utilizza un sottile cavo con 8 con-duttori; due coppie di linee
servono per le funzioni di invio e ricezione. I conduttori non sono av-volti
ma disposti parallelamente; le linee di terra sono disposte accanto alle
coppie di trasmis-sione dei dati a formare uno stretto cavo piatto. La spina
ha sette piedini ed è fatta in maniera da impedire l’errato collegamento.
Figura 2.22: Unità hard disk con interfaccia SATA
54
Interfacce
Minos
Questi cavi hanno una lunghezza massima di un metro; lo spessore ridotto
ed una maggiore lunghezza li rendono più adatti dei cavi paralleli per
l‘assemblaggio all’interno del computer. I cavi paralleli, infatti, possono
anche ostacolare il flusso di aria di raffreddamento dalle ventole. A cominciare dalla revisione 2 dell’interfaccia SATA le spine sono state dotate
di un fermo, per evitare che si stacchino accidentalmente dalle prese.
Dato che il trasferimento seriale dei dati è una trasmissione da punto a
punto, ciascun cavo può connettere una sola unità al componente host.
Pertanto non vi è necessità di definire un’unità master ed una slave.
Anche le spine di alimentazione sono diverse da quelle per le unità a
connessione parallela: sono piatte, come quelle per il trasferimento dati,
e dotate di 15 contatti.
Di questi, tre sono destinati a condurre le tensioni di 3.3 V, 5 V e 12 V
rispettivamente; cinque conduttori costituiscono altrettante linee di terra.
Uno dei tre contatti in tensione sporge legger-mente rispetto agli altri, in
maniera che sia il primo a venire collegato quando la spina viene in-serita.
In tal modo è reso possibile l’inserimento ed il disinserimento dell’unità
durante il funzio-namento.
Un altro contatto è riservato ai segnali sull’attività dell’unità, ad esempio
per accendere un LED; lo stesso può servire per comandare l’accensione
dell’unità hard disk. Quando in un sistema sono connessi diverse unità
possono essere accesi in sequenza: essendo la corrente di accen-sione
più alta di quella per il funzionamento, è conveniente distribuire nel tempo
il carico così da ridurre l’assorbimento dall’alimentatore.
Dal momento che nemmeno le più recenti unità hard disk sfruttano completamente la velocità dell’interfaccia, nella revisione è stato previsto
un moltiplicatore di porte; mediante questo si possono connettere fino
a 15 unità ad una porta SATA, suddividendo tra esse la velocità di trasferimento complessiva disponibile.
Anche le vecchie unità con interfaccia parallela si possono connettere
alle porte SATA mediante un opportuno adattatore.
55
Minos
Interfacce
2.4.10 Interfaccia eSATA
La lunghezza massima del cavo SATA è utile per disporre più liberamente
le unità rispetto alla piastra madre, ma non è tuttavia sufficiente per le
unità esterne. Il problema è stato risolto con l’introduzione dell’interfaccia
eSATA, dove il prefisso “e” sta proprio per eterna.
Anche se l’interfaccia eSATA impiega spine differenti, la trasmissione dei
segnali avviene come nelle comuni porte SATA. Le prese sono dotate di
mollette che fissano le spine e ne impedisco-no l’imprevisto sganciamento. Per questo i cavi SATA non possono impegnare le prese eSATA. In
accordo alla loro funzione, le spine eSATA sono progettate per un numero
di inserimenti e sganciamenti molto più elevato di quello previsto per le
porte SATA interne.
Anche i cavi eSATA hanno una diversa concezione: non essendo protetti
all’interno del compu-ter hanno una schermatura più consistente. La
lunghezza massima raggiunge i 2 m.
Comunque le unità esterne sono connesse a porte SATA interne; ad
esempio si potrebbe trova-re una piastrina che porta una spina eSATA
verso l’esterno connessa ad una porta SATA inter-na.
Diversamente dalle porte USB e FireWire, i cavi eSATA non forniscono
alimentazione all’unità connessa, anche se esistono piani per modificare
questa situazione in futuro.
Figura 2.23: Unità con una presa eSATA
56
Interfacce
Minos
2.4.11 Interfaccia SCSI
L’interfaccia SCSI è così denominata dalle iniziali di Small Computer
System Interface, interfac-cia di sistema per piccoli computer, e serve
alla connessione di tipo parallelo per unità hard disk ed altre periferiche
al computer.
Oltre alle unità hard disk è frequente l’impiego dell’interfaccia SCSI per
la connessione al com-puter di dispositivi scanner ed unità di memoria
ottiche, come i lettori di CD-ROM.
L’interfaccia SCSI adotta uno specifico bus per il trasferimento dei dati.
Un adattatore, detto Host-Bus-Adapter, è spesso installato sulla piastra
madre del computer o fornito come scheda d’espansione; mediante questo adattatore è governata la comunicazione con le periferiche con-nesse.
Il primo standard di comunicazione SCSI venne stabilito nel 1986 ed
offriva una velocità di tra-smissione di 5 MByte/s. La lunghezza massima
del cavo di connessione era di 6 metri, così da consentire la connessione
di periferiche esterne oltre quelle interne.
Le periferiche che si possono connettere simultaneamente ad un bus
SCSI sono al massimo 7: ogni periferica riceve un distinto indirizzo a
questo scopo. L’indirizzo va generalmente impostato mediante microinterruttori sulle unità interne e commutatori rotanti per quelle esterne.
Una cascata di periferiche SCSI può quindi includere gli indirizzi da 0 a 7,
ciascuno utilizzabile da una sola unità e con la riserva del 7 all’adattatore.
Entrambi gli estremi della cascata devono avere una resistenza che funge da terminatore: questo è garantito dalla costruzione dell‘adatta-tore
ad una delle estremità e da una spina di terminazione che va inserita
all’altra estremità.
Figura 2.24: Cavo di connessione per l’interfaccia SCSI
57
Minos
Interfacce
I terminatori possono essere di tipo attivo e passivo. Un conduttore aggiuntivo è impiegato per fornire alimentazione elettrica al terminatore. La
tensione di alimentazione deve essere fornita da una sola unità.
I cavi di connessione per l’interfaccia SCSI sono dotati di 50 conduttori:
all’interno del computer sono piatti mentre per i cablaggi esterni sono a
sezione circolare. Le porte di connessione delle unità hard disk hanno
50 contatti disposti su due righe.
Le prese esterne rassomigliano ai connettori Centronics per stampante.
Si adottano anche spi-ne ridotte D-Sub-plugs con 25 contatti: in questo
caso alcune linee di terra sono combinate in-sieme.
La larghezza di banda dell’interfaccia SCSI era inizialmente di 8 bit, ma
per accrescere le velo-cità di trasferimento fu portata a 16 bit nel 1989
con il rilascio della versione SCSI-2, indicata come Wide SCSI. Su questa versione estesa del bus era anche possibile collegare il doppio delle
periferiche rispetto alla precedente.
Un’altra via per accrescere le velocità di trasferimento consiste
nell’aumentare la frequenza di comunicazione sul bus, come avviene per
la versione indicata come Fast SCSI. Ambedue le soluzioni consentono
di raggiungere una velocità di trasmissione di 10 MByte/s.
La versione estesa del bus richiede però connettori diversi, con 68 contatti,
e la lunghezza mas-sima del cavo è ridotta a 3 m quando la frequenza di
comunicazione è accresciuta. Utilizzando ambedue le tecniche in maniera
combinata si è raggiunta una velocità di trasmissione pari a 20 MByte/s
e la versione così fatta dell’interfaccia è detta Wide SCSI.
Negli anni ’90 è stata introdotta la versione Ultra SCSI, con frequenza di
comunicazione rad-doppiata così da poter raggiungere una velocità pari
a 20 MByte/s per le trasmissioni ad 8 bit e di 40 MByte/s per quelle a
16 bit. Con la versione successiva, detta Ultra2 SCSI, la velocità è stata
ancora raddoppiata.
L’ulteriore raddoppio della velocità fino a 160 MByte/s è stato reso possibile con la versione Ul-tra-160 SCSI, che opera trasmissioni esclusivamente a 16 bit e sfrutta sia il periodo di salita sia quello di discesa del
ciclo di clock per la trasmissione dei dati.
La velocità di trasmissione è stata raddoppiata ancora portandola fino
a 320 MByte/s con l’introduzione della versione Ultra-320 SCSI, l’ultimo
sviluppo dell’interfaccia SCSI. Non sono stati ricercati ulteriori incrementi
della velocità di trasferimento con questa interfaccia parallela per le
crescenti difficoltà connesse alla necessità di garantire la simultaneità dei
segnali. Lo svi-luppo è stato quindi orientato verso la trasmissione seriale.
58
Interfacce
Minos
2.4.12 Interfaccia Serial Attached SCSI
Lo sviluppo dell’interfaccia Serial Attached SCSI, abbreviato con SAS,
è l’ultima eredità dell‘in-terfaccia SCSI. La modifica sostanziale è il passaggio da una modalità parallela per la trasmis-sione dei dati a a quella
seriale.
Nel primo stadio di sviluppo l’interfaccia offre una velocità di trasmissione pari a 3 Gbit/s e, dal momento che la trasmissione di un byte di
dati richiede 10 bit di segnale, la velocità di trasferi-mento dei dati può
raggiungere 300 MByte/s. I piani di sviluppo dell’interfaccia prevedono
che si raggiungano due stadi a 6 MBit/s e 12 MBit/s di velocità.
L’interfaccia SAS opera in modalità full duplex e quindi richiede due
conduttori per consentire la trasmissione e la ricezione dei dati simultaneamente.
Le unità hard disk con interfaccia SAS hanno due porte di connessione,
dette anche Link: am-bedue possono esser connesse simultaneamente
all’adattatore, in maniera da raddoppiare la velocità di trasferimento, da
una parte, e di accrescere l’affidabilità della connessione garanten-do
una riserva in caso di guasto di un link, dall’altra.
Inoltre le unità hard disk SATA possono anche esser collegate ad una
porta SAS, mentre non è possibile il contrario. Essendo i dischi SATA
più economici delle unità SAS questo offre una possibilità per spazio di
memorizzazione extra a basso costo.
A differenza dalla versione parallela dell’interfaccia SCSI, non vi è necessità di terminatori per le connessioni SAS. La domanda ha anche stimolato
la produzione di unità hard disk che si pos-sono direttamente inserire
in una baia di espansione, con i contatti elettrici in forma di connetto-re
collocati sul pannello che viene a trovarsi posteriormente allorché i dischi
vengono inseriti. Dal momento che le linee di terra sporgono in avanti
rispetto a quelle di segnale i dischi posso-no esser sostituiti durante il
funzionamento.
Sebbene i dischi SAS siano relativamente costoso il loro impiego è
preferito nei computer server e nei centri di elaborazione dati, dato che
offrono un’elevata affidabilità.
59
Minos
Interfacce
2.4.13 Banchi per le memorie RAM
La memoria centrale di un computer è detta RAM, dalle iniziali di Random
Access Memory, che consente velocità di accesso ai dati molto maggiori
di quelle ottenibili con le unità hard disk. Tuttavia può conservare i dati
solo finché non viene tolta l’alimentazione e quindi è anche detta RAM
dinamica o DRAM.
Nei primi computer diversi componenti integrati di memoria venivano
disposti direttamente sulla piastra madre; in seguito vennero combinati
insieme a costituire un modulo che veniva inserito nel corrispondente
banco sulla piastra madre. Questo infatti consente di impiegare moduli
di differente capacità di memoria in dipendenza della richiesta d’uso della
RAM sul computer.
I primi moduli prodotti avevano banchi con 30 contatti ed erano designati
come SIMM, da Single Inline Memory Module; i contatti erano realizzati in
maniera che ambedue i lati del modulo con-dividessero gli stessi piedini
di contatto.
Il modulo SIMM ha una larghezza di 90 mm all’incirca, con un’asola ad
un’estremità che ne im-pedisce l’errato inserimento nel banco. Il modulo
va appoggiato leggermente inclinato sul con-nettore e quindi raddrizzato
in maniera che le due mollette all’estremità lo blocchino in posizione
corretta. Le stesse mollette vanno prima aperte (premendo sulle alette)
per smontare il modulo inclinandolo e poi estraendolo dal banco.
I moduli SIPP, Single Inline Pin Package-Module, sono molto simili ed
hanno 30 contatti disposti in riga.
Figura 2.25: Moduli di memoria SIMM, PS/2-SIMM e SD-RAM
60
Interfacce
Minos
La memoria SIMM ha una larghezza di banda di 8 bit e quindi, quando
vengono utilizzate con processori a 16 bit due moduli SIMM appaiati sono
necessari. Analogamente, per processori a 32 bit occorrono 4 moduli. Le
capacità di memoria di ciascun modulo sono 256 kByte, 1, 4 o 16 MByte.
I moduli di più comune impiego avevano una capacità fino a 4 MByte per
i costi allora proibitivi dei moduli di taglia maggiore.
Fin dalla prima introduzione dei processori per bus a 32 bit nel 1994 sono
state sviluppati i mo-duli PS/2-SIMM. Il nome deriva proprio dal fatto che
la serie di personal computer della IBM, denominata Personal System/2,
fu la prima a sfruttarne l’impiego.
I moduli PS/2-SIMM hanno 72 contatti e sono leggermente più lunghi dei
moduli SIMM. Il banco di connessione è diviso in due segmenti separati
da un dente. La larghezza di banda di queste memorie è 32 bit e quindi
anche un solo modulo è sufficiente per l’uso con processori a 32 bit.
Appena dopo l’introduzione dei bus a 64 bit con i processori Pentium i
moduli dovevano essere utilizzati in coppia.
I moduli PS/2-SIMM hanno taglie di 1, 4, 8, 16, 32, 64 or 128 MByte. Le
ultime due erano utiliz-zate di rado perché compatibili con poche piastre
madre.
Durante il periodo di passaggio dall’uso delle memorie SIMM a quelle
PS/2-SIMM era anche possibile utilizzare le prime in blocchi di quattro
inserendole mediante un adattatore nei banchi per PS/2-SIMM, così da
permettere l’uso di quelle memorie ancora costose sulle nuove schede
madre.
La tensione di alimentazione dei moduli SIMM è di 5 V. In generale i
moduli possono esser di-stinti tra Fastpage-RAM e EDO-RAM, con una
velocità di trasferimento dei dati leggermente maggiore per questi ultimi.
Infatti i dati memorizzati consecutivamente in uno stesso indirizzo vengono letti senza il bisogno di trasmettere ripetutamente l’indirizzo perché
è sufficiente l’indirizzo di colonna.
La frequenza di lettura dei moduli di memoria raggiunge un massimo di
66 MHz per i Fastpage-RAM e di 83 MHz per quelli EDO-RAM. I moduli
SIMM con 30 piedini comunemente sono del tipo Fastpage-RAM.
I moduli solitamente hanno otto integrati di memoria, in accordo al fatto
che un byte è costituito da otto bit. Altri ne hanno nove, dove il nono bit
fornito è quello di parità utilizzato per la corre-zione degli errori durante
il trasferimento dei dati.
61
Minos
Interfacce
A partire all’incirca dal 1999 i moduli SIMM vennero sostituiti da quelli
SDRAM, da Synchronous Dynamic Random Access Memory.
Questi moduli di memoria hanno 168 contatti e, a differenza dei moduli
SIMM, sono divisi sulle due facce della piastrina del modulo stesso. La
struttura della connessione è quindi detta DIMM, da Dual In-Line Memory Module.
Lungo la striscia dei contatti vi sono due asole, una nella mezzeria e
l’altra in prossimità di uno degli estremi; il connettore è quindi diviso in
tre segmenti.
I moduli SDRAM operano con il clock di sistema e dunque funzionano
in fase con il processore. La velocità di trasferimento dei dati che così
raggiunge è all’incirca il doppio di quella ottenibile con i vecchi moduli
EDO-RAM.
La larghezza di banda è 64 bit e la tensione di alimentazione è ridotta
a 3.3 V. Le frequenze di clock a cui possono lavorare i moduli sono pari
a 66, 100 or 133 MHz. Moduli di qualità scelta possono anche essere
accelerati fino alla frequenza di 150 o 166 MHz.
I moduli sono designati in accordo alla frequenza di lavoro per cui sono
progettati: PC-66, PC-100 o PC-133. Possono anche essere impiegati
con schede madre che funzionano a frequenze più basse.
La capacità di memoria dei singoli moduli SDRAM va da 16 MByte a
1024 MByte. Vanno distinti anche i moduli ad una e due facce, ossia con
integrati su di uno solo o ambedue i lati della pia-strina.
Un ulteriore incremento della velocità di trasferimento è stato raggiunto
con i moduli DDR-SDRAM, comunemente indicati come DDR-RAM.
La sigla DDR sta per Double Data Rate ed indica che la frequenza di
trasferimento è raddoppiata sfruttando sia il ramo di salita sia il ramo di
discesa del segnale in ciascun ciclo di clock per la trasmissione dei dati.
La designazione dei moduli DDRAM include quattro cifre che esprimono il valore arrotondato della velocità di trasferimento in MByte/s. Così
l’indicazione PC-2100 significa che la velocità di trasferimento è circa
pari a 2100 MByte/s. Con un bus a 64 bit la frequenza effettiva di trasferimento è di 266 MHz, che corrisponde ad un segnale di clock reale della
piastra madre con fre-quenza di 133 MHz.
I moduli DDR-RAM hanno 184 contatti e richiedono una tensione di alimentazione di 2.5 V. I moduli più recenti, sviluppati con la nuova tecnologia
DDR2, hanno invece 240 contatti e sono alimentati a 1.8 V, risultando così
incompatibili con i moduli DDR sia per ragioni meccaniche e sia elettriche.
I moduli DDR3, che sono disponibili sul mercato dal 2007, hanno egualmente 240 contatti, ma una tensione di alimentazione di soli 1.5 V;
pertanto, sono incompatibili con i vecchi connettori.
62
Interfacce
Minos
2.4.14 Moduli di memoria SO-DIMM
Alcuni tipi speciali di moduli per le memorie sono frequentemente impiegati nei computer porta-tili, a ragione dei limitati ingombri. Questi
moduli sono designati come SO-DIMM, che sta per Small Outline Dual
Inline Memory Module, e sono anche progettati per un ridotto consumo
e-nergetico.
I moduli SO-DIMM hanno 72 o 144 contatti, disposti su ambedue i lati
della piastrina, donde la denominazione DIMM. Il numero dei contatti
corrisponde alla larghezza del bus di 32 o 64 bit.
La tensione di alimentazione per moduli SO-DIMM a 72 piedini è pari a
5 V o 3.3 V, mentre per quelli a 144 piedini è solo di 3.3 V. Ambedue i tipi
di modulo hanno un’asola in prossimità della mezzeria della striscia dei
contatti e possono prevedere un bit di parità aggiuntivo.
I moduli SO-DIMM con tecnologia DDR-SDRAM hanno 200 contatti disposti su ambedue i lati. L’asola si trova a 15 mm dall’estremità più vicina
e la tensione di alimentazione è di 2.6 V.
Anche i moduli SO-DIMM con tecnologia DDR2-SDRAM hanno 200 contatti, ma l’asola si trova a 16 mm dall’estremità più vicina e la tensione
di alimentazione è di 1.8 V.
Diversamente, i moduli SO-DIMM con tecnologia DDR3-SDRAM hanno
204 contatti, una ten-sione di alimentazione di soli 1.5 V e la posizione
dell’asola è in prossimità della mezzeria per poterli distinguere dai tipi
precedenti.
Figura 2.26: Modulo di memoria SO-DIMM
63
Minos
Interfacce
2.4.15 Connettori per il processore
Il processore principale di un computer è il componente più costoso della
piastra madre. Per consentirne la sostituzione quando guasto o per riutilizzare un processore integro trasferendolo da una piastra guasta ad una
funzionante, i processori sono di frequente connessi alla piastra madre
mediante uno zoccolo. D’altra parte questo consente anche di aggiornare
il computer sostituendo il processore con uno più veloce.
A causa dello spazio limitato nei computer portatili spesso i processori
sono direttamente saldati alla piastra madre e questo ne impedisce
ovviamente la sostituzione.
Nel corso degli anni i diversi produttori di processori hanno sviluppato
molti tipi diversi e nel se-guito verranno presentati alcuni degli zoccoli
destinati ad accoglierli.
Il numero di contatti è andato costantemente crescendo con la complessità del processore. Uno degli zoccoli molto diffusi per l‘alloggiamento dei
primi processori Pentium è stato il cosiddetto Socket 7, con 321 distinti
contatti e destinato a funzionare con un bus operante a frequenze di
clock fino a 66 MHz.
Questo zoccolo è dotato di una leva che sposta il processore leggermente di lato mettendo così in contatto con una leggera pressione i piedini
del processore con i contatti sullo zoccolo. La leva azionata in apertura
permette la facile rimozione del processore dallo zoccolo stesso.
Questi zoccoli sono stati progettati anche per poter fornire alimentazione
al processore con due diverse tensioni allo stesso tempo. Infatti, il processore Pentium MMX richiedeva una tensione differente per il nucleo
di elaborazione (core) ed il bus dati.
Oltre che per i processori Intel, lo zoccolo Socket 7 poteva essere utilizzato per alloggiare i pro-cessori di altri produttori, come il K6 della AMD.
Un nuovo zoccolo, designato Slot 1, fu introdotto per il processore
Pentium 2 della Intel. In que-sto caso il processore e la sua memoria
cache erano alloggiati su di una piccola piastra con cir-cuito stampato
che veniva inserita nello Slot 1, dalla forma di un connettore lungo, alla
stregua delle schede di espansione. La piastra era dotata di 242 contatti
ed il processore con la cache erano racchiusi in un involucro protettivo.
Il produttore AMD utilizzava invece lo Slot A per i suoi processori Athlon,
detti anche K7. Questo era di forma meccanicamente compatibile con lo
Slot 1, ma i due tipi non erano intercambiabili dal punto di vista elettrico.
Lo Slot A sostituì lo zoccolo Socket A. Quest‘ultimo aveva ben 462 contatti
ed era compatibile con molti processori della AMD.
I primi processori Pentium 3 utilizzavano lo Slot 1 che fu successivamente
sostituito con lo zoc-colo Socket 370, dotato di 370 contatti come nella
designazione e con la capacità di raggiunge-re una frequenza di clock
per la comunicazione tra il processore ed il “chip set” sulla piastra madre
pari a 133 MHz.
64
Interfacce
Minos
Dal momento che il “chip set” rappresenta l’interfaccia di collegamento
tra il processore e le al-tre componenti del computer, come le porte di
espansione e la memoria centrale, questa fre-quenza di funzionamento è
critica per le prestazioni complessive del computer in termini di ve-locità
di elaborazione.
I processori Pentium 4 erano comunemente connessi alla piastra madre
mediante lo zoccolo Socket 478, con 478 contatti ed una frequenza di
clock fino a 200 MHz.
Gli elementi di raffreddamento dei processori Pentium 4 erano piuttosto
ingombranti perché era necessario dissipare una notevole quantità di
calore emanata dal processore. Pertanto necessi-tavano anche di un
ulteriore collegamento meccanico alla piastra madre.
Lo zoccolo Socket 775 è compatibile con i processori Pentium 4 come
con gli attuali Core 2 Duo e Xeon. I suoi 775 contatti sono piani e non
prevedono più la presenza di piedini. Questo siste-ma di connessione è
chiamato Land Grid Array e consente più elevate frequenze di clock che
con lo zoccolo Socket 775 arrivano fino a 400 MHz.
I processori successivi, come i Core i7, i5 ed i3, richiedono zoccoli con un
numero di contatti ancora maggiore. Vengono utilizzati gli zoccoli Socket
1156 e 1366, in cui la designazione indi-ca proprio il numero di contatti.
Con questi nuovi zoccoli i dati vengono trasmessi dal processore al “chip
set” attraverso molte linee seriali ad alta velocità, chiamate Lane. Il bus
di sistema è designato come QuickPath In-terconnect e può trasferire fini
alla velocità di 6.4 GBit/s su ciascuna Lane in full-duplex.
Molti contatti sono utilizzati per controllare la memoria centrale; il processore infatti comunica con le memorie DDR3-SDRAM direttamente,
senza la mediazione del “chip set”.
Figura 2.27: Socket 7 e Intel Pentium
65
Minos
Interfacce
2.5
Interfacce Audio
2.5.1
Trasmissione analogica del suono
I segnali audio sono comunemente stereo e quindi sono richieste due
linee per il canale destro e sinistro rispettivamente.
Un cavo coassiale viene utilizzato per ciascun canale a questo scopo
e quindi è impossibile una trasmissione differenziale del segnale che è
invece sfruttata in molte interfacce seriali ad alta velocità.
I cavi di questo tipo hanno nomi differenti nei vari paesi (ad esempio,
in Germania sono detti cavi “cinch”) mentre la ben nota denominazione
internazionale RCA sta per la sigla Radio Cor-poration of America. Il cavo
coassiale è schermato mediante il contatto cilindrico esterno.
I connettori sono di colori diversi per poterli distinguere: il rosso è utilizzato
per il canale destro ed il bianco o nero per il sinistro. Nelle apparecchiature che possono anche di registrare l’audio i le connessioni per questa
funzione sono contraddistinte invece dai colori giallo per il canale de-stro
e nero per il sinistro.
Dato che il contatto cilindrico interno sporge più di quello esterno che
porta la linea di terra i connettori RCA vanno inseriti soltanto con le apparecchiature spente.
I connettori RCA non sono normati con un preciso standard; pertanto in
campo professionale sono più comunemente utilizzati jack audio simmetrici. Al contrario i cavi RCA sono di impiego comune tra gli utenti non
professionali. Visto che linee distinte vengono utilizzate per la riproduzione e la registrazione non c’è bisogno di un cavo di cross-over quando
si collegano due appa-recchiature di registrazione.
Figura 2.28: Cavo RCA
66
Interfacce
Minos
I connettori DIN costituiscono una famiglia molto ampia. Hanno una
guardia cilindrica di metallo con un diametro di 13 mm ed i piedini dei
contatti sono disposti all’interno di questa.
Nel campo delle applicazioni audio i connettori DIN sono stati in larga
misura rimpiazzati dai connettori RCA. I tipi che prima di questa sostituzione erano più comunemente impiegati ave-vano tre piedini per la
trasmissione mono e cinque per i segnali stereo (detti a dado). Comunque i connettori DIN restano impiegati in molti altri campi di applicazione
e possono avere an-che un numero maggiore di piedini.
Ad esempio connettori DIN con 5 piedini erano utilizzati anche per le
tastiere dei computer co-me pure per il ben noto home computer Commodore C64 l‘unità a floppy disk era connessa con un connettore a 6
piedini e l’alimentazione era fornita al computer mediante un connettore
a 7 piedini.
Connettori a 5 piedini erano impiegati anche per le cuffie audio; tuttavia
in questo caso la dispo-sizione dei contatti non era a semicircolo bensì
a quinconce, ossia come i punti sulla faccia di un dado che rappresenta
il cinque.
I connettori DIN sono tuttora utilizzati in campo industriale; per evitare
che vengano accidental-mente sconnessi sono spesso realizzati con una
filettatura di fissaggio o un attacco a baionetta sulla ghiera.
Un’ulteriore variante è il connettore mini-DIN, con un diametro della
guardia metallica di soli 7 mm ed un numero di contatti che va da 3 a 9.
A titolo di esempio si può citare il connettore S-video che impiega 4 contatti, e quelli per la ta-stiera o il mouse del computer che ne prevedono 6.
Figura 2.29: Differenti connettori DIN e Mini-DIN
67
Minos
Interfacce
I jack audio sono un’altra famiglia di connettori per le interfacce audio,
standardizzata con la norma DIN IEC 60603-11.
I jack audio hanno un diametro di 6.35 mm oppure 3.5 mm; per le apparecchiature audio molto piccole si adottano anche jack del diametro
di 2.5 mm.
I contatti anulari sono disposti in senso longitudinale uno dietro all’altro. Il
primo dal lato frontale ha una scanalatura nella quale va ad agganciarsi
una molletta quando il jack viene inserito nella presa.
Il numero di contatti varia da due a quattro; due sono sufficienti per trasmettere un segnale mo-no, tre sono richiesti per la trasmissione stereo
e quattro vengono impiegati quando occorre tra-smettere un ulteriore
segnale, come ad esempio il segnale video composito in talune videocamere.
Nei connettori a due poli il contatto frontale porta il segnale mentre quello
posteriore fornisce la linea di terra. Nei connettori a tre poli il contatto
frontale porta il canale sinistro, quello interme-dio il canale destro ed il
contatto posteriore è ancora riservato alla linea di terra.
In campo professionale i connettori a tre poli vengono impiegati per
stabilire connessioni sim-metriche: il contatto frontale porta il segnale
mentre il contatto intermedio conduce lo stesso se-gnale con fase invertita. I disturbi esterni, esercitando lo stesso effetto su ambedue le linee,
la-sciano il segnale differenziale indisturbato.
Le prese jack possono essere equipaggiate con un contatto di commutazione; per le cuffie au-dio questo disinserisce l’altoparlante
dell’apparecchiatura quando viene inserito il jack.
Figura 2.30: Connettori jack da 6.35 mm stereo e da 3.5 mm con quattro
contatti.
68
2.5.2
Interfacce
Minos
Trasmissione digitale dell’audio
Le interfacce per la trasmissione digitale dell’audio sono designate come
S/P-DIF, dove l‘abbre-viazione sta per Sony/Philips Digital Interface. Il
campo d’utilizzo principale di questo tipo d’interfaccia è l’elettronica di
consumo destinata all’intrattenimento. Nel campo automobilistico poi, la
riduzione di masse consentita dalle connessioni digitali rispetto a quelle
analogiche è un vantaggio che ne favorisce la diffusione.
I segnali audio sono trasmessi elettricamente o per via ottica. Cavi coassiali con connettori RCA o jack con diametro di 3.5 mm sono utilizzati
per la trasmissione elettrica.
I connettori per la trasmissione ottica sono indicati come TOSLINK,
dove la designazione si rife-risce al marchio Toshiba che adottò questo
tipo d’interfaccia fin dagli anni ’80 per connettere i lettori di CD ad altre
apparecchiature audio.
Fibre ottiche di materiale plastico sono utilizzate come linee ottiche;
il diametri delle fibre è di 1 mm e la scelta delle fibre plastiche offre la
possibilità di curvare i cavi con raggi inferiori rispetto a quanto possibile
con le fibre di vetro.
Tuttavia, essendo lo smorzamento del segnale maggiore, la lunghezza
dei cavi in plastica non deve superare pochi metri. Il vantaggio della trasmissione ottica consiste nell‘ottenere il disac-coppiamento elettrico delle
apparecchiature connesse e l’assenza di disturbi elettrici o magneti-ci
sui cavi.
Una combinazione di porte audio elettriche ed ottiche è adottata su molti
computer portatili. La trasmissione elettrica è realizzata mediante un jack
audio da 3.5 mm. Sulla punta del jack si tro-va una finestra di plastica
trasparente che rappresenta la connessione per i segnali ottici.
I convertitori S/P-DIF sono utilizzati per trasformare segnali elettrici in
segali ottici e viceversa, anche se non tutti i convertitori sono in grado di
operare la conversione in ambedue i versi.
Al principio per le applicazioni digitali i segnali audio analogici erano
campionati con una fre-quenza di 32, 44.1 o 48 kHz ed il segnale digitale veniva trasmesso mediante l’interfaccia S/P-DIF. La modalità di
trasmissione adottata era la cosiddetta Pulse code modulation, PCM:
una frequenza maggiore accresceva la qualità dell’audio ma aumentava
anche la velocità di tra-smissione dei dati richiesta.
Oggigiorno i dati audio sono spesso già disponibili in formato digitale,
specialmente nella tra-smissione multicanale, come Dolby Digital or DTS;
anche questi segnali possono essere tra-smessi mediante l’interfaccia
S/P-DIF, ma l’apparecchiatura ricevente deve essere in grado di decodificarli. Pertanto il ricevitore deve poter commutare dalla modalità audio
PCM a quella multicanale.
69
Minos
Interfacce
2.6
Interfacce video
2.6.1
Interfaccia video composito
Il modo più semplice per collegare un video registratore ad un apparecchio
TV è utilizzare il ca-vo antenna. Lo stesso tipo di segnale può essere
trasmesso attraverso una connessione video composito.
Diversamente dal caso d’impiego dell‘antenna, il segnale video composito non è modulato su di una portante di data frequenza e non contiene
l’informazione per l’audio.
L’informazione video è trasmessa in formato analogico con una modalità
che è indicata in ingle-se come colour- picture- blanking- synchronous
signal ed abbreviata in Germana con FBAS da “Farb-Bild-Austast-Synchron Signal” che significa segnali colore -immagine -buio -sincronismo.
I segnalo di buio e sincronismo sono necessari per proiettare le distinte
righe che costituiscono l’immagine una dopo l’altra.
Il segnale immagine rappresenta l’immagine in bianco e nero mentre
l’informazione sul colore è aggiunta nel segnale.
L’informazione completa per ricostruire l’immagine è quindi inviata mediante un solo cavo. Spesso il cavo ha connettori RCA di colore giallo.
In aggiunta a questo una coppia con i connet-tori RCA rosso e bianco è
richiesta per trasmettere il segnale audio stereo.
Il segnale video composito può anche esser trasmesso mediante un
connettore SCART. La qualità dell’immagine trasmessa con il video
composito è migliore di quella che si può ottenere con la connessione di
un cavo antenna. Restano in ogni caso necessarie altre interfacce di alta
qualità per ottenere migliori prestazioni. comunque l’uso di cavi di ottima
qualità può sensibil-mente migliorare la qualità dell‘immagine trasmessa
in video composito.
Figura 2.31: Cavo con connettore RCA per video composito
70
2.6.2
Interfacce
Minos
Interfaccia S-video
Le interfacce S-video trasmettono i segnali video attraverso due linee
separate per le informa-zioni di luminosità e colore; infatti la denominazione sta per segnale “video separato”. Dal mo-mento che è comune
indicare le informazioni sulla luminosità (segnale di luminanza) con la
let-tera Y e quelle sul colore (crominanza) con C, un altra designazione
di questa interfaccia è Y/C.
La denominazione S-video è spesso erroneamente confusa con il formato
video S-VHS, proba-bilmente per il fatto che è molto più comune trovare
l’interfaccia S-video sugli apparati video che adottano il formato S-VHS
(videocamere e videoregistratori) che quelli in formato VHS.
L’interfaccia S-video trasmette un segnale video di qualità migliore di quello che si può ottenere con il video composito, e quindi questa interfaccia
è diffusa nelle apparecchiature per videoregi-strazione di elevata gamma.
Dal momento che le informazioni sulla luminosità e quelle sul colore sono
trasmesse con due linee separate dotate di una coppia di conduttori per
ciascuno dei segnali, a differenza del video composito è possibile sfruttare
appieno la banda di frequenza per il segnare di luminanza. Sono quindi
precisamente trasmissibili tutte le righe che costituiscono l’immagine e
l’incrementata ri-soluzione orizzontale per ciascuna riga rende l’immagine
più definita rendendo visibili anche i dettagli.
Nelle connessioni su linee lunghe, comunque, le due linee possono
disturbarsi vicendevolmen-te, comportando una qualità dell’immagine
peggiore di quella che si può ottenere con il video composito con cavi
lunghi oltre i 10 metri.
Le spine impiegati con le interfacce S-video sono connettori mini-DIN,
indicati come connettori “hosiden” in tedesco, anche se in passato altri
tipo di connessione erano usati. I segnali S-video possono pure essere
trasmessi mediante connettori SCART.
Le apparecchiature video non compatibili con l’interfaccia S-video possono elaborare solo il se-gnale di luminanza ed in conseguenza restituiscono
un‘immagine in bianco e nero.
Figura 2.32: Cavo S-Video
71
Minos
2.6.3
Interfacce
Interfaccia SCART
L’interfaccia SCART è stata sviluppata in Francia alla fine degli anni ’70
e quindi è diffusa prin-cipalmente in Europa, tant’è che è anche chiamata
Euro-AV.
Il connettore SCART ha 20 contatti disposti su due file. La schermatura
del cavo è ottenuta con il 21° contatto che nel connettore ha la forma
di una guardia metallica intorno ai contatti. La for-ma frontale di questa
guardia è quella di un trapezio asimmetrico, il che consente solo il verso
corretto d’inserimento nella presa.
L’interfaccia SCART trasmette diversi segnali video e un segnale audio
stereo. Nei cavi SCART semplici solo parte dei contatti è collegata per
consentire la trasmissione del segnale audio e del video composito.
I cavi SCART con tutte le connessioni, invece, consentono anche la
trasmissione dei segnali S-video ed RGB. In quest’ultimo caso su tre
linee separate vengono trasmessi i segnali per il ros-so, il verde ed il
blu; al momento che i segnali non includono nessuna informazione di
sincroni-smo, questo è derivato dal segnale composito. La trasmissione
RGB offre un’elevata qualità dell’immagine dato che le informazioni sul
colore sono trasmesse separatamente.
Una parte dei contatti impiegati per il segnale S-video è condivisa con
quelli usati per il segnale RGB; le apparecchiature devono quindi essere in grado di commutare tra RGB e S-video in ac-cordo ai segnali
trasmessi dall’interfaccia SCART, perché questa non può trasmettere
simulta-neamente i due tipi di segnale.
Un contatto aggiuntivo è utilizzato per la tensione di accensione; questo
ad esempio è sfruttato per accendere un apparato TV attraverso la sua
connessione SCART quando viene acceso un videoregistratore collegato
ad essa.
Figura 2.33: Connettore SCART
72
2.6.4
Interfacce
Minos
Interfaccia video a componenti
L’interfaccia video a componenti, anche nota come component, richiede
tre connettori RCA, come avviene per la trasmissione del segnale RGB,
ed è una connessione di alta qualità impie-gata principalmente nei lettori DVD. Infatti mediante questa, oltre alla qualità del formato digitale
dell’immagine sul supporto, viene mantenuta un’ottima trasmissione
del segnale. L’interfaccia consente anche la trasmissione del segnale
analogico HDTV.
A differenza del segnale RGB, le tra linee separate non sono utilizzate
per i tre colori: una linea è utilizzata per l’informazione di luminosità ed
è indicata con Y; le altre due trasmettono i segnali differenziali del blu e
del rosso rispetto al valore di luminanza dell’immagine, e sono comunemente indicate con Pb e Pr.
I distinti segnali hanno un intervallo di tensioni tra –0.5 e +0.5 V. Il massimo valore di tensione positiva del segnale Pb sta ad indicare il blu
mentre il massimo valore di tensione negativa il giallo; analogamente, nel
segnale Pr il massimo valore di tensione positiva corrisponde al rosso ed
il massimo valore di tensione negativa al colore complementare, il ciano.
La denominazione YPbPr è spesso erroneamente confusa con YUV, sistema che pure prevede la trasmissione differenziale dei segnali relativi al
colore ma con un diverso metodo di calcolo. Il sistema YUV è impiegato
nello standard PAL, ad esempio. I segnali differenziali sul colore possono anche essere calcolati in accordo al sistema YCbCr, ma questo
è utilizzato solo per le tra-smissioni video digitali, come la televisione
digitale terrestre DVB-T.
Queste interfacce video analogiche di alta qualità saranno probabilmente
rimpiazzate in futuro da interfacce digitali, come l’interfaccia HDMI, che
include strumenti di protezione dalla copia illecita del tipo HDCP.
Figura 2.34: Componente tomas de vídeo
73
Minos
Interfacce
2.7
Interfacce di rete per computer
2.7.1
Interfaccia Ethernet
Le reti locali di computer permettono uno scambio di dati rapido ed efficiente tra computer dislo-cati in postazioni diverse. Lo standard oggigiorno
più diffuso in assoluto per le reti locali cablate, dette LAN (Local Area
Network), è Ethernet.
La versione originaria dell’interfaccia Ethernet utilizzava cavi di connessione coassiali; si tratta-va di una rete con struttura di bus in cui tutte
le unità di rete erano connesse ad un solo cavo. Le unità di rete erano
collegate mediante un connettore a “T” che veniva direttamente connesso alle schede di rete. Entrambe le estremità del cavo di rete dovevano
avere una resistenza di terminazione.
Questo vecchio tipo di rete Ethernet è designato 10Base2. La massima
lunghezza del cavo per ciascun segmento è di 185 m ed un massimo di
30 unità di rete possono funzionare con esso. La velocità di trasferimento
massima è pari a 10 MBit/s. Il principale svantaggio di questa architettura
di rete è che bisogna disconnettere temporanea-mente la rete per inserire
una nuova unità e che l’eventuale danneggiamento del cavo comporta
il malfunzionamento dell’intero segmento.
Lo standard 10Base-T, invece, impiega cavi a coppie ritorte in luogo del
cavo coassiale, ed in-fatti è anche chiamato “twisted pairs”.
Le diverse unità di rete sono connesse in un’architettura a stella sicché
ciascuna ha un cavo di connessione distinto per il collegamento ad un
concentratore (hub o switch). Quando c’è più di un hub nella rete la
struttura è ad albero.
Anche la velocità massima di trasmissione in 10Base-T è pari circa a 10
MBit/s. I cavi impiegati sono indicati come Cat 3, che sta per categoria
3, includono due coppie di linee e possono ave-re una lunghezza fino
a 100 m.
Figura 2.35: Adattatore Ethernet per 10Base2 e Twisted Pair
74
Interfacce
Minos
I connettori ad otto piedini hanno quindi solo quattro contatti funzionanti.
Nel linguaggio comune sono indicati coma RJ45 o connettori modulari.
Cavi “cross-over” a coppie scambiate sono richiesti per il collegamento
diretto tra due computer. Le schede di rete più recenti possono anche
riconoscere automaticamente questa situazione ragion per cui il cavo
crossover non è più necessario.
La velocità massima di trasmissione è stata incrementata a 100 MBit/s
con l’interfaccia Fast E-thernet, anche designata come 100Base-T.
La massima lunghezza dei cavi è ancora 100 m ma la maggiore velocità
è ottenuta utilizzando altri tipi di cavo di categoria 5, abbreviato CAT 5.
Un ulteriore incremento che ha permesso di decuplicare la velocità di
trasferimento è stato rag-giunto con l’interfaccia Gigabit Ethernet, che
utilizza quattro coppie di cavi cosicché tutte gli otto contatti dei connettori
sono impiegati.
Le connessioni Ethernet, come accennato, vengono concentrate con unità
hub e switch; le pri-me hanno solo la funzione di distribuire i segnali e
quindi i dati che si originano ad una porta vengono replicati su tutte le altre.
Pertanto la larghezza di banda è suddivisa tra le unità con-nesse ad un
hub. Le unità switch, invece, possono connettere due client direttamente;
ad e-sempio due computer connessi allo stesso switch dotato di quattro
porte possono scambiare dati tra loro a piena velocità indipendentemente
dal traffico sulle altre porte.
L’interfaccia di rete Ethernet può anche avere parte dell’infrastrutture di
collegamento in fibra ottica; in tal caso non è possibile alimentare unità di
rete attraverso il cavo, come è invece pos-sibile, fino a potenze assorbite
di 15 W, mediante gli usuali cavi in rame.
Figura 2.36: Unità switch Ethernet
75
Minos
2.7.2
Interfacce
Interfaccia WLAN
L’interfaccia WLAN consente la connessione senza fili di diversi computer
tra loro ed alla rete internet; la sigla sta per Wireless Local Area Network,
anche se in molti paesi è invalso l’uso della denominazione Wi-Fi.
Lo standard WLAN è regolato dalla norma IEEE 802.11. In Europa le
frequenze per le trasmis-sioni WLAN vanno da 2.412 a 2.472 GHz e da
5.18 a 5.70 GHz.
L‘intervallo di frequenze più comunemente utilizzato è quello nello spettro
da 2.4 GHz, che in territorio europeo è suddiviso in 13 canali. I canali
hanno una larghezza di banda di 20 Mhz e quindi si sovrappongono parzialmente; per questo motivo reti WLAN adiacenti dovrebbero uti-lizzare
canali distinti.
Solo i canali 1, 7 e 13 non si sovrappongono tra loro.
Nello spettro di frequenze da 5 GHz in Europa sono disponibili 19 canali
senza sovrapposizione tra loro.
Lo standard IEEE 802.11 è stato aggiornato negli anni: nel 1999 è stata
emessa la versione IE-EE 802.11b, che lavora nello spettro da 2.4 GHz
con una velocità di trasmissione lorda fino ad 11 MBit/s, che corrisponde
ad una velocità effettiva di trasferimento dati pari a circa 5 MBit/s.
La versione IEEE 802.11a fu rilasciata nello stesso anno ma è poco
diffusa in quanto lo spettro di frequenze da 5 GHz era molto meno utilizzato a quell’epoca. Prevede una velocità di trasmis-sione lorda fino a
54 MBit/s, che corrisponde ad una velocità effettiva di trasferimento dati
gros-somodo pari alla metà.
Nel 2003 è stato emesso lo standard IEEE 802.11g che opera nella spettro
di frequenza da 2.4 GHz consentendo una velocità lorda di 54 MBit/s. Gli
apparati conformi a questa versione dello standard sono molto diffuse
e mantengono la compatibilità con la versione IEEE 802.11b, po-tendo
funzionare anche a velocità di trasmissione inferiori.
Le prime unità conformi alla versione IEEE 802.11n sono apparse nel
2009. Possono funziona-re in ambedue gli spettri di frequenza, 2.4 e 5
GHz, e lo standard consente velocità di trasmis-sione lorda fino a 300
MBit/s grazie al fatto che possono operare simultaneamente su diverse
antenne.
Il raggio massimo di copertura con le vecchie versioni di WLAN raggiunge
i 35 m all’interno di edifici ed all’incirca 100 m all’esterno. Il raggio d’azione
è stato raddoppiato con l’introduzione dello standard IEEE 802.11n. La
copertura effettiva, in ogni caso come per le altre reti radio, dipende dalle
specifiche condizioni locali come la natura e lo spessore delle pareti.
76
Interfacce
Minos
Lo standard IEEE 802.11a fu migliorato con l’introduzione della versione
IEEE 802.11h; anche se la velocità di trasmissione non fu incrementata.
Alcuni canali nello spettro a 5 GHz possono essere sfruttati solo per
trasmissioni al chiuso.
La massima potenza di trasmissione consentita nello spettro a 2.4 GHz è
circa 100 mW, mentre una potenza fino a 200 mW può essere impiegata
nello spettro a 5 GHz e, per alcune specifiche frequenze, è consentita
anche una potenza di trasmissione fino a 1000 mW.
Sebbene due unità client possano collegarsi direttamente attraverso
l’interfaccia WLAN, gene-ralmente una base d’accesso centrale, denominata Access Point, viene impiegata. L’Access Point può essere connesso
ad una rete locale cablata o direttamente ad internet. Le unità con questa
caratteristica sono designate come WLAN router.
Una rete dati senza filo può essere estesa mediante ripetitori WLAN.
Molti Access Point funzio-nano in questo modo, anche se ciò riduce la
banda passante per l’unità client perché anche i ripetitori devono simultaneamente mantenere il collegamento con l’Access Point.
Diversamente, un’unità bridge consente di stabilire la connessione senza
filo tra due punti, co-me ad esempio due edifici.
Data l’area di copertura che può anche essere esterna al perimetro di
un edificio all’interfaccia WLAN potrebbero accedere persone non autorizzate; ecco perché quando si utilizza la connes-sione senza filo è
necessario applicare un sistema di cifratura.
L’algoritmo di protezione WEP, che sta per Wired Equivalent Privacy, non
è più affidabile per sicurezza al giorno d’oggi, dato che i computer attuali
possono agevolmente generare una chia-ve di accesso. Lo standard
di protezione WPA, Wi-Fi Protected Access, è più sicuro ed andreb-be
sempre utilizzato in alternativa al WEP.
I punti di accesso WLAN pubblici sono chiamati Hot Spot e sono spesso
a pagamento.
Figura 2.37: Antenna WLAN
77
Minos
2.7.3
Interfacce
Interfaccia Bluetooth
L’interfaccia Bluetooth è un sistema di comunicazione radio nato per
ridurre l’elevato numero di cavi per la connessione dei computer alle
periferiche. L’azienda Ericcson iniziò lo sviluppo di questo standard su
vasta scala. Il nome Bluetooth si riferisce al re danese Blauzahn, che
nel 10° secolo riuscì ad unificare la Danimarca ed ampie regioni della
penisola Scandinava.
La frequenza per le trasmissioni Bluetooth varia tra 2.402 e 2.480 GHz,
appartenenti all’intervallo ISM, che sta per Industrial Scientific and Medical. Infatti le apparecchiature che o-perano in questo spettro di frequenza
necessitano solo di un’approvazione di carattere genera-le. Tuttavia
possono aver luogo interferenze con altri apparati, ad esempio i forni
a microonde funzionano nello stesso campo di frequenze. Per evitare i
disturbi la frequenza viene continua-mente variata, con un procedimento
chiamato frequency hopping, che può arrivare fino a 1600 cambiamenti
al secondo fra le 79 diverse frequenze utilizzabili.
La versione 1.0 dello standard Bluetooth fu messo a punto nel 1999.
Poiché aveva diversi difet-to sicché la prima versione funzionante, la 1.1,
giunse sul mercato nel 2001. Alla fine del 2003 fu rilasciata la versione
1.2, che introduce la tecnica di adaptive frequency hopping; le frequen-ze
disturbate vengono temporaneamente lasciate inutilizzate.
La velocità massima di trasmissione con la versione 1.2 è di circa 1MBit/s,
che corrisponde ad una velocità effettiva di trasferimento pari a 730 kBit/s.
La versione 2.0 resa disponibile nel 2004 consente di raggiungere un valore quasi triplo della velocità di trasferimento netta, all’incirca 2.1 MBit/s,
grazie al migliorato procedimento di modu-lazione detto Enhanced Data
Rate, abbreviato con EDR.
Nel 2007 è stato rilasciato il nuovo standard 2.1 che incorpora alcune
migliorie ulteriori, come un ridotto consumo energetico.
La versione 3.0 è stata presentata nel 2009 e dovrebbe consentire una
maggiore velocità di tra-sferimento soprattutto per grosse moli di dati.
In dipendenza dal raggio d’azione, l’interfaccia Bluetooth può essere
distinta in tre classi: le ap-parecchiature in Classe 1 trasmettono ad una
potenza massima di 100 mW con un raggio d’azione corrispondente fino
a 100 m.
La massima potenza di trasmissione per le apparecchiature di Classe 2
è di soli 2.5 mW che permette di raggiungere un raggio di copertura di 50
m. Infine, le apparecchiature di Classe 3 hanno una potenza massima di
1 mW con un raggio d’azione massimo di 10 m. Ovviamente gli ostacoli,
come le pareti, riducono il raggio effettivo, mentre antenne direzionali
permettono di ampliarlo.
78
Interfacce
Minos
Per le apparecchiature destinate a funzionare con alimentazione a batteria è innanzitutto che le potenze di trasmissione siano mantenute basse
per garantire sufficiente autonomia. Infatti que-sto requisito è molto più
importante di un ampio raggio di trasmissione per le connessioni Bluetooth degli auricolari senza filo e dei telefoni cellulari. Diversamente per
gli adattatori Bluetooth di unità alimentate dalla rete elettrica, come le
stampanti, un basso consumo energetico non è un fattore primario.
L’interfaccia Bluetooth consente il collegamento due o più unità (fino ad
otto) per stabilire una rete a corto raggio, detta pico-network.
In questo sistema una sola unità opera in funzione di master ed assegna diversi intervalli di tra-smissione alle unità slave, che sono quindi al
massimo sette. Le ulteriori unità che tentano il col-legamento possono
essere messe in uno stato di attesa e riattivate quando richiesto.
Le reti pico-network possono anche essere interconnesse, mediante
un’unità deve essere col-legata simultaneamente a diverse reti, anche
se può agire da master in una sola di queste.
Pertanto 10 pico-network al massimo possono essere interconnessi per
formare una rete più ampia detta scatter network. Dal momento che i
diversi client di questo tipo di rete possono col-loquiare direttamente l’un
l’altro, questo sistema di rete è detto auto-organizzato. Naturalmente più
popolata è la rete più bassa è la velocità di trasferimento dei dati tra le
unità.
La connessione è quindi stabilita con la prima unità Bluetooth, che assume la funzione di master; le unità non ancora connesse effettuano una
scansione di parte delle frequenze a dati intervalli di tempo e verificano la
presenza di richieste da parte delle altre unità. Le unità posso-no anche
rifiutare le richieste, in questo caso sono dette invisibili.
Molte apparecchiature differenti possono scambiare dati attraverso
l’interfaccia Bluetooth; ov-viamente le velocità di trasmissione sono
diverse tra cuffie auricolari e stampanti o mouse. Per-tanto la velocità
di trasmissione è determinata in base al “profilo” associato a ciascuna
apparec-chiatura. Future necessità di comunicazione non previste inizialmente per un’apparecchiatura possono quindi essere assicurate
mediante nuovi profili.
A titolo d’esempio, il profilo head-set, abbreviato in HSP, è utilizzato per
le cuffie auricolari men-tre quello denominato BPP, che sta per Basic
Printing Profile, consente di far funzionare una stampante con l’interfaccia
Bluetooth.
79
Minos
2.7.4
Interfacce
Interfaccia IrDA
L’interfaccia IrDA consente il trasferimento dei dati mediante trasmissione
all’infrarosso.
La lunghezza d’onda della luce all’infrarosso è compresa tra 850 e 900 nm.
La prima azienda ad introdurre questa interfaccia fu la Hewlett-Packard.
In seguito fu formato in collaborazione con altre aziende un’associazione
per il suo sviluppo, la Infrared Data Associa-tion, da cui prende il nome
l’interfaccia.
La trasmissione mediante l’interfaccia IrDA richiede che siano otticamente
affacciate le due ap-parecchiature trasmittenti e riceventi, con una distanza massima di 1 m.
L’interfaccia IrDA adotta un sistema di trasmissione seriale half-duplex
ed è stata realizzata in due versioni principali.
La IrDA 1.0 con una velocità di trasmissione da 9.6 a 115.2 kBit/s, pari
a quella standard dell’interfaccia seriale e quindi è detta Serial Infrared,
abbreviato SIR.
La versione 1.1, invece, ha elevato la velocità di trasmissione fino a 4
MBit/s ed è perciò deno-minata Fast Infrared, FIR.
L’interfaccia IrDA è impiegata innanzitutto sui telefoni cellulari ed in alcune
stampante. Con la diffusione del Bluetooth ha via via perso diffusione.
L’interfaccia IrDA non va confusa con il sistema di funzionamento dei
telecomandi per TV e si-mili. Anche questi sfruttano luce all’infrarosso
ma il protocollo di trasmissione è totalmente di-verso.
Figura 2.38: Interfaccia IrDA di un telefono cellulare
80
Interfacce
2.8
Interfacce telefoniche e internet
2.8.1
Telefoni analogici
Minos
I telefoni permettono di comunicare in voce tra tutti i luoghi del mondo. In
differenti Paesi le spi-ne telefoniche hanno forme molto diverse. Nel seguito viene presentata la forma che hanno in Italia confrontata con quella
adottata in Germania. Il sistema di funzionamento è in ogni caso simile.
Le centrali telefoniche connettono le singole utenze telefoniche attraverso
armadi. Da questi si diparte un cavo individuale per ciascuna utenza. La
linea di trasmissione richiede due soli fili che trasmettono tutte le informazioni necessarie alla comunicazione telefonica, il parlato ed i toni di
chiamata. I cavi sono indicati come a e b.
La connessione alimenta le apparecchiature telefoniche della rete pubblica con una corrente continua alla tensione di 60 V. Questa tensione
può anche essere inferiore nei collegamenti ai centralini privati. Il filo b
è collegato al potenziale di riferimento 0 mentre quello a fornisce una
tensione negativa. In Italia i colori bianco e rosso sono utilizzati con la
stessa funzione del filo a e b rispettivamente.
Il parlato è trasmesso con una banda di frequenza tra 300 e 3400 Hz.
Oggigiorno le informazio-ni relative al parlato sono trasmesse in forma
analogica solo tra l’armadio e l’utenza, il cosiddet-to ultimo miglio; nelle
centrali le informazioni sono convertite in formato digitale ed anche
l’interconnessione delle utenze è realizzata in digitale.
Il cavo bifilare è connesso ad un presa telefonica. In Italia le prese tradizionali a muro hanno tre contatti disposti, come corrispondenti i reofori
delle spine telefoniche, a triangolo. Il terzo contat-to è utilizzato per la
ripetizione della linea bianca a favore delle spine collegate in cascata.
N
F
N
3
4 3
4 3
4
2
5 2
5 2
5
1
6 1
6 1
6
Figura 2.39: Presa telefonica NFN e spina F utilizzate in Germania
81
Minos
Interfacce
Que-ste spine sono progressivamente sostituite da quelle modulari, nel
formato detto RJ11, che cor-risponde al connettore delle nuove apparecchiature telefoniche (apparecchi telefonici, fax e mo-dem analogici).
Esistono cavi ed adattatori per consentire il collegamento di queste anche
alle vecchie prese.
In Germania la spina telefonica ha tre prese con la codifica F, per „Fernsprecher“ che è la linea telefonica effettiva, o N, „Nachrichten-Endgerät“
o “Nebengerät” che è per i terminali di comuni-cazione.
Le spine F ed N hanno forma diversa, con un dente in basso per le F ed
in alto per le N, in ma-niera che sia possibile solo la corretta connessione.
Le spine di tipo F hanno solo due contatti attivi, connessi ai fili a e b;
le spine di tipo N, utilizzate per i fax e le segreterie telefoniche, hanno
invece quattro contatti. Dal punto di vista elettrico le prese F sono in
cascata a quelle N e quando nessuna spina è connessa semplicemente
i con-tatti 1 e 6 come quelli 2 e 5 sono elettricamente chiusi in maniera
che la presa sia by-passata.
Quando viene inserita una spina i contatti si aprono e, grazie al cavo a
quattro fili connesso alla spina, il fax o la segreteria connessa ripetono il
segnale per la presa telefonica quando non im-pegnano la linea.
Nel passato gli apparecchi telefonici a disco combinatore utilizzavano un
sistema di composi-zione ad impulsi per stabilire la comunicazione. Gli
impulsi erano generati quando il disco ritor-nava nella posizione iniziale e
una volta ricevuti dalla centrale venivano elaborati per intercon-nettere la
linea con quella dell’utente chiamato corrispondente al numero telefonico
codificato dagli impulsi. La composizione della cifra 0 generava 10 impulsi.
Con l’avvento delle centrali digitali le cifre vengono composte mediante i
tasti sull’apparecchio; ciascuno di questi genera due frequenze corrispondenti al numero a cui corrisponde e questo sistema è detto composizione
a multifrequenza.
Le frequenza impiegate sono comprese tra 697 e 1633 Hz e, ad esempio,
la cifra 1 è codificata con le frequenze 697 e 1209 Hz, mentre la codifica
della cifra 2 contiene 697 Hz e 1336 Hz.
Con le otto frequenze disponibile si possono codificare le cifre da 1 a 0
i simboli asterisco e cancelletto, e quattro ulteriori lettere comunemente
codificate con le lettere da A a D. La grande maggioranza dei telefoni
attuali adotta questa procedura di composizione.
82
2.8.2
Interfacce
Minos
Rete ISDN
La rete ISDN prende il nome dalle iniziali di Integrated Services Digital
Network. Infatti consente di trasferire i dati in forma digitale direttamente
all’utenza. Per realizzare il trasferimento è ne-cessario connettere alla
linea dell’utente una borchia NTBA, Network Termination for ISDN Basic
Access. I cavi della porta NTBA sono quindi connessi alle comuni prese
telefoniche. Ap-parati diversi non possono però più esser connessi a
queste.
La borchia NTBA fornisce un accesso detto S0-bus connesso a diversi
terminali; il caso più co-mune è di due terminali ISDN direttamente connessi alla borchia.
Con prese addizionali, fino a 12 sul bus S0 NTBA, è possibile connettere
un massimo di 8 ap-parecchiature simultaneamente.
La lunghezza massima del cavo dipende dal tipo usato ed a partire dalla
borchia NTBA può su-perare i 100 m. Posizionando la borchia al centro
il bus S0 si può estendere da due lati ed a ciascuna estremità richiede
una resistenza di terminazione.
Al bus si possono collegare fino a quattro apparecchi telefonici senza alimentazione propria; in tal caso la borchia NTBA va connessa ad una presa
elettrica da 220 V e fornisce l’alimentazione richiesta. Per collegare più
di quattro telefoni quelli eccedenti devono avere ali-mentazione propria.
Non c’è bisogno di alimentazione elettrica della borchia se tutti i telefoni
hanno alimentazione propria. In caso di mancanza dell’energia elettrica
un apparecchio, purché conforme alla moda-lità di funzionamento emergenza, può ricevere alimentazione direttamente dalla linea telefonica
tramite la borchia ed essere utilizzato per inoltrare chiamate semplici.
Per collegare un comune telefono analogico al bus S0 è richiesto un
semplice adattatore o un centralino privato. Questo consente di collegare
diversi apparecchi e anche fax.
Il terminale base ISDN fornisce due distinte linee telefoniche, cosiddette
B channel, con una velocità di trasferimento di 64 kBit/s ciascuna. I canali
possono essere connessi in multiplex a richiesta così da poter raggiungere
una velocità di 128 kBit/s. Un terzo canale, detto D channel, è riservato alla
trasmissione delle informazioni di controllo con una velocità di 16 kBit/s.
Se sono richieste più linee telefoniche è necessaria un’interfaccia a più
alta capacità, che per-mette di gestire 30 canali B a 64 kBit/s ciascuno ed
un canale D, anch’esso con 64 kBit/s di ve-locità. Combinando insieme i
canali B si ottiene una velocità di trasferimento fino a 2 MBit/s.
83
Minos
2.8.3
Interfacce
Sistema DECT
I telefoni senza filo, detti cordless, permettono di comunicare anche in
movimento, e sono prin-cipalmente destinati ad un uso all’interno.
L’unità base di un telefono cordless è connessa ad una presa telefonica
a muro mediante un cavo come per i comuni apparecchi. Il segnale è
quindi radiotrasmesso al telefono senza filo.
Fino al 2008 i telefoni più diffusi adottavano uno standard detto CT1+
che trasmetteva in moda-lità analogica ed emetteva basse radiazioni. Il
trasmettitore del telefono funziona con frequenze comprese tra 885 MHz
e 887 MHz, mentre la base opera con una potenza massima di trasmissione pari a 10mW su di una frequenza compresa tra 930 MHz e 932 MHz.
Dal 1 gennaio 2009 lo standard CT1+ non è più autorizzato in Germania
essendo state asse-gnate le sue frequenza di funzionamento ad altri
servizio radio mobili.
Fin dal 1992 sono stati resi disponibili telefoni cordless funzionanti con il
nuovo standard DECT, Digital Enhanced Cordless Telecommunications.
In Europa le frequenza di funzionamento DECT sono comprese tra 1880 e
1900 MHz; gli appa-recchi degli USA non si possono utilizzare in Europa
essendo diverse quelle previste colà.
La potenza di trasmissione della base raggiunge i 250 mW, anche se la
trasmissione avviene in un periodo ogni 24 intervalli di tempo, per cui la
potenza effettiva media è di 10 mW.
La potenza di trasmissione per le apparecchiature che adottano lo standard ECO-DECT viene regolata in base alla distanza dalla base, così da
ridurre il livello medio di radiazioni.
Il protocollo di trasmissione utilizzato è detto GAP, Generic Access Profile,
che permette di col-legare le apparecchiature mobili a basi di altri produttori. In questo caso il telefono può garantire le operazioni telefoniche base,
mentre funzioni speciali, come le chiamate in conferenza, po-trebbero
non essere disponibili se non con una base dello stesso produttore.
2.8.4
Telefonia mobile
Un sistema di telefonia mobile a vasto raggio esiste da molti anni in
Europa, anche se l’iniziale impostazione analogica della rete è stata
ormai dismessa nella maggior parte dei Paesi (in Italia la rete TACS ha
smesso di funzionare anche dopo il passaggio al sistema digitale chiamato e-TACS, in Germania l’ultimo sistema analogico, detto C-network,
è cessato alla fine del 2000).
84
Interfacce
Minos
La seconda generazione di reti mobili, perciò indicate anche come 2G, è
stata sviluppata su ba-se digitale ed adotta lo standard GSM standard, che
sta per Global System for Mobile Commu-nications. Le frequenze disponibili per questo standard rappresentano diverse reti di comunica-zione:
in Germania, ad esempio, la rete D opera a 900 MHz, mentre quella E a
1800 MHz. an-che in Italia sono disponibili tre bande di comunicazione
(900/1800/1900 Mhz).
Dato che la conversazione telefonica richiede una comunicazione full
duplex, due diversi canali sono utilizzati nella banda, con una differenza
di 45 MHz, per la trasmissione dal terminale mo-bile alla rete, detto canale
di uplink, e viceversa, detto canale di downlink.
Le reti mobili sono anche dette “cellulari” perché sono articolate in celle,
ciascuna delle quali ha al suo centro una torre di trasmissione (anche
detto “palo”). L’area coperta dalla cella dipende dal numero di terminali
che si prevede debba servire ed ovviamente dalla conformazione del
territorio; in aperta campagna ed in piano una buona ricezione è possibile
fino a 35 km dalla torre, mentre nelle aree urbanizzate questa distanza
è considerevolmente minore.
A differenza delle apparecchiatura che operano con lo standard DECT, i
terminali cellulari pos-sono funzionare anche se in movimento a velocità
fino a 250 Km/h, consentendo ad esempio una conversazione mentre si
viaggia in treno. Il terminale, infatti, è in grado di passare da una cella a
quella adiacente durante la chiamata, operazione indicata come handover.
La comunicazione tra due terminali cellulari è resa possibile mediante
una connessione line-switched, ossia con una distinta connessione per
ciascuno dei partner della conversazione. Questo consente anche il
trasferimento dei dati, ma con una velocità massima teorica di soli 14.4
kBit/s, che si riduce a 9.6 kBit/s effettivi considerando la necessità di
correzione degli erro-ri.
Per ottenere connessioni più veloci il trasferimento viene realizzato in
modalità packet-switched; in questo caso i dati sono organizzati in pacchetti, trasmessi indipendentemente, co-me ad esempio nella tecnologia
GPRS, che stan per General Packet Radio Service.
L’impegno della rete in modalità GPRS non dipende dal tempo di connessione ma solo dal vo-lume di dati e quindi può essere costantemente
stabilita, in una modalità detta “always on”. La velocità massima di trasferimento è realizzata in downlink e può raggiungere 50 kBit/s.
Un incremento di questa si può ottenere con la modalità EDGE, che sta
per Enhanced Data Rates for GSM Evolution. Un metodo di modulazione
migliorato consente velocità in downlink fino a 200 kBit/s. La rete GSM
evoluta è detta anche 2.5 G, perché intermedia tra le reti di se-conda
generazione e quelle di terza generazione, presentate nella sezione
seguente.
85
Minos
2.8.5
Interfacce
Sistema UMTS
Un ulteriore incremento della velocità di trasferimento, richiesto dalla
maggiore quantità di dati scambiati per le applicazioni mobili evolute,
ha sostenuto lo sviluppo della rete 3G con il sistema UMTS, Universal
Mobile Telecommunications System.
Questo funziona con frequenze da 1900 fino a circa 2200 MHz, quindi
superiori a quelle utilizza-te per la rete GSM.
Le velocità di trasferimento raggiungibili con l’UMTS sono 384 kBit/s in
downstream e fino a 128 kBit/s in upstream.
Un miglioramento dell’UMTS è stato ottenuto con il sistema HSDPA,
abbreviazione di High Speed Downlink Packet Access, che offre velocità di trasferimento maggiori. La migliorata mo-dalità di modulazione
che rende possibile l‘incremento di velocità è orientata nel solo verso di
trasmissione dalla rete al terminale, donde l’indicazione di Downlink nel
nome del sistema.
Con il sistema HSDPA è possibile una velocità di ricezione dei dati
(download) a 3.6 MBit/s, e fino a 7.2 MBit/s, comparabili con quelle di
una connessione cablata di tipo DSL.
Il corrispondente sistema HSUPA, invece, offre maggiori velocità di trasferimento alla rete (up-stream) fino a 1.4 MBit/s.
2.8.6
Rete WiMAX
Dal momento che è costoso e difficile servire ampie zone rurali con
connessioni ad internet via cavo con ampia banda, è stata sviluppata la
soluzione di rete radio WiMAX, che sta per Wor-ldwide Interoperability
for Microwave Access.
In Germania, la rete WiMAX opera con frequenze tra 3400 e 3600 MHz.
La modalità di funzio-namento può essere fissa o mobile; quest’ultima,
mobile WiMAX, consente di trasferire il colle-gamento su un’altra cella
senza soluzione di continuità.
In ambiente urbano la ricezione è possibile fino a circa 3 km dal palo di
trasmissione, mentre in aperta campagna la connessione senza ostacoli
è possibile fino a 50 km. La velocità massima di trasferimento teorica è
pari a 108 MBit/s; dal punti di vista pratico questo significa una veloci-tà
effettiva di circa 5 MBit/s.
Come nell’UMTS, i terminali connessi in ciascuna cella si dividono la
massima velocità di trasfe-rimento. Per connessioni fisse in ambiente
interno è raccomandato l’uso di un’antenna esterna.
A confronto con la WLAN la velocità di trasferimento è inferiore ma il
raggio d’azione sensibil-mente maggiore. La direzione di sviluppo del
WiMAX dipenderà dalle esigenze che si mercato.
86
2.8.7
Interfacce
Minos
Sistemi DSL
La sigla DSL sta per Digital Subscriber Line, ed indica una connessione
dati ottenuta mediante il comune doppino telefonico, con una velocità di
trasferimento attuale fino a 50 MBit/s.
Questa velocità massima è considerevolmente maggiore di quella che si
può ottenere con un modem analogico o anche una connessione ISDN
e, ovviamente, decresce con la lunghezza della linea. La trasmissione
avviene ad alta frequenza, fino a 30 MHz e, dato che lo stesso cavo
è utilizzato per le conversazioni telefoniche, le basse frequenze per il
parlato vengono separate con opportuni filtri detti comunemente splitter.
Anche gli armadi telefonici richiedono uno splitter per gestire le comunicazioni telefoniche e le connessioni DSL separatamente: dal lato dell’utente
va collegato un modem DSL ed all’armadio un apparato DSLAM, che
sta per DSL Access Multiplexer, comunemente connesso ad internet in
fibra ottica.
Un sistema di connessione molto utilizzato per le connessioni DSL è quello
previsto dalla va-riante di tipo asimmetrico, detto ADSL che non prevede,
a differenza di quello simmetrico, pari velocità in download ed upload.
Gli apparati più diffusi hanno velocità di download fino a 6 MBit/s e di
upload fino a 0.5 MBit/s. Il sistema detto ADSL2+ ha accresciuto tali
velocità fino a 16 MBit/s in download e1 MBit/s in u-pload.
Un ulteriore aumento di velocità è stato raggiunto con il sistema denominato VDSL, per Very High Speed Digital Subscriber Line. In Germania
nel 2009, il sistema VDSL2 ha consentito di raggiungere fino a 50 MBit/s
in download e fino a 10 MBit/s in upload.
Queste altissime velocità sono però possibili solo con una ridotta lunghezza del cavo, alla di-stanza di 1000 m dall’armadio. Per questo motivo
in molte città sono stati installati apparati DSLAM nelle aree pubbliche
dei quartieri abitati.
87
Minos
Interfacce
3
Interfacce di Software
3.1
Interfacce di programmazione
Le interfacce di programmazione sono richieste per consentire lo scambio
dei dati tra diversi programmi per computer. Sono anche indicate come
API, sigla che sta per “application pro-gramming interface”.
Le interfacce di programmazione sono quindi di primaria importanza per
i programmatori e non saranno discusse in dettaglio qui; tuttavia alcune
nozioni base al loro riguardo possono risultare utili anche per un comune
utente, come presentato negli esempi che seguono.
A volte risulta molto utile avere una mappa interattiva inserita in un sito
web; è facile ottenerla dal servizio Google Maps, per il quale è necessaria
una registrazione. L’interfaccia Maps-API che si riceve da Google può
quindi essere aggiunta al proprio sito web. Quando la pagina viene visitata, quindi, si accede anche alle informazioni corrispondenti in Google
Maps e la mappa desiderata viene visualizzata.
Il motore di ricerca Wolfram Alpha offre parimenti un’interfaccia che fornisce accesso alle sue risorse attraverso altri programmi.
Esistono anche interfacce per servizi, come Flickr, che permettono di
condividere tramite internet foto e video ed anche di entrare in contatto
con altri utenti. Questo consente di inviare le informazioni dell’utente ad
altri programmi.
Anche i tour operator veicolano le loro offerte di viaggio attraverso interfacce; le agenzie di viaggio se ne servono per accedere a questi dati e
ricercare le offerte adatte ai loro clienti.
Nel campo della moneta elettronica, ad esempio, il servizio di PayPal
integrato nel sistema di aste on line eBay consente i trasferimenti di
denaro; un negozio on line si può quindi collegare alle funzioni di pagamento on line.
In generale, l’enorme incremento della reti informatiche e la nascita di
nuove risorse ed oppor-tunità ha prodotto un gran numero di interfacce
per la connessione tra i diversi sistemi.
88
3.2
Interfacce
Minos
Protocolli Internet
Per comprendere come funziona internet è necessaria qualche nozione
preliminare che risulta anche un prezioso aiuto per risolvere i problemi
di connessione che si possono incontrare.
Per collegare un computer alla rete bisogna che sia dotato di uno specifico indirizzo; nella rete internet ed anche in talune reti locali si utilizza a
questo scopo l’indirizzo IP, dalle iniziali di Internet Protocol.
Gl indirizzi più comunemente utilizzati oggigiorno appartengono ad una
classe detta IPv4, intro-dotta con la quarta versione del protocollo. Sono
espressi mediante quattro numeri tra 0 e 255 separati da un punto. Corrispondono ad un numero con 32 cifre binarie e quindi può codificare
circa 4.3 miliardi di possibili indirizzi.
Alcuni intervalli di indirizzi sono riservati per usi specifici. Ad esempio gli
indirizzi compresi tra 192.168.0.0 e 192.168.255.255 sono destinati alle
reti locali private; non compaiono quindi in internet e possono essere
utilizzati una volta sola in ciascuna rete locale.
Dal momento che gli indirizzi di classe IPv4 stanno cominciando a divenire insufficienti, un nuo-vo sistema di gestione, denominato IPv6, sarà
utilizzato nel prossimo futuro.
I server DHCP, che sta per Dynamic Host Configuration Protocol, permettono di assegnare in maniera dinamica ed automatica gli indirizzi IP
in una rete locale; appena un nuovo client entra nella rete il server gli
fornisce un indirizzo libero.
Il servizio del Domain Name System, abbreviato con DNS, consente di
utilizzare nomi simbolici, più facili da usare e ricordare, al posto degli
indirizzi. Ad esempio l’indirizzo IP 134.109.133.7 corrisponde al sito web
www.tu-chemnitz.de che ospita anche una sezione dedicata al proget-to
MINOS.
L’invio dei messaggi di posta elettronica avviene tramite il protocollo
SMTP, che sta per Simple Mail Transfer Protocol. Un server SMTP riceve
i messaggi inviati dall’utente e li inoltra ai desti-natari. Il protocollo per la
ricezione può esser di uno fra due tipi principali: IMAP, da Internet Message Access Protocol, permette all’utente di accedere ai suoi messaggi
di posta elettronica archiviati su di un server, dove restano finché non li
cancella.
Diversamente con il protocollo POP3, che sta per Post Office Protocol
versione 3, i messaggi vengono scaricati dal server e salvati sul proprio
computer.
89
Minos
3.3
Interfacce
Standard Universal Plug and Play
La rete dei dati digitali non è ormai più ristretta ai soli computer; molti altri
dispositivi di diversi produttori, come TV, lettori MP3 e perfino sistemi di
allarme possono essere interconnessi e scambiare informazioni.
Lo standard Universal Plug and Play, abbreviato come UPnP, fu inizialmente sviluppato da Microsoft ed oggi molti produttori, compresa Intel,
lo supportano.
Il sistema UPnP è realmente universale dal punto di vista della trasmissione dei dati. La comu-nicazione tra le diverse unità può essere stabilita
mediante connessioni cablate Ethernet come pure senza filo WLAN,
oppure FIreWIre o anche telefoniche. La comunicazione è indipendente
dal sistema operativo con cui funzionano le unità (Windows, Linux, l’OS
di Apple o altri sistemi).
Lo standard usato per il trasferimento è documentato in internet e le unità
utilizzano un indirizzo IP ed il protocollo HTTP sui quali è basato il funzionamento della rete internet; è perciò possibile configurarli attraverso
un comune programma di navigazione (browser) internet.
Il sistema UPnP è anche di semplice utilizzo in maniera che nuove unità
o funzioni possono fa-cilmente essere aggiunte dall’utente.
La connessione ad un’unità avviene dopo che è stato assegnato ad essa
un indirizzo IP; questo può essere fornito da un server DHCP oppure
selezionato a caso da uno specifico intervallo. A questo punto l’unità si
presenta alle altre unità nella rete, facendo in modo che queste possano
scoprire il suo tipo e le sue funzioni.
Lo standard UPnP AV consente la distribuzione di contenuti digitali audio
e video, Per questo si possono distinguere le unità che operano come
fornitori di contenuti e quelle che fungono solo da riproduttori, dette media
renderer.
Ad esempio altoparlanti UPnP potrebbero trovarsi in una stanza diversa
da quella dell’unità di riproduzione, evitando così disturbi.
La tecnologia Bonjour offerta da Apple è simile al sistema UPnP ed è
anche disponibile per o sistemi operativi Linux.
90
4
Interfacce
Minos
Interfacce uomo-macchina
4.1Tastiera
La tastiera è un interfaccia tradizionale per comunicare con un computer, probabilmente la pri-ma dato che pure le schede ed i nastri perforati
utilizzati nei vecchi computer eran preparati mediante tastiere.
La disposizione delle lettere sulla tastiera del computer segue quella delle
macchine da scrivere e quindi varia da paese a paese. In Italia si è tuttavia passati da quella tradizionale ad una di-sposizione corrispondente a
quella inglese, denominata QWERTY dalla successione dei primi sei tasti
letterali da sinistra a destra. In Germania invece i tasti corrispondenti alla
Z ed alla Y sono scambiati tra loro di posizione e quindi la disposizione
utilizzata lì è denominata QWERTZ.
Ovviamente le diverse disposizioni possono causare errori nell’uso dei
programmi se il software attende input da una tastiera di tipo diverso;
questo potrebbe capitare quando si va ad agire sul sistema BIOS del
computer, da Basic Input Output System, che non utilizza i sistemi
d’interfaccia del sistema operativo.
La disposizione dei caratteri speciali, come le parentesi quadre e gli apici,
può variare ed ov-viamente è diversa la presenza e collocazione dei segni
specifici per la lingua del paese, quali per l’italiano lettere accentate o
per il tedesco quelle sormontate dalla dieresi o il segno ß.
A destra dei tasti con le lettere si trova un blocco detto “tastierino numerico” in cui tasti distinti per le cifre ed alcune tasti per le operazioni
aritmetiche sono disposti come in una calcolatrice da tavolo, in maniera
da rendere più veloce l’inserimento di elevate moli di dati numerici.
Figura 4.1: Tastiera per computer con la disposizione dei tasti utilizzata in Germania
91
Minos
Interfacce
Tra il tastierino numerico e l’area destinata alle lettere la gran parte delle
tastiere presenta un blocco di tasti utilizzati per muovere il cursore sullo
schermo nelle quattro direzioni, come all’inizio ed alla fine di un testo o
scorrerlo a pagine cancellare ed inserire testo.
Sui computer portatili invece lo spazio limitato impone una diversa organizzazione della tastiera; il tastierino numerico ed altri tasti aggiuntivi non
sono presenti (le loro funzioni possono essere richiamate all’occorrenza
utilizzando un tasto modificatore, in genere detto “tasto funzione”, insieme ad uno di quelli della tastiera).
Nelle tastiere trovano posto diversi altri tasti che non sono presenti nelle
macchine da scrivere come il tasto maiuscole e blocca-maiuscole. In
basso a destra si trova un tasto di controllo, indi-cato con “Ctrl” ed in
Germania „Strg“ for „Steuerung“. Con la pressione di questo tasto si
modi-ficano le funzioni associate a tutti gli altri tasti, rendendo ad esempio
possibili le cosiddette “scorciatoie da tastiera” come quando vengono
premuti simultaneamente „Ctrl“ ed „S“ per salva-re un file. Anche il tasto
“Alt”, da “alternate”, ha una funzione di modifica simile. Una combina-zione
a tre tasti è possibile includendo il tasto maiuscole o quello “Alt”. Una
delle più conosciute è quella che si ottiene con la pressione simultanea
di „Ctrl“, „Alt“ ed il tasto di cancellazione, in-dicato con “Canc” o „Del“
da “delete”. Quando operata su computer che funzionano col sistema
operativo Windows attiva il Task Manager che permette di controllare le
applicazioni attive ed eventualmente terminarle.
Sopra l’area dei tasti si trovano altri tasti che richiamano differenti funzioni. Di solito il tasto F1, ad esempio, richiama l’aiuto del programma in
esecuzione, ma può anche essere assegnato ad altre funzioni.
Figura 4.2: Tastiera di computer portatile
92
Interfacce
Minos
4.2Mouse
Il dispositivo di puntamento chiamato mouse è oramai parte essenziale
dei moderni computer. Utilizzato in combinazione con la tastiera costituisce un componente cardine dell’interfaccia uomo-macchina per l’input
dei dati nel computer ed è ormai indispensabile per l’uso delle inter-facce
utente grafiche.
Un mouse meccanico contiene al suo interno una sfera messa in rotazione
quando il mouse viene mosso su di una superficie piana; mediante due
cilindretti disposti a 90° il movimento del-la sfera viene convertito in un
segnale di spostamento orizzontale e verticale; una terza rotellina montata
su di un supporto elastico provvede e mantenere la sfera nella sua sede.
Per trasmettere il segnale al computer il movimento dei cilindretti è
campionato ed attraverso l‘informazione ricevuta il computer muove una
piccola freccia, detta puntatore, sullo schermo.
Il puntatore, detto anche cursore, può assumere forme diverse a seconda
della funzione corren-te ad esso associata.
Nei mouse di tipo ottico la sfera e i cilindretti sono stati eliminati e sostituiti con LED o un diodo laser. La superficie su cui viene mosso il mouse
riflette la luce emessa da questo e quindi rice-vuta da un sensore ottico.
In base ai dati immagine ricevuti viene calcolato il movimento del mouse.
Sul mouse trovano posto anche uno o più tasti, la cui pressione attiva
diverse funzioni. Il tipo di funzione attivata dal tasto principale dipende
anche dalla posizione del puntatore sullo schermo.
La pressione di un altro tasto, solitamente il tasto destro nei mouse che
ne hanno più d’uno, permette di accedere ad un menu contestuale che
si apre nella posizione del puntatore e con-tiene un insieme di comandi
utili nella specifica situazione corrente.
Figura 4.3: Mouse a più tasti e con un solo tasto
93
Minos
Interfacce
Molti mouse hanno una rotellina di scorrimento tra i due tasti, che consente di scorrere un lungo testo verso la coda o la testa.
La funzione connessa ad un tasto dipende anche da quante volte viene
premuto e se il mouse è simultaneamente in movimento o no.
Una breve pressione è detta click singolo; ad esempio serve a posizionare
il cursore all’interno di un blocco di testo così che quanto digitato sulla
tastiera venga inserito in quel punto.
I pulsanti che costituiscono l’interfaccia grafica vengono egualmente attivati con un singolo click del tasto principale. Le didascalie di testo presenti
sui pulsanti ne descrivono le funzioni, come i pulsanti standard „OK“ ed
“Annulla” (a volte scritto in inglese „Cancel“) che servono a conferma-re
ed annullare un’operazione.
Il movimento del mouse mentre viene tenuto premuto il tasto principale
permette di evidenziare e selezionare più oggetti, come le icone della
scrivania, includendoli nel rettangolo che parte dal vertice in cui il click
inizia e termina nel punto in cui il bottone viene rilasciato.
Anche per attivare alcune funzioni dei menu è necessario muovere il
cursore tenendo il tasto principale premute, in tal modo il menu viene
espanso ed una volta evidenziato il comando ri-chiesto basta rilasciare
il tasto per attivarlo.
Durante la modifica di testi se si muove il mouse mentre il tasto principale
è premuto si eviden-zia un blocco di testo.
Un’ulteriore modalità di uso del mouse è detta trascinamento o “drag and
drop” e permette di spostare le icone come copiare o trasferire file nelle
interfacce grafiche di molti sistemi operativi.
La successione di due pressioni del tasto, entro un breve intervallo di
tempo che può essere regolato, compiuta senza muovere il mouse è detta
doppio click e serve ad avviare un pro-gramma o aprire un file.
Quando si opera un doppio click su di un’icona è anche possibile che
venga aperta una nuova finestra che consente di scegliere altre azioni.
94
Interfacce
Minos
Durante la modifica di testi è possibile sfruttare anche sequenze di click
più lunghe: con due click si evidenzia l’intera parola al cui interno si trova
il cursore, con un terzo click l’intera riga e con un quarto click il paragrafo.
Comunque non è frequente l’uso di queste sequenze.
Il tasto del mouse può anche essere premuto in contemporanea con
un tasto della tastiera. Ad esempio nei computer Apple premere il tasto
„Control“ simultaneamente al tasto principale e-quivale ad una pressione
del tasto secondario.
Nei computer portatili è comunemente utilizzato un trackpad invece del
mouse, che consente di muovere il puntatore spostando le dita sulla sua
superficie rettangolare.
Altri ancora hanno un piccolo joystick, delle dimensioni di una gomma di
matita, che può essere inclinato leggermente in maniera da spostare il
puntatore nella direzione corrispondente.
I trackpad più moderni sono in grado di rilevare il contatto di più dita
simultaneamente, il che consente di controllare il computer mediante
differenti gesti intuitivi. Ad esempio allontanando le dita si può ottenere lo
zoom di un’immagine ed avvicinandole l’immagine viene ridotta. Ruotando un dito intorno ad un altro si fa ruotare l’immagine. Questo sistema
di riconoscimento dei ge-sti può anche essere realizzato attraverso il
software che elabora i movimenti di un mouse.
Le trackball sono un altro strumento di puntamento che funziona come
un mouse rovesciato. La sfera è infatti disposta in alto ed è più grande
di quelle che sono nei mouse meccanici; facendo-la ruotare si muove il
puntatore sullo schermo.
Le tavolette grafiche sono lo strumento di input più adatto alla creazione di
grafica. Mediante uno speciale stilo si disegna sulla tavoletta e la grafica
compare sullo schermo. Imprimendo una diversa pressione sullo stilo si
ottengono linee con spessore differente. Con una tavoletta grafi-ca si
possono comunque realizzare tutte le operazioni possibili con un mouse.
Dispositivi speciali di input sono impiegati per la creazione di modelli
tridimensionali. Questi, come lo Space mouse, permettono di muovere il
modello tridimensionale secondo i tre assi del-lo spazio ed anche ruotarlo
intorno ad essi.
Altri tipi di periferiche di input sono utilizzati soprattutto per i video giochi,
come i joystick, am-piamente utilizzati, o anche volanti e pedali per i giochi
di simulazione di guida.
95
Minos
Interfacce
4.3
Monitor per computer
4.3.1
Interfacce utente a simboli
Come la tastiera ed il mouse rappresentano dispositivi di input per dare
comandi al computer, il monitor è il dispositivo di output più importante
per raffigurare e comunicare all’utente le infor-mazioni.
I primi monitor potevano rappresentare esclusivamente informazioni in
forma di testo. General-mente i caratteri avevano un unico colore, per
molti monitor il verde e per taluni l’ambra.
La pagina video conteneva 40 oppure 80 caratteri disposti su 25 righe.
Rappresentando i carat-teri con una matrice di 8x16 punti immagine
(pixel) era sufficiente una risoluzione dello schermo di 640x400 pixel.
Questa modalità è tuttora in uso per i servizi teletext accessibili dal TV,
conosciuti in Italia come “Televideo”. Utilizzando una delle 25 righe per
l’intestazione e l’ultima per il piè di pagina, le in-formazioni sono rappresentate nelle 23 righe mediante 96 differenti lettere, numeri e caratteri
speciali ed un insieme di 128 simboli grafici aggiuntivi.
Il controllo dei programmi in esecuzione avviene mediante comandi
testuali e questa interfaccia è detta “a linea di comando” o CLI, da
command-line interface.
Anche i moderni sistemi operativi possono essere controllati mediante
un’interfaccia a linea di comando. La parte di software di sistema destinata a questa modalità è detta terminale o con-sole.
Per eseguire un comando bisogna innanzitutto inserirlo mediante la
tastiera; per taluni comandi può essere necessario specificare uno o più
parametri a seguire sulla stessa linea. L’esecuzione del comando avviene
premendo il tasto a capo o “Enter”.
Una modalità diversa per il controllo del computer con interfacce a simboli
è la cosiddetta “inter-faccia a testo” o TUI, da Text User Interface. Questa
modalità imita e storicamente rappresenta la premessa delle interfacce
grafiche e può essere utilizzata con tastiera e mouse. Comunque la
rappresentazione dell’interfaccia impiega solo l’insieme dei caratteri; gli
elementi grafici dei menu sono realizzati mediante simboli speciali.
Un esempio di questo tipo d’interfaccia simbolica è la schermata del ben
noto file manager Nor-ton Commander oppure quella per la gestione delle
impostazioni del BIOS nella maggior parte dei computer.
96
4.3.2
Interfacce
Minos
Interfacce utente grafiche
Le interfacce grafiche, dette GUI da Graphical user interfaces, impegnano
maggiori risorse del computer ma rendono più semplice lavorare con essi.
La prima interfaccia grafica diffusa al grande pubblico fu quella dell’Apple
Lisa nel 18983, segui-ta l’anno dopo da quella dell’Apple Macintosh che
ebbe grandissimo successo.
Anche i produttori Commodore ed Atari fornirono i loro home computer
di interfacce grafiche.
La IBM sviluppò la sua interfaccia grafica con il sistema operativo OS/2,
ma il salto definitivo in questa direzione avvenne quando Microsoft rilasciò
nel 1992 il sistema Windows 3.1.
Oggigiorno il sistema Windows rappresenta l’interfaccia grafica più diffusa,
ma il sistema di Ap-ple basato su Unix, chiamato OS X, ha la sua interfaccia grafica e la famiglia dei sistemi Linux offre egualmente interfacce
grafiche come quelle denominate GNOME e KDE.
L’uso delle interfacce grafiche avviene essenzialmente tramite il mouse
anche se esistono scor-ciatoie da tastiera per molte operazioni comuni.
La gestione dell’interfaccia è resa semplice dal ricorso a metafore visive,
a cominciare dall’imitazione di una scrivania con alcuni elementi chiave,
come il cestino usato per gli elementi da eliminare e differenti cartelle
per classificare i dati.
Molti comandi sono accessibili attraverso menu, collocati nella parte alta
dello schermo o del bordo della finestra, simili a quello principale detto
Start per il sistema WIndows ed usualmente collocato in basso a sinistra,
oppure che compaiono nella posizione corrente del puntatore, co-me i
menu contestuali.
Tra gli elementi più importanti dell’interfaccia vi sono i pulsanti che vengono attivati con un clik del mouse, la cui funzione è descritta dall’etichetta
di testo che li completa.
In particolare i comandi che non possono essere eseguiti nella specifica
situazione appaiono in grigio; il loro offuscamento rende chiaro quale
insieme di operazioni siano invece eseguibili.
Per utilizzare le interfacce grafiche sono convenienti monitor con risoluzioni alte e comunque non inferiori ad 800x600 pixel.
La tendenza attuale, che vede i monitor utilizzati anche per la riproduzione
di contenuto video, è per risoluzioni maggiori nel formato 16:9 o 16:10.
97
Minos
4.4
Interfacce
Interfacce vocali
Le interfacce vocali, o VUI da Voice user interfaces, sono principalmente
utilizzate con il telefo-no. Dopo aver composto il numero di un servizio si
ottiene in risposta un elenco di possibilità che possono essere selezionate
mediante la pressione di uno dei tasti sul telefono.
A differenza dei menu grafici, quindi, le diverse opzioni vengono recitate
in sequenza da una voce; è perciò necessario tenerle a mente prima di
operare la scelta ed il tempo richiesto per elencarle è comunque maggiore
di quello che sarebbe richiesto per scorrerle visivamente.
Il vantaggio di queste interfacce risiede comunque nella possibilità di
accedere via telefono al servizio richiesto che, ad esempio, potrebbe
essere la consultazione della propria casella di se-greteria. Comporre
un codice o digitare una password sono operazioni semplici da eseguire
sul-la tastiera di un telefono.
Più complesso è invece accedere ad un servizio che richiede informazioni da parte dell’utente. Questi, infatti, deve rispondere direttamente in
voce alle domande e ciò richiede che il sistema abbia un buon sistema
di riconoscimento vocale.
Ad esempio per ottenere informazioni sull’orario di partenza dei treni
l’utente deve rispondere alle domande riguardo la stazione di partenza
e quella d’arrivo, quindi specificare la fascia ora-ria desiderata. Dato
che questo può esser fatto rispondendo oltre che con un orario con
un’indicazione del tipo “pomeriggio” ed il sistema dovrebbe essere in
grado di elaborarla.
Comunque la direzione di sviluppo delle interfacce porterà a poter gestire
richieste del tipo “Domai mattina devo viaggiare da A a B” in maniera
affidabile.
Tuttavia va assicurata la possibilità di accedere a questo tipo di servizi
anche a persone che hanno difficoltà fisiche che impediscono loro una
chiara pronuncia. In questo caso il sistema, dopo alcuni tentativi di riconoscimento senza successo
98
4.5
Interfacce
Minos
Progettazione delle interfacce
La comunicazione tra uomo e macchina è sempre più diffusa e necessaria
oggi. Se nell‘800 per il trasporto bastava condurre i cavalli che trainavano le carrozze, oggigiorno l’uomo controlla il veicolo su cui viaggia e
contemporaneamente interagisce con diverse altre funzioni, ad esempio
con un sistema navigatore, anche quando è alla guida di una semplice
autovettura.
In molti altri ambiti diverse funzioni sono state ormai demandate alle
macchine ed ai computer. L’acquisto dei biglietti per il trasporto pubblico
avviene frequentemente attraverso una bigliette-ria automatica piuttosto
che ad un botteghino.
La progettazione del funzionamento di questo tipo di macchine dovrebbe
essere sempre orien-tata a renderle il più semplici e confortevoli possibile
per gli utenti. Ecco perché, nell’ambito del-la cosiddetta progettazione
ergonomica, un ruolo molto importante ha il progetto dell’interfaccia
uomo-macchina.
Le persone che non sono abituate a servirsi di una macchina come la biglietteria automatica potrebbero rinunciare alla prima difficoltà nonostante
l’utilizzo dell’interfaccia a schermo tattile (touch screen) sia molto intuitiva.
Inoltre le opzioni alternative rese disponibili dalla macchina potrebbero
non sempre comprendere la scelta ottimale per l’utente.
I programmi per computer sono spesso corredati da approfonditi manuali.
Naturalmente do-vrebbe essere possibile far funzionare correttamente
un programma di uso generale senza bi-sogno di riferirsi a queste guide
per l’utente.
D’altra parte una certa robustezza del software ad input non corretti
dovrebbe sempre essere garantita. Ad esempio il motore di ricerca
Google pone la domanda se un errore di ortografia è stato commesso
nell’impostare la ricerca, proponendo alcune grafie alternative riguardo
a ciò che effettivamente si vuole ricercare.
Comunque resta auspicabile che il funzionamento di diversi sistemi ed
apparecchiature sia reso ancora più semplice nel futuro.
99
Minos
100
Interfacce
MECCATRONICA
Esercizi
(concetto)
Matthias Römer
Germania
al 2010
1
Interfacce
Minos
Esercizio 1
In che modo la spina euro impedisce una involontaria fuoriuscita dalla
presa?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale valore maqssimo di corrente consentono le spine euro? Qual
è l‘assorbimento di potenza corrispondente ad una tensioen di 220 V,
supponendo che i carico sia semplicemente resistivo?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza tra una spina sagomata ed una spina „shuko“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché le spine „shuko“ non hanno una parte dei reofori ricoperti da
isolante, come le spine euro?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Che scopo ha il foro nelle spine „shuko“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Che cosa permette di ottenere la dievrsa posizione del contatto di protezione nel sistema francese??
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
3
Interfacce
Minos
Esercizio 2
Perché le spine utilizzate in Gran Bretagna sono sempre provviste di
protezione?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali sono i valori dei fusibili utilizzati nelle spine in Gran Bretagna?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perchè è possibile utilizzare spine euro in Svizzera ma non spine sagomate?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
In che modo le spine a due reofori sono protette dall‘inversione di polarità
negli USA?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché i contatti piatti delle spine a tre reofori hanno lo stesso spessore,
a differenza di quelli delle spine a due reofori?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Opportuni adattatori consentono di collegare spine in prese con sistemi
diversi. Cosa non si può ottenere con gli adattatori semplici?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
4
Interfacce
Fino a quale temperatura è consentito utilizzare le spine non previste per
apparecchiature che si surriscaldano?
Esercizio 3
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale dispositivo impedisce di collegare connettori per apparecchiature
che non si surriscaldano ad apparecchiature a media o alta temperatura?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
In quale caso la protezione dall‘inversioen di polarità è inutile per un
connettore non previsto per apparecchiature che si surriscaldano?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Fino a quale corrente massima possono funzionare i connettori per piccole apparecchiature?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la designazione dell‘attacco delle comuni lampade ad incandescenza?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la designazione dell‘attacco utilizzato per lampade alogene ad
alto voltaggio nei proiettori?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è un importante vantaggio richiesto alle batterie al litio?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
5
Interfacce
Minos
2
Esercizio 4
Qual è la differenza tra le due unità di misura Baud e Bit/secondo?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quanti Byte contengono un kiloByte ed un kibi-Byte?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale è la differenza rta il sistema di trasmissione „half-duplex“ e quello
„full-duplex“ ?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Come si possono concentrare i 36 contatti dell‘interfaccia CENTRONICS
in un connettore D-sub che ne ha solo 25?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza tra una porta stampante ed una porta scanner per
l‘interfaccia parallela del computer?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è lo scopo di una chiavetta „dongle“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
6
Interfacce
Quante periferiche si possono collegare simultaneamente ad una porta
RS-232?
Esercizio 5
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa va regolato concordemente tra i due partner di una comunicazione
seriale?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché la velocità di trasmissione effettiva è più bassa di quella teorica?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è il significato delle indicazioni TxD e RxD nelle trasmissioni seriali?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cos‘è un cavo null-modem?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché la porta PS/2 per il mouse e quella della tastiera non vanno
confuse?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
7
Interfacce
Minos
Esercizio 6
Perché un cavo USB ha due spine differenti? Qual è la loro denominazione e come vanno connesse?
Le due estremità del cavo hanno differenti connettori: la spina piatta di
tipo A è sempre connessa al computer, mentre quella di forma quadrata di
Qual è il numero massimo di periferiche che si posssono connettere ad
una porta USB? Come potrebbe essere incrementato?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la lunghezza massima ammissibile per il cavo USB tra due periferiche?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la massima corrente che può essere fornita da una porta USB?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è il significato del concetto „hot-plug“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché due contatti delle spine USB sono più avanzati degli altri?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
8
Interfacce
Cos‘è il trasferimento differenziale dei dati?
Esercizio 7
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché l‘interfaccia FireWire non richiede hub, a differenza di quella USB?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la lunghezza massima di un cavo FireWire?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la corrente massima che può fornire una porta FIreWire?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa significa periferica „alimentata dal bus“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali contatti mancano in una spina FireWire con 4 piedini rispetto ad
una con 6?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché la versione FireWire 800 richiede spine diverse?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
9
Interfacce
Minos
Esercizio 8
Quali segnali di colore trasmette un‘interfaccia VGA?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali altri segnali oltre quelli del colore sono trasmessi?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cos‘è il protocollo DDC e quali informazioni permette di scambiare?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa significa connessione Dual-link?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
In che modo l‘interfaccia DVI può trasmettere segnali analogici?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali informazioni aggiuntive sono trasmesse attraverso l‘interfaccia
HDMI?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è il vantaggio delle spine DIsplayPort rispetto a quelle HDMI?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
10
Interfacce
Quali tensioni deve fornire un alimentatore per computer?
Esercizio 9
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qauli tensioni di alimentazione richiedono i lettori da 5’ 1/4 e 3’ 1/2?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale larghezza di banda ha una porta ISA e con che freqenza lavora?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cos‘è la modalità burst nelle schede d‘espansione PCI?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Le schede d‘espansione PCI progettate per funzionare a 3.3 V possono
operare anche a valori di corrente maggiori di quelli utilizzati per le schede
d‘espansione progettate per un‘alimentazione a 5 V. Perché?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è lo scopo di differenti asole nelle schede d‘espansione PCI?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
11
Interfacce
Minos
Esercizio 10
Qual è la differenza tra le porte PCI-X e le comuni porte PCI?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza riguardo alla trasmissione dei dati tra le porte PCIExpress e le comuni porte PCI?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
COsa indicano i suffissi x1 e x16 per le porte PCI-Express?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è l‘uso più comune delle porte PCI-e x16?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Che tipo di dati sono trasmessi nelle porte AGP?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali apparecchiature utilizzano le schede di espansione PCMCIA?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali porte di espansione sono confrontabili alle PCMCIA dal punto di
vista delle velocità di trasferimento?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
12
Interfacce
Quali lettere sono utilizzate in Windows per indicare le unità a floppy?
Esercizio 11
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa accade se la piattina di collegamento dell‘unità floppy viene collegata in modo invertito?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale tipo di unità a disco sono comumenemente connesse all‘interfaccia
IDE?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quante unità a disco si possono connettere all‘interfaccia IDE e come
vengono distinte?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Che scopo hanno i conduttori aggiuntivi del cavo IDE a 80 piedini rispetto
al comune cavo a 40 piedini?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa significa „selezionato dal cavo“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
13
Interfacce
Minos
Esercizio 12
Qual è la differebza fondamentale tra l‘interfaccia Serial ATA e quella IDE?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali vantaggi offrono i cavi di connessione SATA?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché le unità esterne usano la porta eSATA che necessita di un diverso
cavo di connessione?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quante periferiche si possono connettere all‘interfaccia SCSI?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa sono i terminatori per l‘interfaccia SCSI e perché sono necessari?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali tipi di unità hard disk sono compatibili con l‘interfaccia SAS?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
14
Interfacce
Cosa va tenuto in opportuna considerazione quando si utilizzano moduli
di memoria SIMM con processori a 32 bit?
Esercizio 13
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Che larghezza del bus ha un modulo PS/2 SIMM?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa indica la denominazione DIMM?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza tra moduli unilaterali e moduli bilaterali?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa ha permesso d‘incrementare la velocità di trafserimento dei moduli
DDR-RAM rispetto ai vecchi moduli RAM?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa indica il codice a quattro cifre nell‘indicazione delle memorie DDRRAM, come ad esempio PC-2100?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali dispositivi utilizzano primariamente i moduli di memoria SO-DIMM
e perché?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
15
Interfacce
Minos
Esercizio 14
In che modo può la forma costruttiva dello zoccolo consentire un‘agile
inserimento e rimozione del processore?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Per quale ragione per i processori Pentium 2 è utilizzato un connettore
invece di uno zoccolo?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la massima frequenza di clock per lo scambio dei dati tra un processore Pentium 3 con zoccolo 370 e la piastra madre e tra un processore
Pentium 4 con zoccolo 478 e la piastra madre?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa non andrebbe trascurato quando sono impiegati grandi elementi
di raffreddamento per il processore?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la ragione per l‘incremento del numero di piedini dei processori?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa indica la designazione LGA e che funzioni ha?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
16
Interfacce
Perché di solito non è possibile la trasmissione differenziale dei senale
audio analogico?
Esercizio 15
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale segnale trasmette la linea con il connettore RCA rosso?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Che tipo di connettore DIN impedisce l‘accidentale distacco di un cavo
audio?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cos‘è un connettore a dado e dove sono più comunemente usati?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la funzione della scanalatura nei jack audio?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali sono le differenze tra la trasmissione ottica dei segnali utilizzando
un cavo di connessione in fibra ottica di vetro oppure di plastica?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali sono i vantaggi della trasmissione ottica dei segnali?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
17
Interfacce
Minos
Esercizio 16
Qual è la differenza tra un segnale video composito ed il segnale antenna?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa può influenzare la qualità dell‘immagine trasmessa in composito?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali segnali sono trasmessi separatamente nell‘interfaccia S-video?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa accade quando con un‘apparecchiatura incompatibile con
l‘interfaccia S-video si cerca di riprodurre un segnale S-video?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Che tipo di segnali video possono essere trasmessi da una presa SCART?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la funzione del segnale per la tensione di accensione?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Sia la trasmissione del segnale video RGB sia del video componente
richiede tre linee; qual è la differenza?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
18
Interfacce
A quale velocità di trasferimento opera la rete Ethernet 10Base2?
Esercizio 17
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Che tipo di cavi sono impiegati nelle reti Ethernet 10Base2 e Fast Ethernet?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza in termini di cablaggio nelle reti Ethernet 10Base2
e Fast Ethernet?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quanti contatti ha un connettore modulare RJ45 nelle reti Fast Ethernet?
Quanti di questi sono effettivamente utilizzati?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza tra unità hub e switch?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa indica il concetto „Power over Ethernet“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
19
Interfacce
Minos
Esercizio 18
Quali sono le bande di frequenza utilizzate per l‘interfaccia WLAN?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali canali della banda da 2.4 GHz dovrebbero essere utilizzati per tre
reti WLAN adiacenti e perché?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quali metodi di protezione delle comunicazioni wireless esistono e quale
andrebbe preferito?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cos‘è il frequency hopping?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza tra le diverse classi Bluetooth?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quante unità al massimo possono essere collegate in una rete Piconetwork?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale lunghezza d‘onda ha la luce impiegata nelle interfacce IrDA?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
20
Interfacce
Qual è l‘indicazione per identificare i due conduttori di una linea telefonica?
Esercizio 19
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quante differenzi frequenze tonali sono impiegate per la composizione
a multifrequenza e quante ne occorrono per comporre una singola cifra?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quante linee telefoniche fornisce un terminale base ISDN e quante
l’interfaccia ad alta capacità?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa s‘intende per segnali pulsati nello standard telefonico DECT?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa indica la denominazione ECO-DECT?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale caratteristica offre lo standard DECT per unità mobili ed unità base
di differenti produttori?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
21
Interfacce
Minos
Esercizio 20
Cosa indica il concetto di „handover“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza tra le trasmissione dei dati in modalità GPRS e quella
durante la normale conversazione telefonica?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza tra i protocolli HSDPA ed HSUPA?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la differenza tra WiMAX fisso e mobile?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
In che modo il sistema DSL, pur utilizzando la medesima linea dei modem
analogici, consente di raggiungere maggiori velocità di trasferimento
significativamente maggiori?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
A cosa serve uno „splitter“?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa indica la lettera A nella sigla ADSL?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
22
3
Interfacce
Minos
Interfacce software
Esercizio 21
Cos‘è un interfaccia API?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale intervallo di indirizzi IP è assegnato per le reti locali?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Perché in futuro sarà necessario passare dallo standard IPv4 a quello
IPv6?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cos‘è un server DHCP?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la funzione di un server DNS?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Quale funzione ha l‘interfaccia UPnP?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa indica il suffisso AV nell‘indicazione UPnP AV?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
23
Interfacce
Minos
4
Esercizio 22
Cosa indica l‘abbreviazione QWERTY?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è il vantaggio delle scorciatoie di tastiera?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Per quale ragione le tastiere dei computer portatili non hanno un blocco
separato per i tasti numerici?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cos‘è un menu contestuale?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa significa la funzione „drag and drop“ ?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cos‘è il trackpad?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
24
Interfacce
Cos‘è un‘interfaccia a simboli?
Esercizio 23
Minos
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Cosa indica la sigla GUI?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Come si utilizza un‘interfaccia grafica?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è la prinicpale difficoltà connessa all‘uso delle interfacce vocali?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Come si può fornire la risposta quando si accede ad un menu vocale
tramite il telefono?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Qual è l‘obbiettivo principale della progettazione delle interfacce?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
25
MECCATRONICA
Soluzioni
(concetto)
Matthias Römer
Germania
al 2010
1
Interfacce
Minos
Esercizio 1
In che modo la spina euro impedisce una involontaria fuoriuscita dalla
presa?
La spina euro ha due conduttori, leggermene convergenti alle estremità. Questo consente di fissare saldamente la spina ad una presa a
muro.
Quale valore maqssimo di corrente consentono le spine euro? Qual
è l‘assorbimento di potenza corrispondente ad una tensioen di 220 V,
supponendo che i carico sia semplicemente resistivo?
Le spine euro consentono la circolazione di correnti fino a 2.5 A; a questa
corrente corrisponde una potenza assorbita da un carico semplicemente
resistivo a 220 V pari a 550 W.
Qual è la differenza tra una spina sagomata ed una spina „shuko“?
La presa sagomata ha una forma simile ma manca del contatto di protezione che esiste nelle spine „shuko“ perciò dette shock-proof.
Perché le spine „shuko“ non hanno una parte dei reofori ricoperti da
isolante, come le spine euro?
Le spine di sicurezza „shuko“ possono condurre correnti fino a 16 A. I
reofori della spina hanno infatti un diametro maggiore per poter condurre
una corrente più alta; per questo stesso motivo non sono coperti da isolante, che richiederebbe una riduzione del diametro della loro sezione.
Che scopo ha il foro nelle spine „shuko“?
Nel sistema di sicurezza elettrica francese è previsto che il contatto di
sicurezza della presa a muro sporga dalla presa. Il foro sulla spina garantisce il contatto di sicurezza, non essendovi alcun contatto laterale
per questo.
Che cosa permette di ottenere la dievrsa posizione del contatto di protezione nel sistema francese??
Il contatto di sicurezza nel sistema francese ha lo scopo d‘impedire
l‘inversione delle polarità; infatti le spine non possono essere collegate
ruotate di 180°, come invece è possibile, ad esempio, con le spine euro.
Consigli didattici
Il concetto di isolamento di protezione andrebbe citato evidenziando la
differenza con il conduttore di protezione..
Un aspetto da citare è l‘auto installazione di prese e spine multiple.
3
Interfacce
Minos
Esercizio 2
Perché le spine utilizzate in Gran Bretagna sono sempre provviste di
protezione?
Perché in Gran Bretagna ciascun cavo di connessione delle spine ha
una protezione da 32 A allo scopo di fornire con sufficiente potenza tutte
le utenze. Dal momento, però, che questa corrente è troppo elevata per
le singole utenze, ciascuna apparecchiature connessa alla rete deve
essere dotata di una sua protezione nella spina.
Quali sono i valori dei fusibili utilizzati nelle spine in Gran Bretagna?
I fusibili comunemente utilizzati per questa protezione hanno specifiche
da 3 A, 5 A o 13 A di corrente.
Perchè è possibile utilizzare spine euro in Svizzera ma non spine sagomate?
Entrambi i reofori delle spine sagomate hanno un diametro pari a 4.8
mm che è leggermente maggiore di quello della spina euro, di soli 4 mm.
in Svizzera, a causa delle maggiori dimensioni esterne e dei reofori più
spessi, queste spine non possono quindi essere utilizzate.
In che modo le spine a due reofori sono protette dall‘inversione di polarità
negli USA?
I reofori delle spine a due connettori hanno forma piatta e sono paralleli;
per evitare l‘inversione di polarità un contatto (il neutro) è di spessore
maggiore dell‘altro.
Perché i contatti piatti delle spine a tre reofori hanno lo stesso spessore,
a differenza di quelli delle spine a due reofori?
Le spine a tre connettori hanno un reoforo di protezione a sezione circolare; in questo caso è proprio il terzo reoforo ad assicurare la protezione
dall‘inversione di polarità e quindi i due reofori piatti hanno la stessa
dimensione.
Opportuni adattatori consentono di collegare spine in prese con sistemi
diversi. Cosa non si può ottenere con gli adattatori semplici?
Gli adattatori semplici non integrano un trasformatore per garantire tensioni di alimentazione compatibili col voltaggio delle utenze.
4
Consigli didattici
Le norme nello standard IEC 60906-1 dovrebbero essere presentate in
aggiunta, così come un‘analisi comparativa dei vantaggi e degli svantaggi
dei sistemi adottati nei diversi Paesi.
La funzione delle linguette protettive nelle prese, che prevengono il
contatto accidentale, andrebbe dimostrata.
Interfacce
Fino a quale temperatura è consentito utilizzare le spine non previste per
apparecchiature che si surriscaldano?
Esercizio 3
Minos
Queste spine hanno una temperatura massima d‘impiego di 70 °C ai
reofori.
Quale dispositivo impedisce di collegare connettori per apparecchiature
che non si surriscaldano ad apparecchiature a media o alta temperatura?
La loro forma esterna dei connettori femmina per apparecchiature a
media temperatura ha un rilievo con contorno semicircolare nella parte
inferiore, in maniera tale che solo i connettori femmina con una lunetta
di forma corrispondente, di cui dispongono i cavi adatti, possono essere
collegati ad esse. I connettori adatti a temperature fino a 155 °C hanno
due ulteriori differenze di forma sulla parte superiore.
In quale caso la protezione dall‘inversioen di polarità è inutile per un
connettore non previsto per apparecchiature che si surriscaldano?
Quando le spine non hanno una spina che garantisce una protezione
analoga, come una spina „shuko“.
Fino a quale corrente massima possono funzionare i connettori per piccole apparecchiature?
La corrente massima ammissibile per questi connettori è pari a 2.5 A.
Qual è la designazione dell‘attacco delle comuni lampade ad incandescenza?
Le lampadine utilizzate per l‘illuminazione domestica hanno comunemente l‘attacco designato E27. Per piccole potenze esiste anche un attacco
più piccolo, designato come E14.
Qual è la designazione dell‘attacco utilizzato per lampade alogene ad
alto voltaggio nei proiettori?
Le lampade alogene ad alto voltaggio per proiettori hanno un attacco
designato come GU10.
Qual è un importante vantaggio richiesto alle batterie al litio?
Il principale vantaggio di tali batterie è il bassissimo tasso di auto-scarica
che conferisce loro una lunga vita sullo scaffale.
Consigli didattici
Andrebbe anche citata l‘esistenza di prese per usi speciali, come quelle
per la protezioni da sovratensioni o per l‘alimentazione nei centri di calcolo. Sarebbe opportuno introdurre il concetto aggiuntivo di protezione
dall‘interruzione dell‘alimentazione garantito dalle unità UPS (uninterrupted power supplies).
5
Interfacce
Minos
2
Esercizio 4
Qual è la differenza tra le due unità di misura Baud e Bit/secondo?
Il Baud è la velocità di trasmissione pari ad un simbolo al secondo; perciò
è anche definita „tasso dei simboli“. Pertanto quanto viene trasmesso ad
1 Baud in 1 s può includere molti bit.
Quanti Byte contengono un kiloByte ed un kibi-Byte?
Un kiloByte contiene 1000 Byte, come indica il prefisso decimale k, e si
scrive kByte. Un kibi-Byte contiene1024 Byte, che equivalgono esattamente a 210 Byte.
Quale è la differenza rta il sistema di trasmissione „half-duplex“ e quello
„full-duplex“ ?
Nei due sistemi è possibile una comunicazione bidirezionale, ma solo
con una trasmissione „full-duplex“ i dati possono essere trasmessi in
ambedue le direzioni simultaneamente.
Come si possono concentrare i 36 contatti dell‘interfaccia CENTRONICS
in un connettore D-sub che ne ha solo 25?
Dato che la porta da 25 piedini ha meno contatti, le linee di terra singole
sono parzialmente combinate assieme
Qual è la differenza tra una porta stampante ed una porta scanner per
l‘interfaccia parallela del computer?
Le prime stampanti ricevevano solo i dati dal computer e quindi la porta
stampante parallela era orginariamente unidirezionale. Il nuovo standard
permette la comunicazione bidirezionale, così è possibile connettere
anche altre periferiche che inviano dati al computer, come uno scanner.
Qual è lo scopo di una chiavetta „dongle“?
Mediante le chiavette viene assicurato che il software installato sul
computer sia completamente funzionante solo in presenza della corrispondente licenza.
6
Consigli didattici
Andrebbero chiariti i problemi che possono sorgere nelle comunicazioni
in parallelo ad alta velocità. A questo scopo si potrebbe proporre una dimostrazione con un circuito stampato con piste parallele di pari lunghezza.
Interfacce
Quante periferiche si possono collegare simultaneamente ad una porta
RS-232?
Esercizio 5
Minos
Solo una. Ciascuna periferica richiede una porta.
Cosa va regolato concordemente tra i due partner di una comunicazione
seriale?
Oltre alla velocità, va impostato lo stesso numero di bit di stop e se è
utilizzato un bit di parità. Ovviamente il bit di start è indispensabile
Perché la velocità di trasmissione effettiva è più bassa di quella teorica?
Perché in aggiunta ai bit relativi ai dati veri e propri sono richiesti il bit
d‘inizio, quelli di stop ed eventuali bit di parità.
Qual è il significato delle indicazioni TxD e RxD nelle trasmissioni seriali?
La linea per la trasmissione dei dati dal computer viene indicata come
TxD, che sta per dati in trasmissione. Viceversa le linea utilizzata per i
dati ricevuti dal computer è designata RxD, dati in ricezione.
Cos‘è un cavo null-modem?
Si tratta di un cavo con coppie incrociate, che consente di collegare due
computer attraverso le porte seriali.
Perché la porta PS/2 per il mouse e quella della tastiera non vanno
confuse?
Perché, sebbene i piedini abbiano la stessa disposizione e configurazione, i due tipi di periferiche utilizzano diversi protocolli di trasferimento
dei dati. Ad esempio è possibile inviare dati alla tastiera per accendere
i suoi LED di indicazione.
Consigli didattici
Le interfacce seriali hanno anche altri aspetti interessanti da presentare.
Ad esempio la trasmissione dei dati utilizzando i bordi del segnael, come
nel codice Manchester, andrebbe citata. Un altro argomento è il codice
ASCII e l‘insieme di simboli che è possibile trasmettere con un codice a
blocchi di sette o otto bit.
7
Interfacce
Minos
Esercizio 6
Perché un cavo USB ha due spine differenti? Qual è la loro denominazione e come vanno connesse?
Le due estremità del cavo hanno differenti connettori: la spina piatta di
tipo A è sempre connessa al computer, mentre quella di forma quadrata di
Qual è il numero massimo di periferiche che si posssono connettere ad
una porta USB? Come potrebbe essere incrementato?
A ciascuna porta si può collegare una sola perfierica. Per accrescerne il
numero è necessario un hub.
Qual è la lunghezza massima ammissibile per il cavo USB tra due periferiche?
La lunghezza di un cavo USB non dovrebbe superare i 5 m. La presenza
di hub, che al massimo possono essere cinque, permette di connettere
molti cavi in cascata; la lunghezza massima risultante per la connessione,
quindi, è di 30 m.
Qual è la massima corrente che può essere fornita da una porta USB?
Il massimo assorbimento di corrente di una periferica connessa ad una
porta USB non deve superare i 500 mA.
Qual è il significato del concetto „hot-plug“?
Significa che la connessione funziona “a caldo”, vale a dire che può essere collegata e disconnessa durante il funzionamento.
Perché due contatti delle spine USB sono più avanzati degli altri?
Ambedue i contatti di alimentazione sono spostati in avanti rispetto ai
contatti di trasferimento dei dati; in questo modo quando una periferica
vinee connessa, l’alimentazione precede sempre la trasmissione.
8
Consigli didattici
L‘interfaccia USB andrebbe presentata in dettaglio, data la sua ampia
diffusione. Anche altre informazioni aggiuntive andrebbero presentate e
discusse, come ad esempio il fatto che le periferiche di memoria di massa
vanno scollegate dal sistema operativo prima di essere disconnesse,
nonstante le caratteristiche hot-plug delle porte.
Interfacce
Cos‘è il trasferimento differenziale dei dati?
Esercizio 7
Minos
In una trasmissione differenziale i dati sono inviati attraverso due linee,
ma con polarità invertita. I disturbi agiscono in pari maniera su ambedue
i segnali ma la loro differenza resta indisturbata.
Perché l‘interfaccia FireWire non richiede hub, a differenza di quella USB?
Perché l‘interfaccia FireWire non richiede un host principale in quanto
ogni periferica ha il suo controller.
Qual è la lunghezza massima di un cavo FireWire?
Il cavo di connessione tra due periferiche non dovrebbe superare la
lunghezza di 4.5 m. Utilizzando cavi a fibre ottiche la lunghezza della
connessione può raggiungere anche i 100 m con l’interfaccia FireWire
800.
Qual è la corrente massima che può fornire una porta FIreWire?
La massima corrente ammissibile è di 1.5 A ad una tensione compresa
tra 8 e 33 V.
Cosa significa periferica „alimentata dal bus“?
La condizione di alimentazione è detta bus-powered significa che la periferica funziona grazie alla corrente fornita dallo stesso cavo di connessione per i dati. Questo, ad esempio, consente di alimentare un hard disk
esterno da 2.5” direttamente attraverso una porta FireWire.
Quali contatti mancano in una spina FireWire con 4 piedini rispetto ad
una con 6?
Nelle spine con 4 piedini mancano i contatti di alimentazione; in questo
caso sono infatti utilizzate solo le due coppie per la trasmissione dei dati.
Perché la versione FireWire 800 richiede spine diverse?
Per l’interfaccia FireWire 800 si impiegano cavi a nove conduttori per
sostenere la maggiore velocità d trasferimento. Conseguentemente le
spine hanno 9 piedini e non sono compatibili con le prese FireWire 400.
Consigli didattici
Andrebbe opportunamente evidenziato il ruolo imporatnte dell‘interfaccia
FireWire per l‘audio ed il video. La possibilità di connettere molte periferiche in cascata andrebbe mostrata e confrontata con il caso delle porte
USB. A questo scopo le periferiche FireWire hanno spesso due porte.
9
Interfacce
Minos
Esercizio 8
Quali segnali di colore trasmette un‘interfaccia VGA?
Il segnale di colore trasmesso tramite un‘interfaccia VGA è composto dai
colori rosso, verde e blu.
Quali altri segnali oltre quelli del colore sono trasmessi?
In aggiunta a quelli del colore sono trasmessi i segnali di sincronismo
orizzontale e verticale.
Cos‘è il protocollo DDC e quali informazioni permette di scambiare?
La sigla DDC sta per Data Display Channel, canale dati del monitor, che
consente la connessione plug&play dei monitor attraverso l’interfaccia
VGA. Innanzitutto permette di scambiare informazioni sulle risoluzioni
supportate del monitor ma anche altre informazioni, ad esempio possono
essere regolati i parametri dell‘immagine come la luminosità.
Cosa significa connessione Dual-link?
La connessione DVI detta Dual-Link, è utilizzata per la trasmissione del
segnale video mediante un secondo cavo al monitor. Questo può pilotare un secondo monitor oppure serve su di un unico monitor per poter
raggiungere risoluzioni superiori a 1920x1220 pixel. Richiede ulteriori 6
contatti disposti tra i 18 della Single-Link.
In che modo l‘interfaccia DVI può trasmettere segnali analogici?
Quando alla porta DVI è richiesta anche la trasmissione dei segnali analogici, quattro piedini aggiuntivi sono disposti intorno al contatto piatto.
Queste porte sono designate come DVI-I.
Quali informazioni aggiuntive sono trasmesse attraverso l‘interfaccia
HDMI?
L’interfaccia HDMI trasmette anche i segnali audio oltre quelli video.
Inoltre integra un sistema di protezione dei diritti d’autore, HDCP, Highbandwidth Digital Content Protection..
Qual è il vantaggio delle spine DIsplayPort rispetto a quelle HDMI?
A differenza delle spine HDMI quelle DisplayPort si possono aggraffare
meccanicamente; questo ne impedisce l’uscita accidentale dalla presa
senza bisogno che siano fissate mediante viti.
10
Consigli didattici
Andrebbe discussa la migliore qualità dell‘immagine che si ottiene con
le interfacce digitali rispetto a quelle analogiche. L‘importante ruolo
dell‘interfaccia HDMI nel campo delle apparecchiature TV andrebbe
sototlineato, oltre alle funzioni di protezione dei diritti d’autore.
Interfacce
Quali tensioni deve fornire un alimentatore per computer?
Esercizio 9
Minos
Comunemente queste sono pari a +12 V, -12 V, +5 V, -5 V, e nei computer
più recenti, anche +3.3 V.
Qauli tensioni di alimentazione richiedono i lettori da 5’ 1/4 e 3’ 1/2?
Le unità a floppy disk da 5’ 1/4 e 3’ 1/2 richiedono tensioni di alimentazione di +12 V e +5 V.
Quale larghezza di banda ha una porta ISA e con che freqenza lavora?
La larghezza del bus è di 16 bit e la frequenza di funzionamento è pari
a 8.33 MHz.
Cos‘è la modalità burst nelle schede d‘espansione PCI?
Nella modalità intensiva detta “burst mode” i dati vengono inviati in blocchi
che seguono l’indirizzo di partenza inviato una sola volta.
Le schede d‘espansione PCI progettate per funzionare a 3.3 V possono
operare anche a valori di corrente maggiori di quelli utilizzati per le schede
d‘espansione progettate per un‘alimentazione a 5 V. Perché?
Perché la limitazione è imposta sulla potenza assorbita, non sui valori
di corrente. Perciò le schede che operano a tensioni minori possono
assorbire corrneti maggiori, e viceversa.
Qual è lo scopo di differenti asole nelle schede d‘espansione PCI?
Le schede che richiedono l’alimentazione di 3.3 V hanno l’asola in vicinanza della piastrina di chiusura mentre in quelle alimentate a 5 V è
posizionata distante. Le schede progettate per funzionare con ambedue
le tensioni hanno due asole.
Consigli didattici
Il corretto dimensionamento dell‘alimentazione delle unità di un computer
andrebbe approfondito. Vale la pena di citare il fatto che gli alimentatori di
alta gamma hanno alti fattori di efficienza anche con carichi molto variabili.
La tendenza verso schede d‘espansione con maggiori ampiezze del bus,
che ha poi ceduto il passo alla trasmissione seriale, andrebbe sottolineata.
11
Interfacce
Minos
Esercizio 10
Qual è la differenza tra le porte PCI-X e le comuni porte PCI?
Le porte PCI-X funzionano ad una frequenza massima del bus di 133 MHz
che è circa il doppio della frequenza delle comuni PCI, pari a 66 MHz.
Le schede PCI-X operano con una tensione di 3.3 V e le porte non erogano la tensione di 5 V delle comuni PCI. Per funzionare a frequenza
doppia può essere utilizzata una sola porta PCI-X per ogni bus. Le PCI-X
sono spesso montate sui server.
Qual è la differenza riguardo alla trasmissione dei dati tra le porte PCIExpress e le comuni porte PCI?
A differenza delle interfacce PCI, quella PCI-Express impiega un trasferimento dei dati seriale.
COsa indicano i suffissi x1 e x16 per le porte PCI-Express?
Il numero di distinte connessioni seriali o „lane“: le porte comunemente
utilizzata hanno una o 16 lane, e sono indicate come PCIe x1 e PCIe
x16, rispettivamente.
Qual è l‘uso più comune delle porte PCI-e x16?
Le porte PCIe x16 sono impiegate principalmente per le schede grafiche.
Che tipo di dati sono trasmessi nelle porte AGP?
La porta AGP trasmette dati in parallelo, come una PCI ma, a differenza
di quest’ultima, stabilisce una connessione punto a punto tra il processore
e la scheda grafica.
Quali apparecchiature utilizzano le schede di espansione PCMCIA?
Principalmente i computer portatuli, per l‘impostazione compatta ed orientata alla mobilità delle schede PCMCIA.
Quali porte di espansione sono confrontabili alle PCMCIA dal punto di
vista delle velocità di trasferimento?
Le schede PCMCIA funzionano a velocità di trasferimento simili a quelle
selle schede ISA.
12
Consigli didattici
La codifica di un byte di dati con 10 bit per il trasferimento sul bus andrebbe
chiaramente spiegata. Il codice 8B10B è anche usato per le trasmissioni
seriali ad alta velocità.
Inoltre, la possibilità di utilizzare i bordi del segnale per incremetare la velocità di trasferimento andrebbe egaualmente dettagliantamente discusso.
Interfacce
Quali lettere sono utilizzate in Windows per indicare le unità a floppy?
Esercizio 11
Minos
Le lettere A e B sono riservate alle unità a floppy disk; comunemente
l‘avvio da floppy avviene dal drive contrassegnato con la lettera A.
Cosa accade se la piattina di collegamento dell‘unità floppy viene collegata in modo invertito?
Il drive in questo caso non funziona ed il suo LED d‘indicazione segnalerà
l‘anomalia con un‘accensione costante.
Quale tipo di unità a disco sono comumenemente connesse all‘interfaccia
IDE?
Le unità hard disk ed i lettori CD o DVD sono comunemente connessi
all‘interfaccia IDE.
Quante unità a disco si possono connettere all‘interfaccia IDE e come
vengono distinte?
A ciascun controller dell‘interfaccia IDE si possono collegare due unità
disco, di cui una è definita master e l‘altra slave.
Che scopo hanno i conduttori aggiuntivi del cavo IDE a 80 piedini rispetto
al comune cavo a 40 piedini?
I contatti aggiuntivi servono come linee di terra. La loro presenza previene
disturbi tra le linee separate. Il connettore ad 80 piedini è necessario a
partire dallo standard UDMA66.
Cosa significa „selezionato dal cavo“?
Quando vengono connesse due unità disco allo stesso controller tramite
i due connettori sullo stesso cavo questo è un metodo alterativo per selezionare l‘unità master e quella slave. I microinterruttori di ambedue le
unità vanno regolati sulla posizione CS, „cable select“ appunto.
Consigli didattici
La modalità di archiviazione dei dati sui floppy disk, i CD, i DVD e gli
hard disk andrebbe presentata a questo punto. Le differenze in termini
di organizzazione dei settori, velocità di rotazione, tempo di accesso ai
dati e capacità di massa andrebbero opportunamente discusse.
13
Interfacce
Minos
Esercizio 12
Qual è la differebza fondamentale tra l‘interfaccia Serial ATA e quella IDE?
L‘interfaccia IDE realizza un a trasmissione parallela dei dati. Per raggiungere una maggiore velocità di trasferimento con l‘interfaccia Serial
ATA è stata sviluppata una trasmissione seriale dei dati.
Quali vantaggi offrono i cavi di connessione SATA?
I cavi di connessione Serial ATA sono meno ingombranti della piattina
IDE e quiandi possono essere più agevolmente sistemati nel computer,
evitando anche il rischio di ostruire il flusso d‘aria delle ventole di raffreddamento.
Perché le unità esterne usano la porta eSATA che necessita di un diverso
cavo di connessione?
La porta eSata permeter di connettere unità esterne all‘interfaccia Serial ATA. Il cavo richiede quindi una schermatura migliore e le spine un
sistema di fissaggio che eviti il loro sganciamento accidentale.
Quante periferiche si possono connettere all‘interfaccia SCSI?
Fino a sette unità possono esser collegate al bus dell‘interfaccia SCSI.
Cosa sono i terminatori per l‘interfaccia SCSI e perché sono necessari?
I terminatori sono resistenze che vanno connesse alle due estremità del
bus SCSI per consentirne il corretto funzionamento.
Quali tipi di unità hard disk sono compatibili con l‘interfaccia SAS?
Anche le unità hard disk Serial ATA possono essere collegate all‘interfaccia
SAS, mentre non è possibile il contrario.
14
Consigli didattici
La necessità dei terminatori alle estremità del bus SCSI andrebbe opportunamente spiegata.
Dovrebbe essere discusso in dettaglio il passaggio dalla trasmissione
parallela a quella seriale.
Infine, è opportuna una rassegna delle diverse interfacce per le unità
esterne, vale a dire USB, FireWire ed eSATA.
Interfacce
Cosa va tenuto in opportuna considerazione quando si utilizzano moduli
di memoria SIMM con processori a 32 bit?
Esercizio 13
Minos
La memoria SIMM ha una larghezza di banda di 8 bit e quindi, quando
vengono utilizzate con processori a 32 bit occorrono 4 moduli identici.
Che larghezza del bus ha un modulo PS/2 SIMM?
I moduli PS/2-SIMM hanno 32 bit di larghezza del bus; quindi anche un
solo modulo è sufficiente per l’uso con processori a 32 bit.
Cosa indica la denominazione DIMM?
I moduli di memoria DIMM hanno 72 o 144 contatti, disposti su ambedue i lati della piastrina, donde la denominazione DIMM, da Dual Inline
Memory Module.
Qual è la differenza tra moduli unilaterali e moduli bilaterali?
I primi hanno i chip di memoria da un solo lato della piastrina i secondi
da ambedue.
Cosa ha permesso d‘incrementare la velocità di trafserimento dei moduli
DDR-RAM rispetto ai vecchi moduli RAM?
Nei moduli DDR, che sta per Double Data Rate, la frequenza di trasferimento è raddoppiata sfruttando sia il ramo di salita sia il ramo di discesa
del segnale in ciascun ciclo di clock per la trasmissione dei dati.
Cosa indica il codice a quattro cifre nell‘indicazione delle memorie DDRRAM, come ad esempio PC-2100?
La designazione dei moduli DDRAM include quattro cifre che esprimono il valore arrotondato della velocità di trasferimento in MByte/s. Così
l’indicazione PC-2100 significa che la velocità di trasferimento è circa
pari a 2100 MByte/s.
Quali dispositivi utilizzano primariamente i moduli di memoria SO-DIMM
e perché?
I moduli per le memorie SO-DIMM, che sta per Small Outline Dual Inline
Memory Module, sono frequentemente impiegati nei computer portatili,
a ragione dei limitati ingombri. Questi moduli sono anche progettati per
funzionare con un ridotto consumo energetico.
Consigli didattici
Andrebbero presentati anche altri tipi di memorie, come le ROM o le
Flash-memory. La possibilità d‘introdurre il controllo mediante altri moduli andrebbe pure citata. Bisognerebbe infine presentare in dettaglio
le tecniche per l‘aggiornamento e l‘incremento della memoria centrale.
15
Interfacce
Minos
Esercizio 14
In che modo può la forma costruttiva dello zoccolo consentire un‘agile
inserimento e rimozione del processore?
Lo zoccolo è dotato di una leva che sposta il processore leggermente
di lato mettendo così in contatto con una leggera pressione i piedini del
processore con i contatti sullo zoccolo. La leva azionata in apertura permette la facile rimozione del processore dallo zoccolo stesso.
Per quale ragione per i processori Pentium 2 è utilizzato un connettore
invece di uno zoccolo?
Perché il processore e la sua memoria cache erano alloggiati su di una
piccola piastra con circuito stampato che veniva inserita in un connettore
lungo detto Slot 1, come le schede di espansione
Qual è la massima frequenza di clock per lo scambio dei dati tra un processore Pentium 3 con zoccolo 370 e la piastra madre e tra un processore
Pentium 4 con zoccolo 478 e la piastra madre?
I primi processori Pentium 3 che utilizzavano lo zoccolo Socket 370
avevano capacità di raggiungere una frequenza di clock per la comunicazione tra il processore ed il “chip set” sulla piastra madre pari a 133 MHz.
I processori Pentium 4 erano connessi alla piastra madre mediante lo
zoccolo Socket 478 raggiungono una frequenza di clock fino a 200 MHz.
Cosa non andrebbe trascurato quando sono impiegati grandi elementi
di raffreddamento per il processore?
Verificare se necessitano anche di un ulteriore collegamento meccanico
alla piastra madre quando il loro ingombro e peso non possono essere
sostenuti direttamente dal processore.
Qual è la ragione per l‘incremento del numero di piedini dei processori?
Da una parte la costante crescita dell‘ampiezza del bus di dati, che richiede l‘aumento dei contatti con il processore. Dall‘altra l‘integrazione
di un maggior numero di funzioni nel processore.
Cosa indica la designazione LGA e che funzioni ha?
Nel sistema LGA, da Land Grid Array, il processore è privo di piedini e
poggia sui contatti piani della piastra madre. Ciò permette di raggiungere
più alte frequenze di clock.
16
Consigli didattici
I criteri costruttivi generali di un computer andrebbero discussi, così
come andrebbe descritta la connessione tra il processore centrale ed altri
elementi della piastra madre, senza trascurare le questioni di consumo
energetico, produzione e dissipazione del calore per il processore.
In aggiunta potrebbe anche essere presentata la modalità di traferimento
dei dati all‘interno del processore.
Interfacce
Perché di solito non è possibile la trasmissione differenziale dei senale
audio analogico?
Esercizio 15
Minos
Perchè comunemente i segnali audio analogici sono trasmessi attraverso
cavi coassiali con una sola linea. Per il trasferimento differenziale sono
richieste due linee.
Quale segnale trasmette la linea con il connettore RCA rosso?
Per i segnali audio stereo, il connettore RCA rosso di solito è relativo alla
linea che trasmtte il canale destro.
Che tipo di connettore DIN impedisce l‘accidentale distacco di un cavo
audio?
I connettori DIN con una filettatura di fissaggio o un attacco a baionetta
sulla ghiera sono protetti dall‘accidentale distacco del cavo.
Cos‘è un connettore a dado e dove sono più comunemente usati?
Connettori a DIN 5 piedini impiegati soprattutto per le cuffie audio; la
disposizione dei contatti a quinconce, ossia come i punti sulla faccia di
un dado che rappresenta il cinque, ne giustifica il nome.
Qual è la funzione della scanalatura nei jack audio?
Nella scanalatura va ad agganciarsi una molletta quando il jack viene
inserito nella presa, così da impedirne la fuoriuscita accidentale.
Quali sono le differenze tra la trasmissione ottica dei segnali utilizzando
un cavo di connessione in fibra ottica di vetro oppure di plastica?
I cavi in fibre ottiche di vetro, grazie al minore smorzamento, possono essere più lunghi. Tuttavia le fibre in plastica offrono la possibilità di curvare
i cavi con raggi inferiori rispetto a quanto possibile con le fibre di vetro.
Quali sono i vantaggi della trasmissione ottica dei segnali?
La trasmissione ottica consente la separazione galvanica delle unità
connesse. Inoltre è insensibile ai disturbi elettrici e magnetici.
Consigli didattici
L‘ampia varietà di connettori DIN ed i loro diversi impieghi andrebbero
descritte.
La forma costruttiva dei cavi in fibre ottiche e la trasmissione della luce
al loro intorno potrebbero essere oggetto di approfondimento.
17
Interfacce
Minos
Esercizio 16
Qual è la differenza tra un segnale video composito ed il segnale antenna?
Diversamente dal caso d’impiego dell‘antenna, il segnale video composito non è modulato su di una portante di data frequenza e non contiene
l’informazione per l’audio
Cosa può influenzare la qualità dell‘immagine trasmessa in composito?
La lunghezza del cavo impiegato può influenzare la qualità dell‘immagine.
Connessioni lunghe richiedono cavi di alta qualità.
Quali segnali sono trasmessi separatamente nell‘interfaccia S-video?
Le interfacce S-video trasmettono i segnali video attraverso due linee
separate per le informazioni di luminosità e colore; infatti la denominazione sta per segnale “video separato”.
Cosa accade quando con un‘apparecchiatura incompatibile con
l‘interfaccia S-video si cerca di riprodurre un segnale S-video?
Le apparecchiature video non compatibili con l’interfaccia S-video possono elaborare solo il segnale di luminanza ed in conseguenza restituiscono
un‘immagine in bianco e nero.
Che tipo di segnali video possono essere trasmessi da una presa SCART?
L’interfaccia SCART trasmette il segnale video composito e un segnale audio stereo ed anche i segnali S-video ed RGB, ma non simultaneamente.
Qual è la funzione del segnale per la tensione di accensione?
Il segnale per la tensione di accensione è sfruttato per accendere un
apparato TV attraverso la sua connessione SCART quando viene acceso
un videoregistratore collegato ad essa.
Sia la trasmissione del segnale video RGB sia del video componente
richiede tre linee; qual è la differenza?
A differenza del segnale RGB, le tra linee separate non sono utilizzate
per i tre colori: una linea è utilizzata per l’informazione di luminosità ed
è indicata con Y; le altre due trasmettono i segnali differenziali del blu e
del rosso rispetto al valore di luminanza dell’immagine.
18
Consigli didattici
La struttura del segnale TV potrebbe essere presentata. Il metodo di
interlacciamneto dovrebbe essere spiegato.
MEritano opportuni cenni anche la registrazione del segnale TV ed i diversi
formati, come quello HDTV. Il passaggio dalla trasmissione del segnale
televisivo analogica a quella digitale dovrebbe essere menzionata.
Interfacce
A quale velocità di trasferimento opera la rete Ethernet 10Base2?
Esercizio 17
Minos
La velocità di trasferimento massima è pari a 10 MBit/s.
Che tipo di cavi sono impiegati nelle reti Ethernet 10Base2 e Fast Ethernet?
La rete Ethernet 10Base2 impiega cavi coassiali; la Fast Ethernet invece,
impiega cavi a coppie ritorte, anche chiamati “twisted pairs”.
Qual è la differenza in termini di cablaggio nelle reti Ethernet 10Base2
e Fast Ethernet?
La Ethernet 10Base2 è una rete con struttura di bus in cui tutte le unità di
rete sono connesse ad un solo cavo. Le diverse unità di rete Fast Ethernet, invece, sono connesse in un’architettura a stella sicché ciascuna ha
un cavo di connessione distinto per il collegamento ad un concentratore
(hub o switch) al centro della rete.
Quanti contatti ha un connettore modulare RJ45 nelle reti Fast Ethernet?
Quanti di questi sono effettivamente utilizzati?
I connettori modulari hanno otto contatti ma solo quattro di questi sono
utilizzati.
Qual è la differenza tra unità hub e switch?
Le unità hub hanno solo la funzione di distribuire i segnali e quindi i dati
che si originano ad una porta vengono replicati su tutte le altre. Le unità
switch, invece, possono connettere due client direttamente, indipendentemente dal traffico sulle altre porte.
Cosa indica il concetto „Power over Ethernet“?
Indica la possibilità di alimentare unità di rete attraverso il cavo, fino a
potenze assorbite di 15 W.
Consigli didattici
Le applicazioni industriali della rete Ethernet andrebbero in aggiunta
discusse, citando al proposito differenti sistemi di bus di campo, come
il Profibus.
Inoltre bisognerebbe presentare i fondamenti della trasmissione dei dari
in accordo al modello degli OSI-layer.
19
Interfacce
Minos
Esercizio 18
Quali sono le bande di frequenza utilizzate per l‘interfaccia WLAN?
In Europa le bande di frequenza per le trasmissioni WLAN sono da 2.4
GHz e 5 GHz. Queste sono comprese nella banda di dominio pubblico.
Quali canali della banda da 2.4 GHz dovrebbero essere utilizzati per tre
reti WLAN adiacenti e perché?
I canali 1, 7 e 13 che non si sovrappongono tra loro. In tal modo si evitano interferenze.
Quali metodi di protezione delle comunicazioni wireless esistono e quale
andrebbe preferito?
L’algoritmo di protezione WEP e quello WPA. Lo standard di protezione
WPA è più sicuro ed andrebbe sempre utilizzato in alternativa al WEP,
che può facilmente essere violato.
Cos‘è il frequency hopping?
Il procedimento chiamato frequency hopping, che può arrivare fino a
1600 cambiamenti al secondo fra le 79 diverse frequenze utilizzabili, ha
lo scopo di evitare disturbi nelle trasmissioni Bluetooth.
Qual è la differenza tra le diverse classi Bluetooth?
Le apparecchiature di Classe 3 hanno una potenza massima di 1 mW,
con un raggio d’azione massimo di 10 m, molto più alta di quelle di Classe
1. Tuttavia le apparecchiature con minore potenza di ratsmissione, pur
avendo un raggio d‘azione minore, offrono un‘autonomia maggiore e
quindi sono sfruttate per le applicazioni mobili.
Quante unità al massimo possono essere collegate in una rete Piconetwork?
Una rete Pico-network permette il collegamento di al più otto unità.
Quale lunghezza d‘onda ha la luce impiegata nelle interfacce IrDA?
Nelle interfacce IrDA è impiegata luce all’infrarosso con lunghezza d’onda
compresa tra 850 e 900 nm.
20
Consigli didattici
Gli aspetti di sicurezza delle comunicazioni andrebbero dettagliatamente
discussi. Le diverse possibiità di criptazione andrebbero presentate. E
varianti di installazione dovrebbero essere dimostrate mediante un router
WLAN.
Interfacce
Qual è l‘indicazione per identificare i due conduttori di una linea telefonica?
Esercizio 19
Minos
I due conduttori sono comunemente designati a e b.
Quante differenzi frequenze tonali sono impiegate per la composizione
a multifrequenza e quante ne occorrono per comporre una singola cifra?
Otto differenti frequenze sono utilizzate per la composizione a multifrequenza; ne occorre una coppia per comporre una singola cifra
Quante linee telefoniche fornisce un terminale base ISDN e quante
l’interfaccia ad alta capacità?
Il terminale base ISDN fornisce due distinte linee telefoniche, mentre
l’interfaccia ad alta capacità permette di gestire 30 linee simultaneamente.
Cosa s‘intende per segnali pulsati nello standard telefonico DECT?
La potenza di trasmissione della base avviene in un periodo ogni 24
intervalli di tempo, per cui la potenza effettiva media è ridotta a 10 mW.
Cosa indica la denominazione ECO-DECT?
La potenza di trasmissione per le apparecchiature che adottano lo standard ECO-DECT viene regolata in base alla distanza dalla base, così da
ridurre ulteriormente il livello medio di radiazioni.
Quale caratteristica offre lo standard DECT per unità mobili ed unità base
di differenti produttori?
Se ambedue sono compatibili con il protocollo di trasmissione utilizzato
è detto GAP, Generic Access Profile, è possibile collegare le apparecchiature mobili a basi di altri produttori. In questo caso il telefono può
garantire le operazioni telefoniche base.
Consigli didattici
Specifiche informazioni sulla rete telefonica operante nel proprio Paese
andrebbero aggiunte.
La possibilità che i telefoni DECT possano disturbare la ricezione di
programmi TV via satellite andrebbe citata, così come i potenziali effetti
dannnosi sulla salute umana connessi all‘uso dei telefoni cordless.
21
Interfacce
Minos
Esercizio 20
Cosa indica il concetto di „handover“?
Il fatto che la rete può far sì che un terminale in movimento passi da una
cella a quella adiacente durante la chiamata, senza interruzione della
comunicazione.
Qual è la differenza tra le trasmissione dei dati in modalità GPRS e quella
durante la normale conversazione telefonica?
La trasmissione durante la conversazione è realizzata mediante una
connessione line-switched. Il trasferimento GPRS invece viene realizzato
in modalità packet-switched; in questo caso i dati sono organizzati in
brevi pacchetti, trasmessi indipendentemente.
Qual è la differenza tra i protocolli HSDPA ed HSUPA?
Nelle reti UMTS, il trasferimento HDSPA offre velocità di trasferimento
maggiori nel verso del download dalla rete, mentre il trasferimento HSUPA
consente maggiori velocità nel verso di upload.
Qual è la differenza tra WiMAX fisso e mobile?
La modalità di funzionamento mobile del WiMAX consente di trasferire il
collegamento su un’altra cella senza soluzione di continuità, come avviene per la funzionalità handover dei telefoni cellulari; non così il WiMAX.
In che modo il sistema DSL, pur utilizzando la medesima linea dei modem
analogici, consente di raggiungere maggiori velocità di trasferimento
significativamente maggiori?
La trasmissione dati DSL avviene ad alta frequenza, fino a 30 MHz mentre
la linea analogica telefonica opera nella banda di soli 3.4 kHz.
A cosa serve uno „splitter“?
Dato che lo stesso cavo è utilizzato per le conversazioni telefoniche, le
basse frequenze per il parlato devono essere separateda quelle usate
per la connessione dati con filtri detti comunemente splitter.
Cosa indica la lettera A nella sigla ADSL?
La lettera A indica la variante di tipo asimmetrico che non prevede, a
differenza di quello simmetrico, pari velocità in download ed upload.
22
Consigli didattici
La differenza tra le connessioni line-switched e packet-switched dovrebbe
essere spiegata in dettaglio, dal momento che è strettamente legata al
principio di funzionamento di internet.
I protocolli di trasmissione, come TCP ed HTTP vanno opportunamente
presentati.
3
Interfacce
Minos
Interfacce software
Esercizio 21
Cos‘è un interfaccia API?
API è un‘interfaccia software che consente ad un programma di accedere
alle risorse ed ai dati di un altro.
Quale intervallo di indirizzi IP è assegnato per le reti locali?
Gli indirizzi compresi tra 192.168.0.0 e 192.168.255.255 sono destinati
alle reti locali private. Comunque acnhe altri intervallo possono essere
impiegati.
Perché in futuro sarà necessario passare dallo standard IPv4 a quello
IPv6?
Dal momento che i diversi indirizzi di classe IPv4 possibili, che pure
sono circa 4.3 miliardi, stanno cominciando a divenire insufficienti per
la costante crescita di apparati connessi ad internet, il nuovo sistema di
gestione, denominato IPv6, sarà utilizzato nel prossimo futuro.
Cos‘è un server DHCP?
I server DHCP permettono di assegnare in maniera dinamica ed automatica gli indirizzi IP in una rete locale; appena un nuovo client entra nella
rete il server gli fornisce un indirizzo libero.
Qual è la funzione di un server DNS?
Un server DNS consente di convertire i nomi simbolici dei siti web nei
corrispondenti indirizzi IP.
Quale funzione ha l‘interfaccia UPnP?
L‘interfaccia UPnP rende semplice la connessione di diverse periferiche,
senza bisogno di complesse nozioni tecniche per la loro configurazione.
Cosa indica il suffisso AV nell‘indicazione UPnP AV?
Chiaramente indica il supporto audio e video che consente il semplice
trasferimento di segnali da un server ad un‘unità di riproduzione.
Consigli didattici
Andrebbero presentati i diversi intervalli d‘indirizzi IP ed è opportuno
introdurre il calcolo del numero di indirizzi che si possono gestire con
il protocollo IPv6. La differenza tra IP statico ed IP dinamico andrebbe
opportunamnete spiegata, così come l‘archiviazione degli indirizzi da
parte dei fornitori di acceso ad internet.
23
Interfacce
Minos
4
Esercizio 22
Cosa indica l‘abbreviazione QWERTY?
La disposizione delle lettere sulla tastiera del computer di tipo inglese,
denominata QWERTY dalla successione dei primi sei tasti letterali da
sinistra a destra. Questa è utilzzata anche in Italia, dove tradizionalmente
le tastiere avevano la disposizione QZERTY. In Germania, invece, i tasti
corrispondenti alla Z ed alla Y sono scambiati di posizione (QWERTZ).
Qual è il vantaggio delle scorciatoie di tastiera?
Le scorciatoie di tastiera permettono di eseguire comandi di menu senza
ricorrere al mouse e sono particlarmenet utili quando si devono digitare
testi lunghi perché rendono più rapide le operazioni.
Per quale ragione le tastiere dei computer portatili non hanno un blocco
separato per i tasti numerici?
Per evidenti ragioni di ingombro; i tasti numerici sono inseriti nello stessa
area principale della tastiera e sono accessibili attraverso il tasto „Func“.
Cos‘è un menu contestuale?
Il menu contestuale csi apre nella posizione del puntatore e contiene un
insieme di comandi utili nella specifica situazione corrente.
Cosa significa la funzione „drag and drop“ ?
Il trascinamento o “drag and drop” permette di spostare le icone come
copiare o trasferire file nelle interfacce grafiche di molti sistemi operativi.
L‘operazione è generalmente attivata dal rilascio del tasto del mouse.
Cos‘è il trackpad?
Il trackpad è una superficie rettangolare sensibile al tatto che, come il
mouse, consente di muovere il puntatore spostando le dita.
24
Consigli didattici
I differenti tipi di tastiera andrebbero presentati in dettaglio. Oltre ai
trackpad andrebbero introdotti i sistemi touch-screen, in particolare quelli
in grado di riconoscere i contatti multipli. La funzione di diversi gesti
andrebbe dimostrata.
Interfacce
Cos‘è un‘interfaccia a simboli?
Esercizio 23
Minos
Un‘interfaccia utente a simboli simula un‘interfaccia grafica mediante i
simboli alfanumerici dell‘insieme di caratteri. Un esempio di questa è la
schermata del BIOS.
Cosa indica la sigla GUI?
Indica le interfacce grafiche, da Graphical user interfaces, coem quella
molto diffusa di Windows.
Come si utilizza un‘interfaccia grafica?
Un‘interfaccia grafica è comunemente utilizzata mediante il mouse del
computer. In dipendenza dal tipo di hardware disponibile l‘interfaccia può
essere azionata mediante le dita su di un trackpad o uno stilo su una
tavoletta grafica.
Qual è la prinicpale difficoltà connessa all‘uso delle interfacce vocali?
Quando si utilizza un‘interfaccia vocale che elenca le opzioni di un menu
è necessario tenerle a memoria prima di operare la scelta.
Come si può fornire la risposta quando si accede ad un menu vocale
tramite il telefono?
La risposta può essere data verbalmente oppure operando una scelta o
inserendo un codice mediante la tastiera del telefono.
Qual è l‘obbiettivo principale della progettazione delle interfacce?
Il campo della progettazione delle interfacce mira a creare interfacce
uomo macchina che siano il più possibile adeguate ai bisogni umani.
Consigli didattici
Vantaggi e svantaggi delle interfacce grafiche andrebbero discussi.
L‘impiego di simboli jolly per le ricerche andrebbe chiarito.
Sarebbe opportuno prendere in esame lo sviluppo attuale della progettazione delle interfacce.
25

MECCATRONICA

Transcript

Documenti analoghi

Product datasheet

Collegare due computer con cavi CAT. 5

Nuove tendenze nelle interfacce grafiche per automobili

Progettazione Visuale

object oriented design attività di progetto

Presentazione MC S.r.l.

CORDIAL - CSE 10 NN 5 - Leading Technologies

Guida alla configurazione in PPPoA o PPPoE

Brochure Industriali_R1.qxd

guarda sommario - Tempo di Elettronica