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DISPOSITIVI ELETTRONICI - Coggle Diagram
DISPOSITIVI ELETTRONICI
come gestiscono i dati a livello elettronico?
I dispositivi funzionano tutti con l’energia elettrica, usata per rappresentare informazioni.
L’energia elettrica è un segnale generato da elettroni che si muovono in modo disordinato e generano un sacco di dati.
Il segnale elettrico è super ricco di dati e questo è un problema perché non si riesce a gestirlo.
Per gestire il segnale elettrico bisogna semplificarlo.
Per semplificare il tutto bisogna passare da dati analogici a dati digitali, quindi si semplifica il segnale fino a farlo diventare un insieme di picchi (energia ai massimi livelli) e valli (non c’è energia), c’è segnale e non c’è segnale.
BITS (binary digits = cifre binarie); il dispositivo per usare il segnale elettrico, lo trasforma in cifre binarie, ovvero 0 e 1, e le usa per manipolare i dati e rappresentare informazioni.
OPERAZIONI BOOLEANE
(AND, OR, XOR, NOT): Le operazioni booleane servono per manipolare i bit e per ottenere le sequenze desiderate.
Queste operazioni si possono combinare generando la porta logica.
Flipflop
Scala dei bit
come memorizzano le informazioni?
Le memorie si classificano a seconda di diverse caratteristiche:
disposizione: primarie (memorie centrali) ; secondarie (memorie aggiunte)
volatilità: permanenti ; temporanee
capacità: KB, MB, GB, TB
tecnologia di memorizzazione: magnetico, elettronico e ottico
tipo di accesso ai dati: sequenziale ; diretto ; casuale
numero di operazioni che posso fare su quella memoria
velocità
costi
Memorie centrali o primarie
RAM
: La RAM è disposta fisicamente al centro del dispositivo elettronico.
Fisicamente questa memoria è un pezzo di scheda fatto da materiale composito sulla quale ci sono dei circuiti integrati saldati in modo ordinato, ovvero uno accanto all'altro.
Essa è una memoria elettronica ed è una memoria organizzata in celle (8 bit).
La memoria centrale è fatta di circuiti integrati che fanno operazioni booleane che dipende dalla frequenza di funzionamento “clock”.
Caratteristiche delle memorie centrali:
velocità: 30GB al secondo con 2,4 GHz
il tipo di accesso ai dati è casuale
capacità
costi
durabilità
affidabilità
Tipi di memorie centrali:
volatile: memoria statica e dinamica
non volatile: memoria ROM e NVRAM
RAM ECC
Memoria periferica o di massa
Caratteristiche della memoria periferica:
ha capacità maggiori rispetto alla RAM
memorizza informazioni anche senza energia elettrica
lavora con velocità ridotta rispetto alla RAM
è tipicamente rimovibile dal dispositivo
interna o esterna
principio magnetico
MEMORIE ELETTRONICHE
Queste memorie usano la tecnologia elettronica per memorizzare i dati.
Tipi: memory card o schede di memoria o SD ; flash drives o pennette USB ;
SSD (Solid State Disk)
caratteristiche, vantaggi e svantaggi
DISCHI OTTICI
Principio ottico.
Il disco ottico è un disco di plastica trasparente sulla quale viene incollato uno o più strati riflettenti, ovvero viene steso uno strato di nylon riflettente.
Per scrivere i bit / byte si usa il laser.
Per leggere i bit si usa sempre la stessa luce del laser ma a una potenza inferiore.
Tipi: CD ; DVD ; BLU RAY
caratteristiche
DISCHI MAGNETICI
Floppy Disk: un disco di plastica trasparente con della polvere di ferro incollata sulla superficie.
Hard Disk: un disco in ferro con polvere di ferro sulla superficie e racchiuso in un involucro di ferro.
I dischi magnetici si trovano uno sopra l’altro e sono trascinati da un albero che li fa girare.
Su questi dischi vola la testina, la quale sfiora la superficie del disco e serve per scrivere le informazioni.
I dischi sono attaccati ad un motorino centrale azionato dalla corrente elettrica che trasforma il segnale elettrico in elettronico.
La superficie del disco viene nativamente suddivisa in circonferenze concentriche chiamate tracce e le tracce vengono suddivise in settori.
Quando i file vengono salvati sul disco, i dati vengono scritti nei settori uno dopo l'altro.
caratteristiche
NASTRI MAGNETICI
cassetta con bobine e filo plastico
lettore/registratore di cassette
memoria efficiente
principio magnetico
accesso ai dati particolare
velocità: 1 GB/s
capacità: 580TB
costi: decine di euro
durabilità: 30 anni
affidabilità
svantaggi
come rappresentano le informazioni?
I dispositivi non riescono a reggere i dati analogici e per questo li convertono in dati digitali, ovvero in un’insieme di 0 e 1.
I dati poi devono essere raccolti, memorizzati sulle memorie ed elaborati per trasformali in informazione.
La rappresentazione digitale di questi dati è un insieme di 0 e 1, ma così non si capirebbe nulla e quindi serve un processo di codifica e decodifica per trasformare i 0 e 1 in informazione.
La codifica è la modalità eseguita per assegnare univocamente ad ogni elemento dell’insieme da rappresentare, una stringa che lo rappresenti, ovvero un codice.
codifica testo
Per codificare i testi e i caratteri bisogna prendere un numero di bit sufficiente a codificare tutti i caratteri.
La codifica ASCII è una codifica standard per scambiare informazioni e per fare in modo che tutte le informazioni abbiano la stessa codifica.
L’ISO prende la prima versione dell’ASCII con 128 caratteri e con il bit aggiuntivo rilascia 16 varianti dello standard.
CODIFICA ISO/8859
Nel 1991 il Unicode Consortium decide di mettere ordine alle codifiche e crea UTF-8 (Unicode Transformation Format 8-bit), una codifica standard valida per qualsiasi tipo di carattere.
codifica immagini
usare un insieme di bit per rappresentare l’immagine:
Nel mondo elettronico per rappresentare un'immagine si scompone l'immagine in un insieme di pixel e ogni pixel viene rappresentato mediante dei bit.
Con questa tecnica si possono rappresentare 3 tipi di immagini:
immagini in bianco e nero → 1 bit per pixel
immagini in scala di grigi → 2 bit per pixel
immagini a colori → tecnica RGB o tecnica CMYK
descrivere i contenuti di un'immagine
per rappresentare l’immagine:
Bisogna descrivere l’immagine con un qualcosa di testuale.
Le descrizioni delle immagini vanno scritte in un file testuale.
Le varie descrizioni sono dei tag XML, che messi assieme descrivono l'immagine.
Una volta codificata l’immagine bisogna salvarla inserendola nell’apposito file.
codifica numeri
Per codificare i numeri bisogna consultare la tabella ASCII, dove ci sono anche le cifre codificate.
Bisogna usare le sequenze di bit nella tabella per codificare i numeri.
La notazione binaria è una tabellina che parte dallo 0 e arriva fino al 15, dove il 15 costa solo 4 bit.
Per passare da un numero decimale a uno binario bisogna fare le conversioni con la tabella dei bit.
Tipi di conversioni:
passaggio da una sequenza di bit a un numero decimale (somma di potenze del 10)
passaggio da una cifra binaria a una cifra decimale (potenze del 2)
passaggio da un numero decimale a uno binari (resti)
codifica suoni
Campionamento dell’onda sonora:
tempo e ampiezza dell'onda dividendoli in fette
Descrizione dell’onda sonora / suono:
bisogna descrivere il suono nelle caratteristiche principali: intensità, durata, note che compongono il suono, oggetto che ha generato il suono.
Tutte queste informazioni si scrivono in un file di tipo testuale con comandi standard MIDI (Music Instrument Digital Interface).
Come manipolano le informazioni?
software
hardware
:
memorie
CPU : ALU e CU
periferiche di I/O
bus di comunicazione
MACCHINA DI TURING e
ARCHITETTURA DI VON NEUMMAN
Come trasferiscono le informazioni?
La
scheda di rete
permette ai dispositivi di comunicare.
Essa è una periferica che permette al dispositivo di colloquiare e di collegarsi alla rete.
La scheda ha un indirizzo MAC (Media Access Control) che permette di identificare la scheda a livello mondiale, quindi il suo indirizzo è univoco in tutto il mondo.
La trasmissione di dati può avvenire per:
Via Cavo (Modem, Fibra ottica)
Via Etere (Laser. Satellitare, WiFi, GSM)
Le
reti di computer
sono un insieme di dispositivi elettronici che scambiano informazioni tra di loro e sono connessi o via cavo o via etere.
PAN
LAN
MAN
WAN
GAN
rete / topologia ad anello
rete / topologia Bus
rete / topologia a stella
rete / topologia a maglia
I dispositivi per
comunicare
usano la
porta di rete
o usano una
antenna interna
.