Flussi di dati

Analisi dei flussi di dati tra CPU, RAM, HD (supporti di storaggio). Introduzione ai concetti di banda (intesa come banda disponibile per un tipo di canale, ad es PCI | PCIX, cache ad esempio cache di un processore o di un HD.

Componenti di base cpu / ram / storaggio

Memorie

Introduzione ai supporti di storaggio dati: hard disk e memoria RAM.

• http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_(computers)

Memorie RAM disponibile e memoria virtuale: distinzioni.

• http://it.wikipedia.org/wiki/Memoria_virtuale

PCI (Peripheral Component Interconnect Bus)

Nell'immagine slots PCI su una schgeda madre

Bus di sistema PC, (ma anche Apple, Sun). Sviluppato dalla Intel nel 1992 (in sostituzione del bus ISA). Diverse versioni: PCI, PCI 2.0, PCI 2.1, PCI 2.2, PCI-X, PCI-X DDR. 32 – 64, PCI-E linee dati-indirizzi (sovrapposte) (multiplexed) Clock a 33 – 66 – 133 – 266 MHz. Alimentazione 5 – 3,3 Volt. Il trasferimento che avviene attraverso un bus PCI è un "burst", composto da una fase di indirizzamento e da una o più fasi di dato. Bassa latenza ed elevato throughput.

A typical 32-bit, 5V-only PCI card, in this case a SCSI adapter from Adaptec

IDE (PATA)

Advanced Technology Attachment o, come comunemente abbreviato, ATA, consiste in un'interfaccia standard per la connessione di dispositivi di memorizzazione quali hard disk e unità CD-ROM all'interno dei personal computer. Sono molti i termini utilizzati per designare tale standard, comprese abbreviazioni e acronimi quali IDE, EIDE, ATAPI, UDMA ed il più recente PATA per differenziarsi dallo standard SATA. Gli standard ATA permettono collegamenti con lunghezze di cavo comprese tra 45 e 90 cm, quindi l'utilizzo prevalente per tale tecnologia è per le memorie di massa all'interno dei personal computer. Tale soluzione rappresenta nelle implementazioni dei personal computer esistenti fino al 2004 l'interfaccia più comune e la meno costosa per tale applicazione.

Nell'immagine un tipico connettore ATA

SATA

Il Serial ATA (abbreviazione dell'inglese "Serial Advanced Technology Attachment"), in sigla SATA, è una interfaccia per computer generalmente utilizzata per connettere hard disk o drive ottici (masterizzatori e/o lettori di DVD, CD, ecc.)

Il Serial ATA è l'evoluzione dell'ATA (anche conosciuto come IDE), rinominato Parallel ATA (PATA) in seguito alla nascita del Serial ATA in modo da evitare fraintendimenti, rispetto al quale il Serial ATA presenta tre principali vantaggi: maggiore velocità, cavi meno ingombranti e possibilità di hot swap.

• http://it.wikipedia.org/wiki/Serial_ATA

USB (Universal Serial Bus)

Bus per il collegamento di periferiche (lente). Sviluppato nel 1995 da un consorzio: (Compaq, HP, Intel, Lucent, Microsoft, Nec, Philips). Caratteristiche: flessibilità, semplicità; un unico bus per molte periferiche; non sono necessari dispositivi di controllo e porte dedicate; facilmente espandibile; economico; connessioni a caldo; supporto dispositivi tempo reale (audio - telefono).

Il cavo è composto da 4 fili: massa, alimentazione (5V), Dati+, Dati-.

Larghezza di banda:

• USB 1.0: 1,5 Mbit/s;
• USB 1.1: 12 Mbit/s;
• USB 2.0: 480 Mbit/s;
• USB 3.0: 4,8 Gbit/s.

SCSI (Small Computer System Interface)

Collegamento per dispositivi interni o esterni al computer: dischi rigidi (dischi SCSI), ma anche CD - DVD – unità nastro - stampanti - scanner.

• versioni: SASI (’79), SCSI-1, SCSI-2, Fast SCSI-2, Fast & wide SCSI-2, SCSI-3 Ultra.
• frequenze: 5 – 10 – 20 – 40 – 80 – 160 MHz
• linee di dati: 8 - 16 line
• banda passante 5 - 320 MB/sec

Collega sino a 7- 15 controllori (unità) e massimo 2048 periferiche per controllore. Collegamento a cascata, con terminatore. Semplice ed economico. Parte della logica delegata ai controllori. 50 fili - 25 di massa per eliminare disturbi (8 dati — 1 parità — 9 controllo — 7 alimentazione e usi futuri). Asincrono: con protocollo di hand-shake. Arbitraggio decentralizzato: utilizzo linee dati, priorità prestabilita.

FireWire (IEEE 1394)

Molte similitudini con l’USB: bus seriale con alimentazione (60W), sviluppato da un consorzio di aziende (1984 - Apple, 1995 Standard, ma con Royalties), connessioni a caldo, meccanismi di identificazione, struttura ad albero.

Connettore Firewire 400 a 6 pin

Il FireWire è stato sviluppato per essere utilizzato nei personal computer e nei dispositivi multimediali, sviluppato inizialmente da Apple Computer. La connessione FireWire viene comunemente usata per collegare dispositivi di archiviazione o dispositivi di acquisizione video. Viene utilizzato anche in apparecchiature di acquisizione audio e video professionali per via della ampiezza di banda della connessione, della sua predisposizione a trattare flussi multimediali, della capacità di sopportare potenze maggiori e della possibilità di stabilire una connessione tra dispositivi senza il tramite di un computer. L'interfaccia FireWire è tecnicamente superiore all'interfaccia USB, ma questa è molto più diffusa per via dei brevetti. L'Apple e altre ditte richiedono il pagamento di brevetti per ogni implementazione della FireWire (normalmente 0,25 dollari per l'utente finale). Sebbene siano cifre ridotte, molti produttori realizzano prodotti a bassissimo margine di guadagno e quindi preferiscono utilizzare la tecnologia USB che, essendo esente dal pagamento di brevetti, consente loro di ottenere prodotti più economici.

La FireWire supporta fino a 63 periferiche organizzate in una rete non ciclica (a differenza per esempio della catena SCSI). Permette una comunicazione "peer-to-peer" tra i dispositivi. Quindi i vari dispositivi possono comunicare tra loro senza dover utilizzare il computer come arbitro. Per esempio una videocamera digitale potrebbe riversare il filmato video su un hard disk esterno senza l'intervento del computer. Supporta il collegamento a caldo e la presenza di più Host tramite una gestione degli IP software. Quindi una connessione FireWire può essere utilizzata per creare una rete locale tra due computer quattro volte più veloce di una normale rete Ethernet a 100 Mbit/s. Il cavo FireWire supporta fino a 45 Watt e è quindi in grado di alimentare la maggior parte dei dispositivi portatili.

PCI-X

Il PCI-X è un'evoluzione del PCI. È stata sviluppata dallo stesso consorzio che sviluppò il PCI e fornisce una larghezza di banda fino a 4 GByte. Pur avendo prestazioni molto più elevate del PCI è retrocompatibile con le periferiche PCI e quindi permette il riutilizzo delle schede PCI.

PCI Express

Il PCI Express è il successore (seriale) del bus di espansione PCI (parallelo) e ha sostituito il bus AGP precedentemente in uso per le schede grafiche.

Chiamato PCI-Express è in genere abbreviato in PCIe o PCIx (da non confondere con PCI-X che si trova in molte schede madri attualmente in commercio). L'architettura è completamente differente dal bus PCI classico.

La sua caratteristica seriale aiuta a semplificare il layout del PCB delle schede madri ed è costituito da una serie di canali. Tali canali possono essere aggregati secondo le esigenze rendendo di fatto il sistema molto flessibile. La banda a disposizione di ciascun canale (FULL DUPLEX) è dedicata e quindi non condivisa con gli altri.

Un canale PCIe (detto x1) ha una banda disponibile di 266 MByte/sec. Pertanto, nelle moderne schede video che utilizzano 16 canali PCIe la banda a disposizione è di circa 4 GByte/sec (il doppio del bus AGP 8x).

PCI Express è infine progettato per sostenere il sempre maggior fabbisogno energetico delle schede video di ultima generazione. Infatti, a differenza dello slot AGP, in grado di erogare un massimo di 50 Watt, l'attuale revisione di PCI-ex supporta carichi fino a 75W, permettendo così di eliminare il connettore MOLEX dalle schede di fascia media e medio-bassa anche se è rimasto per tutte le altre.

Due schede video in modalita SLI connesse alla scheda madre tramite due slot PCIe.

Cache: L1 L2 L3

• http://it.wikipedia.org/wiki/CPU_cache

# Prestazioni: maggiore e' la cache e migliori sono le prestazioni. # costo : La cache, posta sullo stesso microchip della CPU, puo' raddoppiare il costo di costruzione della CPU. # Failure : maggiore e' la cache maggiore e' la possibilita' che una parte di questa possa risultare difettosa, segnando quindi l'intera CPU come fallata. # Famigle di cpu con cache castrata : data la relativa frequenza di difetti di costruzione nelle CPU con cache piu' estesa talvolta e' possibile recuperare alcune di queste rivendendole con cache disponibile diminuita, come modelli di qualita' inferiore rispetto al modello di partenza.

Processori:

http://it.wikipedia.org/wiki/CPU

Elkementi caraterizzanti:

• Multi core: http://it.wikipedia.org/wiki/Multicore e/o Hyperthreading: http://it.wikipedia.org/wiki/Hyper-Threading
• Dimensioni e tipo di Cache
• Set di instruzioni
• Consumi, TDP : http://it.wikipedia.org/wiki/Thermal_Design_Power (Piu' basso il TDP migliore e' la CPU)
• Velocita di accesso ai dati, quindi tipo di RAM utilizzabili (Piu' veloci e sofisticate le RAM utilizzabili migliori le prestazioni dell'intero sistema).
• Secket: http://en.wikipedia.org/wiki/CPU_socket (maggiore diffusione, anzianita' potrebbe precludere la possibilita' di futuri aggiornamenti).

Architetture di CPU: sparc, i386, i686

http://en.wikipedia.org/wiki/Microprocessor#Architectures

Nota: non si e' distinto tra architetture CISC / RISC o altro.

http://it.wikipedia.org/wiki/Microprocessore

Tipi di processori:

Elenco dei processori AMD:

• http://it.wikipedia.org/wiki/Microprocessori_AMD

Elenco dei processori Intel:

• http://it.wikipedia.org/wiki/Microprocessori_Intel
• http://processorfinder.intel.com/details.aspx?sSpec=SLAPB

Elenco dei processori Intel:

• http://www.via.com.tw/en/products/processors/c7-m/

Elenco dei processori ARM:

• http://it.wikipedia.org/wiki/Architettura_ARM - Es: Router, NAT, network appliance (fortigate...)
  • http://www.cyrius.com/debian/nslu2/

Arm e simili (geode, Xscale, alcuni PPC) sono utilizzati per i sistemi embedded.

Caratteristiche

1. Seek time
2. Seek Throught
3. velocita' di rotazione
4. cache (in MB)
5. Features 5.1 Hot Swap 5.2 NCQ: Native Command Queuing 5.3 banda disponibile

Evouluzione:

Aumento capacita' di storaggio, cache, features. Ma sostanziale mantenimento delle velocita' di accesso ai dati.

• http://www.littletechshoppe.com/ns1625/winchest.html
• http://en.wikipedia.org/wiki/Moore's_law#Other_formulations_and_similar_laws

Connettori

• http://it.wikipedia.org/wiki/VGA
• http://it.wikipedia.org/wiki/Digital_Visual_Interface
• http://it.wikipedia.org/wiki/HDMI

Display

Display a cristalli liquidi:

Il display a cristalli liquidi, in sigla LCD (del corrispondente termine inglese "liquid crystal display"), anche chiamato schermo a cristalli liquidi, è una tipologia di display a schermo piatto utilizzata nei più svariati ambiti con dimensioni dello schermo che variano da poche decine di millimetri a oltre 100 pollici.

Da circa trent'anni in particolare gli LCD sono utilizzati anche in ambito video, inizialmente nei computer portatili, in seguito anche nei monitor e nei televisori (inizialmente in televisori portatili con schermo di pochi pollici, in seguito anche nei normali televisori con schermi di varie decine di pollici) riuscendo, all'inizio del secolo, insieme al display al plasma, a mandare in pensione il quasi centenario display CRT.

• http://it.wikipedia.org/wiki/Display_a_cristalli_liquidi#Famiglie_tecniche_di_pannelli_TFT
• http://it.wikipedia.org/wiki/Led LED utilizzati per la retroilluminazine dei display portatili.

Stampanti laser

Questa tecnologia deriva direttamente dalla xerografia comunemente implementata nelle fotocopiatrici analogiche. In sintesi, un raggio laser infrarosso viene modulato secondo la sequenza di pixel che deve essere impressa sul foglio. Viene poi deflesso da uno specchio rotante su un tamburo fotosensibile elettrizzato che si scarica dove colpito dalla luce. L'elettricità statica attira una fine polvere di materiali sintetici e pigmenti, il toner, che viene trasferito sulla carta (sviluppo). Il foglio passa poi sotto un rullo fusore riscaldato ad elevata temperatura, che fonde il toner facendolo aderire alla carta (fissaggio). Per ottenere la stampa a colori si impiegano quattro toner: nero, ciano, magenta e giallo, trasferiti da un unico tamburo oppure da quattro distinti.

Per semplificare la gestione dei consumabili, nelle stampanti laser monocromatiche moderne il toner e il tamburo fotosensibile sono incluse in un'unica cartuccia.

Diverse agenzie per l'ambiente e giornali specializzati hanno verificato che, durante la stampa, vengono rilasciate alcune polveri sottili e altre sostanze cancerogene come benzolo e stirolo, che sono contenuti nel toner.

Stampanti a getto di inchiostro

È la tecnologia che ha avuto il maggiore successo presso l'utenza privata ed i piccoli uffici, principalmente a causa del basso costo di produzione, della silenziosità e buona resa dei colori. Una schiera di centinaia di microscopici ugelli spruzzano minuscole gocce di inchiostro a base di acqua sulla carta durante lo spostamento del carrello. Il movimento dell'inchiostro è ottenuto per mezzo di due distinte tecnologie: pompe piezoelettriche che comprimono il liquido in una minuscola camera, resistenze elettriche che scaldano bruscamente il fluido all'interno della camera di compressione aumentandone il volume e quindi facendolo schizzare dall'ugello (Jet_Plate).

Entrambi veri prodigi di fluidodinamica sono realizzate con tecnologie di fotoincisione simili a quelle per la produzione di massa dei circuiti integrati, che consentono costi per quantità molto contenuti. La risoluzione e la qualità di stampa di queste testine raggiunge livelli paragonabili alla fotografia tradizionale, ma solamente utilizzando carta la cui superficie sia stata opportunamente trattata per ricevere l'inchiostro. Il problema più grave di questa tecnica è l'essiccamento dell'inchiostro nelle testine, che è frequente causa di malfunzionamenti. Un altro svantaggio è dato dall'elevato costo per copia stampata se confrontato con le altre tecnologie.

Stampanti Multifunzione

Con l'espressione inglese All-in-one (tradotto letteralmente: "tutto in uno") o multifunzione si intendono quelle tipologie di apparecchi che incorporano una serie di funzioni che tradizionalmente vengono svolte da apparecchi separati.

In particolare l'espressione è utilizzata per indicare quei modelli di personal computer con il monitor integrato nel case (telaio) del computer stesso. Si tratta di computer progettati per ridurre i costi e gli ingombri a scapito dell'espandibilità del sistema. Un esempio classico sono i computer della serie iMac dell'Apple.

Lo stesso termine viene utilizzato per alcune periferiche, come le stampanti dette stampanti all-in-one o stampanti multifunzione. Si tratta di stampanti progettate per eseguire compiti addizionali, come scansioni, fotocopie e talvolta inviare fax. Le stampanti multifunzione hanno il vantaggio, rispetto alle stampanti tradizionali, di fornire funzionalità aggiuntive, senza richiedere l'acquisto di strumenti separati, come uno scanner d'immagini, una fotocopiatrice o un fax. Le stampanti all-in-one hanno in genere un costo superiore rispetto a quello di una normale stampante ma inferiore rispetto della somma delle macchine separate; in genere si considera che possano avere prestazioni inferiori rispetto all'apparato specifico, con il vantaggio però di una riduzione dell'ingombro fisico e/o dei consumi.

Una stampante multifunzione Samsung

Le stampanti all-in-one possono essere a getto d'inchiostro o laser, e sono considerate come una linea di prodotto distinta dalle stampanti, rivolta soprattutto al mercato dello Small Office Home Office, che ne apprezza il risparmio rispetto all'acquisto e gestione di più apparati distinti, oltre alla riduzione dell'ingombro fisico.

Popolari costruttori di stampanti multifunzione sono: Xerox, Hewlett-Packard, Epson, Lexmark, Brother e Konica Minolta.