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I sistemi Hardware e software Prof.Maurizio Muzzupappa
I sistemi hardware e software
1. INTRODUZIONE
Nella scelta non facile del PC diventa fondamentale individuarne il campo di applicazioneprincipale. Infatti, se da una parte il PC si pu considerare costituito da pochi componenti
fondamentali, dallaltra la capacit di soddisfare esigenze specifiche dellutente possibile solo
grazie alla possibilit di combinare sapientemente questi componenti ed espandere le potenzialit di
base con dispositivi ad hoc mediante i quali il PC assume una precisa connotazione.
Nei paragrafi successivi verranno analizzati perci i componenti fondamentali che costituiscono un
PC, e verr data particolare enfasi alle caratteristiche che pi influiscono nelle prestazioni di un
calcolatore dedicato alla grafica 3D.
2. I COMPONENTI INTERNI DI UN COMPUTER
Allinterno del computer si possono individuare cinque tipologie principali di componenti: memoriaRAM, memoria ROM, processore, Hard Disk e schede di espansione. Questi componenti sono
connessi tra di loro attraverso la scheda madre, che consente inoltre il collegamento tra questi
componenti e i cosiddetti dispositivi di input e di output. Il funzionamento del computer si basa sul
continuo rapidissimo trasferimento di segnali elettrici fra questi componenti e fra gli stessi e le
periferiche esterne. Propagandosi fra i milioni di circuiti che compongono il computer questi segnali
attivano /disattivano continuamente altri circuiti producendo nuovi segnali che vanno a comandare
altre parti, e cos via per centinaia di milioni di volte ogni secondo.
I dispositivi di input/output pi comuni sono: Tastiera, Mouse, Monitor, Lettore CD-Rom eFloppy, Stampante e Audio (casse, microfono), Modem, Masterizzatore, Scanner,Videocamera, ecc.; alcuni dei dispositivi di I/O, per poter essere collegati alla macchina,richiedono la presenza di una scheda di espansione inserita allinterno del computer.
La scheda madre, o motherboard in inglese, uno dei componenti fondamentali di un personalcomputer; sulla scheda madre sono connessi tutti gli altri componenti, dal processore di sistema alla
scheda video, passando per hard disk ed eventuali ulteriori periferiche.
Scheda MadreScheda Madre
CPU
Memoria
Centrale
Scheda
Video
Memoria
Esterna
Schede di
Espansione
Porte
I/O
Il Microprocessore, sinteticamente chiamato CPU (dallinglese Central Processing Unit), ilcuore del computer in quanto adibita allo svolgimento delle funzioni pi importanti
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dellelaboratore elettronico. La CPU ha la funzione di eseguire i programmi contenuti nella
memoria centrale prelevando, decodificando ed eseguendo le istruzioni che li costituiscono.
CPU
CPUCPU
SOCKET
Classe
Frequenza
Memoria Cache
FSB (Front Side Bus)
Caratteristiche di una CPU
Vediamo in dettaglio le caratteristiche principali di una CPU.
Il tipo di collegamento (SOCKET) con la scheda madre. Ad ogni tipologia di connettore (p.e.Socket LGA775, Socket478, Socket754, Socket939, etc.) corrisponde un particolare gruppo diprocessori che possono essere utilizzati.
La classe del processore definisce larchitettura interna del processore.La frequenza di funzionamento la frequenza alla quale lavorano i processori, cio il quantitativodi operazioni che ogni processore in grado di eseguire in un secondo.
Il front side bus la velocit di comunicazione tra il processore e la scheda madre.La memoria cache una memoria interna al processore, generalmente di pochi Kb, ed unamemoria di tipo statico, molto veloce ed utilizzata per la memorizzazione delle informazioni piricorrenti.
La velocit alla quale il processore elabora i dati quella di clock (ad esempio, 3000Mhz), mentre
quella alla quale la memoria di sistema sposta i dati quella di bus, decisamente pi ridotta
(1000Mhz); si deduce abbastanza chiaramente che la frequenza di lavoro della memoria di sistema
rappresenta un collo di bottiglia alle prestazioni complessive, in quanto il processore costretto ad
"aspettare" che i dati possano essere utilizzati dalla pi lenta memoria di sistema (fenomeno della
latenza). La memoria cache lavora non alla frequenza di bus ma ad una frequenza pi elevata e
serve per velocizzare le transazioni dei dati tra memoria di sistema e processore. In dettaglio,
esistono due tipi di memorie cache:
cache L1 o di 1 livello: in genere contenuta all'interno del Core del processore e opera allafrequenza di clock;
cache L2 o di 2 livello: a seconda del tipo di architettura posta o all'interno del Core delprocessore oppure sulla motherboard; opera a frequenze differenti a seconda del tipo di
architettura, variabili tra la frequenza di bus e quella di clock.
Il quantitativo di memoria cache particolarmente ridotto ma essendo questo un tipo di memoria
particolarmente veloce, sia per la sua frequenza di lavoro che per tipologia, si ottiene un notevole
abbassamento della latenza complessiva tra memoria di sistema e processore nel trasferimento dei
dati; a maggiori quantitativi di memoria cache corrispondono, in linea generale, prestazioni
superiori, anche se queste aumentano meno che proporzionalmente.
La Memoria RAM (Random Access Memory) uno dei componenti fondamentali nelfunzionamento di un Persona Computer. E la memoria dove vengono conservati i dati in corso dielaborazione (i documenti aperti) e le istruzioni del programma in esecuzione; si tratta di una
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memoria temporanea che si cancella completamente quando si spegne il computer. Le schede madri
possono montare differenti tipi di memoria di sistema, a seconda del chipset da esse utilizzato:
Moduli SIMM: un tipo di memoria a 32 bit ed quella di pi vecchia concezione SDRAM PCxx: il primo tipo di memoria SDRAM pensato per frequenze di lavoro da 66
MHz a 133MHz ed caratterizzato dalla presenza di 168 pin o contatti
DDR (Double Data Rate): questa tecnologia, introdotta per la prima volta nelle memorie delleschede video, permette di raddoppiare la bandwidth della memoria a disposizione in quanto
vengono utilizzati entrambi i fronti di clock (ascendente e discendente). Esistono memorie
DDR2 e DDR3, evoluzioni della memoria DDR.
Rambus: standard ormai in disuso era utilizzato per sistemi di alto livello tipo workstation oserver
Memoria CentraleMemoria Centrale
Memoria
Centrale
Caratteristiche della memoria RAM Tipo: SDRAM DDR DDR2
Frequenza di funzionamento: PC2700 (333MHz), PC 3200
(400MHz), PC3700 (467MHz), PC4000 (500MHz),
Capacit (in MB)
L'hard disk ha quale compito principale la memorizzazione e la conservazione dei dati. Negli harddisk i dati sono scritti sulla superficie di un disco, chiamato piatto, in forma magnetica; la testina,
una per ogni faccia del piatto, permette di scrivere i dati proprio come se fosse la testina di un
giradischi, senza per che avvenga un contatto fisico tra le due parti. I dati memorizzati nell'hard
disk sono organizzati per cilindri, tracce e settori: i cilindri sono tracce concentriche poste sulla
superficie del piatto, e ogni traccia divisa in settori. Negli hard disk, a motivo della loro sempre
pi elevata capienza, possono trovarsi pi piatti e ogni loro faccia dotata di testina; ogni hard disk
ha dei settori riservati per le informazioni, che vengono utilizzate automaticamente in caso di
malfunzionamento. Vediamo quali sono le caratteristiche tecniche di un hard disk.
Hard DiskHard Disk
Memoria
Esterna
Caratteristiche di un HD Interfaccia (ATA100, ATA133, SATA150, SCSI)
Capacit (in GB)
Velocit del disco (5400rpm, 7200rpm, )
Buffer (in MB)
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Il tipo di interfaccia con la scheda madre pu essere di due tipi EIDE o SCSI. Rispetto a quellaEIDE (ATA100, ATA133 e SATA150) la SCSI un'interfaccia decisamente pi "professionale".
La grande potenza dello SCSI sta nel fatto che le diverse periferiche possono utilizzare il bus SCSI
anche contemporaneamente, mentre con un controller EIDE due unit collegate allo stesso canale
non possono occupare il bus contemporaneamente.
Hard DiskHard Disk
INTERFACCIA
ATA100 o ATA133 (rispettivamente 100 e 133
MB/s)
SATA150 (150 MB/s)
SCSI (in configurazione Ultra Wide 3, 160
MB/s)
La velocit di rotazione: pi elevata, maggiore sar il numero di dati letti a parit di tempo; glihard disk EIDE hanno in genere velocit massima pari a 7.200 giri al minuto, mentre quelli SCSI
arrivano a 15.000 giri al minuto. Il tempo di accesso ai dati: indica il tempo necessario alla
meccanica dell'hard disk per accedere ai dati memorizzati; pi basso, migliori saranno le
prestazioni.
Hard DiskHard Disk
VELOCIT DI ROTAZIONE:
HD ATA100 e ATA133 hanno
velocit massima pari a 5.400 o 7.200
rpm,
HD SCSI hanno velocit massima pari
a 10.000 o 15.000 rpm.
Il buffer: una piccola memoria interna all'hard disk che memorizza alcuni dati letti dalla testinama non ancora inviati alla cpu per essere elaborati; permette di velocizzare le operazioni e, pi
grande, migliori saranno le prestazioni.
Hard DiskHard Disk
BUFFER: una memoria internaallHD che memorizza alcuni dati letti
dalla testina ma non ancora inviati alla
cpu per essere elaborati; permette di
velocizzare le operazioni e, pi
grande, migliori saranno le prestazioni(2 8 MB).
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La tecnologia RAID nata per ovviare a 3 problemi specifici (tutti in funzione del costo): Capacit Sicurezza Velocit
La tecnologia RAID (Redundant Array of Independent Disks) permette di utilizzare pi supporti di
memorizzazione integrandoli tra loro. Un controller RAID integra degli algoritmi che glipermettono di disporre pi periferiche (almeno 2) di memorizzazione (HD) in 5 diverse modalit
chiamate:
RAID 0 RAID 1 RAID 4 RAID 0+1 RAID 5
In dettaglio vedremo solo le prime due configurazioni.
RAID 0. Modalit funzionante con almeno 2 unit ma che il sistema "vede" come un unico
supporto fisico. I due (o pi) dischi posso funzionare in modalit Striping oppure in modalitSpanning.
Striping. I dati sono divisi in modo tale da velocizzare la lettura/scrittura sequenziale: questo
significa che l'utente finale vede un aumento delle prestazioni soprattutto nel caso di
trasferimento di grosse moli di dati
Spanning. I dati sono "spalmati" su tutte le unit fino al raggiungimento dell'ultimo Mbit
disponibile. Quindi il totale, nell'esempio di sopra, 5+7+8= 20 GB. In questo caso l'unico
vantaggio riscontrabile quello della sommatoria delle capacit dei singoli HD.
Nella configurazione RAID 0 in modalit Striping all'aumentare del numero degli HD ci sar un
aumento della velocit di lettura/scrittura (quasi) proporzionale al numero delle unit: ogni volta
che avete intenzione di scrivere un dato sull'HD questo opportunamente spezzettato/diviso e
salvato su tutti gli HD che sono in configurazione RAID 0 striping. In teoria un se un file di grossedimensioni impiega 10 secondi per essere letto, con 2 Hd il tempo scende a 5 secondi, con 3 HD
scende a 3,3 secondi etc. ecc...
RAID 1. Configurazione utile nel caso in cui si ha bisogno di sicurezza; RAID 1 infatti dettoanche Mirror, un metodo che spreca tanto spazio: supponendo di avere 2 HD da 20 GB in
configurazione RAID 1 la capacit totale sar di 20 GB. Ogni volta che si intende scrivere un dato
sull'HD questo duplicato su entrambi i dischi fissi occupando quindi il doppio dello spazio che
occuperebbe normalmente. Ma se la prerogativa la sicurezza dai dati questo il metodo migliore:
supponendo che l'HD 1 perda un dato questo sar subito recuperato dal controller RAID sull'HD 2,
dando cos una continuit di lavoro e la possibilit di sostituire l'HD rotto.
Hard DiskHard Disk
CONFIGURAZIONE RAID
RAID 0 : massime prestazioni
RAID 1 : massima sicurezza
BIOS (Basic Input/Output System): un componente che fa parte integrante della scheda madre. Ilsuo scopo quello di gestire la fase di accensione del computer. Il BIOS conserva in una ROM la
sequenza di istruzioni di avvio che viene eseguita automaticamente ad ogni accensione del
computer. L'operazione di avvio detta boot e passa per 3 fasi successive: - Test di funzionamento
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del sistema (verifica dell'hardware), - Attivazione dell'hardware installato, - Verifica della presenza
del sistema operativo e suo caricamento.
ROM (Read Only Memory): contrariamente alla RAM, la memoria ROM non esiste in forma dicomponente separato e individuale, esistono invece numerose piccole ROM incorporate all'interno
dei vari circuiti integrati (sulla scheda madre, sulle schede d'espansione, ecc.) come nel BIOS.
Le Schede di Espansione sonoschede che espandono le funzioni della scheda madre per pilotaredispositivi interni od esterni. La pi importante la scheda video su cui si connette il monitor.Molto diffusa, sebbene non strettamente necessaria per il funzionamento della macchina, anche la
scheda audio, attraverso cui il computer in grado di produrre o registrare suoni. Per leconnessioni dirette alla rete (senza modem) occorre invece dotarsi di una scheda di rete. Infine lascheda SCSI consente di pilotare dispositivi che richiedono una particolare velocit neltrasferimento dei dati. Esistono poi numerosi altri tipi di schede, create per funzioni particolari,
quali ad es. la scheda di acquisizione video per collegarsi alla televisione, ad un videoregistratore oad una videocamera, e molte altre ancora di uso specialistico.
Schede di EspansioneSchede di Espansione
Schede di
Espansione
Si tratta di schede che espandono le funzioni della scheda
madre per pilotare dispositivi interni od esterni.
Se il microprocessore il cuore vero e proprio di ogni elaborazione effettuata da un Personal
Computer, se la motherboard quel componente che permette di mettere in comunicazione tra di
loro i diversi componenti e questi ultimi con la cpu, il chipset pu essere correttamente identificatocome quel componente della motherboard che gestisce tutti i processi da quest'ultima svolti,
pertanto governa lo scambio di dati tra le differenti parti che compongono un PC (processore,
sottosistema video, sistemi di memorizzazione, memoria di sistema, ecc..). Alla luce di queste
affermazioni si capisce facilmente come la scelta di uno o dell'altro chipset non abbia conseguenze
di secondo piano sull'ottimale funzionamento di un sistema.
Anche se si parla di chipset sempre al singolare, questo quasi sempre composto da due differenti
chip, il North Bridge e il South Bridge; il primo ha dimensioni maggiori rispetto al secondo ed in
genere quello che viene indicato come il chipset vero e proprio, mentre il secondo pi piccolo e
posto, generalmente, nella met inferiore della motherboard, nelle vicinanze degli Slot PCI e ISA.
Mentre i primi chipset per sistemi Pentium (quelli montati su motherboard dotate di Socket 5) erano
formati da pi di due chip, da un paio di anni a questa parte tutti i produttori si sono orientati verso
una costruzione a due chip, il North Bridge e il South Bridge per l'appunto.
Recentemente, Intel ha introdotto la cosiddetta struttura ad Hub: al posto dei tradizionali north e
south bridge sono infatti presenti distinti chip, chiamati hub, che gestiscono alcuni particolari
compiti. Ad esempio, il chip ICH (Input Output Controller Hub) gestisce tutti i dati di input output,
cio il flusso di informazioni tra processore e periferiche di input output come ad esempio gli harddisk; il chip GMCH (Graphics and Memory Controller Hub) gestisce invece tutti i dati legati al
video on board e quelli tra processore e memoria di sistema. In sostanza, cambiata la struttura del
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chipset ma il risultato rimasto lo stesso, cio coordinare i dati che passano tra le differenti
periferiche.
ChipsetChipset
Il chipset quel componente della
motherboard che gestisce tutti i processi da
quest'ultima svolti, pertanto governa lo
scambio di dati tra le differenti parti che
compongono un PC (processore, sottosistema
video, sistemi di memorizzazione, memoria
di sistema, ecc..).
Il chipset composto da due differenti chip,
il North Bridge e il South Bridge.
2.1. LE PORTE DI INPUT/OUTPUT
Le porte di I/O sono una serie di prese, localizzate sul lato posteriore del computer, che vengono
utilizzate per collegare alla macchina tutti dispositivi esterni (monitor, tastiera, mouse, ecc.). La
disposizione delle porte varia da computer a computer.
Tipicamente sono poste direttamente sulla scheda madre le seguenti porte:
Porte PS/2 per il collegamento del mouse e della tastiera (una dedicata al mouse e l'altra allatastiera; non si possono invertire).
Porta Seriale per il modem, o in generale per dispositivi che non richiedono un flusso di dati moltoveloce (fino a qualche anno fa veniva usata anche per il mouse).
Porta Parallela si usa quasi sempre per la stampante, ma in generale adatta per qualunquedispositivo che richieda un flusso di dati pi veloce rispetto alla capacit della porta seriale.
Porta USB (Universal Serial Bus) di recente introduzione, adatta per connettere al computerqualunque tipo di dispositivo (purch compatibile col collegamento USB!). La tecnologia USB
consente di creare "catene" di dispositivi collegati tutti su un'unica porta (fino a 127), inoltre
consente il collegamento "a caldo" (cio a computer acceso), mentre tutti i dispositivi non USB
devono sempre essere collegati a computer spento.
Le schede di espansione che vengono montate sulla scheda madre rendono poi disponibili molte
altre porte, fra cui le principali sono:
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Porta Video (talvolta integrata direttamente sulla scheda madre, soprattutto nei modelli di marca)per connettere il monitor al computer.
Porta di Rete per collegare la macchina direttamente ad una rete di computer, senza usare ilmodem. Ne esistono di vari tipi, ma ormai la presa RJ45 ha di fatto rimpiazzato tutte le altre.
Porta SCSI per dispositivi che richiedono un flusso di dati molto veloce (scanner, masterizzatore
esterno, ecc.). La tecnologia SCSI consente inoltre, come la USB, il collegamento di dispositivi acatena (fino a 7), ma non il collegamento a caldo.
Tipologia velocit in MByte/s
Porta seriale 0,014
Porta Parallela standard 0.150
USB 1.1 1,5
Porta Parallella ECP/EPP 3
FireWire IEEE1394 25
USB 2.0 60
Wide Ultra SCSI 2 80
Wide Ultra SCSI 3 160
Porte di ComunicazionePorte di Comunicazione
3. I DISPOSITIVI DI INPUT/OUTPUT
I dispositivi di I/O, o di Ingresso/Uscita, o Periferiche esterne sono tutti quegli apparecchi che
servono per il trasferimento di dati e informazioni fra il computer e il mondo esterno. Molti
dispositivi sono collegati al computer dall'esterno (attraverso le porte di I/O), ma talvolta alcuni
possono essere inseriti all'interno del computer stesso: per esempio il modem pu avere la forma di
una scheda di espansione.
Dispositivi di Input/OutputDispositivi di Input/Output
Tutti i dispositivi che mettono in comunicazione il
computer con lesterno sono detti genericamente
Periferiche oppure Dispositivi periferici diInput/Output.
I dispositivi di ingresso inviano dati al computer ma
non ne ricevono mai (come il mouse e la tastiera), i
dispositivi di uscita ricevono dati dal computer
senza inviarne mai (come il monitor e le casse
audio)
La Tastiera si collega ad una porta tipo PS/2 appositamente dedicata o tramite USB.Le tastiere moderne (dette "estese", per contrasto con un vecchio tipo "standard") possiedono 101
tasti (o 104 se adattate per Windows), divisi in 4 gruppi (vedi figura).
La tastiera "base" quella inglese che per non contiene le lettere accentate (perch in inglese nonsi usano), per questo motivo in molti paesi sono state adottate delle tastiere nazionali, sacrificando
alcuni simboli poco usati come le parentesi graffe {} e la tilde ~ (presenti nella tastiera inglese) per
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sostituirli con simboli propri dell'ortografia nazionale. In Italia, ad esempio, si usa una tastiera con
le lettere accentate minuscole.
In commercio si trovano anche modelli di tastiere ergonomiche, studiate per il comfort dell'utente
(durezza dei tasti, sagomatura, inclinazione, ecc.) in modo da ridurre al minimo l'affaticamento
delle dita e dei polsi.
Dispositivi di InputDispositivi di Input
Tastiera:
Il mouse fu introdotto assieme ai sistemi operativi di tipo grafico (Macintosh, Windows, ecc.) persemplificare l'invio dei comandi alla macchina, comandi che in precedenza venivano impartiti
unicamente attraverso la tastiera. Lo spostamento del mouse controlla il movimento di unpuntatore
sullo schermo, mentre i tasti inviano il comando. I mouse per Macintosh possiedono un unico tasto,
quelli per Windows due o tre tasti.
Dispositivi di InputDispositivi di Input
Mouse:
ottico o a sfera
cordless
numero di tasti
Il mouseIl mouse
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Lalternativa del mouse la trackball che usa lo stesso meccanismo, avendo per la biglia sul latosuperiore invece che sul lato inferiore. Il movimento del cursore sullo schermo si comanda
muovendo la biglia con le dita senza spostare la trackball. In questo modo non occorre lo spazio che
serve invece per muovere il mouse. Lo svantaggio una certa scomodit d'uso (rapido
affaticamento delle dita) ed una maggiore tendenza a raccogliere polvere e sporcizia. La trackball usata soprattutto sui portatili (che devono essere utilizzabili in ogni condizione, anche quando non
c' spazio per muovere un mouse), sebbene sia stata sostituita dalla touch pad, un'area rettangolaresensibile al tocco delle dita.
Dispositivi di InputDispositivi di Input
Trackball:
Quando si deve usare il computer per disegni di precisione (tecnici o artistici) il mouse uno
strumento del tutto inadeguato perch troppo difficile da controllare. Per questi casi esiste la
tavoletta grafica, che comanda il cursore sullo schermo facendo uso di uno speciale stilo su un
piano sensibile, esattamente come fosse una matita su un foglio di carta. Serve solo con iprogrammi di grafica avanzata.
Dispositivi di InputDispositivi di Input
Tavoletta grafica:
dimensione
risoluzione
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Dispositivi di InputDispositivi di Input
La tavoletta graficaLa tavoletta grafica un sistema di puntamento assoluto e nonun sistema di puntamento assoluto e nonrelativo come mouse erelativo come mouse e trackballtrackball
schermo
Lo Scanner un dispositivo che consente di acquisire testo e immagini stampate su carta pertrasferirle allinterno del computer. I modelli pi versatili consentono anche lacquisizione
direttamente da diapositiva o da negativo fotografico. Somigliano a piccole fotocopiatrici. Gli
scanner migliori usano la tecnologia SCSI per collegarsi al computer.
Dispositivi di InputDispositivi di Input
Scanner:
formato A4, A3, ..
risoluzione (ottica, massima)
interfaccia (usb, parallela, scsi)
velocit di scansione
Le fotocamere vengono usate per catturare immagini in formato digitale che possono esserefacilmente elaborate e/o trasmesse. Si va da fotocamere professionali per immagini di alta qualit, a
piccole fotocamere. La differenza sostanziale nel sensore CCD che definisce la capacit di una
fotocamera di registrare anche i pi piccoli dettagli di una scena. La risoluzione del sensore
definita in Megapixel.
Altro elemento fondamentale lottica utilizzata, cio la qualit della lente utilizzata dallobiettivo.
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Dispositivi di InputDispositivi di Input
Foto/Video camere digitali:
risoluzione sensore CCD
zoom ottico
tipo di memoria
5.0 Megapixel - Dimensione delle immagini: 2.560 x 1.920 pixels
4.0 Megapixel - Dimensione delle immagini: 2.272 x 1.704 pixels
3.0 Megapixel - Dimensione delle immagini: 2.048 x 1.536 pixels
2.0 Megapixel - Dimensione delle immagini: 1.600 x 1.200 pixels
Dispositivi di OutputDispositivi di Output
La risoluzione dellimmagine
216 x 302 pixel
108 x 150 pixel
54 x 75 pixel
Dispositivi di OutputDispositivi di Output
e la risoluzione di stampa
216 x 302 pixel 108 x 150 pixel 54 x 75 pixel
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3.1. LE STAMPANTI
Dispositivi di OutputDispositivi di Output
Stampanti. Si dividono in treprincipali categorie:
- laser
- a getto dinchiostro
- ad aghi
3.1.1. LE STAMPANTI INK JETLe stampanti a getto d'inchiostro vennero introdotte sul mercato negli anni 80 unitamente alle
stampanti laser, ma solo in questi ultimi anni sono state in grado di acquisire fette di mercato
sempre pi ampie relegando le stampanti ad impatto, che rappresentavano la tipologia di stampa pi
diffusa, ad un settore di nicchia.
I fattori hanno contribuito nel tempo a determinare l'attuale successo commerciale di queste
periferiche, quali:
la possibilit di eseguire stampe a colori l'economicit della periferica la silenziosit del processo di stampa una maggiore qualit di stampa rispetto ad una periferica ad impatto
Le stampanti a getto d'inchiostro, pi comunemente note come "InkJet", sono stampanti che fanno
parte della stessa categoria delle laser, cio della famiglia delle "non a impatto"; queste stampanti
non interagiscono meccanicamente con il foglio di carta durante la stampa, a differenza di quanto
non facciano le stampanti ad aghi. In commercio esistono varie tipologie di InkJet che si
differenziano sia per il numero massimo di colori gestiti contemporaneamente, che pu andare da 1
a 6, che per la velocit di stampa, risoluzione, e formato dei fogli, vedi A4, A3 e cos via. A seconda
del numero dei colori gestiti possiamo parlare di stampanti monocromatiche, a colori in tricromia, o
quadricromia e cos via.
Il principio di funzionamento delle InkJet abbastanza semplice dato che consiste nel proiettare,
con differenti tecnologie sviluppate dagli stessi produttori, delle minuscole gocce di inchiostro sul
foglio di carta sul quale rimarranno impresse dopo la successiva fase di essiccazione. La stampa con
una getto d'inchiostro, e quindi la formazione della pagina, si realizzata con successivi passaggi, in
direzione orizzontale, della testina di stampa sul foglio seguiti da un avanzamento, o passo
verticale, dello stesso; il foglio che deve essere stampato viene idealmente suddiviso in strisce e la
stampante, governata dal software in dotazione, movimenta la testina sulla base dei segnali ricevuti
dal PC. Ovviamente questo processo tender ad impegnare il nostro computer per tempi pi o meno
lunghi ma il tutto fortemente condizionato dal quantitativo di memoria buffer di cui la stampante
potr disporre; questa memoria in grado di ospitare le informazioni che dovranno essere inviate
alla testina liberando di conseguenza le risorse del nostro PC, quindi maggiore questa memoria e
prima il computer potr "liberarsi" dalle code di stampa.
L'obiettivo comune di tutte le tecnologie impiegate quello di portare ad una certa pressione lagoccia di inchiostro all'interno della testina di stampa, in modo tale da "sparare" l'inchiostro verso il
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foglio; a seconda delle modalit con cui questa pressione viene creata parleremo di "Tecnologie
basate sul calore" e di "Tecnologia Piezo-Elettrica".
StampantiStampanti InkJetInkJet
Le caratteristiche : risoluzione (1200x1200 dpi, 4800x1200dpi, )
formato A4, A3
velocit di stampa (8 ppm, fino a 20 ppm)
numero di cartucce
tipo di collegamento (parallela, usb)
principio di funzionamento
multifunzione I problemi maggiori che possiamo riscontrare con le stampanti a getto sono proprio legati alle
testine di stampa e alla loro usura; il procedimento termico di gran lunga il pi usurante ed per
questo motivo che la testina di stampa incorporata nella cartuccia di inchiostro e viene quindi
sostituita ogni volta che viene cambiata la cartuccia stessa, mentre con la tecnologia piezoelettrica,
molto meno usurante, le testine sono parte integrante della stampante; in questo caso per,
l'eventuale rottura della testina che un problema non cos poco frequente e molto condizionato dal
modo d'uso della periferica, comporterebbe una riparazione abbastanza costosa pari, per i modelli
entry level, anche al 50% del loro valore commerciale.
3.1.1.1. TECNOLOGIA BASATA SUL CALORE
Questa tecnologia, meglio nota come Bubble Jet, stata ideata e sviluppata dalla societ Canon;
essa provvede a creare la pressione per proiettare l'inchiostro sul foglio con il calore; in pratica la
goccia d'inchiostro viene riscaldata all'interno degli ugelli di stampa da un termoresistore, cio da
un dispositivo che si riscalda quando viene percorso da corrente elettrica, si forma progressivamente
una bolla la quale espandendosi spinge l'inchiostro al di fuori degli ugelli; il vuoto lasciato dalla
goccia proiettata verso il foglio con una velocit di circa 5 - 8 m/s (tra i 18 e i 29 Km/h), richiama
altro inchiostro dai rispettivi serbatoi. Il dispositivo riscaldatore viene ovviamente disattivato in
attesa che il nuovo inchiostro riempia nuovamente gli ugelli.
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Tecnologia basata sul caloremeglio nota come Bubble Jet, stata ideata e sviluppata
dalla societ CANON.
La goccia viene proiettata verso il foglio con una
velocit di circa 5 - 8 m/s (tra i 18 e i 29 Km/h),
StampantiStampanti InkJetInkJet
http://www.canon.it/http://www.canon.it/ -
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Questo tipo di tecnologia impone l'uso di particolari inchiostri termo-resistenti, cio resistenti al
calore, e il rispetto dei tempi dettati dal transitorio termico che si crea nelle fasi di: riscaldamento
inchiostro - raffreddamento del dispositivo termico - riscaldamento della nuova goccia; questo
transitorio quello che condiziona maggiormente la velocit di stampa in funzione, ovviamente,
delle caratteristiche della testina di stampa. Gli stampati presentano, in generale, un caratteristico e
leggero effetto "bagnato", dato che i tempi di essiccazione dell'inchiostro, a causa del suoriscaldamento, sono in media pi lunghi rispetto a quelli riscontrabili con altre tecnologie; questo si
traduce in una maggiore diffusione dell'inchiostro sulla carta comune e quindi in risoluzioni di
stampa inferiori; Canon ha comunque recentemente sviluppato una interessante tecnologia,
denominata "P-POP", Plain Paper Optimized Printing, in grado di bloccare il processo di
assorbimento e relativa diffusione dell'inchiostro anche su carta comune, migliorando sensibilmente
la qualit delle stampe. I maggiori produttori che hanno abbracciato questo metodo di stampa sono
Canon ed HP (Hewlett-Packard).
3.1.1.2. TECNOLOGIA PIEZO-ELETTRICA
Questa particolare tecnologia stata sviluppata, ed attualmente utilizzata, dalla societ EPSON.Non una tecnologia termica, ma bens elettro-meccanica e consente, in generale, di ottenere un
miglior controllo sul processo di formazione della goccia di inchiostro. Il principio di
funzionamento si basa sulla caratteristica piezoelettrica di alcuni cristalli, cio sul fatto che alcuni
cristalli si possono elettricamente polarizzare se elasticamente deformati (effetto piezoelettrico
diretto) oppure, processo inverso utilizzato per le stampanti, possono elasticamente deformarsi se
sottoposti a particolari campi elettrici (effetto piezolelettrico inverso). L'inchiostro viene inviato
nella testina di stampa di forma tronco-conica attraverso una particolare camera che a stretto
contatto con l'elemento piezoelettrico; qui, con appositi campi elettrici, generati sulla base dei
segnali inviati dal PC, si opera la deformazione dell'elemento piezoelettrico che si traduce in un
aumento della pressione nell'inchiostro; quest'ultimo viene proiettato, attraverso la testina di stampa
e gli ugelli, verso il foglio. Non essendo una tecnologia basata sul calore, l'inchiostro arriva sul
foglio a temperatura ambiente e quindi tende ad asciugarsi in tempi pi ristretti rispetto al processo
termico, eliminando quasi del tutto l'effetto "foglio bagnato".
Tecnologia Piezo-Elettrica stata sviluppata, ed
attualmente utilizzata, dalla
societ Epson.
StampantiStampanti InkJetInkJet
Sfruttando questa tecnologia possiamo ottenere gocce di ridottissime dimensioni, perfettamente
sferiche, in grado di asciugarsi rapidamente riducendo l'effetto diffusivo dell'inchiostro sul foglio a
vantaggio della elevata qualit di stampa anche su carta comune.
Mentre nella tecnologia Bubble Jet il transitorio termico era l'elemento condizionante la velocit del
processo di stampa, con la tecnologia piezoelettrica questo limite viene dettato da problemi legati
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http://www.hwupgrade.it/articoli/265/index6.htmlhttp://www.canon.it/http://www.hp.com/Italy/http://www.epson.it/http://www.epson.it/http://www.hp.com/Italy/http://www.canon.it/http://www.hwupgrade.it/articoli/265/index6.html -
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alle vibrazioni meccaniche che nascono a causa delle elevate frequenze con cui l'elemento
piezoelettrico viene deformato nel tempo.
Queste due particolari tecnologie, Bubble Jet e Piezo-Elettrica, si sono ovviamente perfezionate nel
tempo e le case che le hanno adottate sono oggi in grado di rendere disponibili prodotti molto
competitivi sia in termini di risoluzione, di velocit, di qualit di stampa per testi, grafica ed
immagini fotografiche, e di economicit.
3.1.2. LE STAMPANTI LASER
Le stampanti laser fecero la loro comparsa negli anni 80 come d'altronde le stampanti a getto
d'inchiostro; ad HP (Hewlett Packard) si deve la produzione della prima stampante laser costruita
sulle basi di una tecnologia sviluppata da Canon.
Le stampanti laser, a tutt'oggi, rappresentano il punto di riferimento per la qualit delle stampe di
testo in B/N e si rivolgono ad un bacino di utenza che spazia dal privato, al piccolo e medio ufficio,
fino a rappresentare il dispositivo di stampa per eccellenza per reti informatiche grazie all'ottima
velocit, qualit di stampa ed economicit d'uso.
L'evoluzione e la diffusione di queste periferiche sono state inizialmente contrastate dall'elevatocosto, ma col passare degli anni e con il progressivo miglioramento delle tecniche costruttive, della
velocit e qualit di stampa, il prezzo di vendita diventato decisamente pi competitivo e questo
ha contribuito ad una loro maggiore diffusione sul mercato; attualmente si possono trovare delle
ottime periferiche laser monocromatiche sotto il milione di lire caratterizzate da una buona velocit,
qualit di stampa e dotazione di memoria.
Queste stampanti nascono per soddisfare le sempre pi crescenti richieste dell'utenza aziendali e
professionali che ricercano periferiche in grado di stampare a colori con elevata qualit e velocit di
stampa e con un costo per pagina limitato. Queste periferiche sono in genere utilizzate in rete, dove
i volumi di stampa mensili sono tali da non consentire l'uso di InkJet, pi lente e con un maggiore
costo per pagina, anche se economicamente pi convenienti come prezzo di acquisto. Queste
stampanti consentono velocit molto elevate di pagine per minuto (ppm) sia a colori che in B/N.
La risoluzione nelle stampanti laser parte dai 300 dpi, anche se oramai quasi tutte le entry level
consento di raggiungere i 600 x 600 dpi, fino ai 1200 dpi per i modelli di fascia alta, mentre la
velocit di stampa parte dalle 6 ppm fino ad arrivare a 60 pi pagine al minuto; in genere
gestiscono formati di foglio pari all'A4, ma ci sono periferiche che utilizzano supporti A3.
Le caratteristiche:
risoluzione (300x300 dpi, 600x600 dpi, )
velocit di stampa (8 ppm, , fino a 20 ppm)
memoria (fino a 500MB)
tipo di collegamento (parallela, usb, ethernet)
Stampanti LaserStampanti Laser
Il principio di funzionamento delle stampanti Laser abbastanza semplice da illustrare anche sequeste periferiche sono un concentrato di alta tecnologia e complessit costruttiva; all'interno della
stampante troviamo una sorgente laser che genera un fascio di luce concentrato ed una lente
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prismatica, cio una sorta di specchio rotante, in grado di indirizzarlo nei punti desiderati; questo
fascio colpisce puntualmente e con grande precisione un rullo di stampa ricoperto da uno strato di
materiale fotosensibile, cio in grado di caricarsi elettricamente se eccitato da un fascio di luce. Lo
specchio viene movimentato sulla base dei segnali che arrivano dal PC, in modo tale da
"disegnare", per linee orizzontali, l'immagine sul rullo fotosensibile rotante; un procedimento
analogo a quello che governa le stampanti ad impatto ed InkJet, cio la formazione della paginaavviene per linee orizzontali (tecnologia RASTER). Il rullo elettricamente caricato entrando in
contatto con una finissima polvere denominata Toner, costituita da piccole particelle di carbone e di
resina, attira su di se queste particelle nelle zone caricate elettricamente per poi depositarle, per
contatto, sul foglio di carta. Con un successivo processo termico si fissa il Toner al foglio; in
pratica il foglio viene fatto passare tra due rulli riscaldati ad alta temperatura in modo tale che il
calore fonda temporaneamente la resina contenuta nel Toner fissandolo sul foglio e dando origine a
stampe con un nero molto marcato e duraturo nel tempo. Tutto il processo di stampa viene gestito
da un apposito processore, in genere di tipo RISC, presente sul circuito integrato della stampante.
laser
specchio
Rullo fotosensibile
Dispositivi di OutputDispositivi di Output
Dispositivi di OutputDispositivi di Output
toner
3.2. I MONITOR
Il monitor rappresenta l'interfaccia di output per eccellenza e quindi il mezzo attraverso il quale
possiamo visualizzare in modo diretto tutto quello che "succede" sul nostro personal computerAttualmente i monitor presenti sul mercato sono i tradizionali monitor CRT, oppure quelli LCD -
TFT, e per ognuna di queste famiglie esiste unampia variet di prodotti che si differenziano per
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dimensioni, risoluzioni massime raggiunte, dispositivi opzionali quali porte USB, oppure Kit
multimediali ed altro ancora.
3.2.1. MONITOR CRT
I monitor CRT (Cathode Ray Tube), cio costituiti da un tubo a raggi catodici. Questa tecnologiacostruttiva risale a parecchie decine di anni fa, esattamente nel 1897 per opera dello scienziato
tedesco Ferdinand Braun.
MONITOR CRTMONITOR CRT
I monitor CRT si sviluppano attorno al loro componente fondamentale, cio il sopra citato Tubo
Catodico, e l'evoluzione tecnologica di questo componente ha caratterizzato anche l'evoluzione
delle periferiche che lo adottano. Un monitor CRT semplicemente costituito da un tubo di vetro
nel quale si realizza il vuoto, cio si aspira tutta l'aria in esso contenuta, con una parte anteriore
rivestita da fosfori, sostanze in grado di emettere luce se colpite da cariche elettriche in atmosferararefatta; la struttura molto simile a quella di un televisore domestico.
MONITOR CRTMONITOR CRT
Nei CRT abbiamo la presenza di un catodo che produce elettroni (cariche elettriche di segno
negativo), i quali vengono "sparati" verso la superficie anteriore del tubo tramite un acceleratore di
cariche che sfrutta una elevata differenza di potenziale elettrico; questi elettroni acquistano una
notevole energia funzione della velocit raggiunta, essendo la loro massa molto limitata. Gli
elettroni vanno a colpire la parte anteriore del tubo interagendo con il rivestimento in fosfori, inquesto modo abbiamo la "conversione" della loro energia in luce e si vengono a creare delle
immagini visibili dall'occhio umano. In generale nei CRT a colori abbiamo tre cannoni di elettroni
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(vedi immagine sotto - Electron Gun), a differenza del singolo cannone presente nei monitor
monocromatici oramai in disuso.
Come sappiamo il nostro occhio reagisce ai tre colori primari verde, rosso e blu, e alle loro
combinazioni che danno luogo ad un numero infinito di colori. I fosfori presenti sulla superficie
frontale del tubo catodico sono particelle molto piccole che il nostro occhio non in grado di
percepire e che riproducono questi tre colori primari; questi fosfori, come detto, vengono accesi secolpiti dagli elettroni generati dal catodo e sparati dai tre cannoni presenti nel CRT; ogni cannone
viene abbinato ad uno dei tre colori primari. I tre cannoni inviano elettroni sui vari fosfori, questi si
accendono combinando i tre colori primari e formando le immagini con i colori voluti.
MONITOR CRTMONITOR CRT
Singolo punto sullo
schermo
MONITOR CRTMONITOR CRT
Sintesi additiva dei colori
nero
bianco
E' ovvio che per ottenere dei buoni risultati non sufficiente il solo tubo catodico, ma anche un
ottimo circuito di controllo, cio tutta la parte elettronica che gestisce il funzionamento del monitor;
questo in genere quello che differenzia, da un punto di vista qualitativo, i monitor che montano lo
stesso tubo catodico ma adottano differenti circuiti di controllo sviluppati da differenti costruttori.
Tale circuito ha il compito di gestire il segnale che arriva direttamente dalla scheda video del PC. Il
circuito in questione deve ottimizzare l'amplificazione del segnale e il funzionamento dei cannoni di
elettroni che vanno ad eccitare i fosfori creando, in questo modo, l'immagine a video. L'immagine
che viene visualizzata sullo schermo del nostro monitor, a differenza di quanto ci possa apparire,
non fissa e stabile, ma il risultato di un continuo accendersi e spegnersi di fosfori di differentecolore, da sinistra verso destra e dall'alto verso il basso, con una frequenza cos elevata da farci
apparire l'immagine fissa (da cui deriva il nome di terminale a scansione raster raster scan
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display). Il nostro occhio in grado di "conservare" l'immagine visualizzata per un tempo molto
limitato (fenomeno della permanenza retinica), circa 1/20 di secondo, mentre sullo schermo
l'accensione del fosforo permane per un tempo pari a circa 1/10 di secondo, cio pi di quanto non
permanga sulla retina dell'occhio; come conseguenza abbiamo che se un punto si sposta lentamente
sul video noi siamo in grado di coglierne lo spostamento, ma se tal punto si sposta molto
velocemente percorrendo in continuazione la stessa traiettoria in un numero di volte pari ad almeno20 al secondo, l'effetto che otteniamo che il nostro occhio non vedr pi un punto che si muove,
ma bens una linea continua fissa nel tempo. L'abilit del circuito nell'accendere e spegnere in modo
opportuno i fosfori viene misurata dalla larghezza di banda che risulta proporzionale al numero di
pixel (dimensione minima di un punto fisico) che vengono accesi e spenti in un secondo.
MONITOR CRTMONITOR CRT
Persistenza dei fosfori: 40 60 sec
MONITOR CRTMONITOR CRT
Persistenza dei fosfori: 40 60 sec
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MONITOR CRTMONITOR CRT
Persistenza dei fosfori: 40 60 sec
Il fascio di elettroni
colpisce ogni fosforo apartire da quello in alto a
sinistra fino ad arrivare a
quello in basso a destra.
La frequenza di refresh
indica il numero di volte
che tale operazione viene
ripetuta ogni secondo
MONITOR CRTMONITOR CRT
Per evitare che ogni
fosforo si spenga
necessario che il fascio di
elettroni li colpisca ad
intervalli di tempo
inferiori al loro tempo di
persistenza.
Tale valore
direttamente correlato
alla frequenza di refreshverticale che non deve
mai essere inferiore a
75Hz
3.2.2. LE CARATTERISTICHE DI UN MONITOR CRT
Le caratteristiche fondamentali di un monitor CRT sono: dimensione, risoluzione e refresh. Queste
tre caratteristiche vanno sempre considerate contemporaneamente quando devono essere valutate la
qualit di un monitor, oppure ci si appresta ad acquistarne uno, dato che sono tra loro strettamente
dipendenti.
MONITOR CRTMONITOR CRT
Caratteristiche dei monitor CRT
Frequenza di Refresh Verticale
Dimensione del tubo
Forma del tubo
Dot Pitch
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La risoluzione in un monitor intesa come la dimensione dell'immagine visualizzata espressa dalnumero di punti che ne costituiscono la larghezza e l'altezza; dire che un monitor ha una risoluzione
di 640x480 punti vuol dire, in pratica, che l'immagine sar formata da 640x480=307200 punti su di
un rettangolo con base pari a 640 punti ed altezza pari a 480 punti. Questo spiega il perch ad una
maggiore risoluzione corrisponda un maggior numero di contenuti visualizzati sullo schermo. E'
ovvio che la risoluzione deve essere adeguata alle dimensioni del monitor, altrimenti si corre ilrischio di avere immagini cos rimpicciolite che risulteranno difficilmente visionabili. La
risoluzione adottabile dipende da alcuni fattori quali, ovviamente, le caratteristiche del monitor,
della scheda video e del quantitativo di memoria della stessa che limita anche il numero
massimo dei colori visualizzabili.
Esistono alcuni parametri, legati alle caratteristiche costruttive del tubo CRT, che vengono
commercialmente assunti dai vari costruttori per definire la qualit delle loro periferiche.
Il dot pitch rappresenta la misura del lato maggiore di un triangolo ideale ai vertici del qualeabbiamo i tre dot, o punti, del medesimo colore; la distanza tra dot del medesimo colore pu essere
misurata in differenti modi ottenendo misure inferiori a quelle del reale dot pitch; questo potrebbe
trarre in inganno l'acquirente per quanto concerne le reali caratteristiche qualitative del monitor in
oggetto. Nell'immagine a lato possiamo visualizzare meglio questo concetto; in un monitor con dppari a 0,27mm la distanza tra i dot sull'orizzontale di 0,22 mm e sulla verticale di 0,16 mm.
MONITOR CRTMONITOR CRT
Forma
Sferica
Cilindrica (Trinitron-sony)
Piatta
MONITOR CRTMONITOR CRT
Il dot pitch rappresentala misura del lato
maggiore di un triangolo
ideale ai vertici del quale
abbiamo i tre dot del
medesimo colore
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MONITOR CRTMONITOR CRT
Il dot pitch perci unacaratteristica costruttivadel monitor che non pu
essere variata. Si misura
in mm ed assume valori
pari a 0.27, 0.24, 0.22.
La scelta della dimensione strettamente legata all'uso che faremo del nostro PC e quindi, adesempio, sar in base alla tipologia dei programmi utilizzati, vedi word processing, CAD,
programmi di fotoritocco etc. In commercio ci sono unit con dimensioni variabili tra i 15" e i 24"in genere; bene ricordare che la dimensione di un monitor viene intesa come la lunghezza in
pollici misurata lungo la sua diagonale, come da figura allegata, e che l'effettiva area di
visualizzazione inferiore a quella dichiarata dal costruttore e che possiamo definire
"commerciale", dato che parte dello schermo rimarr nascosto dal case plastico del monitor; questo
si traduce in una diagonale effettiva pi corta di circa 1,2" 2.
MONITOR CRTMONITOR CRT
Dimensione
Nominale
15
17
19
21
24
Effettiva
13.5-14
15.5-16
17.5-18
19.5-20
21.5-22
MONITOR CRTMONITOR CRT
Definita la diagonale
visibile e il dot pitch
facile determinare qual
la risoluzione massima
di un monitor
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MONITOR CRTMONITOR CRT
Monitor 17
Dot pitch 0.27 mm
432 mm
345 mm
260 mm
345/0.27 = 1280
punti
260/0.27 = 962 punti
La frequenza verticale, meglio nota come refresh rate, espressa in Hz (Hertz), indica il numero divolte che nel tempo pari ad 1 secondo l'immagine a video viene completamente ridisegnata; questo
il parametro che pu caratterizzare lo sfarfallio del monitor se non adeguato alla risoluzione
impostata. L'analisi di queste frequenza deve essere coadiuvata dalla conoscenza delle
caratteristiche della nostra scheda video e quindi di quelli che sono i valori massimi di refresh e le
relative massime risoluzioni impostabili. Per evitare il classico e fastidioso sfarfallio che ci
impedisce di poter usare il monitor ad alcune risoluzioni bisognerebbe verificare il valore di refresh
per ogni risoluzione e assicurarsi che per ognuna di esse il refresh rate non scenda mai al di sotto
degli 85 Hz; questo ci garantir di poter lavorare a lungo davanti al nostro monitor senza che la
nostra vista ne possa in qualche modo risentire. Il massimo refresh ovviamente funzione dellascheda video che lo deve produrre e del monitor che lo deve sopportare. In tabella sono indicate le
minime e severe frequenze di refresh abbinate alle varie risoluzioni considerate dalla nuova
normativa TCO 99:
MONITOR CRTMONITOR CRT
Dimensione Frequenza di refresh Risoluzione
14" - 15" 85 Hz 800x600
17" 85 Hz 1024x768
19" 85 Hz 1280x1024
20" - 21" 85 Hz 1280x1024
24" 75 Hz 1600x1200
Altro parametro da prendere in considerazione e che caratterizza i monitor dell'ultima generazione
la multifrequenza, cio la capacit da parte della nostra periferica di autoregolarsi a seconda dellafrequenza che viene impostata direttamente dalla scheda video; abbinata a questa caratteristica
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abbiamo alcuni nomi commerciali che alcuni costruttori hanno dato ai loro prodotti come
"multisync" o "multiscan".
Altro aspetto importantissimo verificare se il monitor alla sua risoluzione ottimale di lavoro, o a
quelle che avremo intenzione di sfruttare, funzioni in modalit non interlacciata; in pratica
l'immagine a video si forma riga per riga pu essere costruita in due differenti modi:
a) modalit interlacciata: vengono prima tracciate tutte le linee dispari e poi tutte le pari, quindi lariga 1, 3, 5, 7 ecc. e poi ripartendo sempre dalla parte alta del video le linee 2, 4 ,6 etc.
b) modalit non interlacciata: le linee vengono tracciate in un solo passaggio una dopo l'altra e
quindi la linea 1, 2, 3 ,4 etc.; questo comporta una maggiore stabilit dell'immagine e l'assenza dello
sfarfallio, dato che si riesce a formare l'immagine a video in tempi pi brevi.
3.3. I MONITOR LCD
Oltre alla tecnologia CRT che rimane ancora la pi diffusa nel mondo dei monitor per PC, un'altra
interessante tecnologia, quella denominata LCD (Liquid Crystall Display) si sta sempre pi
diffondendo e a detta di molti sostituir completamente, in un prossimo futuro, la CRT.
I monitor che sfruttano la tecnologia LCD sono le cosiddette periferiche a cristalli liquidi, ciocostituiti da una particolare sostanza il cui stato fisico a met strada tra un solido ed un fluido;
questa sostanza possiamo ritenerla composta da tante piccole "bacchette o filamenti" orientabili.
La scoperta dei cristalli liquidi avvenne nel lontano 1888, ma le prime applicazioni risalgono ad
anni pi recenti ed ebbero inizio nel momento in cui si scopr che le piccole "bacchette" che li
componevano, sotto lo stimolo di un opportuno campo elettrico, potevano modificare il proprio
orientamento, in modo tale da modificare le caratteristiche del fascio di luce che le attraversava.
Sulla base di questa scoperta e con gli studi successivi che vennero effettuati, si riusc a trovare un
legame tra stimolo elettrico ed orientamento dei cristalli, tale da consentire la visualizzazione di
immagini. Le prime applicazioni furono nel campo dei display per le calcolatrici e successivamente
nei monitor dei PC portatili; attualmente gli enormi progressi compiuti in questo campo hanno
permesso di avviare un nuovo ed interessante processo produttivo di monitor LCD per PC da tavolo
approdando anche, pochi anni or sono, al colore.
La scoperta dei cristalli liquidi avvenne
nel lontano 1888, ma le prime
applicazioni risalgono ad anni pi
recenti ed ebbero inizio nel momento in
cui si scopr che le piccole "bacchette"
che li componevano, sotto lo stimolo disotto lo stimolo di
un opportuno campo elettrico, potevanoun opportuno campo elettrico, potevano
modificare il proprio orientamento,modificare il proprio orientamento, inin
modo tale da modificare lemodo tale da modificare le
caratteristiche del fascio di luce che lecaratteristiche del fascio di luce che le
attraversava.attraversava.
MONITOR LCDMONITOR LCD
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3.3.1. CRT VS LCD
Le dimensioni di uno schermo LCD sono quelle effettivamente sfruttabili con le immagini a video e
non inferiori alla dimensione commerciale che si attribuisce ai CRT; come ben sappiamo su un
CRT la dimensione effettiva del video inferiore a quella della classe dimensionale di appartenenza
per il fatto che parte dello schermo rimane inglobato nel case plastico della periferica; in genere siha uno scarto che varia tra 1 e 2 pollici misurati sulla diagonale, quindi un CRT da 17" ha una
effettiva diagonale variabile tra i 15 e i 16 pollici, mentre un LCD da 15" ha una effettiva diagonale
di 15" quindi, in pratica, comparabile ad un CRT da 17".
Altro aspetto apprezzato la totale assenza di emissioni dannose per la vista e il minor consumo
energetico. Ovviamente esistono anche gli aspetti "negativi"; come meglio evidenzieremo in
seguito, le caratteristiche dei monitor LCD fanno si che la qualit delle immagini, sotto alcuni
aspetti, non sia ancora all'altezza dei CRT, dato il minor numero di colori visualizzabili, la minor
luminosit alle alte risoluzioni (sono periferiche retroilluminate), la limitata possibilit di
modificare la risoluzione a video senza incidere drasticamente sulla qualit delle immagini a causa
dell'architettura "grid array", etc...
Questa architettura si basa sul seguente concetto: il display composto da un numero di celle parialla massima risoluzione visualizzabile, dove ad ogni cella corrisponde un pixel; al variare della
risoluzione la qualit dell'immagine cala perch sar formata da una interpolazione dei colori tra le
varie celle.
Altro aspetto "negativo", fin quando saranno in funzione schede video con uscita analogica, risiede
nel fatto che la tecnologia su cui si basano gli LCD di tipo digitale; questo comporta una doppia
conversione del segnale da digitale ad analogico nel PC e da analogico a digitale nel monitor LCD.
I monitor LCD sono dotati di un convertitore DA (analogico/digitale) che incide in maniera
significativa sul costo finale della periferica e, come detto, sulla qualit dell'immagine. Questa
conversione che non avviene quasi mai in modo ottimale obbliga l'utente ad effettuare delle
opportune regolazioni intervenendo sui "disturbi" del segnale, sul contrasto, sulla regolazione del
clock e della fase etc. L'ultimo punto "dolente" quello che viene definito angolo di visione, insostanza la massima inclinazione che possiamo assumere nei confronti del nostro monitor senza che
ne venga pregiudicata la qualit dell'immagine osservata, e questo sia in direzione orizzontale che
verticale; i CRT emettono luce in tutte le direzioni sono quindi caratterizzati da un ampio angolo
di visione mentre gli LCD hanno un campo pi limitato e sempre pi numerose sono le tecnologie
che i vari costruttori stanno sviluppando per sopperire a questa particolare, e non trascurabile,
limitazione.
- segnale digitale in ingresso
- spessore ridotto
- assenza di radiazioni
- nessuno sfarfallio
- diagonale visibile = diagonale reale
- angolo di visione limitato
- costi elevati
Caratteristiche deiCaratteristiche dei
MONITOR LCDMONITOR LCD
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3.3.2. COME FATTO E FUNZIONA UN MONITOR LCD
I "Cristalli Liquidi" furono scoperti pi di 100 anni fa constatando che determinate sostanze con
struttura cristallina tipica di un solido, se opportunamente riscaldate, assumevano una consistenza
semiliquida, pur mantenendo una struttura cristallina al proprio interno; i cristalli, ad una
osservazioni microscopica, appaiono come delle piccole bacchette o, meglio ancora, filamenti ed per questo che prendono il nome di nematici, dal greco "nemo", cio filo. Oltre ai nematici esistonoaltre tipologie di cristalli liquidi, ma sono poco utilizzati nella costruzione di display LCD.
I "filamenti cristallini" facendo parte di una sostanza semifluida sono caratterizzati da una certa
libert di movimento ed inoltre rifrangono i fasci di luce su di essi incidenti; ovvio che la rifrazione
del fascio luminoso varier a seconda dell'orientamento degli stessi. Questi piccoli "filamenti" sotto
lo stimolo di un apposito campo elettrico possono modificare il proprio orientamento e di
conseguenza modificare le caratteristiche del fascio di luce che li attraversava.
I monitor LCD sono costituiti da sette strati fondamentali; partendo dalla zona centrale abbiamo due
pannelli di vetro che racchiudono i cristalli liquidi; questi pannelli presentano delle scanalature che
vanno ad orientare i cristalli facendogli assumere una particolare configurazione ad elica. Tali
scanalature infatti, sono disposte in modo tale che siano parallele su ogni pannello, maperpendicolari tra i due pannelli.
Le scanalature rettilinee sono ottenute posizionando sui due pannelli di vetro delle sottili pellicole
trasparenti di materiale plastico che vengono opportunamente trattate. I cristalli venendo in contatto
con le scanalature si orientano di conseguenza; le scanalature tra i due pannelli sono tra loro
ortogonali, i cristalli passando da un pannello all'altro sono obbligati a subire una torsione di 90
assumendo, come detto, una configurazione ad elica.
MONITOR LCDMONITOR LCD
Illuminazione
posteriore
Filtro a
polarizzazione
verticale
Transistor
Cristallo
Cristalli Liquidi
Filtri colorati
Filtro a
polarizzazione
orizzontale
Pixel spento
Pixel acceso
La tecnologia ora descritta va sotto il nome di Twisted Nematic (TN), cio cristalli nematici ruotati.I due pannelli sono tra loro molto vicini, si parla di una distanza di circa 5 milionesimi di
millimetro.
Se i cristalli vengono attraversati da un fascio di luce questo segue l'andamento della disposizione
dei cristalli e quindi subisce una rotazione di 90 nel passaggio da un pannello all'altro.
L'applicazione di una tensione elettrica causa l'orientamento dei cristalli nella direzione del campo
elettrico generato, si perde la precedente disposizione ad elica e si realizza una nuova disposizione
ordinata dei cristalli in direzione verticale e non pi orizzontale; la luce attraversa direttamente i
cristalli senza subire la rotazione di 90 (vedi immagine allegata).Questo diverso comportamento
del fascio luminoso non pu essere colto dall'occhio umano se non adottando opportuni filtripolarizzanti.
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Questi filtri hanno la caratteristica di far passare la luce solo lungo prefissati assi e quindi di non
farla diffondere, come di consueto, a 360; in pratica se noi andiamo ad allineare l'asse del filtro con
quello delle scanalature sul vetro, la luce entra allineata con le scanalature, incontra i cristalli
disposti lungo un elica ed arriva al secondo vetro allineata con i solchi li presenti e quindi il secondo
filtro far passare integralmente tutto il fascio di luce, ma se applichiamo una differenza di
potenziale tale da orientare i cristalli e far passare la luce senza la caratteristica rotazione ad elica, ilfascio di luce giunger sul secondo vetro perpendicolarmente ai solchi e quindi non potendo uscire,
dato che il secondo filtro lo blocca, vedremo lo schermo completamente nero (il fascio di luce viene
catturato).
MONITOR LCDMONITOR LCD
Posizionando un elevato numero di elettrodi che generano differenze di potenziali in differenti punti
dello schermo, le cosiddette celle di cristalli liquidi, si in grado di riprodurre in zone moltolimitate e localizzate questo fenomeno e gestendo in modo opportuno il loro funzionamento si
anche in grado di rappresentare immagini, lettere ecc.; gli elettrodi essendo costruiti di materiale
plastico trasparente possono essere realizzati con qualunque forma.
L'evoluzione tecnologica ha permesso di rendere queste "celle" molto piccole, in pratica dei piccoli
punti, aumentando di conseguenza la risoluzione degli schermi LCD, ogni punto corrisponde ad un
pixel, e consentendo di visualizzare immagini complesse con buona definizione.
3.3.3. LCD A COLORI E A MATRICE ATTIVA
L'impiego del colore ha comportato la necessit di dover retro illuminare gli schermi, facendo in
modo che la luce venisse generata nella parte posteriore del display LCD; ci consente un'ottimalevisione dell'immagine anche in condizioni di scarsa luminosit nell'ambiente circostante, a
differenza dei precedenti dispositivi che realizzavano la retro illuminazione riflettendo, con uno
specchio, la luce che arrivava dall'ambiente circostante.
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I colori vengono ottenuto con l'impiego di tre filtri riproducenti i tre colori fondamentali rosso,
verde e blu e facendo passare il fascio di luce attraverso i filtri stessi. Combinando per ogni singolopunto, o pixel, dello schermo questi tre colori fondamentali, siamo in grado di riprodurre il colore
voluto nel punto desiderato; la combinazione dei tre colori base si ottiene gestendo in modo
opportuno gli elettrodi che puntualmente generano la differenza di potenziale necessaria per
orientare i cristalli.
3.3.4. LCD A MATRICE PASSIVA VS LCD A MATRICE ATTIVA
Il termine matrice viene introdotto per la caratteristica suddivisione dello schermo in punti, ognuno
dei quali viene indirizzato separatamente dagli altri e quindi separatamente dagli altri pu essere
acceso o spento a piacere. Si denomina matrice passiva la tecnologia che per la produzione deidisplay LCD utilizza elettrodi per il controllo del cristalli liquidi; mediante tale tecnologia le
immagini si formano riga per riga, con il campo elettrico che passa da una riga all'altra
provocandone l'accensione e la successiva dissolvenza, appena il campo stesso viene disattivato in
quel punto; una volta tolto il campo elettrico l'immagine progressivamente si dissolve perch i
cristalli rimangono in posizione orientata solo per qualche secondo.
I display a matrice passiva hanno dei grossi limiti per quanto concerne l'aspetto qualitativo ed
applicativo, hanno infatti un'immagine non perfettamente nitida e tendenzialmente sfarfallante; l'uso
di cristalli lenti, dato che rimangono in posizione anche dopo aver tolto il campo elettrico, non
permette una corretta visualizzazione di immagini in movimento. Non meno trascurabile il
problema dell'interferenza tra i vari elettrodi che si manifesta sotto forma di aloni sul display.
Risultati migliori sia per quanto concerne la stabilit, la qualit, la risoluzione, la nitidezza e labrillantezza dell'immagine si possono ottenere con gli schermi a matrice attiva che a fronte dellamaggiore qualit contrappongono un costo molto pi alto. La matrice attiva offre notevoli vantaggi
rispetto a quella passiva, quali ad esempio la maggiore luminosit e la possibilit di guardare lo
schermo anche con inclinazioni fino a 70-80 senza perdere in qualit di immagine, cosa
impensabile con la matrice passiva che in pratica consente una visione ottimale solo da posizione
frontale rispetto al display; possiamo visualizzare immagini in rapido movimento senza il fastidioso
effetto scia e senza sfarfallii, dato che il tempo di risposta di un display a matrice attiva di circa
10-15 ms rispetto ai 300 della passiva, inoltre si ha una qualit nel contrasto superiore a quella
offerta dai monitor a tubo catodico CRT.
Nella matrice attiva si abbinato ad ogni elettrodo un transistor di memoria in grado di
memorizzare un'informazione digitale (numero binario 0 o 1) e quindi di mantenere quelladeterminata immagine fino al ricevimento di un altro segnale.
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I transistors, come gli elettrodi, devono essere fabbricati con materiali trasparenti per evitare di
bloccare il passaggio del fascio luminoso e vengono poi posizionati sul retro del display su uno dei
pannelli di vetro che contengono i cristalli liquidi; a tal scopo si impiegano delle pellicole di
materiale plastico "Thin Film Transistor", transistor a film sottile, da cui la nota sigla TFT,caratterizzate da uno spessore sottilissimo tra 1/10 e 1/100 di micron.
Considerando lo spessore del "Thin Film Transistor", la tecnologia impiegata per la costruzione deitransistors non pu che essere altamente sofisticata, ma purtroppo non certo esente da possibili
difetti qualitativi sul prodotto finale anche perch il numero di transistors utilizzati decisamente
alto; basti pensare ad un display in grado di visualizzare immagini con una risoluzione di 800x600
in modalit SVGA e con soli 3 colori e al fatto che in esso abbiamo la presenza di ben 1.440.000
transistors individuali per capire quanto risulta delicata la costruzione di monitor con risoluzioni e
numero di colori sempre pi elevato. I vari costruttori limitano ad un certo numero il quantitativo di
transistor che possono risultare difettosi in un display LCD, per stabilire se il prodotto ottenuto
buono oppure deve essere scartato. Diventa quasi inevitabile riscontrare anche in unit di fascia alta
dei transistor difettosi che si presentano sottoforma di pixel, cio punti, difettosi.
LCD a matrice passiva
costituiti da una matrice degli elettrodi che
governano le varie celle di cristalli liquidi
che costituiscono il display.
LCD a matrice attiva
Costituiti da una pellicola di materialeplastico "Thin Film Transistor", transistor a
film sottile, da cui la nota sigla TFT,
MONITOR LCDMONITOR LCD
3.4. LE SCHEDE GRAFICHE
La scheda grafica composta da uno o pi processori grafici, dallamemoria video e dal ramdac. La
scheda grafica lavora in parallelo con la CPU, facendosi carico dei processi riguardanti la grafica
(maggiore il livello di implementazione in hardware della pipeline grafica da parte della scheda,
migliori saranno le prestazioni grafiche del computer).
La scheda graficaLa scheda grafica
Una scheda video composta da tre
elementi fondamentali:
il ramdac
il processore grafico
la memoria video
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Il processore grafico il cuore della scheda video e ad esso sono associate alcune funzionifondamentali quali la gestione della memoria video e le funzioni per la generazione della grafica
bidimensionale (filling di superfici, blitting di porzioni di immagine, ecc.), pi una serie di
funzionalit quali quelle per la generazione della grafica tridimensionale (implementazione in
hardware di molte operazioni per la creazione di una scena 3D (Goudard shading, clipping, ecc.).
Anche su una scheda video presente il BIOS. Questo di certo non ha le stesse funzionalit diquello presente sulla motherboard, infatti in questa memoria di tipo rom sono registrate tutte leinformazioni necessarie per il corretto funzionamento quali ad esempio la versione del chip, la
quantit di memoria presente sulla scheda, ecc.
Il ramdac ha il compito di trasformare i dati digitali che rappresentano il colore di ogni pixel insegnali elettrici adeguati e con i quali esternamente viene pilotato il monitor. Il controller si occupa
di calibrare lintensit con la quale occorre colpire i fosfori. Esso converte il contenuto in bit di un
pixel in un livello di intensit, cio la quantit di corrente sparata dal cannone per illuminare i
fosfori.
Il ramdac
un componente fondamentale il cui
compito e quello di trasformare i dati
digitali che rappresentano il colore di ogni
pixel in segnali elettrici adeguati e con i
quali esternamente viene pilotato il
monitor.
La scheda graficaLa scheda grafica
La scheda graficaLa scheda grafica
ramdac
registro
DAC 11001010
Il tipo e la quantit di memoria video di cui dotata la scheda gioca un ruolo importante nellarisoluzione massima ottenibile e nel numero di colori che possibile visualizzare. La RAM video
del tipo VRAM (Video RAM) pi veloce ma anche pi costose delle memorie ad accesso singolo.
Oggi sulle schede grafiche sono montate memorie di tipo DDR2-DDR3 (Double Data Rate tipo 2 o
tipo 3).
3.4.1. LA MEMORIA VIDEO
La memoria video costituisce un componente fondamentale delle schede video: in pratica ogni voltache viene creata una schermata, sia con contenuto grafico (tipico dell'ambiente Windows) sia in
"modo testo" (tipico dell'ambiente Dos) viene coinvolta la Ram Video.
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Una parte della RAM video viene sfruttata per la creazione del frame buffer, una matrice in cui
viene memorizzata limmagine digitale da visualizzare. Le dimensioni della matrice (cio la sua
risoluzione) dipendono dalla quantit di video ram. La risoluzione del frame buffer di due tipi:
grafica e cromatica.
La scheda graficaLa scheda grafica
Il processore grafico elabora limmagine e la
scrive sulla ram video (frame buffer)
Il ramdac legge i colori scritti sulla ram video e li
mette a disposizione del monitor per essere
visualizzati
GPU RAM VIDEO RAMDAC MONITOR
La risoluzione grafica si intende ilnumero di unit fondamentali di cui e
composta limmagine. Questa unit di
base prende il nome di pixelpixel.
La scheda graficaLa scheda grafica
La risoluzione cromatica serve perdefinire la qualit di visualizzazione
quindi quanti colori possono essere
assunti da ogni pixel.
La scheda graficaLa scheda grafica
8bpp (8 bit per pixel) = 256 colori
16 bpp (16 bit per pixel) = 65.536 colori
24bpp (24 bit per pixel)=
16.777.216 colori
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Per risoluzione grafica si intende il numero di unit fondamentali di cui composta limmagine.
Questa unit di base prende il nome di pixel. Questa viene indicata con due numeri che indicano
rispettivamente il numero di pixel presenti su ogni riga ed il numero di righe in cui limmagine
stata suddivisa. La risoluzione cromatica (color depth) serve per definire la qualit di
visualizzazione cio quanti colori possono essere assunti da ogni pixel.
Per visualizzare un immagine in B/N di 640 x 480 pixel servono approssimativamente 38 kb diVRAM (1 bit*640*480/8= 38.400 bytes); nel caso di un immagine in scala di grigio (a 8 bit) la
quantit di VRAM necessaria sale a circa 300 kb (8*640*480/8). Se invece vogliamo visualizzare
unimmagine RGB (24 bit) abbiamo bisogno di quasi 1 Mb (moltiplichiamo per 3 il risultato della
precedente formula).
La scheda graficaLa scheda grafica
Risoluzione MByte per 256colori MByte per 65000col. MByte per 16mil.di col.640x480 0,5 1 2800x600 1 2 21024x768 1 2 4
1280x1024 2 4 41280x1024 2 4 41600x1200 2 4 8
Nelle schede grafiche pi recenti, la memoria video supera di gran lunga gli 8 MB necessari per lavisualizzazione. La memoria video in pi che viene montata sulle schede grafiche di ultima
generazione viene utilizzata per supportare la grafica 3D e le animazioni. In particolare unaltra
quantit di memoria identica per dimensioni a quella utilizzata per il frame buffer, denominata
double buffer, contiene le informazioni sul frame che verr visualizzato sul monitor listante
successivo. Altra Video RAM viene sfruttata per lo Z-Buffer, area della memoria video che serve
per la gestione della profondit in una scena 3D. Tutto il resto della memoria video disponibile in
genere utilizzato per texture mapping.
La scheda graficaLa scheda graficaLa ram video
Frame Buffer
Double Buffer
Triple Buffer
Z- Buffer
Texture mapping
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La risoluzione della scheda e la
risoluzione del monitor
La scheda graficaLa scheda grafica
640x480
Monitor 17 dot pitch 0.27
La risoluzione della scheda e larisoluzione del monitor
La scheda graficaLa scheda grafica
1280x960
Monitor 17 dot pitch 0.27
La risoluzione della scheda e larisoluzione del monitor
La scheda graficaLa scheda grafica
1600x1200 Monitor 17 dot pitch 0.27
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3.4.2. COME FUNZIONA UNA SCHEDA VIDEO
La scheda video il componente responsabile della traduzione delle istruzione che la CPU invia al
monitor in un linguaggio a questo comprensibile. Poich queste istruzioni riguardano qualsiasi
elemento visualizzato sullo schermo, non solo grafica, ma anche lettere e segni di punteggiatura che
viene digitata col un qualsiasi editor di testi, si comprende come la mole di lavoro a cui la schedavideo sottoposta sia notevole. La procedura di visualizzazione pu essere schematizzata da 4 fasi
principali:
i dati in partenza dal processore centrale vengono inviati tramite il bus al processore video cheprovvede alla loro elaborazione;
dal processore video i dati passano alla memoria video dove viene registrata in forma digitaleuna copia dellimmagine che dovr essere visualizzata sul monitor;
i dati procedono poi verso il RAMDAC che li converte a vantaggio del monitor; lultimo passo consiste nellinvio dei dati dal RAMDAC al monitor stesso.Ogni passaggio rappresenta un rallentamento dellintera procedura; il passaggio pi lento determina
la rapidit con cui si svolge lintera procedura. Se nel primo caso il responsabile del rallentamento
sono principalmente elementi estranei alla scheda video e precisamente la scheda madre e il businterno, i due passaggi successivi sono effettuati internamente alla scheda video e costituiscono
laspetto pi importante ed impegnativo per questo componente e quindi il criterio pi utile per
valutarne le prestazioni. La memoria video infatti, sollecitata in continuazione; da un alto c il
processore che scrive sulla memoria ogni volta che limmagine sul monitor viene modificata (e ci
avviene in continuazione poich sufficiente spostare il puntatore del mouse), dallatro c il
RAMDAC che deve leggere i dati inviati alla memoria video con la stessa frequenza.
A questo punto, chiaro che il vero collo di bottiglia di tutto il sistema rappresentato proprio dalla
memoria video. I produttori di questo componente hanno affrontato il problema in vari modi.
Il primo consiste nel rendere la memoria video accessibile da due parti contemporaneamente, in
modo che il processore video e il RAMDAC non debbano attendere luno la fine delle operazioni
dellaltro (memoria DDR). Una seconda tecnica consiste nellincrementare le dimensioni del bus
della memoria video. Terza ed ultima soluzione: aumentare la velocit di clock del bus che presiede
allo scambio di informazioni tra processore video, memoria video e RAMDAC.
Le schede video meno recenti erano tipicamente schede video 2D, cos denominate per sottolineare
lassoluta mancanza di qualsiasi funzione di accelerazione 3D. Se si utilizzano esclusivamente
applicazioni da ufficio, una buona scheda 2D , tuttoggi, pi che sufficiente in quanto quella che
influisce sulla velocit di scorrimento di testo e grafica, sulla rapidit con cui si aprono e chiudono
nuove finestre e via dicendo: si tratta di soluzioni relativamente poco costose e di facile reperibilit,
poich i produttori e relativi modelli sono numerosi e, almeno a grandi linee, equiparabili tra loro.
Attualmente le schede video sono progettate per il bus AGP o PCIexpress.
La tecnologia AGP stata introdotta per soddisfare le necessit sempre pi impellenti di disporre diadattatori grafici abbastanza veloci da poter sfruttare pienamente le enormi capacit dei computer
correnti. Il bus AGP stato progettato per essere interamente dedicato alla grafica e fornisce
uninterfaccia estremamente veloce tra il processore video e il processore centrale. Il bus PCI
express un bus AGP pi veloce (8x per il bus AGP, 16x per il bus PCI express).
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Le caratteristiche che opportuno
considerare sono:
La velocit, generalmente determinata infunzione del numero di triangoli elaborati in unsecondo.
La compatibilit con il proprio sistema. Ilparametro da considerare assolutamente lavelocit del bus AGP. Una scheda costruita perfunzionare su un bus AGP 2X difficilmentefunzioner su un bus 1X.
La scheda graficaLa scheda grafica
Le caratteristiche che opportuno
considerare sono:
La memoria video. La presenza sullamacchina del bus AGP rende possibile lutilizzo
della memoria RAM anche come memoria video
ma i chip presenti sulla scheda video stessa sono
ancora oggi la forma di memoria pi veloce e pi
sicura.
La scheda graficaLa scheda grafica
Per ottenere la rappresentazione grafica di un oggetto tridimensionale necessario passare
attraverso due fasi, la descrizione geometrica dell'oggetto in un sistema di assi cartesiani in tre
dimensioni e la successiva rappresentazione bidimensionale dipendente dal punto di vista
dell'osservatore. Con un software di grafica 3D, quindi, si creano gli oggetti in uno spazio
tridimensionale virtuale descritto matematicamente nella memoria del computer; il passo successivo
consiste nell'inviare sullo schermo del PC una specie di "fotografia" scattata sullo scenario
contenuto in memoria. La differenza di questo tipo di gestione grafica, rispetto a quella tradizionale
in due dimensioni, risulta pi chiara con il classico esempio della cartolina. In pratica la stessa
differenza che c' tra l'osservare una cartolina di un paesaggio e trovarsi dentro il paesaggio stesso.Nel primo caso si pu vedere solo l'immagine realizzata dal fotografo, mentre nel secondo ci si pu
spostare liberamente, a 360 gradi, per osservare ogni cosa da un punto di vista diverso. In entrambe
le situazioni il risultato finale sar sempre un'immagine in due dimensioni rappresentata sullo
schermo del PC, ma con la fondamentale differenza che la gestione 3D permette di ottenere
rappresentazioni dinamicamente variabili degli scenari e degli oggetti, con tanto di animazioni ed
effetti speciali. Con un programma o un gioco in due dimensioni si possono osservare solo le
immagini create in origine dall'autore del software, mentre con un gioco 3D possibile spostarsi
liberamente in uno spazio tridimensionale virtuale. Tutto questo, per, comporta non poche
difficolt: mentre per generare le tradizionali immagini bidimensionali sufficiente "disegnarle"
sotto forma di bit nella memoria lineare della scheda grafica ( frame buffer), per creare invece la
rappresentazione di un oggetto tridimensionale necessario gestire una dimensione in pi in unamemoria dedicata dettaZ-buffer. Si passa, quindi, da un tipo di grafica basata sulla sovrapposizione
di piani per mezzo del trasferimento di grossi blocchi di bit (bit block transfer) a un tipo
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completamente diverso basato sulla descrizione matematica degli oggetti nello spazio. Ci richiede
una notevole potenza di calcolo da parte del computer, che deve realizzare milioni di operazioni
matematiche su matrici di punti per generare in tempo reale la rappresentazione in due dimensioni
dello scenario 3D contenuto in memoria. Queste operazioni possono essere realizzate dai cosiddetti
"motori di rendering" software, cio particolari programmi in grado di eseguire le operazioni
richieste sfruttando la potenza di calcolo della cpu di sistema. In questo caso, per, si incontranoseri limiti quando si lavora con immagini ad elevata risoluzione e con molti colori; inoltre per
rendere pi realistico uno scenario 3D necessario applicare una serie di "filtri" all'immagine, ad
esempio per correggere l'effetto mosaico di alcuni motivi di riempimento (bilinear filtering e mip
mapping) o per correggere la prospettiva, necessario aggiungere effetti di illuminazione (specular
highlights e depth cueing), di nebbia (fogging) e di trasparenza (alpha blending). Per ottenere una
rappresentazione realistica di uno scenario 3D con una risoluzione di almeno 640 x 480 punti, con
65.536 colori e con una frequenza di 30 fotogrammi generati ogni secondo, necessario utilizzare
un meccanismo di accelerazione hardware dedicato, cio di una scheda grafica che sia in grado di
svolgere autonomamente questi calcoli.
4. IL SOFTWARE
4.1. I DRIVER
Nel gergo informatico si tende spesso a fare confusione fra drive e driver, termini che siriferiscono in realt a due cose molto diverse. I drive (hardware) sono i lettori in cui si inseriscono i
vari dischi del computer (floppy, cd, zip...); i driver (software) sono invece dei file accessori al
sistema operativo che consentono la comunicazione fra il computer e le varie periferiche, servono
cio da "interpreti" fra l'hardware e il sistema operativo. Per poter funzionare correttamente, ogni
dispositivo deve avere il suo particolare driver registrato dal sistema operativo. Esistono perci i
driver di stampante, modem, masterizzatore, lettore CD, scheda madre, scheda video, scheda audio,scheda di rete, ecc. Talvolta hanno i loro driver anche il mouse e il monitor, mentre non li hanno
mai la RAM, la tastiera, le casse audio e il drive del floppy.
I driverdella scheda grafica hanno il compito
principale di smistare le operazioni
necessarie alla visualizzazione tra la cpue la scheda video.
La scheda graficaLa scheda grafica
4.2. LE LIBRERIE GRAFICHE
Le API ( Application User Interface) sono uninsieme integrato di interfacce di programmazione
sviluppate per aiutare lo sviluppo di applicazioni multimediali. Queste interfacce si basano sul
concetto di periferica virtuale, che permette una pi facile programmazione delle periferiche
rendendo per impossibile laccesso diretto allhardware.
delle interfacce tra i software e lhardware.
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