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Mari, Buonanno, Sciuto – Informatica e cultura dell’informazione – McGraw-Hill 11/26/2008

Informatica giuridica (corso propedeutico) - A.A. 2008-09 1

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26/11/2008 1Informatica e cultura dell’informazione – capitolo 2 – I collegamenti con l’esterno


• Lettura ottica basata sulla riflessione (o sulla mancata riflessione) di un raggio laser.

• Densità di registrazione più alte dei dischi magnetici.• Creati in origine per registrare i programmi televisivi, poi usati

come dispositivi di memoria nei calcolatori.• Diversi tipi/caratteristiche▶ CD-ROM▶ CD-R▶ CD-RW▶ DVD▶ DVD-RAM▶ …

26/11/2008 Informatica e cultura dell’informazione – capitolo 2 – I collegamenti con l’esterno 2


• Proposto nel 1980 [da Philips e Sony] per sostituire i dischi in

vinile per la musica.

• Standard internazionale IS-10149 [libro rosso].▶ diametro di 12 cm, spessore di 1.2 mm con un foro di 15 mm in mezzo;

▶ produzione:1. laser ad alta potenza che brucia fori di 0,8 µm in un disco master (le depressioni si

chiamano pit e le aree fra pit si chiamano land);

2. dal master si ricava uno stampo;

3. nello stampo viene iniettata una resina liquida di policarbonato che forma un CD con la

stessa sequenza di fori del master,

4. sul policarbonato viene depositato uno strato molto sottile di alluminio riflettente,

5. copertura con uno strato protettivo e infine con un’etichetta.



• Un laser a bassa potenza manda una luce infrarossa (lunghezza d’onda di 0,78 µm) sul disco.

• I pit appaiono come cunette su una superficie piatta:▶ un pit è alto circa un quarto della lunghezza d’onda del laser,▶ la luce riflessa da un pit è sfasata di mezza lunghezza d’onda rispetto alla luce riflessa

dalla superficie circostante,▶ l’interferenza negativa riduce l’intensità della luce riflessa.

• I passaggi pit/land o land/pit indicano un 1, la loro assenza indica uno 0.• Pit e land sono scritti in una spirale unica che compie 22.188 giri attorno

al disco (circa 600 per ogni mm).• Velocità lineare costante (120 cm/sec):▶ all’interno è di 530 rpm, all’esterno deve scendere a 200 rpm;▶ l’unità è diversa da quella a velocità angolare costante usata per gli HD;▶ 530 rpm sono molti meni dei 3600/10440 rpm degli HD.




[Tanenbaum]


• 1984: Philips e Sony pubblicano il libro giallo, in cui viene definito

lo standard dei CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory).▶ viene definita la struttura e il formato da utilizzare per memorizzare dati digitali

invece che “semplice” musica.

• Rispetto ai CD audio i CD-ROM hanno▶ stesse dimensioni;

▶ compatibilità dell’ottica e della meccanica;

▶ stesso processo produttivo;

▶ miglior capacità di correggere errori.

• Il libro verde [1986] aggiunge grafica e possibilità di mischiare

audio, video e dati nello stesso settore.





• Velocità base (1x)▶ 75 settori/sec,

▶ 153.6 KByte/sec (175.2 in modalità 2).

▶ Velocità superiori crescono in proporzione� 32x corrisponde a 2400 settori/sec cioè quasi 5MB/sec

• Capacità▶ 74 minuti di musica = 681.984.000 byte = circa 650 MB;

▶ 80 minuti di musica = circa 700 MB.

• Tempo di accesso▶ alcune centinaia di millisecondi.



• CD che vengono scritti una sola volta (WORM):▶ utilizzati per backup, per produzioni in piccole serie, per generazione di master, …

▶ standard definito nel libro arancione, dove si introduce anche il CD-ROM XA

(CD-R scritti in modo incrementale);

▶ stesse dimensioni dei CD-ROM� dischi di policarbonato di 120 mm;

� contengono un solco largo 0,6 mm (guida per il laser di scrittura).

• La riflettività di pit e land è simulata▶ c’è uno strato di colore fra il policarbonato e lo strato riflettente: nello stato

iniziale questo strato è trasparente;

▶ per scrivere, un laser ad alta potenza colpisce un punto nello strato della

superficie colorata, rompe un legame chimico e crea una macchia scura.



• Dischi ottici riscrivibili.

• Lo strato di registrazione utilizza una lega di argento, indio,

antimonio e tellurio che ha due stati stabili:▶ lo stato cristallino con elevata capacità di riflessione (land);

▶ lo stato amorfo con ridotta capacità di riflessione (pit).

• Si usa un laser con tre potenze diverse:▶ ad alta potenza il laser scioglie la lega e un raffreddamento rapido la porta dallo

stato cristallino allo stato amorfo;

▶ a potenza media la lega si scioglie e si raffredda tornando nel suo stato

cristallino;

▶ a bassa potenza si rileva solo lo stato del materiale.




• Evoluzione tecnologica�maggior densità dati:▶ pit più piccoli (0.4 vs. 0.8 µm);▶ spirale più serrata (0.74 vs. 1.6 µm);▶ laser rosso (0.65 vs. 0.78 µm).

• Caratteristiche dei DVD▶ capacità di 4.7 GB� 133 minuti di video fullscreen MPEG-2 ad alta risoluzione (720 x

480) con colonna sonora in 8 lingue e sottotitoli in altre 32;

▶ 1x indica 1.4 MB/sec (vs. 150 KB/sec).


• Esistono situazioni in cui servono più di 4.7 GB. Pertanto sono stati definiti quattro formati:▶ Lato unico, strato unico (4,7 GB).▶ Lato unico, strato doppio (8,5 GB).▶ Due lati, strato unico (9,4 GB).▶ Due lati, strato doppio (17 GB).

• Tecnologia dello strato doppio:▶ uno strato riflettente sul fondo coperto da uno stato semiriflettente; a seconda

di dove viene indirizzato il laser, il raggio viene riflesso da uno strato o dall'altro;▶ lo strato inferiore ha pit e land leggermente più grandi, per cui la sua capacità è

leggermente inferiore.




• Applicazioni che richiedono maggiori capacità▶ HDTV (fino a 1920×1090 pixel) richiede più di 200 MB per

ogni minuto di registrazione, cioè più di 20 GB per un film di un paio d’ore

• Due standard in evoluzione che possono superare i 20 GB per ogni strato del disco▶ blu-ray

(supportato tra l’altro da Dell, Hewlett-Packard, Hitachi, LG Electronics, Matsushita, Philips, Pioneer e Sony) ▶ HD-DVD

(tra i cui sostenitori si possono annoverare Toshiba, Nec e Microsoft)




26/11/2008 14Informatica e cultura dell’informazione – capitolo 2 – I collegamenti con l’esterno


• Ogni periferica è controllata da un’interfaccia▶ traduce i segnali del calcolatore in un formato appropriato per la periferica stessa;

▶ è realizzata tramite una scheda inserite nel case (involucro rigido) del calcolatore;

▶ è connessa al bus mediante opportuni connettori;

▶ il collegamento con le periferiche avviene attraverso porte di ingresso/uscita

predisposte sulla scheda stessa e accessibili dall’esterno.


Porte USB

Rete (RJ45)

Telefono (RJ11)

Parallela (Centronics/DB-25) Seriale (RS-232)

Video (VGA)



Interfaccia di ingresso/uscita

Reg. di statoPeriferica

Registro dati

Unità di controllo

dell’interfaccia

bus indirizzi

bus dati

bus di controllo




• Composti di due parti: tastiera e schermo.▶ Nel mondo dei mainframe, sono integrati in un dispositivo singolo e collegati al

calcolatore principale per mezzo di una linea seriale

▶ Nel mondo dei personal computer, sono dispositivi separati.

• Tastiere▶ molti tipi diversi, meccaniche o elettromagnetiche;

▶ quando si preme un tasto viene generato un interrupt e viene avviato il gestore

degli interrupt della tastiera, che legge un registro hardware all’interno del

controllore della tastiera per avere il numero del tasto (da 1 a 102) premuto;

▶ quando il tasto viene rilasciato si verifica un secondo interrupt.



• La risoluzione tipica è compresa tra i 1024×768 e i 2048×1536 pixel (per i PC!!)• Gli schermi “panoramici” (con rapporto larghezza:altezza diverso da 4:3)

arrivano a risoluzioni tra 1920×1200 (16:10) e 3840×2400 pixel.

• Al video è associata una memoria RAM gestita come una mappa dello schermo (in pratica a ogni pixel dello schermo viene associato una cella della memoria)

• La profondità di colore dipende dal numero dei bit usati per ogni pixel▶ 24 bit � 16 milioni di colori▶ 32 bit � 16 milioni di colori + 255 livelli di trasparenza

• All’aumentare del numero di colori gestibili e del numero di pixel dell’immagine, diventa necessario l’utilizzo di schede grafiche acceleratrici▶ sono dotate di memoria RAM aggiuntiva per il video (fino a 1 GB);▶ gestiscono localmente, con circuiti dedicati, la scrittura dei pixel (coprocessori grafici).





• Schermi “piatti”, leggeri e facilmente trasportabili.

• Cristalli liquidi: molecole organiche viscose▶ scorrono come un liquido;

▶ hanno una struttura tridimensionale, come un cristallo;

▶ quando tutte le molecole sono allineate le proprietà ottiche del cristallo

dipendono da direzione e polarizzazione della luce in ingresso;

▶ un campo elettrico modifica l’allineamento molecolare e quindi le proprietà

ottiche.



• Un cannone spara un raggio di elettroni contro uno schermo fosforescente (per

la riproduzione dei colori si usano tre cannoni, per il rosso, il verde e il blu).

• Il raggio viene deflesso in modo da coprire tutti i punti dello schermo, una riga

per volta (raster scan).

• Un’immagine a schermo pieno viene completata 30/60 volte al secondo.

• Davanti allo schermo c’è una griglia che lo divide in punti:▶ quando la griglia ha una carica positiva gli elettroni vengono accelerati raggiungono lo

schermo;

▶ quando la griglia ha una carica negativa gli elettroni vengono respinti e il punto sullo

schermo rimane spento.



• Ogni volta che si sposta, il mouse invia una sequenza di 3 byte al

calcolatore lungo una linea seriale:▶ un intero che indica lo spostamento X;

▶ un intero che indica lo spostamento Y;

▶ un intero che indica lo stato dei pulsanti.

• Il SO accetta queste informazioni e converte le indicazioni relative

inviate dal mouse nella posizione assoluta del cursore.





• Due tecnologie principali: getto d’inchiostro (ink jet) e laser.• La pagina da stampare è considerata come una matrice di punti, ciascuno dei

quali deve essere stampato con una goccia di inchiostro liquido oppure con un puntino di toner.

• La risoluzione di stampa si misura dpi, Dots Per Inch (punti per pollice).▶ getto d’inchiostro: da 1200 a 9600 dpi, ▶ Laser: tra i 600 e i 1200 dpi.

• Attenzione:▶ Schermi: risoluzione indicata in termini assoluti (1920×1200 è il numero dei pixel nello schermo)▶ Stampanti: risoluzione misurata in termini di densità dei punti (punti per unità di superficie).

• La velocità di stampa viene espressa ppm, Pages Per Minute▶ ha un significato solo approssimativo ▶ è influenzato dal tipo di pagina stampata e dal livello di qualità che si vuole ottenere.



• Funzionamento▶ testina mobile dotata di ugelli collegati a serbatoi d’inchiostro di diversi colori;

▶ mentre la testina si muove, gli ugelli spruzzano gocce d’inchiostro in modo da

comporre i caratteri da stampare;

▶ la qualità di stampa dipende dalla dimensione delle gocce.

• Caratteristiche e utilizzo:▶ risoluzioni che vanno da 600 a 9600 dpi (dots per inch);

▶ poco costose, silenziose e di buona qualità;

▶ lente, usano cartucce d’inchiostro costose

e producono documenti intrisi d’inchiostro;

▶ uso domestico, SOHO (small office, home office).





• Funzionamento1. il tamburo viene caricato fino a circa 1000 volt;2. un raggio laser scorre sul tamburo e la sua modulazione produce una configurazione

di punti chiari e scuri (i punti colpiti dal raggio perdono la loro carica elettrica);3. la rotazione del tamburo permette di costruire le varie righe;4. quando una riga si avvicina al toner, i punti carichi attirano la polvere d’inchiostro;5. il tamburo ricoperto di toner viene premuto sulla carta e trasferisce la polvere nera

sulla carta;6. la carta passa attraverso dei rulli riscaldati che fissano il toner;7. il tamburo viene scaricato e ripulito di eventuali residui.

• Caratteristiche▶ alta qualità, eccellente flessibilità, buona velocità e costi contenuti;▶ bianco e nero;▶ tecnologia simile a quella delle fotocopiatrici.



Le Le nuove periferichenuove periferiche




• Evoluzione ▶ Progresso della tecnologia

▶ Integrazione sempre più spinta dei dispositivi elettronici

▶ Codifica digitale dell’informazione il loro punto di forza

• Diversi settori▶ Immagini �Macchine fotografiche digitali

▶ Suoni � Riproduttori portatili digitali (MP3, WMA, AAC, …)

▶ Video � Riproduttori portatili digitali (DIVX, XDIV, …)

▶ …


•• Gli “scatti” sono elaborati da opportuni sensori (CCD o Gli “scatti” sono elaborati da opportuni sensori (CCD o CMOS) e poi memorizzati in una scheda di memoria.CMOS) e poi memorizzati in una scheda di memoria.

•• Le immagini vengono poi trasferite dalla macchina Le immagini vengono poi trasferite dalla macchina fotografica a un calcolatorefotografica a un calcolatore▶ visualizzazione sullo schermo▶ archiviazione, catalogazione, stampa▶ elaborazione, modifica, trasferimento

•• Risoluzione delle fotografie digitaliRisoluzione delle fotografie digitali▶ dipende dal numero di pixel che i sensori CCD o CMOS sono in

grado di rilevare▶ si è passati da 1 a 12 milioni di pixel (megapixel) con immagini

che arrivano a circa 4200×2800 pixel e che occupano, sebbene compresse, ognuna più di 2 MB di memoria.

•• Qualità di una macchina digitaleQualità di una macchina digitale▶ … non solo capacità di memoria e numero di pixel rilevati dal

sensore …▶ … ma anche velocità di scatto dell’otturatore, luminosità del

diaframma, dinamicità della gamma dei colori, caratteristiche ottiche degli obiettivi, …



• Convergenza di tre fattori di sviluppo:▶ introduzione di nuovi formati di codifica digitale (MP3, WMA, OGG, …)

che richiedono meno spazio di memoria mantenendo un’elevata qualità della riproduzione (quindi serve meno tempo per trasmettere il brano);

▶ la disponibilità sempre più diffusa di PC e di una rete di interconnessione a banda larga (ridotti costi di distribuzione dei file digitali);

▶ la riduzione dei costi delle unità di memoria di massa non volatili basate su tecnologie magnetiche (dischi fissi), ottiche (CD o DVD registrabili) oppure elettroniche (memorie flash), che ha permesso lo sviluppo di dispositivi economici capaci di immagazzinare e di riprodurre un gran numero di brani musicali.

• Il risultato di questa evoluzione è che la musica oggi viene prevalentemente distribuita attraverso Internet e il PC diventa il centro di controllo per:▶ l’archiviazione e la catalogazione dei brani musicali;▶ il trasferimento dei brani su supporti fisici (CD e/o DVD) che possano poi

essere riprodotti da impianti stereo tradizionali;▶ la riproduzione diretta dei brani grazie a un impianto audio integrato nel

PC oppure tramite un collegamento diretto con un impianto stereo;▶ la distribuzione dei brani sui cosiddetti lettori MP3, periferiche portatili

dedicate alla riproduzione della musica e che prendono il nome dal formato MP3, il primo e il più diffuso tra i formati musicali compressi.


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