MODULO 12 –> I dispositivi di input e/o di output

Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16

I Dispositivi di input e/o di output

INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2015-16

Francesco Ciclosi

Macerata, 4 novembre 2015

Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati

© Francesco Ciclosi – Settembre 2015 CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code


J.R. Liclider

«Tra non molti anni la mente umana e i

calcolatori saranno interconnessi molto

strettamente e questa alleanza uomo-macchina

sarà in grado di pensare come nessun essere

umano ha fatto finora, elaborando dati con

prestazioni che sono ancora irraggiungibili per le

macchine con cui effettuiamo attualmente il

trattamento delle informazioni»

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/


http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode




Ray Kurzweil (1)

«Nei prossimi 25 anni, l’intelligenza

non biologica eguaglierà la ricchezza e

la raffinatezza dell’intelligenza umana

per poi superarla abbondantemente

grazie a due fattori: la continua

accelerazione del progresso

dell’informatica e la capacità delle

intelligenze non-biologiche di

condividere rapidamente il proprio

sapere.»







Ray Kurzweil (2)

«Integreremo nanorobot, intelligenti nel nostro corpo,

nei nostri cervelli e nell’ambiente, risolvendo così

problemi come l’inquinamento e la povertà, e

aumentando significativamente la nostra longevità;

saranno possibili realtà virtuali che comprendano tutti i

sensi e la trasmissione di esperienze, nonché un

notevole incremento dell’intelligenza umana. Il

risultato sarà la fusione della specie creatrice di

tecnologie con il processo evolutivo-tecnologico a

cui essa ha dato vita. E questa è la singolarità?»







Ray Kurzweil (3)

«No, questa è solo la fase che la precede.

L’intelligenza non-biologica avrà accesso al proprio

design e potrà migliorarsi in un ciclo sempre più veloce

di riprogettazione. Arriveremo al punto in cui il

progresso tecnologico sarà talmente rapido da

essere incomprensibile per l’intelletto umano non

incrementato. Quel momento contrassegnerà la

singolarità.»







Lo scenario attuale

Il computer, grazie alla duttilità della sua struttura

di base, ha aumentato e raffinato i suoi «organi»

• di ricezione dei dati (input)

• di esecuzione delle sue elaborazioni (output)







Countdown?

Gli «organi» del computer da e verso di noi

Ripetono e aumentano la portata dei nostri sensi

Quanto manca all’avvento della singolarità?







I dispositivi di input

Servono a fornire al computer i dati da elaborare

I più comuni sono:

• La tastiera

• I dispositivi di puntamento

• Lo scanner

• Gli strumenti di riconoscimento vocale







I dispositivi di output

Servono per accedere ai dati e/o alle elaborazioni

del computer

Possono restituire le informazioni in modalità:

• Hard copy (copia stampata)

• Soft copy (visualizzazione su schermo)

I dati in uscita possono anche essere istruzioni per

altri sistemi informatici o dispositivi (es. robot)







I dispositivi di I/O «special purpose»

Sono dispositivi particolari pensati per raccogliere

dati o restituire informazioni

Il loro uso è limitato alla funzione per la quale sono

stati progettati

Sono particolarmente utilizzati sia in ambito

scientifico che in ambito grafico e artistico

• Barometri, termometri, rivelatori sismici, ecc.

• Sintetizzatori, tavolette grafiche, telecamere digitali, ecc.







Negli assegni alcuni caratteri sono scritti con

uno speciale inchiostro magnetico

Tale inchiostro, se magnetizzato, emette

differenti segnali, consentendo l’identificazione

dei vari caratteri

La tecnologia utilizzata è la MICR (Magnetic Ink

Character Recogniting)

Un esempio di dispositivo «special purpose»







La lettura degli assegni avviene tramite

macchine lettrici/selezionatrici, che leggono i

caratteri dopo averli magnetizzati

Un dispositivo «special purpose» (2)







La tastiera standard

Serve per digitare dati testuali o numerici da

immettere nel computer







Posizione e funzione dei tasti (1/x)








I tasti numerici posti sopra i tasti lettera contengono

sia numeri sia simboli (attivabili premendo

contemporaneamente il tasto Shift

Il tasto Backspace riporta indietro il punto di

intersezione, cancellando i caratteri precedentemente

scritti

Il tasto Esc (escape) in alto a sinistra consente di

annullare un comando in esecuzione








I tasti funzione (da F1 a F12) sono utilizzati per

assegnarvi differenti funzioni a seconda del software

in uso

I tasti alfanumerici consentono l’inserimento dei dati

I tasti lettera immettono

• Se premuti da soli, le lettere minuscole

• Se premuti insieme al tasto Shift, le lettere maiuscole

• Se premuti con il tasto Block Maiusc inserito, le lettere

maiuscole







Posizione e funzione dei tasti (3/x) Il tasto Invio (enter) serve a completare un’operazione

oppure a inserire un ritorno a capo su nuova linea

(CR+LF)

Il tasto Shift, se premuto contemporaneamente ad

altri tasti, ne altera le funzioni

La Barra spaziatrice sposta il punto di inserzione di

una posizione a destra, inserendo uno spazio vuoto

Il tasto Tab sposta l’inserzione dei caratteri di uno

spazio di tabulazione







Posizione e funzione dei tasti (4/x) Il tasto bistabile Bloc Maiusc (Caps Lock) attiva o

disattiva la modalità di inserimento maiuscole

I tasti di direzione spostano il cursore o il punto di

inserzione nella direzione indicata dalla freccia

Il tasto bistabile Bloc Num (Num Lock) attiva o

disattiva i tasti numerici del tastierino numerico

Le spie luminose indicano lo stato attuale dei tasti

bistabili (se accese il tasto è attivo):

• Bloc Num; Bloc Scorr; Bloc Maiusc







Tastiere speciali

Per minimizzare gli effetti negativi, che l’utilizzo

prolungato della tastiera ha sulla salute degli esseri

umani, sono state sviluppate tastiere ergonomiche

• Permettono una posizione di braccia e polsi più naturale

• Riducono i danni dovuti allo stress e alla sindrome del

tunnel carpale

Per consentire l’immissione dei dati in computer

senza tastiera ne sono state sviluppate di virtuali,

visualizzate sullo schermo e funzionanti con il tatto







Altre forme di input del testo

L’immissione dei dati può essere effettuata con

tecnologie di input più sofisticate della tastiera:

• Il riconoscimento ottico dei caratteri (OCR)

• Il riconoscimento vocale

• Il riconoscimento della calligrafia

• La lettura dei codici a barre







Il riconoscimento ottico dei caratteri

Il processo OCR (Optical Character

Recognition) consente l’inversione del processo

di stampa

Il testo viene riconvertito dalla forma stampata

a quella elettronica e poi (eventualmente)

modificato con un programma di videoscrittura

Utilizza uno scanner e un software di tipo OCR







Il sistema di riconoscimento vocale (1/2)

È programmato per riconoscere la voce di un

solo utente

Va «allenato» a riconoscere la pronuncia,

leggendo preventivamente al microfono un

testo proposto dal computer (e a lui noto)

Provvede, quindi, a digitalizzare, analizzare e

salvare la pronuncia come matrice vocale







Il sistema di riconoscimento vocale (2/2)

In sede di utilizzo, le espressioni vocali

pronunciate vengono confrontate con le matrici

vocali presenti in memoria e, se riconosciute,

trascritte o eseguite

Il sistema analizza sia il modello acustico

(comparando la pronuncia con campioni vocali

di altre persone) sia il modello linguistico (il

termine più probabile in caso di omofonia)







Il riconoscimento della calligrafia

È effettuato da un

software che riconosce la

calligrafia carattere per

carattere e la converte in

caratteri tipografici

L’operazione è complessa

e va effettuata alla velocità

di scrittura dell’utente







La lettura dei codici a barre (1/2)

I codici a barre sono

costituiti da un insieme di

barre e spazi di differente

spessore che codificano i

dati

Sono leggibili con penne o

lettori in grado convertire i

codici in forma elettronica

elaborabile







La lettura dei codici a barre (2/2) Esistono vari tipi di codice a barre:

• EAN (European Article Number), un sistema a otto o tredici

codici in uso per l’identificazione dei prodotti di consumo

• Codice 39, che utilizza 9 gruppi di 3 barre ciascuno, uno per

ogni carattere

Esistono vari tipi di lettori:

• Penna ottica

• Lettore CCD

• Lettore FFO (leggono fino a

50 cm di distanza)

• Pistole laser







L’input di grafica

Lo scanner è utilizzato per digitalizzare gli

elementi grafici

In tale processo la scansione produce

un’immagine digitale dell’elemento grafico

Anche le parti testuali del documento sorgente

diventano parte integrante dell’immagine

perdendo la caratteristica testuale







Lo scanner: tipologie

Esistono varie tipologie di scanner:

• Scanner piano il foglio rimane fermo e i sensori si

spostano per effettuare la scansione

• Scanner piano auto alimentato agisce come uno

scanner piano ma è dotato di un alimentatore

automatico dei fogli da scansionare

• Scanner a tamburo i sensori ottici sono fissi e il

foglio vi viene fatto scorrere davanti

• Scanner per archivi utilizza sensori ottici collocati

su supporti verticali e consentono la scansione dall’alto







Funzionamento di uno scanner (1/2) Lo scanner (piano) muove una luce fluorescente sopra il

documento

La luce si riflette sul documento e una lente la fa

convergere sul dispositivo CCD che ne legge l’intensità

Il CCD misura la

luminosità dei pixel

assegnandogli un valore

(le zone scure riflettono

meno luce delle chiare)







Funzionamento di uno scanner (2/2)

I valori ottenuti vengono salvati come numero di

codice o di tavolozza

Un CCD può misurare i gradi di luminosità solo

come scala di grigi

Per misurare i colori il CCD necessità di filtri

• Scanner a una lettura i sensori del CCD sono divisi

in 3 gruppi ciascuno con un filtro differente (R, G, B)

• Scanner a tre letture ogni sensore ha lo stesso filtro

che viene cambiato a ogni passaggio







La risoluzione di uno scanner

Determina la definizione delle immagini scansite

Può essere ottica o interpolata

La risoluzione ottica è direttamente proporzionale

al numero dei sensori presenti nel CCD

• Es: 3400 sensori, foglio 8,5 pollici 400 dpi (dots per inch)

La risoluzione interpolata è calcolata tramite

software in grado di aggiungere pixel determinati in

base alla media cromatica dei pixel adiacenti







La profondità di colore di uno scanner

Indica il numero di colori

che è in grado di

riconoscere e ricreare

digitalmente

Dipende dal numero di bit

assegnati a ogni pixel

scansionato

A 24 bit per pixel si lavora

in modalità true color







Le dimensioni di una scansione

Il tipo di scansione effettuata

• risoluzione

• profondità del colore

determina il numero di byte necessari per

memorizzare l’immagine scansita

• Es: un immagine in formato Letter (8 ½ x 11 pollici

oppure 22 x 28 cm) scansionata a 300 dpi richiede:

o 8 MB se si sono usati 8 bit per pixel (256 colori)

o 24 MB se si sono usati 24 bit per pixel (true color)







Gli strumenti di puntamento

Sono dispositivi di input che consentono di

puntare gli elementi visualizzati, far clic su di essi

e trascinarli da un punto all’altro dello schermo

Elenco dei dispostivi di puntamento

Il mouse La tavoletta grafica

Il trackball Il joystick

Il touch pad Il touch screen

Il multitouch







Il mouse È solitamente costituito da una pallina rotante e

da due o più pulsanti

• La pallina scorre (su di una superficie piana e liscia) e

invia al computer segnali elettrici tradotti in

movimenti del cursore a video

• I pulsanti servono per inviare dei comandi

Di recente i mouse hanno subito un’evoluzione

che ha visto la sostituzione dei sensori meccanici,

con dei sensori ottici







Trackball, touch screen e multitouch

Il trackball è una sorta di mouse capovolto che

si utilizza facendo girare con le mani la pallina

posta nella parte superiore del dispositivo

Il touch screen è uno schermo sensibile al

contatto con il quale si interagisce tramite le dita

Il multitouch è un’evoluzione dello schermo

tattile, sensibile al tocco in più punti diversi

• Reagisce diversamente, a seconda dei punti e del

modo in cui è toccata la superficie







Touch pad, tavoletta grafica e joystich

Il touch pad è un sottile tappetino rettangolare

sensibile alla pressione e al movimento delle dita

La tavoletta grafica è come un touch pad sul quale

si interagisce tramite una stilo a forma di penna

Il joystich è una sorta di cloche dotata di svariati

pulsanti azione. Viene solitamente usata nei

videogiochi per controllare i movimenti







La base dell’output

Sia lo schermo che la

stampante creano delle

immagini per mezzo di

puntini

I concetti basilari sono:

• I pixel

• I punti

• La risoluzione







I pixel

La creazioni di un’immagine prevede la

suddivisione dello schermo in una griglia

composta da tanti quadratini detti pixel (picture

element)

Ad ogni pixel è assegnato un indirizzo in modo

che il computer lo possa individuare per

gestirne il colore o l’intensità (processo di bit mapping)







I punti

La creazioni di un’immagine prevede la

suddivisione di una pagina in tanti elementi

detti punti

Una stampante considera una serie di punti

adiacenti come un’unica unità chiamata cella

• Una cella è nera se i punti sono tutti pieni

• Una cella è bianca se i punti sono tutti vuoti

• Una cella gestisce le sfumature di grigio a seconda

del rapporto tra i punti pieni e quelli vuoti







La risoluzione (1/2) Indica la qualità di

un’immagine

• Stampata

• Visualizzata

Si misura in numero di

punti per pollice (dpi)

Un valore di dpi maggiore

indica immagini

• più dettagliate

• con contorni più definiti







La risoluzione (2/2)

Il numero di pixel usati per formare le immagini

e i caratteri indica la risoluzione del dispositivo

La risoluzione di uno schermo si misura in

base al numero di pixel che formano la base e

l’altezza

La risoluzione di una stampante è data dal

numero di pixel che riesce a stampare in un

pollice (1 pollice = 2,54 cm)







I font

Il termine font indica un tipo di carattere con

uno stile e una forma propri

I primi elaboratori avevano un unico font:

Courier

Oggi i font sono migliaia e sono divisi per

categorie, in base al tipo, allo stile e alle

dimensioni del carattere

Un font comprende tutte le dimensioni e gli stili

disponibili per un certo carattere







I font: i tipi

I tipi più usati sono:

• A bastoni (sans-serif) Es: Helvetica

• Con le grazie (serif) Es: Times New Roman

Nei font serif i caratteri hanno sottili tratti

terminali decorativi, mentre nei sans-serif il

disegno è dritto e lineare







I font: gli stili

Quasi tutti i font hanno un serie di attributi detti

stili:

• Tondo (regular) Es: Testo di esempio

• Corsivo (italic) Es: Testo di esempio

• Grassetto (bold) Es: Testo di esempio

• Grassetto corsivo (bold italic) Es: Testo di esempio







I font: le dimensioni

I caratteri possono avere dimensioni più o meno

grandi

L’altezza è misurata in punti (1 pollice = 72 punti) • 10 punti

• 20 punti

• 30 punti

• 40 punti

•50 punti







I font bitmap Sono un particolare tipo di font che prevede la

memorizzazione dei caratteri come matrice di punti

Utilizzano le mappe di bit

Occupano una grossa porzione di memoria

Sono usati nelle stampanti







I font scalabili Sono memorizzati come

una serie di formule che

descrivono la struttura dei

caratteri

Sono ridimensionabili

Occupano poco spazio in

memoria

In sede di stampa sono

convertiti in mappa di bit

(rasterizzazione)







L’output video: la tavolozza dei colori

Un pixel può assumere da un minimo di 2 a un

massimo di circa 16 milioni di colori

L’aumento del numero di colori migliora la qualità

delle immagini e non la risoluzione

A ciascun pixel è assegnato un numero detto

numero di codice o di tavolozza palette che

corrisponde a uno dei colori in uso nell’immagine







La gamma dei colori Anche detta profondità di colore, è data dal numero

di bit utilizzati per memorizzare i dati di ogni pixel







Il limite della memoria video

La quantità di memoria video disponibile determina il

numero di colori visualizzabili e il numero di pixel presenti







L’anti-aliasing (1/2)

È una tecnica che arrotonda i contorni

frastagliati di un’immagine alterando colore e

ombreggiatura dei pixel contigui

Rende meno netto il contrasto tra chiaro e

scuro e tra colore e colore

Riduce quell’effetto di visualizzazione

cosiddetto «a scalini»







L’anti-aliasing (2/2)







Lo schermo del computer (1/3)

La tecnologia a raggi catodici (CRT) era quella più

diffusa fino all’inizio del nuovo millennio

In uno schermo CRT ogni pixel viene suddiviso in

tre punti (o strisce) di fosforo (rosso, verde, blu)

Il colore del pixel varia a seconda della luminosità

di ciascuno dei punti che lo compongono

La dimensione dei punti (dot pitch) determina la

nitidezza dell’immagine → dot pitch ≤ 0,26 mm








Ad oggi i monitor CRT

sono stati sostituiti dai

monitor a schermo piatto:

• al plasma

• LCD

• a led







La risoluzione dello schermo

Determina il numero massimo dei pixel contenuti

nello schermo e deriva dalla risoluzione massima

supportata dal monitor

È espressa indicando il numero di pixel che il

monitor può rappresentare sulla linea orizzontale

e su quella verticale

Varia a seconda del tipo di monitor: CRT o LCD







Le principali risoluzioni







Le principali risoluzioni video

VGA (Video Graphics Array) 640 x 480 (4:3)

Super VGA 800 x 600 (4:3)

XGA (Extended Graphics Array) 1024 x 768 (4:3)

HD 720 1280 x 720 (16:9)

SXGA 1280 x 1024 (5:4)

UXGA 1600 x 1200 (4:3)

HD 1080 1920 x 1080 (16:9)

WUXGA 1920 x 1200 (8:5)







CRT e risoluzione

Gli ultimi monitor CRT erano multifrequenza

(multisync), ovvero si adattavano ai segnali video

provenienti da varie schede e potevano operare

alla risoluzione massima e a tutte le risoluzioni

inferiori

I monitor CRT ridisegnavano più volte al

secondo l’immagine sullo schermo (frequenza di

refresh); se tale valore era ≤ 60 Mhz si verificava

un fastidioso sfarfallio (flickering)







LCD e risoluzione

In un monitor LCD la risoluzione è data dal

numero di celle fisiche in cui è suddiviso lo

schermo

È tarato per una sola risoluzione

Si possono utilizzare livelli minori di risoluzione

unendo più pixel insieme in un unico quadratino,

ma ciò abbassa la qualità dell’immagine







Risoluzione e grandezza dell’immagine (1/2)

Minore è la risoluzione → più grandi sono i pixel

→ più grandi sono gli elementi che compongono

l’immagine







Risoluzione e grandezza dell’immagine (2/2)

Una risoluzione più alta non implica un’immagine

più nitida ma una più piccola

I caratteri e le figure sono composte da un numero

fisso di punti (matrice) che non aumentano

È sconsigliato usare risoluzioni molto alte per

schermi di piccole dimensioni







La stampante laser (1/2)

È un dispositivo di output

Provvede a realizzare l’immagine componendola

con tanti piccoli punti ravvicinati, così prodotti:

• La stampante riceve dal computer un flusso di segnali

digitali che attiva un raggio laser

• Il laser si accende o si spegne più volte a seconda che il

segnale sia un 1 o uno 0

• Uno specchio rotante riflette il raggio intermittente che

disegna una linea su un tamburo caricato elettricamente







La stampante laser (2/2)

• Laddove il raggio acceso attraversa il tamburo, vi

lascia un punto con una carica opposta che attrae il

toner

• Durante la rotazione del tamburo i punti con la

carica elettrica che si trovano sulla sue superficie

passano vicino al toner, che avendo carica opposta

viene attratto

• Il toner viene impresso dal tamburo sulla carta,

grazie al calore e alla pressione







Il funzionamento di una stampante laser







Il controllo della fasi di stampa È realizzato grazie al PCL (Printer Control

Language), ovvero il linguaggio di controllo della

stampante

I linguaggi più usati sono:

• PCL5 di Hewlett-Packard

• PostScript di Adobe

Specificano le dimensioni, la forma, il colore e la

collocazione del testo e degli elementi grafici nel

documento stampato







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