STRUTTURA E FUNZIONAMENTO DEL PCIl bit: cifra binariaIl bit rappresenta l'unità di definizione di uno stato logico. Definito anche unità elementare dell'informazione trattata da un elaboratore. La rappresentazione logica del bit è rappresentata dai soli valori {0, 1}. Ai fini della programmazione è comune raggruppare sequenze di bit in entità più vaste che possono assumere valori in intervalli assai più ampi di quello consentito da un singolo bit. Questi raggruppamenti contengono generalmente un numero di bit pari ad una potenza binaria, cioè 2n bit; il più noto è il byte, corrispondente ad 8 bit, che costituisce l'unità di misura più utilizzata in campo informatico. Altri raggruppamenti di questo tipo sono i seguenti:

Multipli del byte

Prefissi SI

Nome Simbolo Multiplo

kilobyte kB 10 3

megabyte MB 10 6

gigabyte GB 10 9

terabyte TB 10 12

petabyte PB 10 15

exabyte EB 10 18

zettabyte ZB 10 21

yottabyte YB 10 24

Prefissi binari

Nome Simbolo Multiplo

kibibyte KiB 210

mebibyte MiB 220

gibibyte GiB 230

tebibyte TiB 240

pebibyte PiB 250

exbibyte EiB 260

zebibyte ZiB 270

yobibyte YiB 280

CPU - Central Processing Unit1

Un microprocessore è un singolo circuito integrato in grado di effettuare operazioni decisionali, di calcolo o di elaborazione dell'informazione; il microprocessore principale di un computer viene chiamato processore o CPU; il microprocessore che si occupa delle operazione legate alla visualizzazione delle informazioni in un computer viene chiamato GPU o VPU

Qualunque CPU possiede almeno due unità distinte:

• una ALU (Unità Aritmetico-Logica) che si occupa di eseguire le operazioni logiche e aritmetiche;

• una Unità di Controllo che legge dalla memoria le istruzioni, se occorre legge anche i dati per l'istruzione letta, esegue l'istruzione e memorizza il risultato se c'è, scrivendolo in memoria o in un registro della CPU.

Oltre a queste possono esserne presenti altre, per esempio:

• una FPU (Floating Point Unit) che si occupa di eseguire calcoli in virgola mobile; • una MMU (Memory Management Unit) che si occupa di tradurre gli indirizzi di memoria

logici in indirizzi fisici, supportando la protezione della memoria e/o uno o più meccanismi di memoria virtuale.

Il normale ciclo di operazioni di una CPU è il seguente: l'unità di controllo legge la locazione di memoria indicata dal registro IP, incrementa il registro IP di uno e la decodifica; se la decodifica indica che l'istruzione è più lunga di una locazione di memoria, legge anche il resto dell'istruzione e incrementa l'IP del numero di locazioni lette; esegue l'istruzione; se necessario scrive in memoria (o in altri registri) il risultato

I processori sono circuiti contenenti da migliaia a milioni di transistor ed altri componenti elettronici, ottenuti sfruttando le caratteristiche di semiconduttività del silicio e la sua relativa facilità di essere convertito in isolante tramite drogaggio. Questi transistor conservano informazioni sotto forma di carica elettrica, variando il livello a seconda della logica usata nel funzionamento del circuito. Caratteristica fondamentale del processore è la sua velocità, cioè la sua capacità di eseguire uno o più cicli di calcolo al secondo. Questa è la cosiddetta velocità di clock, e viene espressa in Hertz o cicli al secondo. Va ricordato che il primo computer ad avere una precisa velocità di clock pur non disponendo di un moderno processore fu lo Z1 realizzato da Konrad Zuse nel 1938; la sua velocità andava da 0,3 cicli al secondo fino al massimo di 1 Hertz. Ben poco, se paragonata alle velocità dei processori moderni, che hanno ormai raggiunto e superato i 3 Gigahertz, essendo in grado di eseguire più di 3 miliardi di cicli di operazioni al secondo.

Storia

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Il primo microprocessore mai realizzato fu l'Intel 4004, che lavorava con parole di soli 4 bit: fu progettato dal vicentino Federico Faggin e i primi prototipi videro la luce nel gennaio del 1971.

Intel 4004

Fu un successo limitato, ma i successivi Intel 8008 e 8080, che invece usavano parole di 8 bit (un byte, finalmente) riscossero molto più interesse. Nel 1974 Faggin, che nel frattempo alla Intel era divenuto il responsabile di tutti i progetti di circuiti integrati MOS tranne le RAM dinamiche, lascia la Intel per fondare la ZiLOG, che nel 1976 lancia il mitico processore Z80, che sarà il cuore di molti home computer del decennio successivo. Il successo dello Z80 è immediato, ed eclissa in pratica la serie 8080 della Intel nonostante il lancio dei nuovi 8080A e 8085: nel 2000, a quasi 25 anni dal debutto, lo Z80 veniva ancora prodotto in grandi volumi e utilizzato come microcontroller per sistemi embedded.

L'apparire dei microprocessori provocò una rivoluzione nel mercato degli elaboratori elettronici; insieme con la tecnologia delle memorie RAM a stato solido, i microprocessori resero possibile costruire e vendere un computer completo ad una frazione del prezzo dei minicomputer, che fino ad allora erano le macchine più economiche disponibili: il prezzo di queste nuove macchine era tanto basso da essere alla portata anche dei privati e degli hobbysti. Poiché erano costruiti attorno a dei microprocessori, questi nuovi elaboratori vennero chiamati microcomputer.

Successivamente la Motorola e altri concorrenti entrarono nel mercato, sviluppando altri tipi di microprocessori, come il 6502 usato nell'Apple II e la versione custom 6510 prodotta appositamente per il Commodore 64; il 6800 e il 6809, tutti con registri a 8 bit.

1977-1980, 1295 $, 1MHz, 52KB ram, risoluzione 280x192

Dal 1980 in poi i fabbricanti e i modelli prodotti iniziarono a moltiplicarsi: ricordiamo soltanto il Motorola 68000, lo Zilog Z8000 e l'Intel 8086, tutti e tre a 16 bit anziché a 8, capostipiti di tre

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numerose e longeve famiglie di microprocessori. IBM scelse l'Intel 8088 per il suo primo PC al posto dell'8086 perché era compatibile con tutto il software per l'8086, ma aveva un bus dati esterno a 8 bit invece che a 16 ed era compatibile a livello hardware con tutti i circuiti esistenti sviluppati per l'8085. La Apple invece si basò sui chip della famiglia Motorola 68000 per i suoi prodotti della serie Macintosh.

Intel 8086

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Intel Corporation

La Intel Corporation è un'azienda multinazionale produttrice di semiconduttori (microprocessori, dispositivi di memoria, circuiti di supporto alle telecomunicazioni e alle applicazioni informatiche) con sede a Santa Clara, California. Fondata nel 1968, è leader nel suo segmento di mercato, ed è nota soprattutto per essere la prima produttrice mondiale di microprocessori.

Storia

Processore Intel i960

Nel 1968 Robert Noyce, Andy Grove e Gordon Moore lasciano la Fairchild e fondano la Intel. Il suo impiegato numero 4 fu Andrew Grove, che diresse l'azienda dal suo arrivo negli anni Sessanta fino al suo pensionamento, avvenuto negli anni Novanta, facendola diventare una tra le più grandi multinazionali del mondo.

La Intel all'inizio produceva componenti per memorie e, durante gli anni settanta, era divenuta leader nella produzione di memorie DRAM, SRAM e ROM. Da quando però nel 1971 Marcian Hoff, Federico Faggin, Stanley Mazor e Masatoshi Shima inventarono il primo microprocessore, l'Intel 4004, gradualmente fino agli anni ottanta la produzione si spostò verso quella dei microprocessori facendo diventare Intel una dei colossi in questo settore.

Nel 1983 toccò al presidente della società, Andy Grove, trasformare la produzione, abbandonando la costruzione di memorie per passare alla produzione di microprocessori. Lo stesso Andy Grove descrisse questa transizione nel libro Only the Paranoid Survive. Un elemento chiave di questo processo fu sicuramente l'8086. In questi anni, vista la complessità di questi microprocessori, la sola industria di produzione della Intel con sede a Santa Clara non riusciva a compensare il fabbisogno del mercato e quindi la Intel cedette le licenze dei suoi processori alla ZiLOG e all'AMD che costruirono le proprie varianti.

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Durante gli anni novanta la Intel Architecture Labs (IAL) fu la maggior responsabile delle innovazioni hardware dei personal computer, fra cui il bus PCI, il bus PCI Express, l'Universal Serial Bus (USB) e le prime architetture per server multiprocessori (SMP).

Il controllo totale del mercato dei processori x86 procurò all'Intel negli anni molte cause da parte dell'Antitrust. Attualmente la Intel controlla l'85% del mercato dei processori 32-bit, unico suo avversario è la Advanced Micro Devices con cui Intel ha un accordo dal 1976: ognuno delle due major può usare le tecnologie brevettate dall'avversario senza dover richiedere il consenso.

Intel attualmente produce microprocessori, componenti di rete, chipset per motherboard (scheda madre), chip per schede video e molti altri circuiti integrati.

80486 serie SX - 33MHz Intel 486DX2 – 50MHz Pentium166 MMX

Pentium 233MMX Celeron 400 Pentium III 933B

Pentium4 1.8GHZ Pentium D Core 2 DUO E4300

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Advanced Micro Devices

AMD (Advanced Micro Devices) è una multinazionale produttrice di semiconduttori (microprocessori, dispositivi di memoria, circuiti di supporto alle telecomunicazioni e alle applicazioni informatiche) con sede a Sunnyvale, California. Fondata nel 1969, è un'azienda leader nel suo segmento di mercato, ed è nota soprattutto per essere la seconda produttrice mondiale di microprocessori.

StoriaIl primo maggio 1969 Jerry Sanders e sette amici fondano la Advanced Micro Devices.

Nel 1975 lanciano sul mercato la prima memoria RAM marchiata AMD, la Am9102. Inoltre lo stesso anno presentano AMD 8080, una variante dell'Intel 8080 che lancia l'azienda di Sunnyvale nel mondo dei microprocessori. In questo periodo AMD vede un aumento della produzione dei propri prodotti del 60% annuo.

Intorno al 1980 AMD si impone come uno dei principali competitori di Intel nel mercato dei processori x86-compatibili. Dal 1979 al 1981 il fatturato è più che raddoppiato.

Dal 1991 AMD riesce a rompere il monopolio della concorrenza nel panorama dei processori Am386 e nel 1993 lancia la famiglia di processori Am486. Durante gli anni novanta parallelamente allo sviluppo dei processori si ha un forte sforzo dell'azienda nella ricerca e innovazione riguardo alle memorie. Dalle EPROM, alle EEPROM ed infine alle memorie Flash lo sforzo della compagnia è notevole in tutti i campi, fra cui la ricerca della continua miniaturizzazione dei componenti.

Verso la metà degli anni novanta AMD propone la serie di processori AMD K6, per poi passare al AMD K6-II e al AMD K6-III ed infine, nel 1999, all'Athlon. Grazie a questi prodotti la quota di mercato di AMD sale nettamente, e i suoi microprocessori diventano una alternativa reale a quelli di Intel.

Nel 2000 AMD annuncia l'uscita del proprio processore per PC portatili AMD K6-II+ e AMD K6-III+ nonché, verso la fine dell'anno, del Chipset AMD-760 con supporto alle memorie DDR. Durante quest'anno inoltre la prima CPU Athlon rompe la soglia di 1 GHz di clock e, parallelamente, avvengono molti cambiamenti nell'ambito delle memorie Flash. Il lancio delle memorie 32-megabit Am29BDS323 e 64-megabit Am29BDS643 pone le basi per le future memorie Flash per cellulari e lettori MP3 portatili.

Il primo processore AMD, l'AMD C8080A

Nel 2001 la compagnia di Sunnyvale propone i processori Athlon XP per quanto riguarda il segmento desktop del mercato ed i processori Athlon MP per il segmento Server, con più di un processore per scheda madre. Durante il 2002 commercializza i primi processori con tecnologia costruttiva a 0.13 micron e, verso la fine dell'anno, apre l'AMD Developer Center, un canale diretto

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con i propri partner per accelerare la ricerca di software ed hardware a sostegno di AMD. Parallelamente durante questi due anni prosegue la ricerca in ambito memorie con la costruzione delle prime memorie Flash con tecnologia costruttiva a 0.17 micron, le prime memorie Flash x32 ad alta densità (128Mb NOR Flash memory device) e memorie a basso consumo come la "1.8-volt 64 Megabit Flash memory device" specificatamente creata per il mercato mobile.

Dal 2003 ad oggi AMD ha continuato ad investire in ricerca proponendo molte soluzioni sia in ambito processori sia in ambito memorie: fra i microprocessori annoveriamo l'AMD Opteron, CPU destinata ad ambito Server con supporto ai 64 Bit, l'Athlon 64 e l'Athlon 64 FX, CPU destinate ad ambito Desktop con supporto ai 64 Bit ed infine la CPU Sempron, destinata ad un ambito Desktop Entry-level.

Ultimi arrivati, nel 2005, sono i processori Turion, destinati ad un ambito mobile visto il basso consumo di energia, ed i primi processori Dual-core: l'Opteron e l'Athlon 64 X2 che hanno dato un discreto vantaggio alla casa di Sunnyvale sulla concorrente Intel i quali processori per server Xeon Dual-core sono attesi solo per il 2006.

AMD 486DX33 AMD K5 PR133

AMD K6-II-300 AMD Duron

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PRINCIPALI COMPONENTI DEL PC

Scheda madre

In quest'immagine di una scheda madre si notano a destra il Socket della CPU, al centro il North Bridge, e sopra la batteria a bottone il corpo del South Bridge e sparsi qua e là alcuni condensatori elettrolitici.

La scheda madre (in inglese motherboard - mainboard) o scheda di Sistema è una parte fondamentale di un moderno personal computer: raccoglie in sé tutta la circuiteria elettronica di interfaccia fra i vari componenti principali e fra questi e i bus di espansione e le interfacce verso l'esterno. È responsabile della trasmissione e temporizzazione corretta di molte centinaia di segnali diversi, tutti ad alta frequenza e tutti sensibili ai disturbi: per questo la sua buona realizzazione è un fattore chiave per la qualità e l'affidabilità dell'intero computer.

Particolare di una scheda madre Socket 370

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È composta di un circuito stampato estremamente complesso, ricavato da un sandwich di strati di vetronite e rame: generalmente una scheda madre può avere da quattro a sei strati di rame. In questi sono ricavate le piste che collegano i componenti, che devono essere calcolate con molta cura: alle frequenze normalmente adoperate dalle CPU e dalle memorie RAM in uso oggi, infatti, la trasmissione dei segnali elettrici non si può più considerare istantanea ma deve tenere conto dell'impedenza propria della pista di rame e delle impedenze di ingresso e di uscita dei componenti connessi, che influenzano il tempo di volo dei segnali da un punto all'altro del circuito.

Su questo circuito stampato vengono saldati una serie di circuiti integrati, di zoccoli e di connettori; gli integrati più importanti sono il chipset che svolge la gran parte del lavoro di interfaccia fra i componenti principali e i Bus di espansione, la rom (o PROM, EEPROM o simile) il Socket per il processore e i connettori necessari per il montaggio degli altri componenti del PC e delle schede di espansione. La struttura attuale delle schede di sistema dei computer è il frutto di un'evoluzione tecnologica che ha portato a definire una architettura di sistema valida, in linea di massima, per tutti i sistemi di classe personal computer o di potenza paragonabile.

Formati standardIl processo di standardizzazione ha interessato non solo il progetto elettronico, ma anche e soprattutto la forma, le dimensioni e il posizionamento dei componenti: nel tempo si sono affermati alcuni formati standard a cui si sono conformati tutti i produttori. Nel campo dei personal computer compatibili IBM è stata la Intel a giocare un ruolo chiave, imponendo i due formati ATX e BTX, che nelle loro varie versioni sono adottati da tutte o quasi le schede madri per PC prodotte oggi. Ma ne esistono molti altri:

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• PC/XT - Il formato originale creato da IBM per il suo primo personal computer, l'IBM-PC. E' stato adottato dalle schede madri di un gran numero di cloni, poiché non era coperto da copyright, e divenne per questo uno standard de facto.

• AT (Advanced Technology) - Anche questo secondo formato divenne molto popolare, soprattutto per le schede madri 386. Ora è obsoleto, ma è stato la base per lo sviluppo dell'ATX.

• Baby AT - Il successore IBM del formato AT. Funzionalmente del tutto equivalente, era però molto più piccolo e guadagnò seguito rapidamente; le schede madri che lo adottavano non avevano interfaccia AGP.

• ATX - nato a partire dal Baby AT, è a tutt'oggi il formato di scheda madre più comune in commercio.

• ETX , usato nei sistemi embedded e nei computer monoscheda. • Mini-ATX - quasi identico all'ATX, ma leggermente più piccolo. • MicroATX - un ATX ridotto, con tre soli slot di espansione PCI o PCI express. • FlexATX - una variante di microATX che permette maggior flessibilità nel progetto della

scheda madre e nel posizionamento dei componenti. • LPX - Questo formato è basato su un progetto Western Digital, e permette di usare case più

sottili spostando le schede di espansione su un riser (in sè una speciale scheda di espansione) disponendole parallele alla scheda madre anziché perpendicolari. Di solito viene adottato solo dai grandi produttori OEM.

• Mini LPX - un sottoinsieme delle specifiche LPX. • NLX - un tipo di formato a basso profilo, che prevede un riser per le schede di espansione.

E' stato ideato per assecondare le richieste del mercato per PC piccoli, ma non ha mai guadagnato molta popolarità.

• BTX (Balanced Technology Extended) - uno standard recente, proposto da Intel come possibile successore dell'ATX.

• microBTX e picoBTX - sottoinsiemi più piccoli del BTX. • Mini-ITX - Un formato di scheda madre molto piccolo ad alta integrazione, introdotto da

VIA e pensato per thin client, chioschi elettronici e set-top box. • WTX (Workstation Technology Extended) - un formato grande, molto più dell'ATX, ideato

per schede madri di server e workstation multiprocessori di fascia alta.

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Parti di una scheda madreI componenti di una scheda madre possono variare molto a seconda di che tipo di computer si sta considerando: nel seguito di questa descrizione faremo riferimento a una generica scheda madre per personal computer.

CPU Socket: è uno zoccolo ZIF (Zero Insertion Force) che accoglie la CPU. Nelle schede embedded (o in quelle vecchie e molto economiche) è assente, e il processore è saldato direttamente sullo stampato.

Socket

Socket 1

Il Socket è l'alloggiamento del processore sulla motherboard. È formato da un determinato numero di "fori" che varia da tipo di Socket a tipo di Socket, che sono presenti in corrispondenza dei pin di collegamento del processore.Ecco un elenco di socket e CPU in ordine cronologico di apparizione (alcuni Socket hanno convissuto sul mercato in quanto diversi processori utilizzavano socket differenti pur essendo stati presentati sul mercato in tempi simili, questo spesso per sfruttare caratteristiche peculiari dei diversi tipi di alloggiamento), nella prima parte abbiamo i socket utilizzati da Intel, nella seconda quelli utilizzati da AMD e nella terza quelli usati da altre case costruttrici di microprocessori.(N.B.: Alcuni socket sono stati utilizzati da entrambi i costruttori)

Intel

Socket 1Processori 486 SX/DX/OverDrive 16-100 MHz

Socket 2Processori 486 SX/DX/OverDrive 25-120 MHzProcessori Intel OverDrive 63-83 Mhz

Socket 3Processori 486 SX/DX/OverDrive 25-120 MHzProcessori Intel OverDrive 63-83 Mhz

Socket 4Processori Pentium 60-66 MHzProcessori Intel OverDrive 120-133 MHz

Socket 5Processori dal Pentium 75 MHz al Pentium 166 MHzProcessori dal Pentium MMX 166 MHz al Pentium MMX 233 MHz con adattatore

Socket 6Ultimi processori 486 DX4 75-120 MHz (Socket derivato dal Socket 3 dopo lievi modifiche)

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Socket 7Processori dal Pentium 75 MHz al Pentium 200 MHzProcessori dal Pentium MMX 166 MHz al Pentium MMX 233 MHz

Socket 8Processori dal Pentium Pro 150 MHz al Pentium Pro 200 MHzPrimissimi processori Pentium II OverDrive 300-333 MHz

Adattatore da Socket 370 a Slot 1Slot 1

Nel 1997 Intel decise di passare allo Slot 1. Tale soluzione innovativa si rese necessaria a causa dell'impossibilità di implementare nel core della CPU la cache L2. Le controversie riguardo questo socket sono sempre state molte, fin dall'inizio. Successivamente, l'evoluzione dei processi costruttivi ha reso possibile integrare la cache L2 nel core. Continuando su questo progetto, Intel introdusse anche delle versioni Celeron su Slot 1, senza memoria cache L2 integrata (il "famigerato" core Covington), che non ebbe mai molto successo. Successivamente anche il secondo core per Celeron Mendocino venne prodotto in versioni per lo Slot 1.Processori dal Pentium Pro 150 MHz al Pentium Pro 200 MHz con adattatoreProcessori dal Pentium II 233 MHz al Pentium II 300 MHz - Core KlamathProcessori dal Pentium II 266 MHz al Pentium II 450 MHz - Core DeschutesProcessori dal Celeron 266 MHz al Celeron 300 MHz - Core CovingtonProcessori dal Celeron 300 MHz al Celeron 533 MHz - Core MendocinoProcessori dal Celeron 500 MHz al Celeron 1100 MHz - Core Coppermine-128 con adattatoreProcessori dal Pentium III 450 MHz al Pentium III 600 GHz - Core KatmaiProcessori dal Pentium III 533 MHz al Pentium III 1.13 GHz - Core Coppermine

In marrone l'attacco a Slot presente sulle mainboardSlot 2, Slot 3 e Slot M

Varianti dello Slot 1 progettati per poter accogliere i Server biprocessore della serie Xeon (Slot 2) e quelli della serie Itanium (Slot 3 e M).Processori dal Pentium II Xeon 400 MHz al Pentium II Xeon 450 MHz - Core DrakeProcessori dal Pentium III Xeon 500 MHz al Pentium III Xeon 550 MHz - Core TannerProcessori dal Pentium III Xeon 600 MHz al Pentium III Xeon 1.0 GHz - Core CascadesProcessori Itanium

Socket 370Socket 370

Processori dal Celeron 300 MHz al Celeron 533 MHz - Core MendocinoProcessori dal Celeron 500 MHz al Celeron 1.1 GHz - Core Coppermine-128Processori dal Celeron 900 MHz al Celeron 1.4 GHz - Core TualatinProcessori dal Pentium III 500 MHz al Pentium III 1.13 GHz - Core CoppermineProcessori dal Pentium III 1.0 GHz al Pentium III 1.33 GHz - Core TualatinProcessori dal Pentium-S III 700 MHz al Pentium-S III 1.4 GHz - Core Tualatin

Socket 423Processori dal Pentium 4 1.3 GHz al Pentium 4 2.0 GHz - Core WillametteProcessori dal Pentium 4 1.6 GHz al Pentium 4 ? GHz - Core Northwood con adattatoreProcessori dal Celeron 1.7 GHz al Celeron ? GHz - Core Willamette con adattatore

Socket 478Processori dal Pentium 4 2 GHz al Pentium 4 2,8 GHz - Core Northwood e PrescottProcessori dal Celeron 1,7 GHz al Celeron 2,9 GHz - Core Willamette, Northwood e Prescott

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Processori dal Pentium 4 1,3 GHz al Pentium 4 2,8 GHz - Core Willamette, Northwood e PrescottProcessori dal Pentium 4 EE 3,2 GHz al Pentium 4 EE 3,4 GHz - Core Prestonia e Gallatin

Socket 479Processori Pentium M - Core Banias e DothanProcessori Celeron M - Core Banias-512 e Dothan-1024

Socket 603 e Socket 604Socket utilizzati per i processori server della famiglia Xeon. Chiamati poi Xeon DP per postazioni biprocessore e Xeon MP per postazioni multiprocessore.Processori dallo Xeon 1.3 GHz allo Xeon 3.06 GHz (Basati su Pentium 4. Chiamati poi Xeon DP per differenziarli dagli Xeon MP) - Core PrestoniaProcessori dallo Xeon MP 1.4 GHz allo Xeon MP 2.8 GHz - Core GallatinProcessori dallo Xeon DP 2.8 Ghz allo Xeon DP 3.6 Ghz - Core NoconaProcessori Xeon MP (2.83 GHz- 3 GHz- 3.33 GHz) - Core PotomacProcessori Xeon MP (3.16 GHz- 3.66 GHz) - Core Cranfords (Sprovvisto di cache L3)

Socket PAC418 e Socket PAC611Socket utilizzati per i processori server della famiglia Itanium. Il primo supportava gli Itanium ed il secondo gli Itanium 2.Processori Itanium 1Processori Itanium 2

Socket 775Intel ha fatto un grande salto passando dal Socket 478 al Socket LGA775. L'abbreviazione LGA sta per Land Grid Array e la differenza principale riguarda i pin, non più presenti sulla CPU ma spostati sul Socket della motherboard:Processori dal Pentium 4 2,6 GHz al Pentium 4 3,8 GHz - Core PrescottProcessori dal Celeron 2,5 GHz al Celeron 2,9 GHz - Core PrescottProcessore Pentium 4 EE 3,4 GHz - Core GallatinProcessori Pentium D (Non compatibile con i vecchi chipset)

Socket 771Analogo al socket 775, anche questo nuovo socket dedicato agli Xeon di ultima generazione sarà senza i pin di contatto. Andrà a sostituire i Socket 603 e 604:Processori Xeon DP serie 50xx - Core DempseyProcessori Xeon DP serie 51xx - Core Woodcrest

Socket PProcessori Core 2 Duo destinati ai portatili delle piattaforma Centrino Pro Santa Rosa da marzo 2007 - Core Merom

Socket BProbabilmente il nome commerciale sarà LGA 1366.Processori basati su architettura Nehalem attesa per il 2008.

Socket HProbabilmente il nome commerciale sarà LGA 715.Processori basati su architettura Nehalem attesa per il 2008.

AMD

Socket 1Processori Am5x86 133 con adattatore

Socket 2Processori Am5x86 133 con adattatore

Socket 3Processori Am46 DX4 120 MHzProcessori Am5x86 133

Socket 5Processori dall'AMD K5 75 MHz al K5 166 MHzProcessori dall'AMD K6 166 MHz al K6 333MhzProcessori dall'AMD K6-2 266 MHz al K6-2 400 MHz

Socket 7Chiamato anche Super Socket 7 per non confonderlo con la controparte Intel. Aveva la stessa pedinatura del Socket 7 ma supportava anche l'AGP e un clock maggiore.Processori dall'AMD K5 75 MHz al K5 200 MHzProcessori dall'AMD K6 166 MHz al K6 300MhzProcessori dall'AMD K6-2 266 MHz al K6-II 550 MHzProcessori dall'AMD K6-2 plus 450 MHz al K6-II+ 550 MHzProcessori dall'AMD K6-III 400 MHz al K6-III 550 MHzProcessori dall'AMD K6-III plus 450 MHz al K6-III+ 550 MHz

Processore Athlon con aggancio a Slot A, si noti la cache esterna al processoreSlot A

Circa un anno dopo il debutto dell'Intel Slot 1, fu presentato il processore Athlon Classic, che creò molta meraviglia nel mercato. L'Athlon funzionava con il protocollo Alpha EV6 e offriva numerose innovazioni che il diretto competitore non offriva:Processori dall'Athlon Classic 500 MHz all'Athlon 1000 MHz -Core Pluto e OrionProcessori dall'Athlon Classic 700 MHz all'Athlon 1000 MHz -Core Thunderbird

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Scheda madre Socket A

Socket 462Conosciuto come Socket A (Famoso per la lunga vita, creato nel 2000 e abbandonato definitivamente a metà 2005):Processori dall'Athlon Classic 650 MHz al 1,4 GHz - Core ThunderbirdProcessori dal Duron 600 MHz al Duron 950 MHz - Core Spitfire e Morgan)Processori dal Duron 900 MHz al Duron 1,8 GHz - Core ApplebreadProcessori dall'Athlon XP 1500+ all'Athlon XP 2100+ - Core PalominoProcessori dall'Athlon XP 1700+ all'Athlon XP 2100+ - Core Thoroughbread step AProcessori dall'Athlon XP 1700+ all'Athlon XP 2800+ - Core Thoroughbread step BProcessori dall'Athlon XP 2200+ all'Athlon XP 2700+ - Core Thorton (un Barton con cache di secondo livello dimezzata)Processori dall'Athlon XP 2500+ all'Athlon XP 3200+ - Core BartonProcessori dal Sempron 2200+ al Sempron 3000+ - Core Thoro-B e Barton

Socket 563Processori dall'Athlon XP-M 1900+ all'Athlon XP-M 3000+ - Core Thoro-BProcessori dall'Athlon XP-M (Low-Power) 1400+ all'Athlon XP-M (low-Power) 2200+ -Core Thoro-B

Socket 940Probilmente il Socket AMD che ebbe vita più breve in ambito Desktop. Esiste ancora in ambito server per processori Opteron.Processori dall'Athlon 64 FX-51 all'Athlon 64 FX-53 - Core SledgeHammerProcessori Opteron -Core ClawHammer

Socket 754Processori dall'Athlon 64 3200+ all'Athlon 64 3700+ - Core ClawHammer e NewCastleProcessori dal Sempron 2600+ al Sempron 3300+ -Core PAlermoProcessori Turion

Socket 939Per il Socket 939, il successore del 940, ci sono quattro differenti versioni di CPU:Processori dall'Athlon 64 3000+ all'Athlon 64 4000+ -Core ClawHammer, NewCastle, Winchester e VeniceProcessori dall'Athlon 64 FX-53 all'Athlon 64 FX-57 -Core ClawHammer, San DiegoProcessori Athlon 64 X2

Socket AM2Il futuro socket che verrà utilizzato da AMD negli Athlon 64 dual core di nuova generazione.

Socket L1Chiamato anche Socket F o Socket 1207 per ricordare il numero di contatti, sarà il primo socket AMD ad adottare la tecnologia LGA, ovvero con i pin di contatto direttamente sul socket. Verrà utilizzato per i futuri Opteron X2 con controller di memoria DDR2.

La ROM (può essere PROM, EEPROM, flash o altro) che contiene il BIOS della scheda madre; è un tipo di firmware dalle funzionalità molto limitate. Le sue funzioni sono essenzialmente tre: eseguire il controllo dell'hardware all'accensione (il POST, Power On Self Test), caricare il sistema operativo e mettere a disposizione di questi alcune primitive (routine software) per il controllo dell'hardware stesso.

North Bridge: un circuito integrato che connette il processore con la memoria RAM e con i bus di espansione principali (PCI, PCI express e AGP); i modelli più recenti incorporano anche le interfacce ATA e/o SATA per gli hard disk, che sono i componenti più critici per le prestazioni di un personal computer. E' l'elemento più importante del chipset e il suo buon funzionamento è cruciale per la stabilità e la velocità della macchina. Le CPU AMD a 64 bit, integrando al loro interno il controller della RAM a cui quindi si collegano direttamente, hanno bisogno di un north bridge meno complesso e costoso.

South Bridge: è il secondo componente del chipset e il suo compito è quello di gestire tutte le interfacce a bassa velocità: è connesso al north bridge tramite il bus di espansione e gestisce le porte seriali e parallele, l'interfaccia per la tastiera e il mouse, l'interfaccia Ethernet, le porte USB e il bus SMB.

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Una Batteria al Litio in grado di alimentare per anni l'orologio di sistema e una piccola quantità di memoria RAM in tecnologia CMOS in cui il BIOS memorizza alcuni parametri di configurazione dell'hardware.

Gli slot d'alloggiamento della Memoria RAM (Random Access Memory) che possono essere di diversi tipi quanti sono i tipi di RAM diffusi dalle industrie sin dai primi anni '80. Attualmente (2006) le schede madri in commercio adottano slot DDRAM, evoluzione delle precedenti SDRAM, che a loro volta erano derivate dalle SIMM e SIPP delle macchine 386.

Il bus di espansione. è un canale attraverso cui diversi componenti elettronici (quali ad esempio le varie parti di un computer) dialogano fra loro.

Bus di sistemaIl bus di sistema, presente in tutti i microcalcolatori, è composto da 50 a 100 fili in rame incisi sulla scheda madre ed è dotato di connettori separati ad intervalli regolari per l’innesto dei moduli di memoria e di I/O. Si tratta di una serie di connessioni elettriche ognuna delle quali può trasmettere cifre binarie (0 o 1) in successione, l'insieme delle quali (che può essere o meno interpretato come un valore numerico) è interpretato dai vari componenti del sistema secondo protocolli prestabiliti. Un bus che collega 2 componenti appartenenti alla stessa scheda integrata è detto bus interno (internal bus) (di solito proprietario), se collega due componenti generici è detto bus esterno (external bus). Se c’è un solo bus esterno è detto bus di sistema (system bus).Il bus di sistema si divide in tre bus minori:

• bus dati• bus indirizzi• bus controlli

Bus dati

È il bus sul quale transitano le informazioni. È usufruibile da tutti i componenti del sistema, sia in scrittura sia in lettura.

Bus indirizzi

È il bus attraverso il quale la CPU decide in quale indirizzo andare a scrivere o a leggere informazioni; sia le celle di memoria (RAM) sia le preriferiche di I/O (Input/Output) sono infatti divise in zone, ognuna delle quali ha un dato indirizzo. Dopo aver comunicato l'indirizzo tramite questo bus, la scrittura o lettura avviene normalmente tramite il bus dati. Naturalmente questo bus è fruibile in scrittura solo dalla CPU ed in lettura dagli altri componenti, in quanto tramite questo bus viene dato solo l'indirizzo della cella, che è deciso dalla CPU.

Bus controlli

Il bus controlli è un insieme di collegamenti il cui scopo è coordinare le attività del sistema; tramite esso, la CPU può decidere quale componente deve scrivere sul bus dati in un determinato momento, quale deve leggere l'indirizzo sul bus indirizzi, quali celle di memoria devono scrivere e quali invece leggere, etc. Infatti la memoria e tutti gli altri componenti comunicano con la CPU attraverso

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un unico bus condiviso; questo significa che senza un controllo da parte dalla CPU si verrebbero a creare dei conflitti e delle collisioni.Il motivo per cui gli elaboratori dispongono in genere di un solo bus è semplice: l'architettura a più bus, proposta teoricamente agli albori dell'informatica da John von Neumann nel 1945, non è praticamente realizzabile, visto l'altissimo numero di connessioni che sarebbero necessarie.

Tipi di bus

ISA (Industry Standard Architecture Bus)

Evoluzione dei bus PC bus e PC/AT bus utilizzati nei primi PC (8086, 80286). Sviluppato da un consorzio in contrapposizione all’IBM Microchannel. Contiene 64 + 36 linee:

• 20 + 4 linee indirizzi• 8 + 8 linee dati

Sincrono con clock a 8,33 MHz. Estensione a 32 bit: EISA

Zorro

Bus di espansione sviluppato per i computer Amiga prodotti dalla Commodore. Esistono tre versioni di questo bus, le prime due erano a 16 bit, la terza era a 32 bit. Questo bus è stato fornito nativamente della capacità Plug and Play fin dalla prima versione risalente al 1985. É un bus parallelo che lavora in modo sincrono ma nella terza revisione poteva lavorare anche in modo asincrono rendendo le comunicazioni più efficienti ma nel contempo rendendo le schede di espansione più costose e difficili da progettare.

PCI (Peripheral Component Interconnect Bus)

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

USB (Universal Serial Bus)

Bus per il collegamento di periferiche (lente). Sviluppato nel 95 da un consorzio: (Compact, HP, Intel, Lucent, Microsoft, Nec, Philips). Carateristiche: flessibilità, semplicità; un unico bus per molte periferiche; non sono necessari dispositivi di controllo e porte dedicate; facilmente espandibile; economico; connessioni a caldo; supporto dispositivi tempo reale (audio - telefono).Il cavo è composto da 4 fili: massa, alimentazione (5V), Dati+, Dati-.Larghezza di banda:

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

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SCSI (Small Computer System Interface)

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

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

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

FireWire (IEEE 1394)

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

• Maggiori prestazioni e costi: destinato a periferiche veloci.• Differenze nei protocolli: le comunicazioni non iniziano necessariamente dal Root.• Non necessita di un calcolatore (Root Hub) di riferimento.• Alcuni protocolli simili al bus SCSI.

PCI X

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

PCI Express

Il PCI Express è il successore (seriale) del bus di espansione PCI (parallelo) e sarà destinato a sostituire il bus AGP fino ad ora in uso per le schede grafiche.Chiamato PCI-Express è in genere abbreviato in PCIe o PCIx (da non confondere con PCI-X che si trova in molte MB attualmente in commercio). L'architettura è completamente differente dal bus PCI classico.La sua caratteristica seriale aiuta a semplificare il layout del PCB delle schede madri ed è costituito da una serie di canali. Tali canali possono essere aggregati secondo le esigenze rendendo di fatto il sistema molto flessibile. La banda a disposizione di ciascun canale (FULL DUPLEX) è dedicata e quindi non condivisa con gli altri.Un canale PCIe (detto x1) ha una banda disponibile di 266 MByte/sec. Pertanto, nelle moderne schede video che utilizzano 16 canali PCIe la banda a disposizione è di circa 4 GByte/sec (il doppio del bus AGP 8x).

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Principi di funzionamento - Protocolli di comunicazioneIn ogni transazione sul bus:

• un dispositivo prende il controllo del bus• invia una richiesta (I/O) ad un secondo dispositivo• svolta la richiesta, il bus viene liberato per un’altra comunicazione.

Master: dispositivo che prende il controllo del bus, inizia l’interazioneSlave: dispositivo che risponde al masterIl ruolo di un dispositivo può cambiare nel tempo; un dispositivo può comportarsi da master o da slave in contesti differenti. Lo standard che definisce il bus deve fornire le regole per gestire tali condizioni o vietarle.Esistono due diversi meccanismi di temporizzazione dei segnali:

• Protocollo sincrono: è previsto un segnale di sincronizzazione (clock) che permette di gestire la temporizzazione delle comunicazioni.

• Protocollo asincrono: tutta la temporizzazione della comunicazione è gestita dal protocollo stesso attraverso lo scambio dei messaggi.

La scelta dipende da:

• Interfaccia del dispositivo• Adattare interfacce con differenti velocità• Tempo totale richiesto per il trasferimento• Possibilità di rilevare errori• Uno schema completamente asincrono è affidabile e flessibile ma le interfacce e la logica di

controllo sono molto più complicate da realizzare.

Si sente spesso parlare in ambito hardware della velocità (larghezza di banda) del FSB, acronimo che sta per Front Side Bus ed identifica quella parte di bus di sistema che mette in collegamento la CPU con qualunque altra periferica installata nel computer(ad esempio modem interni, scheda video, scheda audio, ecc....).

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BIOS.

BIOS di un computer

In informatica, il Basic Input-Output System o BIOS è il primo codice che viene eseguito da un personal Computer IBM compatibile dopo l'accensione, ed ha tre funzioni principali:

• Eseguire una serie di test diagnostici per controllare lo stato di funzionamento dell'hardware e segnalare eventuali guasti rilevati tramite un codice sonoro (beep code);

• Localizzare il sistema operativo e caricarlo nella RAM; • Fornire una interfaccia software per l'accesso alle periferiche e all'hardware del PC.

Nei primi PC IBM il BIOS supportava tutte le periferiche e il DOS faceva completo affidamento su di esso per le operazioni a basso livello, ma con l'evoluzione tecnologica successiva le capacità offerte dalle routine di gestione del BIOS (all'epoca non aggiornabili, perché scritte in ROM) divennero rapidamente insufficienti. Attualmente i moderni sistemi operativi (Microsoft Windows e Linux) non usano più il BIOS per le loro operazioni di I/O ma accedono direttamente all'hardware.

Il BIOS è scritto di solito nel linguaggio assembler nativo della famiglia di CPU utilizzata. Attualmente il BIOS dei PC è scritto su memorie EEPROM riscrivibili, quindi può essere modificato e aggiornato: generalmente i costruttori mettono a disposizione nuove versioni di BIOS per correggere difetti o aggiungere supporto a periferiche hardware non previste inizialmente. Tuttavia non è consigliabile aggiornare il BIOS di un PC senza un motivo ben preciso, perché l'operazione di aggiornamento, se non va a buon fine, può rendere il PC inutilizzabile.

Il termine apparve per la prima volta con il sistema operativo CP/M e descriveva quella parte di CP/M che veniva caricata all'avvio e che si interfacciava direttamente con l'hardware. I computer che utilizzavano il CP/M avevano infatti solo un semplicissimo boot loader nella ROM. Anche le successive versioni del DOS avevano un file chiamato IBMBIO.COM o IO.SYS del tutto analogo.

Pur essendo il termine BIOS un acronimo, c'è un richiamo alla parola greca βιος (bios) vita.

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Avvio del PCA partire dall'introduzione dei primi IBM PC XT e compatibili nell'agosto del 1981, è il BIOS che ha il compito di dare i primi comandi al sistema durante la fase di avvio, detta boot process. In questa fase, dopo i controlli preliminari sulla funzionalità dei componenti fondamentali (interrupt, RAM, tastiera, dischi, porte), il BIOS si interfaccia con la memoria CMOS, una memoria non volatile capace di mantenere anche a computer spento i parametri di configurazione che possono essere oggetto di modifica. In questa memoria, il BIOS è in grado di scrivere per memorizzare le necessarie modifiche alla configurazione e di leggere per stabilire dove si trova il sistema operativo da caricare per l'avvio.

Nelle moderne implementazioni del BIOS possono essere selezionati i più diversi tipi di supporto magnetico per l'avvio e sono presenti numerose funzioni per la diagnostica e la personalizzazione di importanti funzioni relative all'utilizzo della RAM, alle opzioni per l'overclocking e sono presenti segnali di allarme in caso di malfunzionamenti delle ventole o eccessivi aumenti della temperatura..

BIOS riprogrammabileIl BIOS a volte viene anche chiamato firmware, dal momento che è una parte integrante dell'hardware, pur essendo composto da istruzioni software. Prima del 1990 il BIOS veniva memorizzato su una o più ROM, chiaramente non riprogrammabili. Man mano che la complessità è aumentata, di pari passo con la necessità di aggiornamenti, si è diffusa la memorizzazione del firmware BIOS prima su EPROM, poi su EEPROM o flash memory così da permettere un rapido aggiornamento anche da parte dell'utente finale. La presenza di BIOS aggiornabili anche dall'utente, permette di ottenere ad esempio il supporto per CPU più aggiornate o dischi fissi più capienti. Per effettuare tali operazioni è indispensabile consultare il manuale d'uso della scheda madre e/o il sito web del produttore. Dal momento che eventuali errori nell'aggiornamento del BIOS rendono il computer inservibile, alcune schede madri sono dotate di un doppio BIOS. Sono noti alcuni virus che sono in grado di sovrascrivere il BIOS, tuttavia la maggior parte dei sistemi è dotata di un'opzione nel BIOS stesso per disabilitare le funzioni di scrittura e - spesso - di un ponticello che disabilita le tensioni di programmazione necessarie per l'alterazione della EEPROM.

Modifica delle impostazioniPer accedere al menu di modifica del BIOS è necessario premere all'avvio dell'elaboratore (dopo alcuni sencondi che si è premuto il tasto di accensione) un tasto o un combinazione di tasti. Se l'elaboratore ha iniziato a caricare il sistema operativo non è più possibile (eccetto alcuni casi) variare le impostazioni del BIOS. Questi i tasti più usati:

• Canc oppure Del • F2 • F10 • Alt-F1

Una volta entrati nel menu di impostazione del BIOS è sufficiente seguire le indicazioni.

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INTERFACCIAMENTO INTERNO

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

StoriaSebbene il nome ufficiale per lo standard sia sempre stato "ATA", le esigenze di marketing hanno denominato una prima versione dello standard Integrated Drive Electronics (IDE) e quella immediatamente successiva Enhanced IDE (EIDE).

Con l'introduzione, intorno al 2003, del Serial ATA questo standard è stato rinominato in Parallel ATA (P-ATA), con riferimento al metodo con il quale i dati viaggiano sul cavo utilizzando questa interfaccia.

Inizialmente l'interfaccia funzionava soltanto con i dischi fissi. Solo in un secondo momento, un'estensione allo standard è stata realizzata per permettere il funzionamento con una varietà di dispositivi - quelli che in genere utilizzano dei media rimovibili. In linea di massima, tali dispositivi comprendono i lettori CD-ROM, le unità a nastro magnetico, floppy ad alta capacità quali lo Zip drive e il SuperDisk drive. Le estensioni prendono il nome Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), con l'insieme noto come ATA/ATAPI. Il cambiamento da programmed input/output (PIO) a direct memory access (DMA) ha rappresentato un'ulteriore importante transizione nella storia dell'ATA. Di questi due metodi di accesso e trasferimento dei dati all'interno dei personal computer, il PIO si è dimostrato inefficiente, dal momento che esso richiede tempi di processo significativi da parte della CPU. Ciò significava che i sistemi basati su dispositivi ATA erano generalmente più lenti nell'effettuare operazioni di input/output rispetto a quei computer che utilizzavano sottosistemi SCSI o altre interfacce. Tuttavia il DMA (e in seguito l'Ultra DMA o UDMA) hanno ridotto enormemente il tempo di elaborazione necessario da parte della CPU a parità di dati letti o scritti sui dischi.

I dispositivi ATA hanno sofferto di un certo numero di limitazioni e vere e proprie "barriere" in termini di capacità e di quantità di dati gestibili. Ogni volta nuovi sistemi di indirizzamento, uniti a tecniche di programmazione più sofisticate, hanno permesso di superare la maggior parte dei limiti, accompagnando di fatto la crescita dei dispositivi di memoria di massa alla quale abbiamo potuto assistere negli ultimi anni. Alcune delle limitazioni e barriere relative alle dimensioni massime dei dischi gestibili dall'interfaccia ATA includono: 504 MB, 32 GB e 137 GB. Ci sono state altre limitazioni, spesso dovute a driver mal scritti o alle routine di supporto del sistema operativo. In molti casi, le limitazioni elencate derivavano da implementazioni non perfette del BIOS o ad aggiornamenti tardivi dello stesso da parte dei produttori di schede madri.

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Interfaccia Parallel ATAFino all'introduzione del Serial ATA, sono stati impiegati generalmente connettori a 40 pin impiegati sia sulle unità sia sui controller, con collegamenti per mezzo di cavo a nastro; ciascun cavo è dotato di due o tre connettori. I cavi Parallel ATA permettono il trasferimento di dati con 16 o 32 bit per volta.

Per la maggior parte della storia dell'ATA, i cavi a nastro o a fascia hanno avuto 40 conduttori, ma una versione da 80 conduttori è comparsa con l'introduzione dello standard Ultra DMA/66. Il cavo con 80 conduttori prevede un filo di messa a terra per ciascun conduttore che porta il segnale. Ciò riduce gli effetti dell'induzione elettromagnetica tra i conduttori adiacenti e permette il transfer rate (velocità di trasferimento) di 66 megabyte al secondo (MB/s), proprio del UDMA4. Le modalità ancor più veloci, UDMA5 e UDMA6 richiedono anch'esse cavi con 80 conduttori. Sebbene il numero di conduttori sia raddoppiato, il numero di pin dei connettori è rimasto lo stesso, dal momento che i connettori sono fisicamente identici.

Le successive versioni degli standard ATA intorno alla fine degli anni 1990 si sono dimostrate meno generose anche per le specifiche riguardanti la lunghezza dei cavi. La lunghezza massima di appena 18 pollici (45 cm) rendeva infatti difficili i cablaggi all'interno dei computer con cabinet più grandi o nel montaggio di più dischi all'interno dello stesso computer.

Se due unità vengono collegate ad un solo cavo, è generalmente necessario configurare una delle due unità come master e l'altra come slave. L'unità master generalmente viene elencata prima di quella slave da parte del sistema operativo. L'unità master gestisce l'accesso ai dispositivi su quel canale. Per questa ragione, dispositivi come le prime versioni dei masterizzatori, che possono risentire nel funzionamento a causa dei tempi di latenza aggiuntivi necessari per l'arbitraggio da parte dell'unità master, dovrebbero essere configurati come master, inoltre ogni canale dovrebbe avere un master per funzionare correttamente.

Cavo ATA - Dettaglio della sezione per il collegamento delle unità hard disk e CD-ROM di una piattina da 80 conduttori.

Nella maggior parte dei casi, un'unità singola all'interno di un canale viene configurata come master. Ad ogni modo, alcune unità possiedono un'impostazione specifica single, che indica questo tipo di configurazione (in particolare il produttore Western Digital, utilizza quest'impostazione aggiuntiva). Inoltre, a seconda dell'hardware e del software disponibile, alcune unità possono operare da sole in un canale anche se impostate come slave.

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Una configurazione possibile per alcune unità a disco è quella denominata cable select, realizzata solo in tempi recenti. In questa modalità, l'unità si configura automaticamente come master o slave. Questa funzione viene ottenuta tagliando il conduttore 28 sul cavo con 40 conduttori, o i conduttori 56 e 57 sul cavo con 80 conduttori) tra i due connettori riservati alle periferiche (HDD e CDROM). I cavi più recenti non recano alcun taglio nella piattina, dal momento che la disconnessione viene effettuata internamente sui connettori, che, in questo caso, sono sempre di colore diverso: nero il connettore per la periferica "master", grigio il connettore per la periferica "slave". Il connettore destinato all'inserimento sul controller (normalmente integrato nella scheda madre) è di colore blu.

Modalità UDMA

Modalità Velocità

UDMA0 16.7 MB/s

UDMA1 25.0 MB/s

UDMA2 33.3 MB/s

UDMA3 44.4 MB/s

UDMA4 66.7 MB/s

UDMA5 100.0 MB/s

UDMA6 133 MB/s

Nota che il transfer rate per ciascuna modalità UltraDMA riporta il transfer rate massimo teoricamente. I dati aggiuntivi dovuti al protocollo impiegato per il trasferimento riducono tale valore ed altri fattori derivanti ad esempio da un'eventuale congestione del bus PCI possono ulteriormente ridurre le velocità di trasferimento. Inoltre, al febbraio 2004 non esistono dischi fissi capaci di mantenere velocità maggiori di 50 MB/s, quindi i limiti di velocità dell'Ultra DMA possono limitare soltanto quei trasferimenti che avvengono quando l'unità opera in burst mode, ossia quando i dati richiesti vengono recuperati dalla cache e l'unità non effettua fisicamente una lettura da uno dei suoi piatti magnetici.

ISA SLOT - Industry Standard Architecture24

Si notino nell'immagine in primo piano di colore nero uno Slot ISA a 8 Bit seguito da 5 Slot ISA a 16 Bit. In Marrone sulla sinistra degli Slot VESA

Industry Standard Architecture (ISA o Bus AT) è il nome di un'interfaccia I/O un tempo presente sulle schede madri per computer; lo slot, generalmente di colore nero, ha 60 pin.

Ci sono due versioni del bus ISA: quella a 8 bit con una frequenza di clock di 4.77 MHz e quella a 16 bit, con frequenza pari a 8.3 MHz. Il throughput varia dai 4 ai 5 MB/s. Lo Slot ISA è ormai superato dai più recenti standard (per esempio PCI, PCI X, PCI Express), e non è più utilizzata da alcun costruttore.

Questo slot permetteva l'installazione di periferiche di espansione quali schede audio, schede di rete ed altre, comunque non molto veloci visto il limite imposto alla banda passante. Su alcune motherboard è ancora possibile trovare uno slot ISA vicino a quelli PCI per alloggiare le schede più vecchie.

Extended Industry Standard Architectureo EISA è il nome della prima evoluzione di questo standard usata sui computer IBM dal 1988. EISA aumentò il Bus ISA da 16 a 32 Bit e permise a più di una CPU di usare questo Bus in contemporanea. Venne usata principalmente come interfaccia per schede SCSI. Questo slot fu abbandonato con l'arrivo del VESA e del successivo PCI.

Il VESA Local Bus, successore dell'EISA, fu usato prevalentemente nei computer basati sul processore Intel 80486 e fu studiato per eliminare il problema della bassa larghezza di banda dello slot ISA. Lavorava sul Bus ISA ma, a differenza di quest'ultimo, aveva un accesso diretto alla memoria di sistema che lo rendeva molto più veloce. Per controparte aveva però alcune importanti limitazioni:

• Compatibilità: Il Bus VESA venne studiato per funzionare sui processori Intel 80486 e sul tipo di memoria ad esso collegata. Quando nel 1995 uscì il primo Pentium vi erano molte differenze nel Bus dei sistemi basati su questo processore e non fu facile adattare il VESA a questo tipo di Bus. Soltanto pochi esemplari di schede madri per Pentium furono attrezzate con questo tipo di Slot.

• Limite al numero di slot: come diretta conseguenza del collegamento diretto alla memoria dello slot VESA, questo Bus non aveva la capacità elettrica di reggere più di due o tre schede per volta in un sistema. Per questo motivo sulle schede madri vi potevano essere fino a 6 connettori per Slot ISA ma soltanto 2 per Slot VESA.

PCI SLOT - Peripheral Component Interconnect25

Peripheral Component Interconnect (PCI) è l'interfaccia sviluppata da Intel intorno agli anni Novanta per collegare al computer le più svariate periferiche. La larghezza di banda dell'interfaccia PCI è rimasta negli anni ancorata a 133 MBytes/s, generata da una trasmissione dati con frequenza pari a 33MHz a 32bit.

Sebbene l'interfaccia PCI abbia fatto segnare un notevole passo avanti nell'evoluzione dei pc, sia per il costo contenuto sia per le buone (e inizialmente sufficienti) prestazioni che ne hanno decretato la diffusione di massa rimpiazzand l'Industry Standard Architecture (ISA o Bus AT), i primi limiti si sono fatti sentire poco dopo in sistemi come server e workstation, dove vi è bisogno di un enorme larghezza di banda per la trasmissione dei dati. Fu così che si iniziò a cercare e progettare sostituti per questa interfaccia: i più fortunati sono stati il PCI a 66MHz, il PCI X ed ora il PCI Express. Il primo è la diretta conseguenza del classico PCI: si caratterizza per un aumento della frequenza da 33 a 66MHz, per poi essere sfruttato sia con interfaccia a 32 che a 64bit per una banda massima teorica di 528MBytes/s.

Accanto a queste nuove interfacce, il PCI ha subìto nel corso del tempo delle leggere mutazioni: ad esempio abbastanza importante è la presentazione del PCI 2.3. Con questa nuova versione le prestazioni rimangono inalterate, ma sono stati introdotti i moduli che funzioneranno o esclusivamente a 3.3v (come per il PCI X) o in modo universale, riconoscendo la tensione adeguata (3.3v o 5v) e adeguandosi di conseguenza.

Lo standard è sviluppato dal consorzio Peripheral Component Interconnect Special Interest Group.

Specifiche convenzionali del bus PCI• clock a 33.33 MHz con trasferimento in modo sincrono • transfer rate di 133 MB/s per bus di ampiezza 32 bit

o (33.33 MHz × 32 bits × 1 byte/8 bits = 133 MB/s) • 32 bit o 64 bit di ampiezza del bus • 256 byte di configuration space • segnali a 3.3 o 5 volt • switching delle reflessioni

Connettore (slot) PCIDalle specifiche dello standard PCI esistono due tipi di connettori PCI che possono essere realizzati sulla superficie della scheda madre: uno per sistemi che sfruttano segnali a 5 volt e uno per sistemi che sfruttano segnali a 3.3 volt. In aggiunta possono essere implementati connettori a 32 bit o a 64 bit. Conseguentemente esistono tre tipi di slot:

• slot che funzionano a 5 volt con una tacca che interrompe le posizioni 50 e 51 (per permettere solo a questo tipo di schede di poter entrare negli slot per segnali da 5 volt

• slot che funzionano a 3.3 volt con una tacca che interrompe le posizioni 12 e 13 sempre per il già citato motivo

• slot universali che comprendono contemporaneamente le due tipologie di tacche per permettere l'innesto di tutte le tipologie di schede.

AGP SLOT - Accelerated Graphics Port

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Particolare di scheda madre, al centro della foto è presente lo slot Accelerated Graphics Port, di colore marrone.

L'Accelerated Graphics Port (AGP) è stata sviluppata da Intel nel 1996 come modo per aumentare le prestazioni e velocità delle schede grafiche connesse ai PC. Si basa sullo standard PCI 2.1, e per questo la frequenza base a cui opera è di 66 MHz. Il trasferimento dei dati avviene in modalità parallela, per cui non è possibile una comunicazione bidirezionale contemporanea.

StoriaL'idea con cui viene creata è quella di permettere un accesso diretto alla memoria fisica del computer da parte della scheda grafica, in modo da poter gestire texture e oggetti 3D molto voluminosi. Lo slot AGP compare per la prima volta su una scheda madre con il chipset Intel 440LX, prodotto all'inizio del 1997. In breve tempo la Nvidia sviluppa le prime schede grafiche basate su GPU TnT, e il chipset rivela i suoi problemi nel fornire una corretta alimentazione alla scheda grafica. Le soluzioni ricercate sono di due tipi diversi: alcuni produttori si affidano alla successiva versione del chipset Intel, il modello 440BX, che supporta l'alimentazione a 3,3V. Altri riducono la dimensione delle GPU passando da 0.25 nanometri a 0.18 nanometri. Questo permette di ridurre il consumo elettrico, il calore generato e inoltre permette significativi aumenti della frequenza. Nell'aprile del 1999 viene rilasciata la specifica dell'AGP Pro, ritenuta la soluzione a tutti i problemi di alimentazione. AGP Pro è retro-compatibile, e viene prodotto in tre versioni diverse: la 1,5V, la 3,3V e la versione Universal, compatibile con entrambi i voltaggi. Lo slot AGP assume così dimensioni e configurazioni diverse a seconda dei voltaggi, in modo da non poter inserire una scheda nello slot di tipo errato. Gli slot AGP Pro vengono ulteriormente perfezionati, in modo da poter fornire prima fino a 25W, e successivamente 50 e addirittura 110W di potenza. Inoltre, viene incrementata la frequenza di trasmissione dati per ottenere un flusso sempre maggiore tra la scheda video e la memoria fisica.

AlimentazioneEsistono tre tipi di alimentazione previsti dallo standard:

• AGP 1,5 V • AGP 3,3 V • AGP Universal (compatibile con entrambi i precedenti)

La molteplicità delle possibili velocità di trasmissione dei dati e dei voltaggi ha portato a problemi di compatibilità, specialmente per quanto riguarda le vecchie schede madri. A partire da quei

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modelli che supportano l'AGP 3.0, i produttori si sono sforzati per supportare tutte le possibili configurazioni. Gli ultimi modelli di schede grafiche, come ad esempio la serie 6800 ultra della Nvidia, richiedono troppa potenza perché lo slot AGP possa sopperire a questa richiesta. Così, sono in commercio alcune schede grafiche con connettori MOLEX per un ulteriore . Questo verrà abbandanato grazie alle specifiche di alimentazione del PCI Express, molto maggiori rispetto a quelli dell'AGP.Per riconoscere i tre tipi di alimentazione sono stati predisposti degli slot e delle schede leggermente diverse: smontando la scheda video, dei pin in basso e il connettore VGA a destra, va osservato il secondo pin da destra. Se questo è connesso in qualche modo alla circuiteria della scheda, questa supporta la modalità 1,5V. Se in caso contrario nessuna , la scheda supporta la modalità 3,3V. Lo slot AGP invece è più facilmente distinguibile...Se il separatore è posto verso la sinistra dello slot (verso il retro del case) lo slot supporta unicamente i 3,3V. Se è posto a destra (verso il fronte del case) lo slot supporta unicamente gli 1,5V. Se invece non sono presenti separatori nello slot, questo è di tipo Universal e compatibile con tutte le diverse alimentazioni.

PCI Express SLOT

Slot PCI Express (Partendo da sopra: x4, x16, x1 e x16), comparati ad uno slot PCI tradizionale a 32-but (ultimo), parti presenti in una DFI's LanParty nF4 SLI-DR

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Struttura del BUS PCI Express

Il PCI Express è l'evoluzione del bus di espansione PCI, introdotto con i primi Pentium che sta anche prendendo il posto della vecchia interfaccia per schede grafiche, l'AGP.

È basato su un trasferimento dei dati seriale, a differenza di quello parallelo del PCI, che semplifica il layout del PCB delle schede madri ed è costituito da una serie di canali. Ciò consente una notevole modularità, in quanto possono essere aggregati più canali per aumentare la banda passante disponibile o per supportare particolari configurazioni come l'utilizzo di due o più schede video. Inoltre la bandwidth di ciascun canale è indipendente da quella degli altri.

Anche se il nome è lo stesso, il PCI Express si divide in due tipi:

• In PCIx1, costituito da un singolo canale, che offre una bandwidth full duplex di 266 MBytes/sec. e che diventerà il sostituto "ufficiale" del vecchio standard PCI. Una caratteristica "curiosa" sono le dimensioni, nettamente inferiori di quelle dello standard PCI (come mostrato nella foto) e la "promessa" di praticare l'hot swap, ovvero di poter sostuire una scheda a PC acceso (ora impossibile per lo standard PCI ma già disponibile con SATA e USB.)

• In PCIx16, costituito da 16 canali, potendo offrire così il doppio della velocità rispetto allo standard AGP 8x, teoricamente in grado di trasferire 2,5 Gb/s sia in entrata che in uscita ma che si riducono a 250 MB/s per l'encoding utilizzato.

Nei primi chipset in commercio offrivano un massimo di 20 canali, pertanto nel caso di un utilizzo simultaneo di due schede grafiche (nel caso della tecnologia sviluppata da Nvidia chiamato con l'acronimo SLI, Scalable Link Interface o nel caso di quella ATI chiamata Crossfire) i canali si riducono a 8x per ciascuna scheda, senza tuttavia evidenziare decadimenti prestazionali.

Nelle ultime incarnazioni del chipset Nvidia SLI-16X i canali sono stati praticamente raddoppiati, in attesa che i futuri applicativi CAD o ludici possano trarne giovamento.

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

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RAM - Random Access Memory

R.A.M., acronimo usato nell'informatica per Random Access Memory, è il supporto di memoria su cui è possibile leggere e scrivere informazioni con un accesso "casuale", ovvero senza dover rispettare un determinato ordine sequenziale, come ad esempio avviene per un nastro magnetico.

Termine correntemente attribuito a supporti di memoria a stato solido facenti parte dell'hardware installato su un computer.

L'uso della memoria RAM è comune a tutte le archittetture hardware, sia monoprocessore che multiprocessore e costituisce la memoria primaria dell'elaboratore.

A seconda dall'architettura usata, la CPU può accedere direttamente alla memoria oppure accedervi tramite appositi controller. Nel caso di sistemi multiprocessore, la memoria primaria può essere condivisa da più processori oppure può essere partizionata, nel qual caso ogni processore dispone di una sua memoria privata. Esistono anche architetture miste dove è presente sia una memoria primaria condivisa da tutti i processori che una memoria privata dedicata ad ognuno di essi.

Il processore carica dalla RAM, quando non presenti nella sua cache interna, le istruzioni da eseguire e i dati da elaborare per poi riscriverli nuovamente in RAM. Poiché generalmente è più lenta del processore, la sua velocità è un fattore determinante per le prestazioni dell'intero calcolatore.

la memoria è uno dei componenti fondamentali nel funzionamento di un Persona Computer; nel corso degli anni la dotazione di memoria presente sui PC è via via aumentata, soprattutto per via delle richieste sempre più esigenti dei recenti sistemi operativi e software applicativi. Una regola generale dice che più memoria è montata in un sistema, maggiori risulteranno essere le sue prestazioni. Non sempre, tuttavia, vale questa relazione in quanto, con parecchi software e sistemi operativi, un quantitativo addizionale di memoria oltre un determinato livello risulta essere ininfluente ai fini delle prestazioni complessive. Ad esempio, nell'impiego generico di un sistema per produttività personale, navigazione via web e giochi 3D è difficile che una dotazione di più di 128 Mbytes di memoria di sistema, al momento attuale, possa portare a significativi incrementi delle prestazioni velocistiche. In altri casi, viceversa, come per il fotoritocco e l'elaborazione audio, una maggiore dotazione di memoria può portare a netti ed evidenti benefici prestazionali in quanto si riduce la necessità di dover accedere all'hard disk per il caricamento dei dati, con ovvie ripercussioni negative sulle prestazioni velocistiche.

Uno degli upgrade più ricorrenti ai quali i possessori di PC ricorrono è proprio quello di espandere la quantità di memoria in dotazione sul proprio PC; la guida di queste pagine vuole essere un aiuto pratico per riconoscere i differenti tipi di moduli memoria disponibili in commercio e guidare alle semplici procedure di espansione della memoria.

I differenti tipi di moduli memoria

Le schede madri possono montare differenti tipi di memoria di sistema, a seconda del chipset da esse utilizzato e, ovviamente, da quale processore possano montare

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• Moduli SIMM: è un tipo di memoria a 32 bit ed è quella di più vecchia concezione con, ovviamente, le minori prestazioni; al momento attuale nessun sistema di recente progettazione utilizza questo genere di moduli. E' possibile trovare ancora in commercio moduli del tipo a 72 pin o contatti; sulle schede madri per Pentium tali moduli sono montati in coppie di uguale capacità per via del bus a 64 bit che le caratterizza pertanto devono sempre essere installati due alla volta.

• SDRAM PC66: è il primo tipo di memoria SDRAM originariamente introdotto in commercio con le schede madri Socket 7; pensato per la frequenza di lavoro di 66 MHz è caratterizzato dalla presenza di 168 pin o contatti e può essere installato singolarmente o comunque in numero dispari e con differenti capacità. Questi moduli sono oramai usciti del tutto di produzione.

• SDRAM PC100: è il tipo di memoria più noto e diffuso; pensato per un impiego alla frequenza di 100 MHz (da questo la sigla PC100), in genere vede l'impiego di moduli memoria da 10 oppure 8 ns. E' supportata ufficialmente da tutti i chipset Slot 1 - Socket 370, con la particolarità del chipset Intel i820 che necessita del convertitore MTH (Memory Translator Hub). Anche questa tipologia di memoria sta progressivamente scomparendo dal mercato a favore dei moduli PC 133 e in alcuni casi i moduli PC100 risultano più cari dei PC133.

• SDRAM PC133: evoluzione della memoria PC100, come il nome suggerisce facilmente è pensata per il supporto ufficiale alla frequenza di 133 MHz. Questo tipo di memoria utilizza chip da 7.5 oppure 7 ns (in alcuni casi anche con tempi d'accesso inferiori) ed è supportata dai chipset Via Apollo PRO 133, Via Apollo PRO 133A, Intel i815E e Intel i815EP. Sia per i moduli PC100 che PC133 esistono le versioni ECC (Error Correcting Code): questi moduli memoria utilizzano un bit supplementare (il nono bit) ogni 8 bit che compongono un byte di dati; con questo bit supplementare viene effettuato un controllo sull'integrità dei dati contenuti nella memoria. Questo genere di controllo permette di garantire maggiore sicurezza dei dati processati ed è, pertanto, particolarmente interessante per applicazioni critiche, quali in server e workstation. Altra variante delle PC 133 sono le ECC Registered anch'esse utilizzate su server e quindi su sistemi dove si richiede una elevata qualità dei componenti installati.

• DDR: le memorie SDRAM sono disponibili anche in versione DDR (Double Data Rate); questa tecnologia, introdotta per la prima volta nelle memorie delle schede video, permette di raddoppiare la bandwidth della memoria a disposizione in quanto vengono utilizzati entrambi i fronti di clock (ascendente e discendente). All'atto pratico, si può dire che la memoria DDR operante alla frequenza xyz ha bandwidth doppia rispetto a quella della memoria SDRAM operante alla stessa frequenza xyz.

• Rambus: standard per le memorie introdotto da Intel specificamente per l'impiego con chipset i820-i840 e, attualmente, viene utilizzato dal chipset i850 per sistemi basati su cpu Pentium4. Esistono tre differenti varianti di questa memoria che prendono il nome di:- PC600: opera alla frequenza di clock di 300 MHz- PC700: opera alla frequenza di clock di 356 MHz- PC800: opera alla frequenza di clock di 400 MHz.

Si nota chiaramente come l'indicazione del tipo di memoria non corrisponda all'effettiva frequenza di lavoro; Intel ha scelto di utilizzare le sigle PC600, PC700 e PC800 prendendo spunto dal fatto che con le memorie Rambus i dati vengono letti in entrambi i fronti di clock (similmente a quanto accade con la modalità AGP 2x), pertanto l'indicazione PC600 richiamerebbe la frequenza di lavoro (300 MHz) e il fattore di moltiplicazione 2x. La frequenza di lavoro effettiva dei moduli Rambus viene ottenuta in modo molto simile a quanto accade per la frequenza di clock dei processori: la frequenza di bus della motherboard (100 MHz oppure

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133 MHz) viene moltiplicata utilizzando i fattori 2x, 2.5x e 3x sino ad ottenere la frequenza effettiva, secondo la tabella qui sotto riportata:

Moltiplicatore / Frequenza di bus 100 MHz 133 MHz2x 200 MHz 266 MHz

2.5x 250 MHz 333 MHz3x 300 MHz 400 MHz

Le frequenze ottenute devono essere in seguito moltiplicate per 2, così da ottenere l'indicazione del tipo di memoria Rambus da utilizzare

Si è visto come alcuni tipi di memorie siano specificati da sigle abbastanza particolari: i moduli Rambus, ad esempio, possono essere del tipo PC600, PC700 e PC800. Questa terminologia è stata introdotta per ragioni di marketing, così da portare a credere che le prestazioni di questi moduli memoria fossero nettamente superiori a quelli dei moduli PC100 e PC133. Medesima ottica ha portato alle sigle PC1600 e PC2100 per i moduli memoria DDR-SDRAM; in questo caso le sigle fanno riferimento alla bandwidth dei moduli, pari rispettivamente a 1.6 Gbytes al secondo e 2.1 Gbytes al secondo.

I moduli memoria in dettaglioIn questa sezione della guida sono stati riprodotti tutti i differenti tipi di moduli memoria attualmente commercializzati, così da poterli facilmente individuare:

Modulo memoria Simm 30pin

Modulo memoria Simm EDO da 72 pin

Modulo memoria SDRAM PC100 dalla capacità di 32 Mbytes

Modulo memoria SDRAM PC133, da 64 Mbytes di capacità

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Modulo memoria SDRAM PC133 ECC Registered, dalla capacità di 256 Mbytes; i chip montato in orizzontale, nella parte inferiore del PCB, gestiscono le funzioni di correzione d'errore.

Modulo memoria DDR-SDRAM PC2100, da 128 Mbytes di capacità

Modulo memoria Rambus, PC800, da 128 Mbytes di capacità

I vari Slot memoria presenti sulle schede madriUna scheda madre è formata da numerosi, differenti componenti; gli Slot memoria sono in genere facilmente individuabili ma per maggiore praticità sono stati indicati nell'immagine sottostante, riproducente la scheda madre Socket 370 Abit BX-133 Raid:

I tre Slot memoria per moduli Dimm a 168 pin montati sulla scheda madre Abit BX-133 Raid sono facilmente indviduabili: in genere i banchi memoria sono disposti in orizzontale, parallelamente al

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lato più lungo della scheda madre, così da sfruttare al meglio la superficie della scheda madre ed evitare che i moduli possano andare in contatto con altri componenti.Nella sezione precedente sono stati indicati i differenti tipi di moduli memoria disponibili; ovviamente, ad ogni modulo memoria corrisponde un differente banco memoria montato sulla scheda madre:

Banco memoria Simm a 72 pin, capace di accettaremoduli memoria Simm Fast Page ed EDO da 72 pin. Tale banch è in genere montato sulle schede madri per cpu Intel Pentium e su alcune delle schede madri per processori 486.

Banchi memoria per moduli Dimm a 168 pin: sono i banchi memoria più diffusi tra quelli presenti in comemrcio, capaci di accettare moduli memoria SDRAM PC66, PC 100 e PC133. A seconda del chipset utilizzato è possibile utilizzare, con banchi memoria, anche moduli memoria ECC, ECC Registered e VC (Virtual Channel).

Banchi memoria per moduli RIMM Rambus: in essi è possibile montare soltanto moduli memoria RIMM (Rambus); a seconda della frequenza di bus selezionata sarà possibile utilizzare uno dei tre differenti tipi di memoria Rambus a disposizione, tra PC600, PC700 e PC800.

Particolare della reference board Socket A AMD Corona, basata su chipset AMD-760; in particolare si notano i 4 Slot memoria per moduli DDR-SDRAM.

Le differenti sigleCome già indicato, i moduli memoria differiscono profondamente tra di loro anche se, esteriormente, possono sembrare identici: ad esempio, esistono differenti tipi di moduli memori SDRAM (PC66, PC100 e PC133) anche se, esteriormente, il modulo mantiene la stessa forma. Le differenze principali sono altrove, individuabili principalmente nei chip memoria utilizzati: a seconda del tipo di chip, infatti, la memoria può supportare una particolare frequenza di lavoro massima e questo, ovviamente, fa si che un modulo venga indicato, nell'esempio della memoria SDRAM, come PC66, PC100 oppure PC133.

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Analizzare il tempo d'accesso di un modulo memoria permette di risalire alla frequenza di lavoro massima da esso supportata; la relazione esistente tra tempo d'accesso e frequenza massima di lavoro è molto semplice in quanto la massima frequenza alla quale una memoria può operare è data dall'inverso del tempo d'accesso dei moduli che essa impiega. La tabella sottostante illustra alcune frequenze di lavoro massime teoriche per moduli memoria con determinati tempi d'accesso:

Tempo d'accesso Frequenza massima12ns 83 Mhz 10ns 100 Mhz 8ns 125 Mhz

7,5ns 133 Mhz 7ns 143 Mhz 6ns 167 Mhz 5ns 200 Mhz

Il tempo d'accesso indicato dai chip memoria utilizzati, pertanto, permette di identificare il tipo di modulo memoria: un modulo SDRAM dotato di chip a 10ns sarà del tipo PC100, mentre uno con chip da 7,5ns sarà del tipo PC133. I valori qui riportati indicano le massime frequenze di lavoro teoriche dei chip memoria; questo implica che sia possibile utilizzare ad una frequenza superiore rispetto a quella massima teorica i moduli memoria. Ovviamente, i margini di tolleranza a frequenze fuori specifica non possono essere indicati a priori e sono funzione sia del modulo utilzizato, sia della scheda madre impiegata.Le immagini qui di seguito riportate mostrano alcuni chip memoria con i rispettivi tempi d'accesso:

Chip Samsung, tempo d'accesso 7,5ns; usato su un modulo memoria SDRAM PC133 ECC Registered prodotto da Apacer.

Chip memoria Plus, tempo d'accesso di 7 ns; montato su un modulo memoria SDRAM no brand PC133, da 128 Mbytes di capacità.

Modulo memoria Siemens, tempo d'accesso 8ns; usato su un modulo Siemens PC100, con tolleranza sino a 125 Mhz di clock (e, operando sui timings d'accesso, sino a 133 Mhz).

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Modulo memoria M-tec, tempo d'accesso di 6ns; usato su un modulo memoria SDRAM no brand PC133, da 256 Mbytes di capacità.

Chip memoria Micron (MT), tempo d'accesso di 7,5ns; usato su un modulo memoria Corsair PC133.

I timings dei moduli memoriaNon è solo la frequenza di lavoro, e di conseguenza il tempo d'accesso, a determinare le prestazioni velocistiche di un modulo memoria; esistono alcuni parametri di funzionamento, tipicamente raccolti sotto il nome di timings, che influenzano le prestazioni velocistiche in modo marcato. Come si vedrà in seguito in una sezione successiva, è generalmente possibile intervenire manualmente a variare i timings di accesso, così da ottenere prestazioni velocistiche superiori. Tra i vari timings sono tre le sigle che più di frequente vengono ricordate:

• CAS (Column Address Strobe) Latency: indica il numero di cicli di clock richiesti dalla memoria SDRAM per processare una richiesta. A valori inferiori della latenza corrispondono prestazioni velocistiche superiori. Ovviamente, una latenza pari a 3 implica prestazioni velocistiche differenti se la memoria opera alla frequenza di 100 Mhz oppure a quella di 133 Mhz.

• RAS to CAS Delay: questo valore indica quanti cicli di clock sono richiesti dalla memoria per accedere ai dati contenuti nelle righe (row) della memoria. I dati contenuti nei moduli memoria vengono disposti e letti in righe e colonne, partndo sempre prima dalle righe e in seguito passando alle colonne

• RAS Precharge Time: questo valore indica quanti cicli di clock sono necessari per precaricare i condensatori della memoria; questa operazione si rende indispensabile affinché i dati contenuti nei moduli memoria possano essere letti oppure scritti. Ovviamente, anche in questo caso a valori inferiori corrispondono prestazioni superiori.

La possibilità di selezionare valori inferiori per questi parametri ha, ovviamente, molto a che vedere con il tipo di modulo memoria utilizzato, nonché con la combinazione scheda madre e frequenza di bus scelta.

Modulo memoria Apacer SDRAM ECC Registered: si noti l'indicazione della CAS Latency pari a 3

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Modulo memoria Corsair PC133: sull'etichetta sono riportati i timings della memoria, pari a 3-3-3

Per maggiori approfondimenti sui timings della memoria e su come questi influenzino le prestazioni velocistiche si rimanda ai seguenti link:http://www.pcguide.com/art/sdramTiming-c.html http://www.pcguide.com/ref/ram/techSDRAM-c.html http://www.pcguide.com/art/sdram.htm

Moduli differenti sulla stessa scheda madreE' possibile montare moduli memoria dello stesso tipo ma di produttori differenti, nonchè di capacità non uguale, sulla stessa scheda madre? Si, senza alcun genere di problema, anche se è indispensabile fare alcune precisazioni.

• Innanzitutto, le schede madri hanno, a seconda della loro progettazione e del chipset utilizzato, alcuni limiti in merito alla capacità massima dei moduli memoria che con esse possono venir utilizzati. Alcune schede madri, ad esempio, non funzionano con moduli memoria da 512 Mbytes; altre ancora, invece, mostrano malfunzionamenti con moduli memoria da 256 Mbytes (anche se, in questo caso, si tratta di schede madri non recenti). Per verificare tali limiti è opportuno consultare il manuale fornito in dotazione con la scheda madre, in genere molto ricco di informazioni circa l'incompatibilità con i moduli memoria.

• Tutti i chipset hanno limiti massimi sul quantitativo complessivo di memoria che può essere montato: ad esempio, il chipset Intel 440BX non permette di montare più di 1 Gbyte di memoria; i chipset Via Apollo PRO 133A, KX133, KT133 e KT133A si fermano ad un massimo di 1.5 Gbytes. Anche per queste informazioni è di supporto il manuale della scheda madre.

• Alcuni chipset hanno limitazioni anche circa il tipo di moduli memoria che possono essere montati: ad esempio, il chipset Intel i810 non permette l'impiego di più di 2 moduli memoria doppia faccia, cioè con chip su entrambi i lati del PCB del modulo, per un totale di 4 rows. Con il termine row si indica un lato del chip dotato di chip memoria; se il chipset supporta un massimo di 4 rows utilizzate contemporaneamente sarà possibile montare moduli memoria tali che la loro somma complessiva sia pari proprio a 4 rows, come ad esempio nel caso in cui si utilizzano 2 moduli a doppia faccia, oppure 1 modulo a doppia faccia e 1 a singola faccia.

Nell'immagie qui a lato sono riprodotti i due lati di un modulo memoria PC133, da 128 Mbytes, a singola faccia: come si nota gli 8 chip memoria sono stati posti solo su un lato del PCB

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del modulo, mentre nell'altro lato manca qualsiasi componente.

Ancora una volta il manuale della scheda madre è uno strumento estremamente utile per verificare esattamente i limiti di utilizzo di moduli memoria a doppia faccia con la propria scheda madre.

In linea di massima, pertanto, è possibile montare sulla propria scheda madre moduli di produttore e dimensioni differenti senza alcun genere di problema, salvo verificare eventuali incompatibilità di funzionamento specificate sul manuale della scheda madre. Nell'immagine qui sopra riportata si nota una scheda madre Socket 370 con tre Slot memoria Dimm, tutti e tre occupati da moduli memoria SDRAM di taglio e produttore differenti.E' infine bene ricordare come sia solo utilizzando moduli memoria SDRAM che sia possibile utilizzare moduli di dimensione e sigle difefrenti: i moduli Simm, ad esempio, devono sempre essere montati in coppia e ogni modulo che forma una coppia deve avere la medesima capacità dell'altro. Un'ultima precisazione va fatta in merito alle schede madri Socket 7 dotate di Slot Dimm: alcuni di quetsi modelli supportano soltanto moduli memoria Dimm operanti a 5V, non a 3.3V come la restante aprte di moduli Dimm attualmente in comemrcio: per questo motivo, in caso di upgrade, è opportuno verificare sul manuale della propria scheda madre la piena compatibilità con i moduli Dimm da 3.3V.

Come montare un modulo memoriaL'installazione di un modulo memoria sulla scheda madre è operazione estremamente semplice, che chiunque può effettuare con un minimo di attenzione. Una volta individuato quale tipo di memoria sia utilizzata sulla propria scheda madre, si prosegue secondo i seguenti punti:

1. si spegne il sistema e per precauzione ne si scollega il cavo di alimentazione;2. si apre il case; in genere è sufficiente rimuovere la copertura laterale; se il case è dotato di

pannelli separati per ognuno dei due lati è in genere sufficiente rimuovere il pannello di sinistra, guardando il case frontalmente;

3. se la propria scheda madre è in formato ATX è conveniente staccare il connettore di alimentazione ATX dalla scheda madre;

4. si cerca, sulla scheda madre, dove siano gli Slot memoria e si verifica che ve ne siano di liberi: in genere essi sono in numero di 3 oppure 4, anche se in alcuni casi, soprattutto con sistemi prodotti da OEM, possono essere presenti solo 2 Slot memoria;

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5. se si utilizzano moduli memoria SDRAM, DDR-SDRAM e Rambus non è possibile sbagliare il verso d'inserimento dei moduli sugli Slot: i moduli, infatti, sono asimmetrici, con un solco nella parte dei contatti che dev'essere allineato con il corrispondente solco presente sullo Slot memoria. Questo impedisce, all'atto pratico, che il modulo possa essere in qualche modo montato al contrario.

Slot memoria per moduli Dimm, montati su una scheda madre Socket 370: le clip plastiche di serraggio dei moduli, di colore bianco, sono state spostate di lato, così da permettere l'inserimento dei moduli.

Si inserisce il modulo memoria SDRAM partendo dal lato di sinistra, quello dove sono presenti le due guide d'inserimento

Una volta allineati all'interno del modulo entrambi i lati si fa pressione sulla parte sinistra, così da serrare la clip plastica di colore bianco

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Si verifica che le clip laterali di serraggio del modulo memoria siano ben fissate, così da evitare che il modulo possa fuoriuscire dallo Slot oppure che esso faccia male contatto, impedendo l'avvio del sistema;

6. ricollegare il connettore di alimentazione ATX alla scheda madre;7. non chiudere il Case: qualora dovesse presentarsi qualche problema (modulo montato male,

falso contatto o altro) è possibile, spegnendo il PC, intervenire direttamente sulla scheda madre;

8. collegare l'alimentazione del PC;9. avviire il PC10. al boot la scheda madre dovrebbe riconoscere correttamente la nuova memoria installata,

riportandone la dimensione. Qualora il sistema non parta, emettendo o meno dei beep di avvertimento, vuol dire che la procedura di aggiornamento non è andata a buon fine; questo, tipicamente, vuol dire che il modulo memoria è stato montato male oppure è difettoso. Verificare che il modulo sia stato montato correttamente e, qualora questo sia da escludere, provare il modulo su un altro Slot memoria. Eventualmente, provare il modulo nuovo da solo sulla scheda madre, rimuovendo altri moduli memoria eventualmente già presenti. Se sulla scheda madre sono stati impostati timings memoria troppo spinti per il nuovo modulo memoria può essere necessario ripristinare le impostazioni di default del bios, alle quali corrispondono timings di funzionamento della memoria non spinti. Per l'impostazione dei timings memoria corretti si faccia riferimento all'ultima sezione di questa guida. Come ultima soluzione è possibile provare il modulo memoria su un altro computer così da avere conferma che si tratta di un modulo difettoso.

11. Se al boot il modulo viene riconosciuto correttamente, procedere con il caricamento del sistema operativo. Se non si presentano errori e malfunzionamenti la procedura di upgrade della memoria è andata a buon fine.

Come si vede, il montaggio di un modulo memoria è operazione relativamente semplice e alla portata di tutti; l'unico vero inconveniente nel quale ci si può imbattere è quello di usare un modulo memoria difettoso, con il quale il sistema o non inizia la fase di boot oppure esibisce un comportamento erratico durante l'uso. E' bene ricordare, infine, che non è necessario effettuare alcuna modifica al sistema operativo quando si cambia memoria oppure ne si espande la dotazione, tantomeno reinstallarlo da zero.

I parametri di funzionamento del biosI moduli memoria operano ad una frequenza che è pari a quella di bus oppure funzione di quest'ultima; da bios è possibile intervenire manualmente a variare alcuni dei parametri di funzionamento dei moduli memoria, i cosiddetti timings, così da ottenere prestazioni velocistiche superiori oppure ricercare una superiore stabilità operativa. Intervenire sui parametri di funzionamento del bios è operazione molto semplice anche se è necessario prestare un po' di attenzione.

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Nei bios sono in genere presenti differenti menu ma i tre più importanti sono quelli Standard CMOS Features, Advanced BIOS Features e Advanced Chipset Features; il primo permette di configurare i parametri base di funzionamento della scheda madre, come l'ora di sistema, la presenza di periferiche EIDE e i tipi di messaggi di errore che vengono visualizzati al boot. Il secondo menù è decisamente più complesso, in quanto riporta tutti i parametri di funzionamento avanzati del sistema: tra le varie voci presenti sono da segnalare l'ordine di boot tra le varie periferiche collegate, la cacheabilità o meno dei bios della scheda madre e della scheda video più altre opzioni.Il terzo menù contiene tutte le voci che permettono di variare i timings di funzionamento della memoria di sistema e del chipset; l'immagine sottostante riporta la schermata del menu Advanced Chipset Features di una scheda madre basata su chipset Via Apollo PRO 133A:

Le prime tre voci, DRAM Timing, permettono di selezionare i timings di accesso alla memoria per ognuno dei tre Slot memoria montati sulla scheda in questione: ad ognuna delle voci disponibili corrispondono timings più o meno spinti, pertanto prestazioni più elevate o maggiore stabilità operativa. La voce Dram Clock, invece, permette di selezionare la frequenza di funzionamento della memoria; come già segnalato in precedenza, infatti, il chipset Via Apollo PRO 133A è uno di quelli che permette di selezionare la frequenza di lavoro della memoria di sistema come pari a quella di bus, oppure maggiore di 33 Mhz oppure ancora inferiore di 33 Mhz (nell'imamgine riprodotta, ad esempio, essa è pari alla frequenza di bus, in quanto è stata selezionata l'opzione Host CLK). Scorrendo le varie voci del bios ci si accorge di come sia possibile selezionare differenti parametri di funzionamento; a seconda del tipo di modulo memoria che si utilizza è necessario ricercare la migliore combinazione tra stabilità operativa e prestazioni velocistiche.

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Lo screenshot qui sopra riportato è preso dal menu Chip Configuration della scheda madre Asus P3V4X: le prime voci in alto permettono di selezionare i timings della memoria (CAS Latency, RAS Precharge Time e RAS to CAS Delay). La prima voce a disposizione, SDRAM Configuration, permette di abilitare la selezione manuale dei timings della memoria oppure di lasciare che sia il bios a selezionare i timings memoria più adatti in baseo ai moduli montati: queste informazioni vengono ricavate dai dati contenuti nel chip SPD montato sul modulo memoria.La regola generale da seguire nel momento in cui si vogliono variare i timings di funzionamento della memoria è quella di impostare sempre valori conservativi, quindi tali da massimizzare la stabilità oeprativa, e in seguito sperimentare con settaggi via via più spinti così da trovare l'ideale combinazione tra stabilità e prestazioni, specifica per il proprio modulo memoria. I bios delle schede madri differiscono tra di loro a seconda del chipset utilizzato e del produttore della scheda madre; in linea generale, comunque, le voci sulle quali si può intervenire rimangono sempre le stesse: la cosa migliore da fare, per ottimizzare i timings memoria del proprio bios, è quella di fare alcuni esperimenti e testare le diverse opzioni disponibili.Qualora, impostando timings di funzionamento troppo spinti per la propria memoria, il sistema non dovesse più riavviarsi è sufficiente intervenire sulla scheda madre ripristinando le impostazioni di default del bios: sulla scheda madre, infatti, è presente un jumper che, se cambiato di posizione per una decina di secondi e poi ripristinato allo stato originale, permette di ricaricare nel bios tutti i settaggi di default, con i quali riavviare il sistema e ripristinare quindi da bios le varie impostazioni. Nel manuale della scheda madre è sempre documentata tale funzione, con il nome di Bios recovery o Clear CMOS.

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INTERFACCIAMENTO ESTERNO

RS-232 – PORTA SERIALEL'interfaccia seriale RS232 permette lo scambio di dati tra dispositivi digitali. Ovvero, in termini più pratici, è uno di quegli ingressi, ad esempio dei PC, che consentono di stendere un cavo fisico tra due apparecchiature elettroniche in modo che le stesse riescano a comunicare tra di loro.

Retro di un PC con porte RSR232Quello in alto è relativo alla porta parallela (IEEE 1284).

Storia dello standardL'interfaccia seriale RS232 è uno standard costituito da una serie di protocolli meccanici, elettrici ed informatici che rendono possibile lo scambio di informazioni a bassa velocità tra dispositivi digitali. In questo tutorial si illustreranno principalmente le caratteristiche di natura elettrica con l'obiettivo preciso di fornire le poche nozioni necessarie per progettare l'hardware di dispositivi elettronici che comunicano con un PC attraverso questa porta.

Lo standard RS232 nacque nei primi anni '60 per opera della "Electronic Industries Association" ed era orientato alla comunicazione tra i mainframe e i terminali attraverso la linea telefonica, utilizzando un modem. Esso includeva le caratteristiche elettriche dei segnali, la struttura e temporizzazioni dei dati seriali, la definizione dei segnali e dei protocolli per il controllo del flusso di dati seriali su un canale telefonico, il connettore e la disposizione dei suoi pin ed infine il tipo e la lunghezza massima dei possibili cavi di collegamento.

Nel corso di questi oltre 40 anni lo standard si è evoluto pur mantenendosi in larga parte invariato. L'evoluzione è riconoscibile dalla sigla, leggendo l'ultima lettera; l'ultima revisione è del 1997 ed è indicata come RS232f. Probabilmente la versione più diffusa è la RS232c, del 1969, corrisponde alle specifiche europee CCITT raccomandazione V.24 Pur essendo un protocollo piuttosto vecchio, attualmente la RS232 è ancora largamente utilizzata per la comunicazione a bassa velocità tra microcontrollori, dispositivi industriali ed altri circuiti relativamente semplici che non necessitano

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di particolare velocità; è invece praticamente scomparsa in ambito "desktop", ambito nel quale lo [[Standard (Informatica)|standard] è nato per la comunicazione tra un computer ed un modem.

Le informazioni raccolte in questo tutorial, relative principalmente al livello elettrico, sono state codificate inizialmente dallo standard EIA/TIA-232-E (sezione 2) e successivamente modificate in alcuni dettagli secondari dallo standard EIA/TIA-562.

Definizione

L'interfaccia RS-232 utilizza un protocollo di trasmissione seriale di tipo asincrono.

Seriale significa che i bit che costituiscono l’informazione sono trasmessi uno alla volta su di un solo "filo". Questo termine è in genere contrapposto a "parallelo": in questo caso i dati sono trasmessi contemporaneamente su più fili, per esempio 8, 16 o 32.

Parlando astrattamente si potrebbe pensare che la trasmissione seriale sia intrinsecamente più lenta di quella parallela (su di un filo possono passare meno informazioni che su 16). In realtà questo non è vero in assoluto, soprattutto a causa della difficoltà di controllare lo skew (disallineamento temporale tra i vari segnali) dei molti trasmettitori in un bus parallelo, e dipende dalle tecnologie adottate: per esempio in una fibra ottica, in un cavo ethernet, USB o FireWire (tutti standard seriali) le informazioni transitano ad una velocità paragonabile a quella di un bus PCI a 32 fili. In questa voce si parlerà solo di interfacce seriali "lente" cioè gestibili da PC e microcontrollori "normali".

Asincrono significa, in questo contesto, che i dati sono trasmessi senza l'aggiunta di un segnale di clock, cioè di un segnale comune che permette di sincronizzare la trasmissione con la ricezione; ovviamente sia il trasmettitore che il ricevitore devono comunque essere dotati di un clock locale per poter interpretare i dati. La sincronizzazione dei due clock è necessaria ed è fatta in corrispondenza della prima transizione sulla linea dei dati.

Le unità di misura

Le unità di misura della velocità di trasmissione sono essenzialmente due: il baud ed il bit per secondo (bps o, meno spesso, b/s), spesso trattate erroneamente come sinonimi.

Il baud rate indica il numero di transizioni al secondo che avvengono sulla linea; il bps indica, come dice il nome, quanti bit al secondo sono trasmessi lungo la linea.

Nel caso di trasmissione binaria (cioè è presente un livello alto ed uno basso) le due cose ovviamente coincidono numericamente, da cui la parziale equivalenza dei due termini. Nel caso di trasmissioni a più livelli, invece, è possibile trasmettere con una sola transizione più bit: se per esempio posso trasmettere otto diversi valori di tensione tra 0 ed 7 volt, con un solo valore di tensione invio tre bit (0 V = 000, 1 V = 001, 2 V = 010…) ed in questo caso una trasmissione a 1000 baud equivale ad una a 3000 bps.

Nel caso dello standard RS232 i livelli utilizzati sono due quindi il baud rate coincide numericamente con il bps.

Half-duplex e full-duplex

Le due parole sono riferite a sistemi con un solo ricevitore ed un solo trasmettitore, come nel caso di un sistema che utilizza la RS232.

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Half-duplex indica che la trasmissione è bidirezionale, ma non avviene contemporaneamente nelle due direzioni: un dispositivo (ricevitore, listener o Rx) ascolta e l’altro (trasmettitore, talkner o Tx) emette segnali. Quando è necessario si scambiano i ruoli.

La trasmissione full-duplex indica che la trasmissione è bidirezionale e contemporanea. In questo caso sono necessari ovviamente due fili oppure qualche altro sistema per distinguere i due messaggi contemporanei nelle due direzioni.

Lo standard RS232 permette una trasmissione full-duplex in quanto è utilizzato un conduttore separato per ciascun verso di trasmissione delle informazioni. Il vincolo è in genere la necessità che trasmissione e ricezione abbiano lo stesso formato e, ovviamente, che ciascuno dei due nodi abbia sufficiente potenza di calcolo per la gestione del duplice flusso di informazioni.

Se la trasmissione è sempre in un solo verso, si parla di simplex.

Lo standard originale prevede una velocità fino a 20Kbps. Uno standard successivo (RS-562) ha portato il limite a 64Kbps lasciando gli altri parametri elettrici praticamente invariati e rendendo quindi i due standard compatibili a bassa velocità. Nei normali PC le cosiddette interfacce seriali RS-232 arrivano in genere almeno a 115Kbps o anche più: pur essendo formalmente al di fuori di ogni standard ufficiale non si hanno particolari problemi di interconnessione.

Ovviamente sia trasmettitore che ricevitore devono accordarsi sul modo di trasmettere i dati prima di iniziare la trasmissione.

È importante garantire il rigoroso rispetto della durata dei singoli bit: infatti non è presente alcun segnale di clock comune a trasmettitore e ricevitore e l'unico elemento di sincronizzazione è dato dal fronte di discesa del bit di start. Come linea guida occorre considerare che il campionamento in ricezione è effettuato di norma al centro di ciascun bit: l'errore massimo ammesso è quindi, teoricamente, pari alla durata di mezzo bit (circa il 5% della frequenza di clock, considerando che anche il decimo bit deve essere correttamente sincronizzato). Naturalmente questo limite non tiene conto della possibile difficoltà di riconoscere con precisione il fronte del bit di start (soprattutto su grandi distanze ed in ambiente rumoroso) e della presenza di interferenze intersimboliche tra bit adiacenti: per questo spesso si consiglia caldamente di usare un clock con una precisione migliore dell'1% imponendo di fatto l'uso di oscillatori a quarzo. Si potrebbe anche ipotizzare un meccanismo che tenta di estrarre il clock dai fronti intermedi ma si tratta nel caso specifico di un lavoro poco utile, visto che la lunghezza del pacchetto è piuttosto breve.

null modem cable laplink cable

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USB - Universal Serial Bus

Connettore USB di tipo A Connettore mini-A USB Connettore USB di tipo B

USB hub Adattatori USB PS2

L'Universal Serial Bus (USB) è uno standard di comunicazione seriale che consente di collegare diverse periferiche ad un computer.

Informazioni tecnicheIl sistema USB è asimmetrico, consiste in un singolo gestore e molte periferiche collegate da una struttura simile ad un albero attraverso dei dispositivi chiamati hub (concentratori). Supporta fino ad un massimo di 127 periferiche per gestore, nel computo vanno inclusi anche gli hub e il gestore stesso quindi in realtà il numero totale di dispositivi collegabili è sensibilmente inferiore.

Lo standard prevede che il connettore porti anche un segnale per alimentare le periferiche a basso consumo. Le periferiche che hanno richieste energetiche elevate vanno alimentate a parte. I limiti energetici dello standard vanno seguiti scrupolosamente pena il probabile danneggiamento del gestore dato che lo standard USB non prevede nelle specifiche minime la sconnessione in caso di sovraccarico.

Il disegno dell'USB è stato pensato per consentire un semplice inserimento e rimozione. Lo standard è stato progettato in modo da consentire un semplice aggiornamento dei sistemi sprovvisti di USB attraverso una scheda PCI o ISA. Le porte USB sono dotate del supporto del Plug and Play e supportano i dispositivi hot swap quindi se il sistema operativo lo consente supportano la rimozione a caldo e il reinserimento delle periferiche senza dover riavviare il computer.

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USB può collegare periferiche quali mouse, tastiere, scanner d'immagini, macchine fotografiche digitali, stampanti, casse acustiche, microfoni e altro ancora. Per i componenti multimediali oramai lo standard USB è il metodo di collegamento più utilizzato mentre nelle stampanti sopravvivono ancora molti modelli dotati anche di porta parallela per questioni di compatibilità.

All'interno del computer l'USB non ha rimpiazzato lo standard ATA o SCSI per via della sua lentezza. Il nuovo standard serial ATA per esempio consente trasferimenti dell'ordine di 150 Mbyte per secondo, una velocità molto più elevata dello standard USB, che nella versione 2.0 raggiunge un massimo di 60 Mbyte per secondo (480 Mbits/s). L'USB viene molto usato negli hard disk esterni dove si preferisce privilegiare la praticità di poter collegare e scollegare a caldo il componente rispetto alla velocità di una connessione tipo ATA.

USB non ha ancora totalmente rimpiazzato il connettore PS/2 della tastiera, molti costruttori preferiscono mantenerlo per consentire agli utenti di poter utilizzare le economiche tastiere PS2.

Lo standard 1.0 dell'USB supporta collegamenti a solo 1,5 Mbit/s, velocità adeguata per mouse, tastiere e dispostivi lenti. La versione 1.1 aggiunge la modalità full speed che innalza la velocità a 12 Mbit/s.

La maggior novità dello standard USB versione 2.0 è l'innalzamento della velocità di trasferimento che arriva anche a 480 Mbit/s. Questa velocità cosi elevata consente all'USB di competere con lo standard Firewire ad armi quasi pari. Infatti lo standard USB ha delle limitazioni di carattere tecnico che ne sconsigliano l'utilizzo su telecamere e dispostivi che manipolano flussi video.

Il forum che sovraintende allo sviluppo dello standard USB ha rinominato USB 1.1 come USB 2.0 Full Speed e USB 2.0 come USB 2.0 High Speed.

Le specifiche dell'USB stabiliscono due tipi di connettori per collegare i dispositivi, il connettore A e B. Negli ultimi anni alcuni produttori hanno introdotto delle varianti del connettore per i loro dispostivi miniaturizzati. Molti produttori cercando di ridurre le dimensioni dei dispositivi hanno deciso di creare connettori più piccoli di quelli standard. Questi dispositivi sono dei dispositivi USB a tutti gli effetti, infatti lo standard di comunicazione rimane quello dell'USB, l'unica cosa che cambia è il connettore che è fisicamente diverso.

Una estensione del USB chiamata USB-On-The-Go consente ad una singola porta di fungere sia da dispositivo che da controllore. Ciò consente una più semplice connessione di dispositivi tipo i PDA che a volte devono fare da dispositivo ed a volte devono comandare dei dispostivi. Per evitare una proliferazione dei connettori proprietari. USB-On-The-Go ha definito anche due connettori chiamati, mini-A e mini-B, che sono connettori molto più piccoli dei connettori precedenti, questo rimuove la principale motivazione dei produttori ad ignorare lo standard e cioè risparmiare spazio.

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Pinout

Connettore USB femmina tipo A Connettore USB femmina tipo B

• Pinout del connettore USB:

Pin Nome segnale Colore filo1 VBUS Rosso2 D- BIANCO3 D+ VERDE4 GND NEROShell SHIELD -

Il livello di tensione per il VBUS è di circa +5V con una corrente massima di 500mA.Con i segnali D+ e D- si intendono le due linee di comunicazione dati (pseudo)differenziali.

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FIREWIRE - IEEE 1394

FireWire (standard IEEE numero 1394) è un'interfaccia standard per un bus seriale che supporta due diverse modalità di trasferimento dati: asincrona e isocrona. La modalità asincrona avviene quando il dato spedito viene ricevuto dall'altra parte del cavo. Nel caso in cui la linea fosse libera, viene nuovamente inviato. La modalità isocrona prevede un invio di dati attraverso il flusso continuo in tempo reale. In questa modalità si possono acquisire dati dagli apparecchi digitali,come videocamere, macchine fotografiche. Il Firewire è stato sviluppato per essere utilizzato nei personal computer e nei dispositivi multimediali, sviluppato inizialmente da Apple Computer. Lo sviluppo venne terminato nel 1995 e IEEE lo ha denominato 1394. Lo standard 1394 è attualmente definito da tre documenti: l'originale IEEE Std 1394-1995, il IEEE Std 1394a-2000 amendment, e il IEEE Std 1394b-2002 amendment. L'implementazione di Sony di questo standard si chiama i.Link, e usa un connettore con solo 4 pin, eliminando i pin dedicati all'alimentazione dato che i prodotti Sony dotati di i.Link sono dotati di un cavo di alimentazione separato.

La connessione FireWire viene comunemente usata per collegare dispositivi di archiviazione o dispositivi di acquisizione video. Viene utilizzato anche in apparecchiature di acquisizione audio e video professionali per via della ampiezza di banda della connessione, della sua predisposizione a trattare flussi multimediali, della capacità di sopportare potenze maggiori e della possibilità di stabilire una connessione tra dispositivi senza il tramite di un computer. L'interfaccia FireWire è tecnicamente superiore all'interfaccia USB, ma questa è molto più diffusa per via dei brevetti. L'Apple e altre ditte richiedono il pagamento di brevetti per ogni implementazione della FireWire (0.25 dollari normalmente per l'utente finale). Sebbene siano cifre ridotte molti produttori realizzano prodotti a bassissimo margine di guadagno e quindi hanno preferito utilizzare la tecnologia USB che, essendo esente dal pagamento di brevetti, gli consente di ottenere prodotti più economici.

Connettore Firewire 400 a 4 pin. Questo connettore non è alimentato.

La FireWire supporta fino a 63 periferiche organizzate in una rete non ciclica (a differenza per esempio della catena SCSI). Permette una comunicazione "peer-to-peer" tra i dispositivi. Quindi i vari dispositivi possono comunicare tra loro senza dover utilizzare il computer come arbitro. Per

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esempio una videocamera digitale potrebbe riversare il filmato video su un hard disk esterno senza l'intervento del computer. Supporta il collegamento a caldo e la presenza di più Host tramite una gestione degli IP software. Quindi una connessione FireWire può essere utilizzate per creare una rete locale tra due computer quattro volte più veloce di una normale rete Ethernet a 100 Mbit. Il cavo FireWire supporta fino a 45 Watt e è quindi in grado di alimentare la maggior parte dei dispositivi portatili. (Nota: L'implementazione della Sony ha solo quattro pin e quindi non è provvista delle alimentazioni, i dispositivi vanno alimentati in modo indipendente).

FireWire 400 specifica la velocità di trasferimento dati ai dispositivi di 100, 200, o 400 Mbps (in realtà, 98.304, 196.608, o 393.216 Mbps, usualmente indicati come S100, S200, e S400). La lunghezza del cavo è limitata a 4.5 metri e fino a 16 cavi possono essere collegati tramite dei dispositivi che provvedono a rigenerare il segnale per arrivare a una lunghezza massima consentita dalle specifiche di 72 metri.

FireWire 800 (nome dato da Apple alla versione a 9 pin dello standard IEEE1394b) venne reso disponibile commercialmente da Apple nel 2003, questa evoluzione dello standard innalza la velocità della connessione a 786.432 Mbps e è retrocompatibile col connettore a 6 pin della FireWire 400.

Due porte FireWire 800

Le specifiche complete del IEEE 1394b prevedono anche una connessione ottica lunga fino a 100 metri con una velocità di trasferimento di 3.2 Gbps. La modalità di trasferimento S100 supportava cavi schermati di classe 5 lunghi fino a 100 metri. Le nuove specifiche 1394c estendono questa caratteristica anche alla comunicazione a S800. Lo standard originale 1394 e 1394a usa una codifica dei dati e del segnale di controllo che permette di generare il clock in modo molto economico (basta prendere i segnali e metterli in XOR). La versione 1394b dello standard supporta questa codifica per mantenere la retro compatibilità, ma aggiunge una nuova modalità di codifica più complessa che consente di trasmettere il doppio dei dati. La nuova modalità di trasferimento rende la FireWire significativamente più veloce dello standard concorrente USB 2.0.

Quasi tutte le moderne telecamere sono dotate di connessione FireWire, fin dal 1995. Tutti i computer Apple attualmente in commercio sono dotati di FireWire come molti portatili e alcuni computer IBM-compatibili predisposti per la gestione dei segnali audio e video. La FireWire viene utilizzata anche da molti modelli del lettore di musica digitale iPod per trasferire le canzoni e caricare la batteria.

La maggior parte delle televisioni digitali e box interattivi in grado di registrare in digitale con lo standard MPEG-2, sono dotati di porta FireWire. Questa interfaccia, adottata per Hard disk esterni risulta mediamente più veloce dell'USB.

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L’alimentatore

L’alimentatore ha la funzione di fornire le tensioni necessarie a alle componenti del computer. L’alimentatore e’ collegato alla corrente alternata di rete ( 220 V a 50 Hz in Italia) e fornisce tensioni continue a 12 , 5 , 3.3 ,-12, -5 volt . L’alimentatore ha uno o due connettori per la scheda madre, e vari connettori per i dischi ed i floppy.

La tensione a 12 volt serve ai motori dei dischi, quelle a 5 e 3.3 all’elettronica ( quella a 3.3 non c’è nei vecchi alimentatori ed e’ entrata in uso con i Pentium, che vanno a 3.3 Volt). C’e’ un segnale a 5 volt che va alla scheda madre e serve alla scheda madre stessa per pilotare l’alimentatore: la scheda madre e’ sempre sotto tensione e si può configurare il PC in modo che un tasto sulla tastiera, un segnale dalla scheda di rete (Wake On Lan) o un segnale dal Modem (Wake On Ring) possano essere utilizzati per accendere l’alimentatore e far partire il PC. Occorre quindi ricordare che per spegnere completamente il PC occorre utilizzare il tasto dietro l’alimentatore o proprio staccare la spina.

Per quanto riguarda la potenza massima fornita dall’alimentatore occorre considerare che la CPU da sola può arrivare anche a 100 Watt e che le moderne schede video consumano molto. I piccoli alimentatori da 200-250 Watt che si usavano fino a pochi anni fa sono ormai sottodimensionati, se il computer ha CPU e scheda video di buone prestazioni occorre un alimentatore da 300 Watt, o anche di più se si hanno più dischi sul PC. L’alimentatore «ATX» rappresenta la generazione successiva a quella dell’alimentatore «AT», distinguendosi principalmente da questo, per il fatto di avere una gestione dell’accensione e dello spegnimento tramite un controllo remoto (il filo verde). Quando si apre un alimentatore, si deve ricordare che al suo interno viene elaborata l’energia proveniente dalla rete elettrica comune, con la quale è possibile rimanere folgorati, se non si agisce con la competenza e la prudenza adeguate alla circostanza.

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Collegamento principale con la scheda madre: 20 poli

La figura successiva mostra schematicamente il connettore principale tipico, che serve ad alimentare la scheda madre. Il terminale numero otto, collegato con un filo di colore grigio, fornisce una tensione di +5 V, quando l’alimentatore è acceso e sta funzionando regolarmente. Il terminale numero nove, collegato con un filo di colore viola, fornisce una tensione di +5 V, sia durante il funzionamento normale dell’alimentatore, sia quando questo figura «spento», ma ancora alimentato dalla rete elettrica esterna. Il terminale numero 14, collegato con un filo di colore verde, consente di attivare o disattivare l’alimentatore; per l’attivazione, deve essere collegato alla massa, mentre è sufficiente tenerlo isolato per disattivare l’alimentatore. Il filo marrone, si inserisce, assieme a un filo di colore arancio, nel terminale numero 11; il suo scopo è quello di consentire all’alimentatore di sondare la presenza dell’alimentazione a 3,3 V, ma alcuni alimentatori non hanno proprio tale filo marrone.Foto del connettore principale per l’alimentazione della scheda madre.

Collegamento principale con la scheda madre: 24 poli

Esistono alimentatori ATX con un connettore per il collegamento della scheda madre, a 24 poli. In questo caso, oltre all’aggiunta di quattro poli addizionali, può venire a mancare la linea da -5 V (filo bianco). Schema del connettore principale per l’alimentazione della scheda madre, a 24 poli.

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Foto del connettore principale per l’alimentazione della scheda madre, a 24 poli.

Osservando la foto, si vede che il connettore può essere formato dall’unione di due connettori, che eventualmente possono anche essere separati. Infatti, la porzione più grande del connettore (quella con 20 poli), è conforme allo standard più vecchio, a parte il fatto che manca il filo bianco. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, le schede madri che usano un connettore a soli 20 poli, non richiedono la tensione di -5 V, che dovrebbe essere fornita da quel filo mancante.

Collegamento ausiliario con la scheda madre, +12 V

Alcune schede madri richiedono una sorgente di alimentazione addizionale, attraverso un piccolo connettore a quattro poli, come si vede nella figura successiva, che fornisce +12 V.Connettore ausiliario per l’alimentazione della scheda madre con +12 V.

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Alcune schede madri ATX richiedono una fonte di alimentazione ausiliaria per le tensioni più basse. Per questo, viene usato solitamente un connettore noto con la sigla «P6», molto simile a quelli usati negli alimentatori AT (ma nel caso degli alimentatori AT, si tratta dei connettori «P8» e «P9»).

Connettore ausiliario per l’alimentazione della scheda madre con +3,3 V e +5 V.

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Controllo del funzionamento

Quando si accende un alimentatore ATX senza che sia stato prima collegato alla scheda madre, questo rimane in attesa, senza erogare energia dalle linee principali (lasciando ferma la stessa ventola). Per mettere in funzione l’alimentatore, anche senza collegarlo alla scheda madre, occorre cortocircuitare il terminale del filo verde (a seconda della dimensione del connettore, può trattarsi del terminale numero 14, oppure del numero 16) con la massa. Per esempio, nella figura successiva vengono collegati i terminali 13 e 14 di un connettore a 20 poli, con un pezzo di fermaglio per lettera, proprio per mettere subito in funzione l’alimentatore quando questo riceve energia dalla rete esterna.Accensione di fortuna di un alimentatore ATX.

In questo modo, è possibile fare un controllo di massima del funzionamento di un alimentatore, semplicemente osservando se si avvia la ventola di raffreddamento.

Utilizzo di un alimentatore ATX per scopi vari 55

Un alimentatore ATX che non serve più, potrebbe essere riutilizzato per compiti diversi, fuori dal contenitore di un elaboratore. Per trasformare un alimentatore in questo modo, occorre tenere presente almeno due cose:

• se è presente il filo marrone, questo deve essere collegato a un filo arancione, altrimenti l’alimentatore non si metterebbe in funzione;

• è necessario utilizzare un piccolo interruttore per collegare il filo verde con la massa, in modo da poter mettere in funzione l’alimentatore o rimetterlo a riposo.

Dell’alimentatore che si ottiene, oltre alla massa, si possono utilizzare le linee normali da +3,3 V, +5 V, +12 V, -12 V e -5 V. Pertanto, il filo grigio e il filo viola, non servono.Eventualmente, il filo grigio può essere usato per applicarvi un diodo LED, con una resistenza appropriata in serie (500 ohm, 0,25 W), in modo da sapere che l’alimentatore è acceso, anche se eventualmente non risulta ancora attivo.Trasformazione molto semplice di un alimentatore per usi generali. Si può osservare che il filo verde è stato collegato in modo stabile a un filo nero, per attivare l’alimentatore appena gli viene fornita energia dalla rete elettrica esterna.

Periferiche di input56

Tastiera

Tastiera per computer

Una tastiera in campo informatico è una periferica derivata da quella in uso nella macchina per scrivere. Appositamente studiata per poter immettere dei dati per mezzo della pressione manuale dei tasti, una tastiera ha di solito una serigrafia su ciascun tasto per indicare quale carattere si ottiene con la relativa pressione. Di solito le tastiere sono nazionalizzate, ciascuna lingua adotta un set di caratteri dell'alfabeto, oltre ai numeri, punteggiatura e alcuni caratteri detti di controllo..Il posizionamento dei tasti sulle tastiere varia oltre che a seconda del paese di destinazione, anche in base ai diversi modelli, tra cui quelle compatte per i personal computer portatili.Esiste una tecnica vera e propria, denominata dattilografia, per quanto riguarda l'utilizzo efficiente e veloce della tastiera.Esistono anche tastiere che non sono basate sul posizionamento tradizionale dei tasti, cioè quello con la prima fila dei tasti alfabetici che inizia per: QWERTY; per esempio quelle GKOS o Dvorak. Esistono inoltre sistemi di riconoscimento della scrittura o della voce che possono integrare le funzioni della tastiera o sostituirla dove necessario (IBM viavoice, Dragoon naturally speaking …).Tra le tecniche per l'inserimento di dati alternative all'uso della tastiera, vanno ricordati i codici a barre e i lettori di bande magnetiche e di smart card. Questi ultimi sono molto più adatti di una tastiera per l'inserimento di codici di sicurezza, password e applicazioni di Crittografia asimmetrica.

Qwerty

Il layout QWERTYQWERTY (pronuncia "cuèrti") è oggi il più comune layout per tastiere, utilizzato nella maggior parte delle tastiere inglesi per computer e macchine da scrivere, ma utilizzato anche per la maggior parte delle tastiere italiane. Il nome "QWERTY" deriva dalla sequenza delle lettere dei primi sei tasti della riga superiore della tastiera. Il layout QWERTY fu brevettato nel 1864 da Christopher Sholes e venduto alla Remington and Sons nel 1873, quando cominciò a comparire sulle macchine da scrivere.

Caratteristiche

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Le coppie di lettere maggiormente utilizzate sono separate, nel tentativo di evitare che i martelletti delle macchine da scrivere si storcessero e incastrassero, costringendo chi scriveva a sbloccare manualmente i martelletti, spesso macchiando il documento. Si ritiene che la riga centrale del layout QWERTY (ASDFGHJKL) sia un residuo del vecchio layout alfabetico che fu sostituito dal QWERTY. Il layout QWERTY tenta anche di dividere i tasti tra le due mani, in modo tale che mentre una mano si posiziona, l'altra mano colpisce il tasto. Questo accelerò la scrittura rispetto ai metodi precedentemente usati.

Lingue diverse dall'inglese

Per lingue diverse dall'inglese sono stati effettuati piccoli cambiamenti al layout. In Germania vengono scambiate tra loro le lettere Z ed Y, poiché in lingua tedesca la Z è molto più comune della Y e poiché la Z e la A spesso compaiono vicine; di conseguenza, le tastiere tedesche vengono chiamate tastiere QWERTZ. In Italia le tastiere per PC mantengono il layout QWERTY mentre quelle per macchine da scrivere utilizzano un layout QZERTY, dove la Z è scambiata con la W e la M si trova a destra della L. Le tastiere francesi per PC impiegano il layout AZERTY e per macchina da scrivere hanno, come quelle italiane, la M posizionata a destra della L.

Layout alternativi

Dal momento che le tastiere moderne non soffrono dei problemi meccanici che affliggevano le vecchie macchine da scrivere, la separazione delle lettere più frequentemente usate - propria del layout QWERTY - non è più necessaria. Svariati layout alternativi, come la sistemazione semplificata di Dvorak (ideata da August Dvorak e William Dealey e brevettata nel 1936), sono stati progettati per accrescere la velocità e il comfort degli utenti, soprattutto spostando le lettere più comuni nella riga centrale e massimizzando l'alternatività delle mani. L'efficacia di questi layout è dibattuta, ma è spesso citato che i record mondiali di velocità nella digitazione sono generalmente ottenuti utilizzando il layout di Dvorak. Alcuni studi hanno dimostrato che i metodi alternativi sono più efficienti, ma Dvorak ed altri studiosi di layout alternativi perlopiù asseriscono che il comfort sia il più grande vantaggio. L'inventore del sistema QWERTY, Cristopher Sholes, ha brevettato una disposizione dei tasti simile a quella di Dvorak, ma non è mai divenuta popolare.Alcuni ricercatori, quali l'economista Stan Liebowitz della University of Texas presso Dallas, Texas, e Stephen E. Margolis della North Carolina State University sostengono che il sistema QWERTY non sia davvero meno efficiente di altri layout. Altri detrattori invece ritengono che August Dvorak si impose per guadagnare dal successo della sua invenzione, e che tramandò il "mito dell'efficienza" della sua tastiera per incrementare gli incassi. Altri fautori del sistema QWERTY pensano che passare dal layout di Dvorak ad un altro richieda più sforzi che imparare a digitare, a causa della rieducazione della memoria muscolare delle dita. Chi usa il pc deve inoltre dimenticare l'abitudine alle combinazioni di tasti (ad esempio: CTRL+C per copiare, CTRL+X per tagliare), sebbene alcuni programmi e sistemi operativi permettano l'uso di layout alternativi assieme alle scorciatoie da tastiera proprie del sistema QWERTY.Ad ogni modo, gli oppositori delle tastiere alternative puntano molto sull'ubiquità propria del sistema QWERTY, perché i costi da sopportare nell'utilizzare un sistema ritenuto inefficiente sono molto minori di quelli che servirebbero a rieducare i dattilografi. Infatti, la vicenda del sistema di Dvorak è talvolta utilizzato come esempio nel mondo dell'economia per illustrare le difficoltà dei cambiamenti. Non è insolito trovare utenti del sistema di Dvorak che digitano anche su tastiere QWERTY, proprio a causa dell'estrema diffusione di tale sistema.La tastiera alternativa XPeRT è stata progettata per tentare di superare il problema della refrattarietà al cambiamento, attraverso la diminuzione di differenze dal sistema QWERTY. Essa differisce soltanto in due lettere, A+N, e aggiunge un secondo tasto "E" (13% di tutti i caratteri); quella di

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Dvorak invece cambia 24 lettere. Quest'ultima inoltre dispone cinque tra le più frequenti lettere alle estremità della tastiera (A,S,O,R,N): XPeRT ne decentra solamente una (S), mentre le altre rimangono centrali. XPeRT accresce le sequenze di accavallamento delle mani (digrammi), dal 50% della tastiera QWERTY, all'83% della tastiera XPeRT, per aumentare la velocità di digitazione. Anche il layout di Dvorak fu ideato per questo scopo, e realizza l'80% di digrammi da sovrapposizione delle mani. La tastiera di Dvorak si concentra sulla fila centrale, riducendo la mobilità delle dita; al contrario, XPeRT non usa questo mezzo, scegliendo di ridurre i cambiamenti rispetto al layout QWERTY. Le statistiche sui digrammi qui utilizzate sono state prese dal brevetto USA della tastiera di Dvorak del 1936.

Curiosità

QWERTY è anche il testo del primo messaggio e-mail mai inviato.

Lista dei tasti di una tastiera italiana standard IT 107 tasti

interfaccia di connessione: AT, PS/2, USB, Bluetooth

il tipo di connessione “AT” (5-pin DIN connector) venne usato per collegare le tastiere dei primi PC (fino alla classe Pentium). Fu poi sostituita dal connettore PS/2 (6-pin MiniDIN connector) comparso per la prima volta nei portaili.

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AT and PS/2 ConnectorsAdapters switch between AT and PS/2 connectors so that the newer keyboard can work with an old PC or an old keyboard can work with a newer PC.

Esistono opportuni adattatori che consento di utilizzare tastiere con connettore di un formato su pc del differente formato

per collegare una tastiera AT ad un PC con attacco PS/2 per collegare una tastiera PS/2 ad un PC con attacco AT

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Esistono tastiere aventi tipo di connessione USB per cui sono state realizzate i seguenti adattatori

per collegare una tastera PS/2 ad un PC tramite USB e viceversa

oltre alla realizzazione di tastiere wireless ne sono state realizzate anche di arrotolabili (e impermeabili), richiudibili e “virtuali”

tastiera arrotolabile tatiera richiudibile

tastiera virtuale a proiezione laser e connessione Bluetooth

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Mouse

Il mouse è un dispositivo in grado di inviare un input ad un computer in modo tale che ad un suo movimento ne corrisponda uno analogo di un indicatore sullo schermo detto cursore. È inoltre dotato di uno o più tasti ai quali possono essere assegnate varie funzioni.

Esistono due possibili spiegazioni riguardo l'etimologia del nome. La più comune è la parola mouse (ovvero topo) in relazione alla somiglianza del dispositivo con il roditore. La seconda spiega la parola come un acronimo che, a seconda delle versioni, può essere Manually Operated User Selection Equipment oppure Machine Operator's Unique Spotting Equipment.

Interno di un mouse meccanico senza fili:1. rotelle di scorrimento pagina2. rotelle di rilevazione movimento3. sfera di movimento4. vano batterie

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FunzionamentoLe tecnologie utilizzate nei mouse hanno essenzialmente tre finalità:

1. rilevare il movimento del mouse 2. inviare il dato al dispositivo a cui il mouse è collegato 3. permettere l'attivazione di funzioni

Rilevazione del movimento

Mouse meccanici

Schema di un tipico mouse a rotella

Nel tipo di mouse più comune, detti informalmente a rotella, vi è una sfera (1) (solitamente di gomma dura) che fa girare due rotelle (2) forate (3) disposte ortogonalmente tra loro. La velocità di rotazione è misurata da sensori (5) a infrarossi (4) e trasmessa al computer.La sfera, pur avendo il pregio di essere economica, ha lo svantaggio di sporcarsi molto facilmente con l'utilizzo. La polvere tende a incastrarsi nelle rotelle che rilevano il movimento rendendo l'utilizzo problematico e impreciso.Per pulire un mouse meccanico è sufficiente sfilare la sfera, solitamente sbloccando una ghiera, e ripulire le rotelle interne con una pinzetta o un bastoncino cotonato leggermente imbevuto di alcol.

Mouse ottici

LED sottostante un mouse ottico

I primi mouse ottici utilizzavano un LED e un trasduttore ottico-elettrico (fotodiodo) per rilevare il movimento relativo alla superficie d'appoggio. Questi mouse potevano essere utilizzati solo su una speciale superficie metallica con una rete di sottili linee blu e grigie.

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Successivamente i mouse ottici poterono incorporare chip per l'elaborazione dell'immagine, in modo da poter essere utilizzati su un maggior numero di superfici comuni. Questo permise il diffondersi di massa del dispositivo.Rispetto ai mouse tradizionali, i mouse ottici hanno il pregio di non avere parti meccaniche che possano venir bloccate dalla polvere. Questo permette di utilizzarli generalmente senza alcun bisogno di manutenzione. Un altro vantaggio è la possibilità di essere utilizzati su superfici lisce, su cui la sfera di un mouse tradizionale slitterebbe.L'unico problema può essere dato dall'utilizzo su una superficie riflettente. Poiché il LED illumina il piano d'appoggio e il sensore acquisisce l'immagine, qualsiasi materiale riflettente inganna l'acquisizione dell'immagine e quindi la rilevazione precisa del movimento.

Mouse laser

I mouse laser sono essenzialmente mouse ottici che utilizzano un laser al posto di un LED per l'illuminazione del piano d'appoggio. Come conseguenza si ha una maggiore risoluzione nell'acquisizione dell'immagine, che si traduce in migliore precisone e sensibilità di movimento.Guardare direttamente il LED o il laser di un mouse può causare danni alla retina. Durante il normale utilizzo il laser o il LED sono puntati verso la superficie d'appoggio e coperti dal mouse stesso, quindi i rischi sono nulli e legati esclusivamente a un utilizzo improprio.

Connettività e protocolli di comunicazione

Mouse con il cavo

Il collegamento via cavo esiste fin dai primi mouse e sopravvive ancora oggi perché semplice, economico ed esente da rilevanti svantaggi. Il cavo inizia dalla parte anteriore del mouse e termina con un connettore per l'inserimento nel dispositivo.Mouse tradizionali avevano un connettore seriale mentre i mouse Apple avevano un connettore ADB, entrambe tipologie non più utilizzate. Attualmente i connettori sono di tipo PS/2 oppure USB.

Il protocollo PS/2

Il nome del connettore din a 6 pin deriva dalla serie di computer IBM Personal System/2, introdotta da IBM nel 1997. Lo stesso connettore viene utilizzato anche nelle tastiere PS/2.Per ogni evento di movimento, pressione o rilascio di un pulsante, un mouse PS/2 invia sulla sua porta seriale bidirezionale una sequenza di tre byte con il seguente formato:

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0Byte 1 YV XV YS XS 1 MB RB LBByte 2 movimento asse XByte 3 movimento asse Y

• XS e YS indicano il segno rispettivamente del valore del movimento dell'asse X e dell'asse Y

• XV e YV servono per indicare un overflow nei rispettivi dati di movimento • MB, LB, RB sono gli indicatori di stato dei pulsanti centrale, sinistro e destro. Se impostati

a 1 indicano che il rispettivo pulsante è premuto.

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Un mouse PS/2 è inoltre in grado di comprendere diversi comandi per l'inizializzazione e il controllo, per cambiare modalità di funzionamento e per cambiare la risoluzione dei vettori di movimento.

Mouse senza filo

Moderni mouse wireless

Un mouse senza filo (wireless) è collegato al dispositivo tramite un piccolo ricevitore, con il quale comunica attraverso onde radio o raggi infrarossi o via Bluetooth.La mancanza del cavo rende necessarie alcune aggiunte al corredo di un mouse tradizionale:

• batterie d'alimentazione • ricevitore / base di ricarica, ovvero un dispositivo collegato via cavo al computer che riceve

i segnali del mouse e che ricarica la batteria del mouse quando questo viene appoggiato • cavo di alimentazione, per il ricevitore.

La mancanza di un cavo e quindi di un legame fisico con il computer è un indiscutibile vantaggio in caso di ambienti di lavoro affollati o in caso di utilizzo con computer portatili.Tuttavia esistono alcuni contro, come la necessità di alimentare separatamente la base di ricarica, possibili interferenze con il segnale radio e l'eventualità che l'utente si dimentichi di appoggiare il mouse sulla base di ricarica a computer spento ottenendo così un mouse non funzionante fino a ricarica effettuata. Per ovviare a questo inconveniente alcuni mouse dotati di pile sostituibili sono provvisti di un interruttore sul lato inferiore per poterli spegnere durante l'inattività.Lo scarso peso degli svantaggi ha permesso una buona diffusione dei mouse senza filo.

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Pulsanti

Mouse a cinque pulsantiI pulsanti sui mouse sono utilizzati per attivare determinate funzioni, alcune delle quali sono oramai diventate parte di uno standard de facto, come la singola pressione (click) per la selezione o due rapide pressioni (doppio-click) per l'esecuzione. Più in generale la pressione di un pulsante del mouse permette di interagire con l'oggetto software dell'interfaccia grafica puntato dal cursore sullo schermo. Il tipo di interazione dipende sia dal pulsante premuto che dal software utilizzato.Generalmente i software e i sistemi operativi permettono la piena configurazione e personalizzazione dei tasti.Al contrario di ciò che è successo alle tecnologie per la rilevazione del movimento, i pulsanti del mouse non hanno subito particolari innovazioni, a meno di qualche cambiamento nella forma per motivi di design e di ergonomicità e nel numero dei pulsanti.Prendendo come riferimento l'immagine del mouse a fianco, i vari pulsanti sono i basilari pulsante sinistro (1) e destro (2), la rotella di scorrimento (3) che è possibile premere come pulsante centrale ed eventuali pulsanti laterali (4) attivabili con il pollice o l'anulare.Mentre i pulsanti sinistro, destro e centrale sono presenti fin dai primi mouse, la rotella di scorrimento ha avuto ampia diffusione di pari passo con il diffondersi di Internet e del World Wide Web perché permette di scorrere i contenuti dei siti con più facilità rispetto all'uso della classica barra di scorrimento delle finestre.

Utilizzi comuni

Nonostante sia possibile personalizzare il comportamento del mouse, con il tempo si è creata un'implicita semantica gestuale associata agli utilizzi più comuni. Gli sviluppatori di software in generale cercano di rispettare questi significati per permettere all'utente un utilizzo coerente e intuitivo del software attraverso il mouse.

Clic

Una breve pressione di un pulsante con immediato rilascio è detta click.Un clic con il tasto sinistro serve tipicamente a selezionare un oggetto come un'icona o un comando da un menu, mentre un clic con il tasto destro richiama un menu contestuale.Un clic con il tasto centrale, o l'equivalente pressione della rotella di scorrimento, non ha un significato comune ben definito, ma dipende dal contesto e dall'applicativo. In Mozilla Firefox per esempio, permette di consultare un collegamento direttamente in una nuova scheda, mentre in

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Internet Explorer una prima pressione lega lo scorrimento della pagina direttamente al movimento del mouse, mentre la seconda termina la funzionalità.I tasti addizionali a volte sono utilizzati nella consultazione di ipertesti replicando il comportamento dei pulsanti Avanti e Indietro dell'interfaccia grafica, ma in linea di massima la loro configurazione è lasciata alle necessità e al gusto dell'utente.

Doppio clic

Due clic in rapida successione a mouse fermo sono detti doppio clic. Nonostante sia possibile eseguire un doppio clic con qualsiasi pulsante del mouse, l'utilizzo preponderante, se non esclusivo, riguarda il tasto sinistro.Nei programmi applicativi il doppio clic assume significati diversi, ma nei sistemi operativi dotati di interfaccia grafica a icone il doppio clic è da sempre e sinonimo di esecuzione. Per esempio in Microsoft Windows e nei sistemi operativi Apple già dal System 6 eseguire un doppio clic su un icona poteva avere i seguenti significati:

• "esegui il programma associato all'icona" • "apri il documento associato all'icona eseguendo il programma associato al tipo di file" • "apri la directory associata all'icona"

Tutti e tre adattano il concetto di esecuzione all'oggetto coinvolto.L'associazione doppio clic-esecuzione non è però universale: KDE per esempio esegue con un singolo clic e per selezionare un'icona è necessaria un'operazione di trascinamento.Non tutti gli elementi di un'interfaccia grafica sono suscettibili a un doppio clic. I menu e i pulsanti tipicamente rispondono ai singoli clic e interpretano un doppio clic come due clic distinti.

Trascinamento e drag & drop

Selezione multipla di icone mediante trascinamento su KDE

Premere un pulsante e muovere il mouse tenendo il pulsante premuto è detto trascinare. Se non è esplicitamente specificato quale sia il pulsante in questione, si intende quello sinistro.Il significato comune dell'azione è la selezione multipla di oggetti:

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• in un sistema operativo con interfaccia grafica si possono selezionare più icone racchiudendole nel rettangolo avente come diagonale il segmento che va dal punto in cui si è premuto inizialmente il pulsante al punto in cui si trova attualmente il cursore

• in un elaboratore testi si può trascinare da un punto del testo a un altro, selezionando tutti i caratteri compresi

• trascinando in un programma di computer grafica si può selezionare parte dell'immagine, disegnare o deformare una figura, ridimensionare un livello ecc.

Il drag & drop (letteralmente trascina e lascia) è il trascinamento applicato a un oggetto, spesso utilizzato per un'operazione di spostamento. Effettuare un drag & drop è simile all'afferrare qualcosa, trasportarlo e poi appoggiarlo. Applicato alle interfacce grafiche viene usato per spostare o copiare file e directory dentro un'altra directory o per spostare finestre trascinandole per la barra del titolo. L'utilizzo negli applicativi è molto vario, ma comunque coerente con l'idea di base di movimento.

Mouse gestures

Alcuni programmi permettono un utilizzo più avanzato del mouse con le cosiddette mouse gestures ovvero una serie di movimenti e di pressioni che vengono interpretati come comandi di vario genere, permettendo teoricamente un'infinita gamma di comandi via mouse.La prima gesture fu introdotta dalla Apple e fu il trascinamento (drag), che ebbe così successo che oggi è uno dei requisiti base di un'interfaccia grafica. Nessun'altra gesture ha mai avuto la stessa sorte e sono rimaste relegate nei confini dei rispettivi applicativi di appartenenza.Programmi che utilizzano gesture sono i browser Opera e Firefox, quest'ultimo mediante un'estensione, mentre programmi come Sensiva e StrokeIt (per Microsoft Windows) permettono di utilizzare le gesture in ogni applicazione. Per quanto riguarda l'ambiente *nix, KDE supporta le gesture dalla versione 3.2.

Storia

Disegno proveniente dal brevetto di Engelbart

L'ideatore di questo supporto tecnologico si chiama Douglas Engelbart, nato nel 1925, che con mille problemi e difficoltà assieme a diciassette colleghi creò l'Augmentation Research Center. Nacque così il progetto dell' NLS: computer come estensioni delle capacità cognitive e di comunicare.Il 21 giugno 1967 ottenne il brevetto per il suo indicatore di posizione X-Y per display: il "mouse".Durante la Joint Computer Conference al Convention Center di San Francisco, nel 1968, si svolse la dimostrazione pubblica del progetto al cospetto di oltre mille esperti. È possibile osservare le immagini dell'evento che pose le basi di tutto quello che è l'utilizzo odierno del pc.

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L'idea di Engelbart era quella di migliorare il modo di lavorare delle persone. Utilizzare ipertesti, wordprocessor, tastiera e mouse e finestre, comunicazione a distanza, telelavoro, etc. Se oggi si utilizzano il mouse e l'ipertesto, lo si deve a Douglas.

Moderno mouse della Apple

Alcuni anni dopo Steve Jobs (della Apple Computer), vedendo una dimostrazione alla Xerox dell'uso del mouse, ebbe l'idea che verrà sviluppata poi nel primo computer con mouse, Lisa, e dopo sul Macintosh, ed ancor oggi in tutti i pc.Ancora nel 2002, a 75 anni, la creatività e l'entusiasmo di Engelbart, dopo quella scoperta, non si sono fermati. Nelle sue parole, di una modernità sconcertante, c'è il suo successivo progetto.

"Dobbiamo creare un ambiente evolutivo nel quale i paesi e le istituzioni possano crescere; in questo modo potremo risolvere i problemi a mano a mano che si presentano, unire attorno all'idea di come l'intelligenza collettiva possa trovare le soluzioni ai problemi del pianeta. Mettere insieme!" (Bootstrapping, in lingua inglese).

Così nasce il Bootstrap Institute ed il suo progetto.

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