Le periferiche
L’ultimo componente del modello di Von Neumann che costituisce il computer sono le unità periferiche o devices.
Le periferiche sono i dispositivi che, una volta collegati al PC attraverso le relative porte, permettono l’interazione tra l’uomo e il computer: quindi la tastiera, il monitor, il mouse, ecc.
In pratica le periferiche permettono di inviare le richieste al calcolatore ed ottenere dei risultati. Per questo motivo vengono divise in due categorie:
- periferiche di input. Permettono l’invio di dati, programmi, richieste al calcolatore: quindi tastiera, mouse, scanner, ecc.
- periferiche di output. Permettono di visualizzare i risultati per le richieste effettuate. Quindi stampante, monitor, altoparlanti, ecc.
Periferiche di input
Le periferiche d’ingresso sono quei dispositivi che consentono all’elaboratore di acquisire informazioni dal mondo esterno e in particolare da chi interagisce con il computer.
La loro suddivisione è per tipo di dati da inserire; non esistendo un dispositivo che consenta il facile inserimento, ad esempio, sia di testo che di immagini, ogni elaboratore sarà normalmente dotato di più di un dispositivo d’ingresso. I dispositivi di ingresso più utilizzati sono:
- Tastiera (inserimento alfanumerico)
- Mouse, trackball, joystick, touchpad (inserimento posizioni)
- Scanner (inserimento immagini)
- Telecamera, webcam, macchina fotografica digitale (inserimento filmati)
- Microfono (inserimento suoni).
La tastiera
La tastiera è la principale periferica di input attraverso la quale possiamo inserire qualunque informazione nel PC. La tastiera può essere incorporata nel computer (come nei portatili) o essere appunto una periferica.
Le tastiere si differenziano per la disposizione dei tasti che è legata al paese di utilizzo in quanto ogni nazione utilizza una propria lingua con un set di caratteri alfabetico diverso.
Si tende a ravvicinare lettere che spesso vanno insieme: in italiano la A si accompagna spesso con S, D, C, ecco perché si trovano vicine. Ma il posizionamento e il numero di tasti varia oltre che da Paese a Paese, anche in base al modello di computer. Ad esempio le tastiere per personal computer portatili hanno varie differenze da quelle per personal computer desktop in quanto limitate da spazi minori.
Nel caso di personal computer desktop il numero di tasti è circa 105.
Esistono vari schemi per tastiera alfanumerica. Il più comune è denominato QWERTY
Il nome "QWERTY" deriva dalla sequenza delle lettere dei primi sei tasti della riga superiore della tastiera, ma ne esistono anche altri come ad esempio il QZERTY nel caso della tastiera inglese
È possibile suddividere i tasti della tastiera in diversi gruppi in base alla funzione:
- Tasti di digitazione (alfanumerici). Questi tasti comprendono gli stessi tasti per lettere, numeri, punteggiatura e simboli presenti su una macchina da scrivere tradizionale.
- Di controllo. Questi tasti vengono utilizzati da soli o insieme ad altri tasti per eseguire determinate operazioni. I tasti di controllo utilizzati più di frequente sono CTRL, ALT, il tasto logo Windows ed ESC.
- Tasti funzione. I tasti funzione vengono utilizzati per eseguire operazioni specifiche. Corrispondono ai tasti F1, F2, F3 e così via fino a F12. La funzionalità di questi tasti varia da un programma all'altro.
- Tasti di spostamento. Questi tasti vengono utilizzati per spostarsi all'interno di documenti o pagine Web e per modificare il testo. Comprendono i tasti di direzione, HOME, FINE, PGSU, PGGIÙ, CANC e INS.
- Tastierino numerico. Il tastierino numerico rappresenta un modo rapido e comodo per digitare i numeri. Se il tasto BLOC NUM è deselezionato i numeri non appaiono. I tasti sono raggruppati in un blocco simile a una calcolatrice tradizionale. Abbinando il tasto ALT con una sequenza del tastierino numerico si ottengono i caratteri ASCII
-
Nella figura seguente viene illustrata la disposizione di questi tasti su una tastiera tipica. È possibile che tale disposizione sia diversa nella tastiera in uso.
Mouse, trackball, touchpad, joystick
Il mouse è un dispositivo in grado di lanciare un input ad un computer in modo tale che a un suo movimento ne corrisponda uno analogo di un indicatore sullo schermo detto cursore.
È inoltre dotato di uno o più tasti ai quali sono assegnate varie funzioni, infatti sono sempre presenti due tasti principali che sono indispensabili per utilizzare il computer e solitamente ci sono elementi aggiuntivi come una rotellina che permette di scorrere velocemente le pagine. Il tasto più importante è il sinistro con cui si può selezionare e trascinare le icone: con due clic si aprono le applicazioni. Il tasto destro permette di svolgere operazioni sui file come il ‘copia, incolla’, visualizzare le proprietà, ecc.
I mouse possono essere divisi in tre tipologie:
1. Mouse tradizionali. Nel tipo di mouse più comune vi è una sfera (solitamente di
gomma dura) che fa girare due rotelle forate disposte ortogonalmente tra loro. La direzione e la velocità di rotazione è misurata da sensori ad infrarossi e trasmessa al computer. In questi ultimi, tuttavia, la necessità di pulire la sfera ne compromette la praticità di utilizzo.
2. Mouse ottici. La tecnologia ottica si avvale di un sensore per tracciare il movimento del mouse. Il piccolo sensore ottico interno registra le immagini della superficie su cui viene spostato il mouse, le confronta rapidamente e traduce le differenze nel movimento del puntatore sullo schermo. Si ha maggiore velocità e precisione, un movimento estremamente fluido ed è utilizzabile su tutte le superfici.
3. Mouse wireless. Vi sono infine alcuni mouse, sia con la sfera, sia ottici, i quali però non sono collegati direttamente al computer. Infatti essi utilizzano i raggi infrarossi per trasmettere al pc le informazioni sulla posizione del cursore e sulla sua velocità. Sono quindi dei mouse senza filo.
Trackball
La trackball è un dispositivo simile al mouse in cui il movimento del cursore è legato al movimento di una sfera; fisicamente è un mouse girato con la “pancia” verso l’alto.
Touchpad
il touchpad, presente in tutti i pc portatili, è il tappetino fisso che si trova sotto la tastiera del computer.
Viene utilizzato per spostare il cursore captando il movimento del dito dell'utente sulla sua superficie liscia; sostituisce completamente il mouse ed ha il vantaggio rispetto a questo dell'ingombro.
Joystick
Il joystick è una periferica che trasforma i movimenti di una leva manovrata dall'utente in una serie di segnali elettrici o elettronici che permettono di controllare un programma, un'apparecchiatura o un attuatore meccanico.
L'impiego più diffuso e conosciuto del joystick è su console o computer e permette di muovere un personaggio o un cursore in un gioco: in questo caso il joystick è dotato di uno o più tasti o pulsanti a cui corrispondono azioni diverse.
Scanner
Lo scanner consente di acquisire immagini in bianco e nero o a colori. L’acquisizione viene effettuata punto a punto e quindi la memorizzazione richiede un notevole spazio: non è infrequente trovare immagini che occupano decine di MB. Il funzionamento è simile a quello di una fotocopiatrice: un fascio di luce colpisce l’immagine sul foglio di carta rilevando le zone più chiare e più scure. Queste informazioni vengono acquisite ed inviate all’unità centrale che le elabora e riproduce l’immagine a monitor.
Con dei programmi specifici (OCR Optical Character Recognition) si può eseguire un'ulteriore trasformazione: da immagine in testo. A questo punto si è in grado di utilizzare il documento con un elaboratore di testi. La qualità di uno scanner dipende dalla risoluzione e dalla gamma dinamica. La risoluzione è il numero di pixel per pollici (ppi): maggiore è questo numero e più nitida è l'immagine. La risoluzione deve essere almeno di 600 ppi. La gamma dinamica misura la capacità dello scanner di catturare tutte le gradazioni dalla parte più chiara a quella più scura dell'immagine. Essa viene misurata in bit e la maggior parte degli scanner è a 24 bit, ciò significa che possono riprodurre più di 16,7 milioni di colori. Oggi gli scanner sono spesso integrati in dispositivi multifunzione che integrano nello stesso apparecchio anche una stampante, trasformandola di fatto anche in una fotocopiatrice.
Webcam
La webcam è una piccola telecamera, sempre più spesso integrata nei computer, in particolar modo nei pc portatili. Webcam è una parola nata dalla fusione di due termini inglesi: “web” (con la quale s’intende la ‘rete’ d’informazioni che compongono internet) e “cam” (ossia telecamera).
La webcam permette al pc di acquisire e trasmettere immagini video in tempo reale. Se non in casi particolari la webcam non memorizza l’intera mole di immagini catturate. Essa è uno strumento essenziale per comunicare via internet; grazie alla webcam infatti è possibile effettuare videochiamate.
Fotocamera digitale
Una fotocamera digitale è una macchina fotografica che utilizza, al posto della pellicola fotosensibile un sensore (ccd o cmos), che converte l'energia luminosa dell'immagine ripresa in impulsi elettrici. Gli impulsi elettrici vengono organizzati in un file di immagine, che viene archiviato su una scheda di memoria
Il sensore è costituito da una griglia di rilevatori disposti su un'area rettangolare. La scena fotografata viene scomposta in un insieme di punti rettangolari chiamati pixel.
Più elevato è il numero di punti del sensore, più alta è la definizione dell'immagine prodotta; più informazione è contenuta nell'immagine, più spazio sarà necessario per salvarla in memoria (quindi, a parità di spazio, sarà possibile archiviare un minor numero di foto). L'unità di misura della definizione di un sensore CCD è il MegaPixel (MPixel, 1.000.000 di pixel).
Microfono
Il microfono trasforma lo spostamento d'aria in un segnale elettrico: ovvero, il microfono capta gli spostamenti d'aria prodotti ad esempio da un suono o dalla voce e sulla base di questi produce un segnale elettrico la cui tensione varia nel tempo coerentemente agli spostamenti d'aria captati.
Quindi serve per registrare i suoni o la voce all’interno del computer.
Un normale microfono può essere collegato, con l’ausilio di una speciale scheda detta scheda audio, a un personal computer; si rende così possibile l’acquisizione di dati sonori che consentono, ad esempio, di far funzionare il pc tramite comandi vocali.
Periferiche di output
Le periferiche d’uscita sono tutti quei dispositivi che consentono di ottenere i risultati delle elaborazioni effettuate dal calcolatore. Analogamente al caso dei dispositivi d’ingresso, queste periferiche si suddividono in base al supporto fisico su cui vengono fornite le elaborazioni.
I principali dispositivi attualmente in uso sono: 1. Monitor (visualizzazione)
2. Stampanti (trasferimento su carta)
3. Altoparlanti e cuffie (dati)
Monitor
È una periferica fondamentale ed è indispensabile per il funzionamento dell’intero calcolatore. I dati vengono forniti all’utente in forma di immagini visualizzate su di uno schermo televisivo.
I monitor possono essere di due tipi:
1. monitor a tubo catodico (CRT, Cathode-Ray Tube).
2. monitor a cristalli liquidi (LCD, Liquid Crystal Display), sottili e leggeri. Di seguito vedremo le differenze tra le due tipologie.
Le caratteristiche fondamentali di un monitor sono:
1. la dimensione (15, 17, 21 pollici)
2. la risoluzione (800 ´ 600, 1024 ´ 768, 1080 ´ 1024, 1680 ´ 1050, 1920 ´ 1080) 3. la frequenza di refresh (60-100 hz)
4. la precisione.
La dimensione di un monitor è la lunghezza della diagonale dello schermo. È tradizionalmente misurata in pollici. Un pollice è pari a 2,54 cm, quindi in un monitor da 17” la diagonale misura circa 43 cm. Le dimensioni di un monitor variano dai 10 pollici, per i netbook, fino ai 22 per scopi grafici, anche se esistono schermi con dimensioni inferiori o superiori.
Di solito lo schermo del monitor è rettangolare e può avere un rapporto pari a 4:3 tra larghezza e altezza (formato quattro terzi), oppure 16:9 (formato sedici noni come lo schermo del cinema).
Come viene generata l’immagine sul monitor?
Un monitor è formato da una griglia di punti illuminabili, minuscoli granellini di fosforo, chiamati pixel (da picture elements, elementi di immagine).
Il numero dei pixel sullo schermo definisce la risoluzione del monitor. Quindi un monitor con risoluzione 1024 ´ 768 ha 1024 pixel in lunghezza e 768 in altezza.
Il principio di funzionamento di un monitor per computer è analogo a quello di un televisore: un fascio luminoso, un fascio di elettroni, colpisce la superficie interna dello schermo. I fosfori così colpiti si illuminano e diventano fosforescenti in modo da creare l’immagine.
Per creare delle immagini in bianco e nero basta un solo fascio luminoso.
Per creare delle immagini a colori ci sono tre fasci colorati: uno verde, uno rosso e blu. Componendo insieme questi tre colori con diversa intensità si ottiene la sfumatura di colore. Quindi ciascuno dei pixel che compongono l’immagine può
assumere diversi colori. Maggiore sarà il numero di colori usati, maggiore sarà la qualità dell’immagine.
Quando viene colpito, il fosforo emette luce per una frazione di secondo, quindi per mantenere visibile l’immagine, il pennello elettronico deve riattivare continuamente i fosfori. Praticamente il pennello percorre tutta la superficie dello schermo, riga per riga, a partire dall’angolo superiore sinistro fino all’angolo inferiore destro.
La frequenza a cui il pennello compie questa operazione viene denominata frequenza di refresh.
Modulo 1 - Nuova ECDL
In un monitor di buona qualità la frequenza dovrebbe superare i 60 Hz. I monitor con frequenza più bassa hanno una immagine tremolante sui lati, l’effetto sfarfallio.
L’ultimo parametro è la precisione (o dot pitch): è la distanza tra due pixel in millimetri: tanto è più piccola questa distanza, migliore è la qualità dell’immagine. Questo indice varia da 0.24 mm (migliore) a 0.38 (peggiore).
I monitor CRT sono i monitor con il tubo catodico; sono i monitor con lo schermo in cristallo e con il prolungamento posteriore a forma di imbuto.
Ormai stanno quasi scomparendo, sostituiti dai monitor a schermo piatto o monitor LCD. Sono più leggeri, compatti, presenti sui portatili e sui pc desktop e non emettono radiazioni a differenza dei monitor CRT. In compenso hanno un costo più elevato e un angolo visivo minore.
Stampanti
Le stampanti consentono di trasferire su carta i risultati delle elaborazioni per poi poterli utilizzare come strumenti di verifica o di memorizzazione. Esistono essenzialmente tre tipi di stampanti che si distinguono per la loro tecnica di trasferimento su carta:
1. Stampanti ad aghi, o a impatto, 2. Stampanti a getto d’inchiostro, 3. Stampanti laser
4. Stampanti ad aghi.
La stampante ad aghi è sicuramente uno tra i più vecchi metodi di stampa. Il trasferimento sulla carta avviene in maniera meccanica premendo un intero carattere o una serie di aghi su di un nastro inchiostrato che va a contatto con la carta lasciando l’immagine desiderata. E’ un metodo di stampa vecchio ma economico.
Chiaramente la qualità della stampa è scarsa: inoltre è una stampante molto rumorosa. Essendo una stampante a impatto è utile se si deve creare una stampa in copia carbone.
Stampanti a getto d’inchiostro (ink jet)
In questo caso l’inchiostro viene sparato attraverso una serie di fori calibrati sulla carta per ottenere le forme desiderate.
Quindi c’è una testina di stampa che scorre lungo il foglio e, come una pistola ad acqua, spruzza sul foglio microscopiche gocce d’inchiostro.
La definizione è migliore delle stampanti a impatto ed anche il rumore è ridotto a quello causato dal movimento della carta; per contro il costo per copia è più elevato, non si possono ottenere copie multiple e il funzionamento cessa improvvisamente al termine della cartuccia d’inchiostro.
Bisogna fare attenzione all’uscita del foglio che l’inchiostro sia ben asciutto. Inoltre per le stampe di foto si deve usare una carta speciale altrimenti la carta risulta troppo imbevuta di inchiostro.
Stampanti laser
Il funzionamento di una stampante laser è simile a quello di una fotocopiatrice solo che l’immagine da riprodurre viene fornita direttamente dall’elaboratore. Per la stampa viene utilizzato un inchiostro in polvere, molto fine, detto toner.
Una stampante laser opera in questo modo: la pagina da riprodurre viene “scritta” da un raggio laser su un cilindro che ha la circonferenza di base grande come il foglio.
Il cilindro viene quindi scaldato solo in corrispondenza delle lettere: il calore attira le particelle di toner che si attaccano sul cilindro nei punti riscaldati.
A questo punto basta far passare il foglio di carta sotto il rullo e si ottiene la pagina stampata.
Modulo 1 - Nuova ECDL
Toner
In questo modo si ottiene una stampa di qualità ottima perché il carattere è scritto in modo preciso dal laser. Inoltre si stampa una pagina alla volta, non un carattere, quindi la stampa è più veloce.
Non si hanno rischi di sbavatura dell’inchiostro o che l’inchiostro diventi secco, come nelle stampanti a getto, dato che l’inchiostro è in polvere.
Quindi si ha:
- qualità di stampa ottima, normalmente 600 dpi (punti per pollice),
- velocità di stampa elevata,
- costo del dispositivo, costo manutenzione, costo per copia un po’ più alto delle ink jet
anche se i prezzi sono continuamente in calo.
Sono ormai molto diffuse le stampanti multifunzione (MFP, Multi Functional Printer) dotate anche di scanner e, a volte, di fax. In questo modo si riduce lo spazio occupato
integrando in un unico apparecchio più funzionalità. Inoltre permette di disporre di maggiori funzionalità.
Un ultimo tipo di stampante, normalmente utilizzato per disegno tecnico o meccanico, è il plotter che produce disegni di elevata qualità e di grandissime dimensioni utilizzando degli appositi pennini colorati.
I plotter possono fornire disegni fino alla dimensione di un foglio A0 e servono per stampare progetti su grandi formati o cartelloni.
Vi sono inoltre dei plotter in cui la testina lancia-inchiostro o la penna sono sostituiti da strumenti quali lame o punte laser; tali plotter sono detti da taglio e consentono di sezionare, sotto il controllo del computer, superfici più consistenti della carta, dal semplice cartoncino alle lastre d’acciaio.
L’evoluzione delle stampanti classiche sono le stampanti 3D, dispositivi in grado di realizzare qualsiasi modello tridimensionale mediante un processo di produzione additiva, ovvero partendo da un oggetto disegnato tramite software di modellazione 3D e replicandolo, sovrapponendo in maniera ordinata, uno sopra l’altro, degli strati di polimeri condensati.
Altoparlanti, cuffie
Una coppia di normali casse acustiche o di cuffie può essere collegata, con l’ausilio della scheda audio, a un personal computer; vengono così rese esplicite le capacità multimediali del PC, consentendo di ascoltare musica, un corso di lingua straniera o una teleconferenza.
Docking station
La docking station è una piattaforma a cui si può collegare un computer portatile. Tipicamente essa contiene slot per schede di espansione, hard disk esterni, connettori per periferiche come monitor, stampante, tastiera ecc.
Una volta inserito nella docking station, il portatile diventa un vero e proprio computer da scrivania, con la possibilità di usare, per esempio, una tastiera estesa, uno o più monitor, uno scanner, una stampante ed altre periferiche.
L'idea è stata quella di mediare la portabilità di un Notebook con la praticità di espansione di un computer da scrivania. Il tutto, con una semplice operazione, senza spostare alcun cavo o perder tempo con i connettori. Col diffondersi di tablet e smartphone sono state create delle docking station appositamente per questi dispositivi.
Periferiche di input/output
Esistono anche delle periferiche che sono contemporaneamente di ingresso e di uscita. Le più importanti sono:
1. monitor touch screen, 2. modem.
Monitor touch screen
Esistono particolari monitor detti touch screen, o schermi tattili, che consentono di interagire con l’elaboratore semplicemente toccando lo schermo con le mani o con uno stilo.
Ad esempio i dispositivi automatici di emissione di biglietti per i treni, la consolle Nintendo, gli smart phone come l’I-phone della Apple.
Modem
Il modem (MOdulatore-DEModulatore) è un dispositivo attualmente in auge grazie al suo utilizzo in ambiente Internet. Consente di trasformare impulsi elettrici provenienti dalla linea telefonica o altre linee dedicate in dati memorizzabili sul calcolatore.
Infatti le informazioni elaborabili da un computer sono digitali, segnali discreti indicati da sequenze di 0 ed 1, mentre le linee telefoniche sono analogiche, hanno un segnale variabile. Il modem modula/demodula il segnale da analogico a digitale e viceversa.
La sua caratteristica principale del modem è la velocità di trasmissione, misurata in baud, byte per secondo: se un modem ha una uscita a 8 bit e lavora a 7000 baud, trasmette a 56 Kbps (bps = bit per secondo).
A seconda della velocità e della linea utilizzata esistono diversi tipi di modem:
- modem PSDN (Public Switched Data Network): lavorano su linea telefonica tradizionale, linea commutata, con una velocità massima di trasmissione di 56 Kbps;
- modem ISDN (Integrated Service Digital Network): lavorano su linea telefonica ISDN, una doppia linea telefonica, con velocità massima di 128 Kbps;
- modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): utilizza la trasmissione digitale contemporanea di dati, suoni ed immagini con velocità massima fino a 8 Mbps. La trasmissione è asimmetrica, nel senso che la velocità di ricezione è maggiore di quella di trasmissione.
- Modem GPRS e UMTS: sono i modem presenti nei navigatori satellitari e nei cellulari che permettono la navigazione in internet anche dal telefonino senza bisogno di cavi telefonici. La velocità massima nel caso dell’UMTS è di 3 Mbps.
- Modem HSDPA: questa sigla è l’acronimo di High Speed Downlink Packet Access, e principalmente è un nuovo sistema che permette di avere una banda più larga rispetto anche all’UMTS. Tale tecnologia si basa sulle reti UMTS, e consente di raggiungere delle velocità di accesso alla rete elevate se confrontate con i soliti standard dei telefonini. Con un HDSPA si possono raggiungere velocità di 1.8 Mbit/s, 3.6 Mbit/s, 7.2 Mbit/s e 14.4 Mbit/s in downlink (l’uplink è nel caso della 1.8, di 384 Kbit/s per aumentare poi sempre di più con le altre), ma per il futuro non si smentisce che si possa aumentare ancora il transfer rate. Naturalmente la velocità varia molto in funzione della copertura.