Start serial and AD/DA converters chapter and minor corrections

12 files changed, 189 insertions, 76 deletions

diff --git a/techwsw/build/essence_of_hwsw.pdf b/techwsw/build/essence_of_hwsw.pdf
index 127fd0d..c426ee9 100644
--- a/techwsw/build/essence_of_hwsw.pdf
+++ b/techwsw/build/essence_of_hwsw.pdf
diff --git a/techwsw/essence_of_hwsw.tex b/techwsw/essence_of_hwsw.tex
index 501ebe2..1b929ec 100644
--- a/techwsw/essence_of_hwsw.tex
+++ b/techwsw/essence_of_hwsw.tex
@@ -2,17 +2,18 @@
 

 % math

 \usepackage{amsmath}

-

 % figures

 \usepackage{float}

 \usepackage{graphicx}

-

+% foonotes

+\usepackage[bottom]{footmisc}

 % tables

 \usepackage{array}

-

 % language

 \usepackage[italian]{babel}

-

+% encoding / fonts

+\usepackage[T1]{fontenc}

+% urls

 \usepackage{url}

 

 \title{Hardware e Software}

diff --git a/techwsw/makefile b/techwsw/makefile
index 240e907..eafadcf 100644
--- a/techwsw/makefile
+++ b/techwsw/makefile
@@ -3,7 +3,7 @@ BUILD_DIR 	:= build
 DOCUMENT	:= essence_of_hwsw.tex
 
 # tex settings
-TEX := xelatex \
+TEX := texfot xelatex \
 		-interaction=nonstopmode \
 		-halt-on-error \
 		-output-directory=$(BUILD_DIR)
diff --git a/techwsw/res/cc-logo.pdf b/techwsw/res/cc-logo.pdf
index 028264b..049c28b 100644
--- a/techwsw/res/cc-logo.pdf
+++ b/techwsw/res/cc-logo.pdf
diff --git a/techwsw/res/license_logo_cc-by-sa.pdf b/techwsw/res/license_logo_cc-by-sa.pdf
index c23c1c0..46bd5fc 100644
--- a/techwsw/res/license_logo_cc-by-sa.pdf
+++ b/techwsw/res/license_logo_cc-by-sa.pdf
diff --git a/techwsw/res/memorie/ram.pdf b/techwsw/res/memorie/ram.pdf
index 0700a01..abfb8c5 100644
--- a/techwsw/res/memorie/ram.pdf
+++ b/techwsw/res/memorie/ram.pdf
diff --git a/techwsw/res/memorie/rom.pdf b/techwsw/res/memorie/rom.pdf
index d83593c..50eb313 100644
--- a/techwsw/res/memorie/rom.pdf
+++ b/techwsw/res/memorie/rom.pdf
diff --git a/techwsw/res/seriale/parallel_serial.pdf b/techwsw/res/seriale/parallel_serial.pdf
new file mode 100644
index 0000000..da4dddf
--- /dev/null
+++ b/techwsw/res/seriale/parallel_serial.pdf
diff --git a/techwsw/res/seriale/parallel_serial.svg b/techwsw/res/seriale/parallel_serial.svg
new file mode 100644
index 0000000..4b8f402
--- /dev/null
+++ b/techwsw/res/seriale/parallel_serial.svg
@@ -0,0 +1,68 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
+<!-- Created with Inkscape (http://www.inkscape.org/) -->
+
+<svg
+   xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"
+   xmlns:cc="http://creativecommons.org/ns#"
+   xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
+   xmlns:svg="http://www.w3.org/2000/svg"
+   xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"
+   xmlns:sodipodi="http://sodipodi.sourceforge.net/DTD/sodipodi-0.dtd"
+   xmlns:inkscape="http://www.inkscape.org/namespaces/inkscape"
+   width="210mm"
+   height="297mm"
+   viewBox="0 0 210 297"
+   version="1.1"
+   id="svg8"
+   inkscape:version="0.92.2 (5c3e80d, 2017-08-06)"
+   sodipodi:docname="parallel_serial.svg">
+  <defs
+     id="defs2" />
+  <sodipodi:namedview
+     id="base"
+     pagecolor="#ffffff"
+     bordercolor="#666666"
+     borderopacity="1.0"
+     inkscape:pageopacity="0.0"
+     inkscape:pageshadow="2"
+     inkscape:zoom="0.98994949"
+     inkscape:cx="-181.41644"
+     inkscape:cy="649.29067"
+     inkscape:document-units="mm"
+     inkscape:current-layer="layer1"
+     showgrid="true"
+     showborder="false"
+     inkscape:window-width="1266"
+     inkscape:window-height="762"
+     inkscape:window-x="5"
+     inkscape:window-y="29"
+     inkscape:window-maximized="0">
+    <inkscape:grid
+       type="xygrid"
+       id="grid3699" />
+  </sodipodi:namedview>
+  <metadata
+     id="metadata5">
+    <rdf:RDF>
+      <cc:Work
+         rdf:about="">
+        <dc:format>image/svg+xml</dc:format>
+        <dc:type
+           rdf:resource="http://purl.org/dc/dcmitype/StillImage" />
+        <dc:title></dc:title>
+      </cc:Work>
+    </rdf:RDF>
+  </metadata>
+  <g
+     inkscape:label="Layer 1"
+     inkscape:groupmode="layer"
+     id="layer1">
+    <rect
+       style="fill:none;fill-opacity:1;stroke:#000000;stroke-width:1;stroke-miterlimit:4;stroke-dasharray:none;stroke-opacity:1"
+       id="rect3701"
+       width="42.333332"
+       height="127"
+       x="-63.5"
+       y="64.166664" />
+  </g>
+</svg>
diff --git a/techwsw/tex/convertitori.tex b/techwsw/tex/convertitori.tex
index e600f0e..742d1f9 100644
--- a/techwsw/tex/convertitori.tex
+++ b/techwsw/tex/convertitori.tex
@@ -1,6 +1,38 @@
 \section{Convertitori {\tt AD - DA}}
 
 \subsection{Quantizzazione dei dati}
+Il processo di digitalizzazione dei segnali analogici introduce il concetto di
+\emph{quantizzazione}. Infatti mentre un segnale analogico pu\`o assumere
+infiniti valori in un campo continuo la sua rappresentazione digitale pu\`o
+assumere soltanto un numero finito di valori \emph{discreti}.
+Gli infiniti valori del segnale analogico devono pertanto essere quantizzati
+ovvero raggruppati in un certo numero di fasce delimitate da livelli fissi
+detti \emph{livelli di quantizzazione}; a ciascuna fascia di valori analogici
+corrisponder\`a un valore digitale. La distanza fra due livelli di
+quantizzazione continui costituisce il \emph{passo di quantizzazione} $Q$\footnote{Definito spesso anche come $LSB$}, a
+cui corrisponde il valore del bit meno significativo.
+$$ Q = \frac{V_{ref}}{2^n} \qquad FS = Q\cdot 2^n = V_{ref}$$
+Un dato digitale ad $n$ bit pu\`o esprimere $2^n$ valori; il valore digitale
+$2^n$ viene pertanto associato al valore di fondo scala $FS$ o $FSR$ (Full
+scale range) della grandezza analogica.
+
+\paragraph{Risoluzione.} In un ADC i valori digitali in uscita non riproducono
+dunque fedelmente il segnale di ingresso ma ne danno una rappresentazione
+approssimata tanto pi\`u precisa quanto minore \`e il passo di quantizzazione
+$Q$. Il numero di bit $n$ in uscita di un convertitore AD, cos\`i come il
+numero dei bit di ingresso di un convertitore DA viene generalmente chiamato
+\emph{risoluzione}\footnote{In alcuni casi viene indicato come il valore del
+passo di quantizzazione indipendente da $V_{ref}$, dunque $R = 2^{-n}$}. 
+$$ R = \log_2{\frac{V_{ref}}{Q}} = n$$
+
+\paragraph{Errore di quantizzazione.} Avendo quantizzato il segnale analogico,
+ogni valore non campionato sar\`a sostituito dall'ultimo valore misurato
+(effetto `scaletta'). Perci\`o nel punto il cui l'errore del segnale digitale
+sar\`a massimo rispetto a quello analogico, l'errore sar\`a di esattamente:
+$$\varepsilon = \frac{1}{2}Q \qquad \varepsilon_\% = \frac{1}{2^{n+1}}$$
+
+% TODO: diagramma segnale analogico lineare -> digitalizzato
+
 \subsection{Sampling and Hold (Circuiti SH)}
 
 \subsection{Convertitori digitale $\rightarrow$ analogico ({\tt DA})}
diff --git a/techwsw/tex/memorie.tex b/techwsw/tex/memorie.tex
index 9723e07..8689e1b 100644
--- a/techwsw/tex/memorie.tex
+++ b/techwsw/tex/memorie.tex
@@ -1,35 +1,36 @@
 \section{Memorie}

 

 \subsection{Definizione di memoria}

-Una memoria pu\`o essere definita come un sistema in grado di conservare delle 

-informazioni come per esempio un Hard-Disk, un libro o un DVD. In questo capitolo

-sono analizzate solamente alcuni tipi di memoire dette \emph{memorie a semiconduttore}.

-In queste forme di memoria l'informazione \`e rappresentata da un livello di 

-tensione (per esempio lo standard TTL) che come conseguenza richiede un supporto

-fisico elettronico.

+Una memoria pu\`o essere definita come un sistema in grado di conservare delle

+informazioni come per esempio un Hard-Disk, un libro o un DVD. In questo

+capitolo sono analizzate solamente alcuni tipi di memoire dette \emph{memorie a

+semiconduttore}. In queste forme di memoria l'informazione \`e rappresentata da

+un livello di tensione (per esempio lo standard TTL) che come conseguenza

+richiede un supporto fisico elettronico.

 

 \subsection{Classificazione delle memorie}

 Le memorie digitali possono essere classificate in base a vari criteri quali

 \begin{itemize}

-	\item Mantenimento dell'informazione senza l'uso di alimentazione: \\

-		{\bf Volatili} o {\bf Non volatili}

-	\item Tempo di permanenza con l'alimentazione: \\

-		{\bf Statiche} o {\bf Dinamiche}

-	\item Modalit\`a di accesso: \\

-		{\bf Casuale} o {\bf Sequenziale} (o entrambe)

+    \item Mantenimento dell'informazione senza l'uso di alimentazione: \\

+        {\bf Volatili} o {\bf Non volatili}

+    \item Tempo di permanenza con l'alimentazione: \\

+        {\bf Statiche} o {\bf Dinamiche}

+    \item Modalit\`a di accesso: \\

+        {\bf Casuale} o {\bf Sequenziale} (o entrambe)

 \end{itemize}

 

 \subsection{Unit\`a di misura}

-In informatica in molti casi sono pi\`u importanti le potenze di 2 che le potenze

-di 10. Perci\`o oltre ai prefissi del sistema internazionale kilo (k) $10^3$, 

-mega (M) $10^6$, giga (G) $10^9$ sono stati aggiunti dalla commissione europea 

-IEC i prefissi kibi (Ki) $2^{10} = 1024^1$, mebi (Mi) $2^{20} = 1024^2$, gibi (Gi)

-$2^{30} = 1024^3$ ecc.

-

-Naturalmente per\`o non essendo uno standard internazionale negli USA la 

-commissione JEDEC utilizza un sistema differente. Esso modifica il significato 

-dei simboli SI quando essi sono combinati con l'unit\`a Byte (B). 

-Quindi 1 KB = 1 KiB = $2^{10}$ Bytes, 1 MB = 1 MiB = $2^{20}$ Bytes, 1 GB = 1 GiB = $2^{30}$ ecc.

+In informatica in molti casi sono pi\`u importanti le potenze di 2 che le

+potenze di 10. Perci\`o oltre ai prefissi del sistema internazionale kilo (k)

+$10^3$, mega (M) $10^6$, giga (G) $10^9$ sono stati aggiunti dalla commissione

+europea IEC i prefissi kibi (Ki) $2^{10} = 1024^1$, mebi (Mi) $2^{20} =

+1024^2$, gibi (Gi) $2^{30} = 1024^3$ ecc.

+

+Naturalmente per\`o non essendo uno standard internazionale negli USA la

+commissione JEDEC utilizza un sistema differente. Lo standard americano

+modifica il significato dei simboli SI quando sono combinati con l'unit\`a Byte

+(B). Quindi 1 KB = 1 KiB = $2^{10}$ Bytes, 1 MB = 1 MiB = $2^{20}$ Bytes, 1 GB

+= 1 GiB = $2^{30}$ ecc.

 

 \begin{table}[H]

 \centering {\def\arraystretch{1.2}

@@ -52,43 +53,45 @@ In cui $word~size$ indica la dimensione della parola, ovvero il numero di bits
 utilizzato in uscita, mentre $words~count$ indica il numero di parole presenti.

 Per esempio una memoria da 2 KiB (o 2KB secondo la notazione JEDEC) viene 

 indicata come memoria $2048\times 8$ bits.

+\`E anche possibile indicare la dimensione con il numero di bits

+contenuti nella memoria. Sempre lo stesso esempio di una memoria da 2 KiB 

+si indica quindi con $16384$ bits oppure 16 K (che con lo standard JEDEC 

+corrisponde a $16 \cdot 1024 = 16384$).

 

-

-\subsection{Memorie a sola lettura}

-\subsubsection{Read Only Memory ({\tt ROM})}

-

+\subsection{Read Only Memory ({\tt ROM})}

 La memoria ROM \`e un circuito combinatorio che fornisce in uscita una serie di

 dati $Y_0\dotso Y_{m-1}$ in corrispondenza ad una serie di ingressi $A_0\dotso

 A_{n-1}$. Con $n$ bit in ingresso si possono avere fino a $2^n$ celle di

 dimensione $m$ in uscita.

-In questo tipo di memoria come implica il nomele informazioni vengono conservate

-permanentemente nella configurazione del circuito, siccome esso sono costituite

-da un decodificatore ed un codificatore.

+In questo tipo di memoria come implica il nome le informazioni vengono

+conservate permanentemente nella configurazione del circuito, siccome esse sono

+`bruciate' fisicamente nel circuito.

 

-\begin{figure}[h!]

-	\centering

-	\includegraphics[width=\textwidth]{res/memorie/rom}

+\begin{figure}[H]

+    \centering

+    \includegraphics[width=\textwidth]{res/memorie/rom}

 \end{figure}

 

-Ogni indirizzo in $A$ corrisponde una riga che accende i bit sull'uscita $Y$

-in base alle connessioni presenti tra le linee dei dati e le linee delle parole.

-La connessione pu\`o essere costruita con differenti componenti, creando quindi

-differenti tipi di ROM.

+Per ogni indirizzo in $A$ corrisponde una riga che accende alcuni bit

+sull'uscita $Y$ in base alle connessioni presenti tra le linee dei dati e le

+linee delle parole. La connessione pu\`o essere costruita con differenti

+componenti, creando quindi differenti tipi di ROM. La seguente tabella descrive

+brevemente le caratteristiche di ogniuna.

 

 \begin{table}[H]

 \centering {\def\arraystretch{1.5}\tabcolsep=6pt

-\begin{tabular}{ >{\ttfamily}p{.12\textwidth} p{.28\textwidth} p{.5\textwidth} }

+\begin{tabular}{>{\ttfamily}p{.12\textwidth} p{.28\textwidth} p{.5\textwidth}}

 \hline

 \rmfamily Acronimo & Nome & Caratteristica \\

 \hline

 ROM & Read Only Memory & Programmata in fabbrica \\

 PROM & Programmable ROM & Programmabile dall'utente una volta sola, per sempre.

-	La programmazione avviene bruciando dei fusibili. \\

+    La programmazione avviene bruciando dei fusibili. \\

 EPROM & Erasable PROM & Programmabile pi\`u volte dall'utente. \`E possibile 

-	cancellare il contenuto esponendo il chip ai raggi UV per 15 - 20 min. \\

-EEPROM o E\textsuperscript{2}PROM & Electronically Erasable PROM & Programmabile 

-	pi\`u volte dall'utente, la memoria viene riscritta in pochi millisecondi

-	utilizzando dei segnali elettrici. \\

+    cancellare il contenuto esponendo il chip ai raggi UV per 15 - 20 min. \\

+EEPROM o E\textsuperscript{2}PROM & Electronically Erasable PROM & 

+    Programmabile pi\`u volte dall'utente, la memoria viene riscritta in pochi

+    millisecondi utilizzando dei segnali elettrici. \\

 \hline

 \end{tabular}}

 \end{table}

@@ -96,38 +99,39 @@ EEPROM o E\textsuperscript{2}PROM & Electronically Erasable PROM & Programmabile
 % che diamine erano?

 % \subsection{Memorie non volatili ({\tt NVRWM})}

 

-\subsection{Memorie a scrittura e lettura}

-\subsubsection{Random Access Memory ({\tt RAM})}

-

+\subsection{Random Access Memory ({\tt RAM})}

 In una memoeria ad acesso casuale, o memoria RAM (Random Access Memory), una

 qualsiasi locazione \`e individuata da un numero (indirizzo o address) e

 il suo contenuto pu\`o essere letto o modificato in un intervallo di tempo

 costante detto \emph{tempo di accesso} $t_a$.

 

 %% doc: 01c memorie principali.pdf

-\begin{figure}[h!]

-	\centering

-	\includegraphics[width=\textwidth]{res/memorie/ram}

+\begin{figure}[H]

+    \centering

+    \includegraphics[width=\textwidth]{res/memorie/ram}

 \end{figure}

 

 Quando viene richiesta un' operazione di lettura con il segnale {\tt R},

-l'indirizzo comanda il multiplexer per passare sull'uscita il dato

-contenuto alla locazione richiesta. Nell'operazione di scrittura il segnale {\tt

-W} abilita la scrittura del dato presente in ingresso nella cella indicata

-tramite il demultiplexer. 

-

- La RAM pu\`o essere di tipo \emph{statico} o

-\emph{dinamico}. Le {\tt SRAM} (static RAM) sono dei flip-flops, mentre le {\tt

-DRAM} (dynamic RAM) sono dei microcondensatori C-MOS nei quali 1 corrisponde al

-condensatore carico e 0 corrisponde al condensatore scarico.

-

-\paragraph{La RAM dinamica ({\tt DRAM})} avendo un comportamento elettrico tipico dei 

-condenstatori, essa \`e soggetta alla scarica, cio\`e tende a perdere l'informazione

-contenuta, perci\`o necessitano di essere ricaricate regolarmente con della 

-circuiteria che esegue un \emph{refresh}.

-

-\paragraph{La RAM statica ({\tt SRAM})} essendo un FF, \`e in grado di mantenere le

-informazioni per un tempo indeterminao affinch\`e ci sia l'alimentazione. Gli

-svantaggi delle SRAM rispetto alle DRAM sono dal consumo energetico (potenza

-dissipata) e la dimensisone, che rendono la densit\`a di bit per unit\`a di area

-minore. Come vantaggio invece le SRAM tendono ad essere pi\`u veloci delle DRAM.
\ No newline at end of file
+l'indirizzo comanda il multiplexer per passare sull'uscita il dato contenuto

+alla locazione richiesta. Nell'operazione di scrittura il segnale {\tt W}

+abilita la scrittura del dato presente in ingresso nella cella indicata tramite

+il demultiplexer.

+

+La RAM pu\`o essere di tipo \emph{statico} o \emph{dinamico}. Le {\tt SRAM}

+(static RAM) sono dei flip-flops, mentre le {\tt DRAM} (dynamic RAM) sono dei

+microcondensatori C-MOS nei quali 1 corrisponde al condensatore carico e 0

+corrisponde al condensatore scarico.

+

+\paragraph{La RAM dinamica ({\tt DRAM})} avendo un comportamento elettrico

+tipico dei condenstatori, essa \`e soggetta alla scarica, cio\`e tende a

+perdere l'informazione contenuta, perci\`o necessitano di essere ricaricate

+regolarmente con della circuiteria che esegue un \emph{refresh}.

+

+\paragraph{La RAM statica ({\tt SRAM})} essendo un FF, \`e in grado di

+mantenere le informazioni per un tempo indeterminao affinch\`e ci sia

+l'alimentazione. Gli svantaggi delle SRAM rispetto alle DRAM sono il consumo

+energetico (potenza dissipata) e la dimensisone, che rendono la densit\`a di

+bit per unit\`a di area minore. Come vantaggio invece le SRAM tendono ad essere

+pi\`u veloci delle DRAM.

+

+% \subsection{Indirizzamento sequenziale, 1D e 2D}

diff --git a/techwsw/tex/trasmissione_seriale.tex b/techwsw/tex/trasmissione_seriale.tex
index 9d1c92c..b63431c 100644
--- a/techwsw/tex/trasmissione_seriale.tex
+++ b/techwsw/tex/trasmissione_seriale.tex
@@ -1,11 +1,19 @@
 \section{Trasmissione di dati seriale}
 
+\subsection{Trasmissione seriale}
+Il sistema pi\`u semplice per la trasmissione di dati \`e un bus
+\emph{parallelo}. Con collegamento parallelo si designa la trasmissione
+simultanea di $n$ bit. Questi bit sono inviati simultaneamente su $n$ vie
+differenti (una via può essere ad esempio un filo, un cavo o qualsiasi altro
+supporto fisico).
 
-\subsection{Tipi di Bus seriali}
+In contrapposizione in una trasmissione \emph{seriale} i dati sono inviati bit
+per bit sulla via di trasmissione. Tuttavia, dato che la maggior parte dei
+dispositivi processa le informazioni in modo parallelo, si tratta di
+serializzare i dati che arrivano in modo parallelo a livello dell'emittente, e
+di eseguire il processo inverso a livello del ricevente.
 
 \subsection{USART e RS232 / RS485}
 \subsection{Inter-Integrated Circuit (I\textsuperscript{2}C)}
 \subsection{Serial Peripheral Interface Bus (SPI)}
 \subsection{Universal Serial Bus (USB)}
-
-\subsection{Trasmissione parallela (non seriale)}
\ No newline at end of file