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INDICE DEFINIZIONE + STORIA CODICE MORSE RAPPRESENTAZIONE BINARIA – BIT BYTE TECNICHE PER RAPPRESENTARE UN FORMATO DIGITALE CODICE ASCII – UNICODE RAPPRESENTAZIONE DEI NUMERI (POSIZIONALE) OVERFLOW RAPPRESENTAZIONE DEI NUMERI RIASSUNTO RIEPILOGATIVO DEFINIZIONE DI CALCOLATORE STRUTTURA – CPU – ALU – CONTROL UNIT – REGISTRI – RAM – MEMORIA SECCONDARIA FIRMWARE ACHITETTURA DI VON NOIMAN LINGUAGGI ASSEMBLER ALGEBRA DI BOOL MICROPROCESSORE CARATTERISTICHE DEL MICROPORCESSORE - COPROCESSORE MEMORIA CACHE INTERPRETE DISCHI MAGNETICI IL SOFTWARE INFORMATICA L'informatica è una disciplina che si occupa della codifica, della memorizzazione, della trasmissione ed elaborazione dell'informazione. Deriva dal francese informatik, information e automatique, presentata da Philip Deyfuss nel 1962.
In precedenza, l'informatica aveva origini tedesche. Dreyfuss utilizzava Mark I (Aiken – IBM) e prima ancora si lavorava utilizzando pezzi elettrici, meccanici e componenti elettronici assemblati. Dreyfus, laureato in chimica fisica a Parigi. MAK I: Costruito nel 1944 detto calculator Mak I, ed era parte del programma di Alan Turing che, con altri esperti, aveva come obiettivo quello di interpretare circa 2000 messaggi segreti intercettati ogni giorno dai tedeschi. Alan Turing, nato a Londra nel 1912, era un matematico, logico, crittografo e filosofo. Uno dei padri dell’informatica ed un grande matematico. Costruì la Macchina Enigma. CODICE MORSE - INDICE L’esigenza di comunicare dell’uomo è stata motivo di ricerca, la prima scoperta la troviamo nel CODICE MORSE: 1838 nacquero i primi telegrafi via cavo (dopo via radio) si riproducevano solo segnali acustici lunghi o brevi, rispettivamente linea e punto. Creata una corrispondenza tra l’alfabeto e l’insieme di linee e punti, si poteva avere una conversazione. 3 punti 3 linee 3 punti S O S. Per poterlo utilizzare aveva bisogno di una codifica detta “protocollo” cioè l’accordo tra gli utilizzatori del codice per la sequenza dei simboli e la corrispondenza alle lettere o numeri. INDICE RAPPRESENTAZIONE BINARIA (O DIGITALE) BIT (INDICE) Il linguaggio di base mediante il quale ogni informazione deve essere codificata è costituita da due simboli 0 e 1. I compiuter elaborano le informazioni sotto forma di bit (Binary Digit) Un bit è l’unità di informazione base e può rappresentare due informazioni: Vero o Falso; Acceso o Spento. BYTE – CODIFICA BINARIA (INDICE) Si definisce BYTE una sequenza di 8 bit. Con 8 bit possiamo avere una sequenza di 256 combinazioni diverse di 0 e 1
In pratica l’insieme di simboli comunemente usati nel linguaggio (anglosassone) compresi numeri lettere maiuscole e minuscole, punteggiatura, parentesi etc possono essere codificati utilizzando 7 bit (2-7=128). Il codice ASCII è quindi una tabella. Anche se 7 bit sono sufficienti a codificare i caratteri, in genere il codice ASCII standard usa 8 bit il primo dei quali è sempre 0. L’aumento dei simboli da codificare ha reso insufficiente l’uso di un solo byte per carattere per cui si è diffusa la codifica di UNICODE che associa ad ogni carattere 2 byte (16 bit). UNICODE permette la codifica di 2-16 (65.536 simboli diversi). Codice ASCII Standard utilizza 7 bit; Codice ASCII Esteso utilizza 8 bit. E’ utilizzato da ISO, è un ente certificatore che utilizza anche altri caratteri. (INDICE) RAPPRENTAZIONE DEI NUMERI (POSIZIONALE) (INDICE) Noi abbiamo la numerazione su base decimale i simboli, quindi vanno da 0 a 9. La base è 10, Posizionale standard Per rappresentare i numeri bisogna spacchettare il numero decimale. Nel sistema di numerazione binario i numeri vengono codificati utilizzando le due CIFRE 0 e 1. Nel sistema ottenale si utilizzano le cifre da 0 a 7. Nel sistema esadeciale si usano 16 cifre da 0 a 9 e poi si continua con la lettera A fino ad F La cifra A corrisponde a 10 la B ad 11 e così via. Nel sistema binario= il numero binario 1011 = 11 1 2 4 8 = lo zero è zero, partendo da 8… Se ci troviamo a base 2 si utilizza 1011 in base 10 viene 11 Lo stesso raggruppamento 1011 in base 10 mi da 4133
Una cifra 1011 bisogna vedere in quale base si sta lavorando. In base 2 viene un valore piccolo (11) ma se viene rapportato in base 10 aumenta a 4133. Quindi, per continuare la serie sequenziali delle azioni bisogna sempre specificare, quando si ha un numero, la base su cui si sta lavorando. Per cui si scrive 11 in base 10. LA CONVERSIONE DI BASE. SE SIAMO IN BASE 10 VI SONO I NUMERI DA 0 A 9 SE è IN BASE 16 SI PROSEGUE CON LE LETTERE DA A SEGUENTI. ES. PER CONVERTIRE 12 IN BASE 10 A BASE 16 DOBBIAMO ANDARE A 0 A 9 POI A = 11, B = 12, C = 13, D = 14, E = 15, F = 16. (INDICE) OVERFLOW (INDICE) Se abbiamo solo tre cifre non si potrebbe rappresentare il 1000, in questo caso si ha un numero di 4 bit, teoricamente non gestibile si crea un OVERFLOW quindi non rappresentabile con un bit, si è risolto considerando che il numero 999 è rappresentato con 10 elevato alla 3 – 1. Per cui con N cifre decimali si possono rappresentare i numeri da 0 a 10 elevato alla N - 1 QUANDO SI SOMMANO DEI NUMERI IN BINARI VA CONSIDERATO IL RIPORTO PER CUI SE LA SOMMATORIA è RAPPRESENTATA IN BASE 2 POTREBBE ACCADERE UN OVERFLOW PERCHE’ ANDIAMO IN NUMERO 3 IL NUMERO CODIFICATO IN BASE 10 A BASE 16 (DA 10 A 16) IL RISULTATO DIVISO 16 , IL RESTO VA SEMPRE ACCANT 111 ONATO ES: 297 297 : 16 = 18 con resto 9 18 : 16 = 1 + 1 resto = 2 2 : 16 = 0 resto = 1 Per ottenere la rappresentazione esadecimale basta leggere i numeri dal basso 297 in base 10 è 129 in base 16.
ALU = Unità aritmetico logica (ALU) in alcuni elaboratori al posto della ALU si può avere un processore specializzato per operazioni particolari chiamato coprocessore matematico; All’interno dell’ALU troviamo il registro accumulatore dove vengono inseriti i risultati parziali, ed il registro operando dove vengono inserite informazioni sullo stato di avanzamento dei comandi. Per cui l’ALU legge i valori pre senti in alcuni registri, esegue le operazioni e memorizza il tutto in altro registro. CU Control Unit: E’ l’unità di controllo che si occupa di sequenzializzare le operazioni, manda segnali di controllo e gestisce lo svolgimento del ciclo fondamentale della macchina, contiene anche lei dei registri per memorizzare lo stato delle operazioni per gestire operazioni di servizio. I REGISTRI FONDAMENTALI DELLA CPU SONO: di indirizzo di memoria e di dati di memoria reciprocamente collegati con il BUS indirizzi ed il BUS dati. Inoltre il CPU ha altri registri come il contatore di programma; il registro delle istruzioni ed il registro delle interruzioni. La CPU lavora in modo ciclico, carica, decodifica ed esegue.
- Memoria principale o centrale detta RAM, memorizza i programmi, ha dimensioni limitate, è volatile ma ha un accesso rapido. Quando si viole svolgere qualsiasi programma (file WORD) questo dovrà essere copiato altrimenti si perde. E le funzioni sono lettura e scrittura. I supporti di memorizzazione sono: supporti magnetici; magnetici ottici (CD, DVD) misti ed a stato solido come le pen drive ed altre.
- Memoria ROM. La memoria ROM ( Read Only Memory) è una memoria di sola lettura degli elaboratori elettronici. È uno dei principali componenti della configurazione hardware e della memoria centrale dell'elaboratore. È costituita da una serie di chip che consentono la conservazione delle informazioni e dei dati in modo permanente ( non volatile ).
- Unità di ingresso/uscita che servono per far comunicare il calcolatore con l’esterno (schede video, porte seriali e parallele).
- Memoria secondaria o di massa, più capiente e persiste ma l’accesso è meno r apido (dischi) ed è collegata ai dispositivi di ingresso/uscita.
- Periferica, collegata ai dispositivi di ingresso/uscita, ha funzionalità specifiche per il trattamento delle informazioni (modem, stampanti, scanner per trasmettere le informazioni) (INDICE) FIRMWARE (INDICE) CONFINE TRA HARDWARE E SOFTWARE E’ una piccola scatolina compone uno strato di micro programmi, che agiscono al di sopra dell’har dware. Vengono memorizzati su di una speciale memoria centrale permanente. Il COMPIUTER E’ COMPOSTO DA: CPU, BUS, ROM, RAM, ED I DISPOSITIVI DI INPUT ED OUTPUT. (INDICE) ARCHITETTURA DI VON NOIMAN BASE (INDICE) Del PC E’ formata dalla CPU, memoria centrale, periferiche e Bus di sistema. La sua architettura è: La memoria è collegata con l’unità di controllo e l’unità logico aritmetica che sono tra di loro collegate, l’unità logica aritmetica è collegata con i sistemi di output ed input. ARCHITETTURA ESTESA DI VON NOIMAN DEL PC CPU e memoria sono collegati con il BUS (viene utilizzato per comunicare ed è visto come BUS di dati, indirizzo e controllo) che a sua volta è collegato con interfaccia in input output che a loro volta sono collegati con i dispositivi di input output (INDICE)
CACHE: è una memoria locale e serve ad accelerare l’esecuzione dei programmi. E’ utile perché mantiene la memoria delle ultime istruzioni ricevute. Posizionata tra registri e ram (indice DISCHI MAGNETICI (indice HARD DISK = sono dispositivi di memoria secondaria. Sono supporti con dischi di vetro ceramica o alluminio. In utilizzo ruotano a velocità costante possono memorizzare su ambo i lati. La memoria magnetica è un insieme di particelle magnetiche aventi polarizzazione negativa o positiva. Su ogni faccia del disco è presente una testina per la lettura o scrittura. Parliamo quindi di: Facce, Tracce, settori e blocchi l’insieme delle tracce sovrapposte si chiama cilindro. Essi sono divisi in tracce concentriche e settori, ogni settore è una parte di disco (come una fettina). I settori suddividono ogni traccia in porzioni di circonferenza dette blocchi. La superficie è chiamata formattazione. Per cui il blocco è quella unità indirizzabile in un disco ed il suo indirizzo è dato da una coppia di numeri che rappresentano la traccia ed il settore, possono avere anche l’accesso diretto in quanto è possibile posizionare la testina direttamente su quel blocco senza passare sui precedenti. Floppy disc: non esistono quasi più sono di plastica fuori con dentro un dischetto. I dischi ottici la memorizzazione avviene attraverso un raggio laser che incide dei buchi che rappresentano i bit 0 e 1. In assenza della scanalatura è presente 1; viceversa 0. Si legge guardando la riflessione del raggio laser sulla stessa superfice. Hanno minore capacità di memorizzare rispetto ai dischi magnetici ed hanno dimensione media di 650 MByte, fino ad uno o più Gbyte. IL SOFTWARE (indice
Non occupa spazio fisico. Abbiamo il Software di base, detto sistema operativo ed i sistemi applicativi (le applicazioni) Le applicazioni sono i programmi che si aggiungono al sistema operativo per svolgere determinate operazioni. Le utility sono altri programmi aggiuntivi con funzionalità di controllo. DEFINZIONE DI SISTEMA OPERATIVO: un programma, un’interfaccia tra le applicazioni e l’ardware ed un insieme di programmi che forniscono funzionalità di base. ARCHITETTURA A STRATI DI UN CALCOLATORE: Programmi applicativi – librerie e strumenti comuni – sistema operativo – harware del calcolatore, in ultimo l’utente utilizzatore. Il sistema operativo è il componente di base del software responsabile della gestione del calcolatore in particolare di come le risorse vengono alloccate alle applicazioni ed è così composto: Interprete dei comandi, gestore dei file, gestore delle periferiche, gestore della memoria e nucleo. Gli obiettivi sono perché se si aumenta il livello di astrazione tutto funziona meglio, semplifica l’uso, semplificare i programmi applicativi cercando di ottimizzare tutto. L’utente interagisce solo con l’interprete, dette interfacce grafica o caratteri (muse o tastiera). Il nucleo è il responsabile della gestione dei processori, cuscinetto base che si interfaccia con l’hardware. Oggi tutti i nuclei gestiscono più processori un tempo. Il nucleo ha il comito di ripartire il tempo di calcolo del processore ai programmi in esecuzione, realizzando una multiprogrammazione il tutto a velocità molto elevate. Programma è insieme di file che contengono istruzioni. Processo è la parte attiva del programma stesso.
