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Introduzione all'Informatica: Hardware, Software e Storia dei Computer, Appunti di Elementi di Informatica

Università degli Studi G. d'Annunzio Chieti - Pescara (UNICH)Elementi di Informatica

Il file comprende le conoscenze informatiche di base per superare qualsiasi esame di ECDL.

Tipologia: Appunti

2020/2021

Caricato il 02/02/2021

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ABILITITA’ INFORMATICHE

• Informatica: nozioni di base

• Hardware

• Software

• Codifica delle informazioni: logica ed Algebra Booleana • Reti di calcolatori

• Elaboratore di testi

• Fogli elettronici

• Software per presentazioni

• Navigazione Web e posta elettronica

IL COMPUTER

INFORMATICA INFORMATICA = INFORmazione + autoMATICA

• L'informatica è la scienza che si occupa del trattamento dell'informazione mediante procedure

automatizzabili.

IT = Information Technology

• Tecnologia per l’elaborazione dell'informazione tramite sistemi automatici

TELEMATICA = TELEcomunicazioni + inforMATICA

•ICT

•È una disciplina scientifica e tecnologica che nasce dalla necessità di unificare metodologie e

tecniche delle telecomunicazioni e dell'informatica per integrare i sistemi di elaborazione e di

trasmissione a distanza delle informazioni (dati).

= Information and Communication Technology

Le tecnologie dell'informazione e della comunicazione (TIC) sono l'insieme dei metodi e delle

tecnologie che realizzano i sistemi di trasmissione, ricezione ed elaborazione di informazioni

(tecnologie digitali comprese).

COMPUTER

• Il COMPUTER è una macchina automatizzata in grado di eseguire complessi CALCOLI matematici

ed eventualmente altri tipi di elaborazione dati.

• In particolare il computer nasce come macchina in grado di eseguire esclusivamente calcoli

matematici e, solo a partire dalla seconda metà del XX secolo, evolve in macchina in grado di

eseguire le elaborazioni dati più varie.

COMPUTER: un po’ di storia

Scopri Appunti di Elementi di Informatica Università degli Studi G. d'Annunzio Chieti - Pescara (UNICH)

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ABILITITA’ INFORMATICHE

Informatica: nozioni di base
Hardware
Software
Codifica delle informazioni: logica ed Algebra Booleana • Reti di calcolatori
Elaboratore di testi
Fogli elettronici
Software per presentazioni
Navigazione Web e posta elettronica

IL COMPUTER

INFORMATICA INFORMATICA = INFORmazione + autoMATICA

L'informatica è la scienza che si occupa del trattamento dell'informazione mediante procedure automatizzabili. IT = Information Technology
Tecnologia per l’elaborazione dell'informazione tramite sistemi automatici TELEMATICA = TELEcomunicazioni + inforMATICA •ICT •È una disciplina scientifica e tecnologica che nasce dalla necessità di unificare metodologie e tecniche delle telecomunicazioni e dell'informatica per integrare i sistemi di elaborazione e di trasmissione a distanza delle informazioni (dati). = Information and Communication Technology Le tecnologie dell'informazione e della comunicazione (TIC) sono l'insieme dei metodi e delle tecnologie che realizzano i sistemi di trasmissione, ricezione ed elaborazione di informazioni (tecnologie digitali comprese). COMPUTER
Il COMPUTER è una macchina automatizzata in grado di eseguire complessi CALCOLI matematici ed eventualmente altri tipi di elaborazione dati.
In particolare il computer nasce come macchina in grado di eseguire esclusivamente calcoli matematici e, solo a partire dalla seconda metà del XX secolo, evolve in macchina in grado di eseguire le elaborazioni dati più varie. COMPUTER: un po’ di storia

L’idea di utilizzare dispositivi meccanici per fare calcoli risale al ‘600 (Pascal, Leibniz)
Nell’ottocento vengono realizzati i primi dispositivi meccanici «a programma» (telai Jacquard, pianole, macchina di Babbage)
Nel 1896 Hollerith fonda la «Tabulating Machine Company» (poi IBM) che produce sistemi meccanografici a schede
Negli anni ‘30 e ‘40 vengono realizzate le prima macchine elettromeccaniche di grandi dimensioni (Zuse e Mark 1)
Negli anni ‘50 vengono realizzate le prime macchine a programma memorizzato (ENIAC, IAS Princeton)
Nel '57 viene realizzata la prima calcolatrice elettronica per la ricerca scientifica (CEP, Università di Pisa)
Nel '64 nasce il primo Personal Computer (Olivetti, Perottina)
Negli anni '70 nascono la Microsoft e la Apple
Nel 1983 la Apple presenta Lisa, il primo pc con interfaccia grafica
Nel 1985 Microsoft annuncia Windows
Nel 1991 nasce Linux
Nel 2007 la Apple introduce iPhone e successivamente iPad
Nel 2008 HTC rilascia il primo dispositivo (Google) Android COMPUTER: che cos’è? Un elaboratore di informazioni L’elaborazione comprende: creazione, modifica, analisi, ordinamento, ricerca, selezione, archiviazione Le informazioni sono in senso «ampio»: immagini, suoni, testo con o senza formattazione Come si trasformano le informazioni in numeri? In che modo il Computer «trattiene» le informazioni? In forma digitale Tutte le informazioni vengono tradotte in una sequenza di numeri Entità astratte come i numeri, come possono essere maneggiati da un computer? - MAINFRAME COMPUTER: tipologie

Elaboratori con funzioni identiche al notebook, solo che hanno uno schermo più piccolo e solitamente prestazioni molto inferiori

ULTRABOOK E' un marchio registrato da Intel, definisce una categoria di computer portatili particolarmente piccoli e leggeri con processori Intel e proprietà specifiche:
Peso, dimensioni, processore, tipologia di memoria di massa, lettore ottico, porte di espansione, ecc
TABLET Computer portatile che grazie alla presenza di uno o più digitalizzatori permette all'utente di interfacciarsi con il sistema direttamente sullo schermo mediante le dita e/o una penna specifica. Il tablet PC è di fatto un normale Personal Computer portatile con capacità di input diverse
SMARTPHONE Telefono cellulare con capacità di calcolo, di memoria e di connessione dati molto più avanzate rispetto ai normali telefoni cellulari, basato su un sistema operativo per dispositivi mobili.
FEATURE PHONE (i classici cellulari di qualche anno fa)

HARDWARE

HARDWARE • È l’insieme delle parti fisiche di un computer:

Componenti fondamentali interni: CPU, memorie
Memorie di massa
Periferiche di input-output
Periferiche di comunicazione Macchina di TURING
Una macchina di TURING è una macchina ideale che manipola i dati contenuti su un nastro di lunghezza potenzialmente infinita, secondo un insieme prefissato di regole ben definite.
Nel 1945 viene stilato il primo documento che descrive una macchina elettronica nella cui memoria vengono registrati dati e programmi «John von Neumann: First Draft of a Report on the EDVAC, Moore School of Electrical Engineering, University of Pennsylvania, June 30, 1945»
L’architettura dei moderni processori è molto simile a quella descritta nel documento.
I computer, sono quindi dette macchine di von Neumann MODULO 2: HARDWARE Architettura di von Neumann

HARDWARE: componenti Componenti base di un Personal Computer (PC)

Memorie
Microprocessore
Scheda Video
Scheda Madre • Alimentatore HARDWARE: memorie Le memorie si dividono in:
Memorie centrali:
ROM
RAM
Cache
Memorie di massa Si possono differenziare anche per:
Capacità: si misura in bit e i suoi multipli (byte, KB, MB, GB, TB)
Tempo di accesso: dal più veloce ai più lenti
Cache L1, L2 – Ram – Rom – SSD – Hard Disk – Memorie Ottiche – Nastri HARDWARE: memorie centrali ROM
Read Only Memory: memoria di sola lettura
I dati vengono memorizzati prima dell’installazione
Mantiene le informazioni anche quando si spegne il computer
Contiene il software che si occupa dell’avvio del computer – BIOS
BIOS: Basic Input Output System
UEFI: acronimo di Unified Extensible Firmware Interface, è l'interfaccia firmware predefinita per PC che ha sostituito l'ambiente BIOS
È integrata nella scheda madre!!!
Alcune schede madre hanno una doppia ROM, per prevenire eventuali danni accidentali RAM
Random Access Memory: memoria ad accesso casuale

Cicli di lettura/scrittura limitati rispetto agli hard disk tradizionali
Minori consumi rispetto alle altre memorie secondarie
Capacità: da poche decine di GB, a 2TB
In continua evoluzione
In un sistema multidisco (pc o notebook) viene utilizzato come hard-disk principale, come disco di avvio, in maniera da migliorare le prestazioni generali del pc
Caratteristiche:
Capacità: da pochi GB a 2TB
Velocità di lettura/scrittura sul disco: da poche decine di MB/s a centinaia di MB/s • Durata massima / garanzia del venditore: espresse in ore di funzionamento / anni • Dimensione: 2, pollici, 1,8 pollici, PCI-Express, MVN Express
Interfaccia di collegamento: SATA2, SATA3, SATA Express, mSATA, M.
Detto anche disco fisso, è la principale memoria secondaria
È costituito da dischi rotanti rivestiti da materiale magnetico e da testine di lettura/scrittura, il tutto sottovuoto
Più lenti degli SSD
Cicli di lettura/scrittura molto più alti rispetto agli SSD
Capacità: da qualche GB a TB HARDWARE: memorie di massa HARD DISK Caratteristiche:
Capacità: da qualche GB a TB
Dimensione: 3,5 pollici, 2,5 pollici
Velocità di rotazione dei dischi: 5400RPM, 7200RPM, 10.000RPM
Tecnologia utilizzata: standard, ibrida
Connessione: IDE, mini IDE, SATAx HARDWARE: memorie di massa HARD DISK – RAID
Redundant Array of Independent Disks: è una tecnica che permette di combinare insieme più dischi per migliorarne le caratteristiche
Il computer vede la rete dei dischi come un unico volume di memorizzazione
Caratteristiche che possiamo migliorare: • Ridondanza dei dati

Parallelismo
Incremento delle prestazioni
Aumento della capacità di memorizzazione • Tolleranza ai guasti
Affidabilità
Facilmente trasportabile
Utilizza memorie a stato solido (chip elettronici) per memorizzare le informazioni: non ci sono parti meccaniche in movimento
La velocità dipende dalle tecnologie utilizzate e dalla connessione al computer (USB1, USB2, USB3)
Capacità: pochi GB
Economico USB-DISK HARDWARE: memorie di massa SD, MICROSD, MEMORY CARD, ecc
Facilmente trasportabile
La velocità dipende dalle tecnologie utilizzate e dalla connessione al computer (adattatori, hub, porte dedicate )
Capacità: pochi GB
Economico
Utilizzate sempre più spesso su dispositivi elettronici portatili: smartphone, fotocamere, reflex, action cam, ecc DISCHI OTTICI
Facilmente trasportabile
Capacità: da qualche MB a pochi GB
- Economico
Tipologie:
CD-ROM: Compact Disc – Read Only Memory (650MB - 700MB)
CD-R: Compact Disc Recordable
CD-RW: Compact Disc ReWritable
DVD: Digital Versatile Disc (4,7GB) – DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-DL, ecc • BD: Blu-ray Disc, evoluzione dei DVD, capacità differenti da 25GB a 128GB HARDWARE: CPU

Dissipatore ATTIVO
Dissipatore ad ARIA
Dissipatore ad ACQUA
Dissipatore IBRIDO HARDWARE: SCHEDA VIDEO
Componente specializzato per la gestione della visualizzazione e la gestione dello schermo
Può essere un componente dedicato, integrato nella scheda madre o neI processore
Tutti i moderni processori integrano una scheda video (solo Intel) • La risoluzione è data in PIXEL:
Picture element: insieme di 3 punti (rosso, verde, blu – RGB) che combinati formano le immagini sullo schermo
PRICIPALI COMPETITORI:
Intel: principalmente integrandolo nel processore, le ultime generazioni supportano il 4K e gli ultimi standard di riproduzione video, come H265. Possibilità di utilizzo per tutti, compresi giochi basilari e business base
Amd: Attraverso l'acquisizione di ATI, schede video dedicate al gaming con la linea Radeon, al business con la line FirePro
Nvidia: Schede video dedicate al Gaming con la linea GeForce, al Business con le linee Quadro e Tesla HARDWARE: SCHEDA VIDEO TECNOLOGIE PER COMBINARLE:
Sia NVIDIA che AMD prevedono la possibilità di montare più di una scheda video su una singola motherboard:
AMD: CROSSFIRE, massimo 3 schede video
NVIDIA: SLI, massimo 2 schede di nuova generazione HARDWARE: SCHEDA VIDEO CARATTERISTICHE:
Capacità di calcolo (GFLOPS) • Memoria RAM integrata
Frequenza di funzionamento • Numero Display supportati
Risoluzione max supportata • Connettori presenti
Processo produttivo • Interfaccia del Bus
Bandwidth

Tipologia della memoria utilizzata • TPD
Supporto allo SLI/CROSSFIRE HARDWARE: CONNETTORI VIDEO
I connettori video sono: • VGA
DVI con tutte le sue varianti
HDMI
DisplayPort
USB3.1TypeC-Thunderbold HARDWARE: THUNDERBOLD 3 USB 3.1 Type C – Thunderbold 3 HARDWARE: BUS
I componenti dei computer comunicano per mezzo di impulsi elettrici
I segnali viaggiano su delle piste tracciate sulla scheda madre: BUS
Esistono differenti tipi di BUS: • Bus dati
Bus degli indirizzi • Bus di controllo BUS DATI
È il bus sul quale transitano le informazioni.
È usufruibile da tutti i componenti del sistema, sia in scrittura sia in lettura. • È bidirezionale. BUS DEGLI 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 periferiche 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.
È unidirezionale
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.
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 indirizzo leggere sul bus indirizzi, quali celle di memoria devono scrivere e quali invece leggere, etc.
La memoria e tutti gli altri componenti comunicano con la CPU attraverso un unico bus condiviso.

• NORTHBRIDGE

Comunica con CPU, RAM, PCI-Express e SB
Tipologia, numero e velocità della CPU
Tipologia, quantità e velocità della RAM
Determina il numero di linee BUS, quindi quantità, velocità e prestazioni delle schede video
Importante per l'OC
SOUTHBRIDGE
Bus PCI: schede di espansione secondarie
Bus ISA: applicazioni industriali
Bus SM: controllo delle ventole
Controller DMA: comunicazione diretta periferiche RAM
Controller Interrupt: comunicazione periferiche CPU
Controller IDE, SATA, PATA
ControllerUSB
Controller Ethernet
ControllerAudio
CMOS: BIOS, UEFI
RealTimeClock MODULO 2: HARDWARE
Tutte le schede madri offrono una gran quantità di connettori per periferiche di I/O
Alcune di esse sono disposte sul bordo esterno, in maniera da poter essere utilizzate direttamente a PC chiuso
Altre sono presenti direttamente sulla scheda, ed accessibili solo internamente
Tutte le schede madri offrono una gran quantità di connettori per periferiche di I/O
Alcune di esse sono disposte sul bordo esterno, in maniera da poter essere utilizzate direttamente a PC chiuso
Altre sono presenti direttamente sulla scheda, ed accessibili solo internamente HARDWARE: SCHEDA MADRE • Alcune schede madri integrano la connettività WiFi SCHEDA WIFI
Nelle altre è possibile installare un modulo apposito HARDWARE: ALIMENTATORE

L’alimentatore (PSU, Power Supply Unit) rappresenta una componente hardware del PC che molto spesso viene sottovalutata ma che, in realtà, si dimostra essere la più importante dell’intero sistema.
L’alimentatore, infatti, inviando le giuste tensioni di alimentazione, che all’interno di un PC possono essere solamente di 3,3, 5 e 12 volt, ha il fondamentale compito di alimentare in maniera corretta tutte le varie componenti presenti all’interno del computer stesso.
Inoltre, siccome l’alimentatore rappresenta la principale causa di consumo di corrente dell’intero PC, più sarà efficiente l’alimentatore scelto e meno corrente consumerà di conseguenza l’intero computer. EFFICIENZA HARDWARE: ALIMENTATORE
L’efficienza, misurata in percentuale, viene definita come il rapporto tra la potenza in uscita e la potenza in entrata.
Ad esempio, con un alimentatore da 500 watt dotato di un’efficienza dell’80%, non avremo a disposizione 400 watt, cioè l’80% di 500 watt, ma verranno assorbiti 625 watt dalla presa di corrente.
L’efficienza rappresenta quindi un fattore molto importante da considerare nella scelta di un buon alimentatore.
- Alimentatore non modulare:
Classico alimentatore nel quale tutti i cavi necessari sono già stati attaccati all’alimentatore stesso.
Di conseguenza, questo alle volte potrebbe comportare dei seri problemi, soprattutto nei case meno spaziosi.
Alimentatore modulare:
Alimentatore nel quale è possibile collegare solamente i cavi di cui si ha realmente bisogno.
Di conseguenza riduce il numero e l’ingombro dei cavi con un conseguente vantaggio in termini di spazio occupato e di circolazione dell’aria. MODULARITA'
- Schede audio
Lettori di schede HARDWARE: periferiche
Rendono possibile l’interazione tra uomo e macchina, in generale con il mondo esterno
Dispositivi di ingresso – input • Dispositivi di uscita – output DISPOSITIVI DI INPUT

Contrazione delle parole FIRM (stabile) e SOFTWARE.
È un programma, ovvero una sequenza di istruzioni, integrato direttamente in un componente elettronico.
Il suo scopo è quello di avviare il componente stesso e consentirgli di interagire con altri componenti hardware tramite l'implementazione di protocolli di comunicazione o interfacce di programmazione.
Il firmware è installato direttamente dal produttore del dispositivo alla fine del processo produttivo.
Il firmware normalmente risiede stabilmente nell'hardware per cui è stato progettato e fino a pochi anni fa non era modificabile dall'utente finale.
Recentemente molti dispositivi consentono l'aggiornamento del firmware.. SOFTWARE: software di BASE
È la parte del software più vicina all'hardware della macchina.
Si divide normalmente in 3 categorie principali:
Sistemi operativi
Compilatori ed Interpreti • Librerie SOFTWARE: Sistema Operativo
Il SISTEMA OPERATIVO è il software di sistema che gestisce e controlla le risorse e le attività del computer
È costituito da tutti i programmi di base, ai quali spetta il compito di controllare e rendere possibile l’utilizzo del computer FUNZIONI:
Gestisce e controlla le risorse e le attività
Controlla il flusso di dati tra l’unità centrale e le periferiche • Fornisce un’interfaccia utente: riga di comando o grafica ESEMPI: SOFTWARE: Sistema Operativo
MS-DOS: MicroSoft Disk Operating System
Microsoft Windows: 95, 98, 2000, ME, Vista, 7, 8, 8.1, 10
Unix: Linux (con tutte le sue distribuzioni: Ubuntu, Suse, ...), Solaris, ecc • Apple: System Software 1, ..., 7; Mac OS 8, 9, X, macOS
Apple iOS: sistema operativo iPhone, iPod ed iPad, versioni 1, ..., 13, 14 • Google Android: sistema operativo smartphone, versioni 1, ..., 10, 11

COMPONENTI:

Kernel
Gestore dei processi
Gestore della memoria centrale
Gestore della memoria secondaria • Gestore dei dispositivi
Interfaccia utente SOFTWARE: Sistema Operativo
È il motore di un sistema operativo.
È il software che ha il compito di fornire ai moduli che compongono il sistema operativo e ai programmi in esecuzione sul computer le funzioni fondamentali ed un accesso controllato all'hardware, sollevandoli dai dettagli della sua gestione.
Tipologie: KERNEL: MICROKERNEL: SOFTWARE: Sistema Operativo
Implementa soltanto un numero molto ristretto di funzioni, delegando il resto ad altre parti esterne dette server o moduli in comunicazione con il kernel stesso
Vantaggi:
Maggiore semplicità del suo kernel
Maggiore semplicità del suo sviluppo
Possibilità di cambiare facilmente i moduli
Maggiore tolleranza ai guasti: se un modulo "crolla" (crash), solo la funzionalità del modulo s'interrompe, ed il sistema rimane funzionale e gestibile dall'amministratore
Svantaggi:
Interazione più complessa e costosa fra kernel e le altre componenti del SO stesso, che spesso rallenta il sistema e/o lo rende meno stabile. SOFTWARE: Sistema Operativo KERNEL TRADIZIONALE o monolitico:
Integra direttamente:
La gestione della memoria virtuale
Lo scheduler e i gestori di file system
I driver necessari per il controllo di tutte le periferiche collegate.

È un insieme di funzioni che si inseriscono nel sistema operativo e che devono essere usate in ogni accesso al dispositivo stesso. SOFTWARE: Sistema Operativo INTERFACCIA UTENTE: GUI (Graphical User Interface)
È l’interfaccia utente grafica di un sistema operativo
Definisce gli elementi grafici usati per interagire con il computer ed usa simboli di facile interpretazione
Include:
Desktop
Menu a tendine, ribbon menu
Icone, puntatore del mouse
Elaboratore testi
Fogli elettronici
Database
Presentazione
Email
Navigazione • Contabilità SOFTWARE: Applicativo
- Presentazione
Didattica
Pubblicità
Intrattenimento • Editoria RETI DI CALCOLATORI:
Sistema di collegamento tra 2 o più computer che rende possibile lo scambio di informazioni e la condivisione delle risorse
Le informazioni sono distribuite tra più utenti
Tipologie: LAN, WAN, MAN
Velocità: bps (bits per second), Kbps, Mbps
Protocolli: TCP/IP, HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, ecc RETI DI CALCOLATORI: tipologie
LAN – Local Area Network: rete locale, collega computer disposti in uno stesso edificio e stessa organizzazione

MAN – Metropolitan Area Network: rete metropolitana, collega computer disposti in diversi edifici di uno stesso territorio
WAN – Wide Area Network: rete geografica, collega un numero elevato di computer in diversi edifici dislocati su vaste zone di territorio
Internet? RETI DI CALCOLATORI: Cosa occorre per connettersi in rete?
Il computer deve possedere una scheda di rete: Ethernet, Wireless, Bluetooth • Modem: MOdulatore-DEModulatore, dispositivo di interconnessione tra computer e rete telefonica
Linea telefonica: analogica, digitale (ADSL) INTERNET: RETI DI CALCOLATORI:
Internet è una rete ad accesso pubblico che connette vari dispositivi in tutto il mondo. Rappresenta il principale mezzo di comunicazione di massa, che offre all'utente una vasta serie di contenuti potenzialmente informativi e di servizi.
Si tratta di un'interconnessione globale tra reti informatiche di natura e di estensione diversa, resa possibile da una suite di protocolli di rete comune chiamata «TCP/IP»
Il principale servizio di Internet è il WWW MODULO 4: RETI DI CALCOLATORI RETI DI CALCOLATORI: WWW WWW – World Wide Web:
Nel 1991 Tim Berners Lee definisce il protocollo HTTP
HTTP – HyperText Transfer Protocol: sistema che permette una lettura ipertestuale, ovvero una lettura non sequenziale di documenti, saltando da un punto all’altro mediante l’utilizzo di LINK
Nel World Wide Web, le risorse disponibili sono organizzate secondo un sistema di librerie, o pagine, a cui si può accedere utilizzando appositi programmi detti web BROWSER BROWSER: RETI DI CALCOLATORI: WWW
Software con cui è possibile navigare visualizzando file, testi, ipertesti, suoni, immagini, animazioni, filmati.
Microsoft Internet Explorer ed Edge • Mozilla Firefox
GoogleChrome
Apple Safari
OperaWeb