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Alfabetizzazione Informatica teoria : Software e Hardware
Cos'è l’informatica Il termine informatica nasce da “informazione automatica” , questa avviene attraverso l'utilizzo di un elaboratore. Un elaboratore funziona anche con gli elementi di input che sono informazioni in ingresso e output informazioni in uscita (che vengono elaborate dall’elaboratore). Vi sono anche periferiche che sono sia input che output (schermo touch o modem -sistema che modular informazione da analogico a digitale e viceversa, per la connessione che funzionava con modulatore e demodulatore, era usato al posto dei moderni router per collegarsi ad internet, la differenza è che quelli di oggi lavorano solo in digitale-) Struttura e funzionamento di un computer Macchina di Von Neumann:
- Memoria centrale , ovvero la RAM , è la memoria principale del nostro computer. E’ una memoria veloce e viene scritta e cancellata continuamente (serve più al funzionamento dell’elaboratore)
- La memoria centrale interagisce con la CPU (Central Processing Unit) , all’interno della scheda madre elabora le informazioni ed è formata da Unità aritmetica-logica (ALU) e un’ Unità di controllo - La memoria centrale comunica anche con la memoria di massa , viene scritta e mantiene le informazioni, e con le periferiche di input e output. (Nel computer la memoria di massa è l'hard disk). Cos'è un computer Un computer è un elaboratore di informazioni , è una macchina programmabile in grado di eseguire operazioni ad alta velocità: ● Memorizzare dati ● Interagire con dispositivi ● Eseguire programmi (ognuno con una diversa funzione). Un programma è una sequenza di istruzioni che il computer esegue per svolgere una certa attività Sistema binario Il computer trattiene le informazioni in forma digitale, tutto ciò che riguarda l'informatica funziona traducendo qualsiasi informazione in numeri, in 0 e 1 (linguaggio macchina). 1 significa acceso e 0 significa spento. Tutto ciò che è digitale comprende questo linguaggio. Codifica ASCII ASCII è un codice per la codifica di caratteri. Ogni numero della codifica Ascii è convertibile in una stringa di 8 bit (un bit sarebbe 0 e 1) (un byte 8 bit). Hardware -Software: Architettura a strati del computer
L'elaboratore è composto da un elemento hardware (componente solida composta da dispositivi, ovvero periferiche di input o output, e componenti, ovvero parti del computer ) e uno software ( l'insieme delle componenti intangibili di elaborazione), che non possono funzionare da soli. Firware : parte di software preinstallata, scritta in linguaggio macchina e serve per poter fare capire al computer le periferiche collegate e quali comandi deve inizialmente avviare per eseguire il software di base (ovvero il sistema operativo , come ANdroid, IOS, Windows) A un livello più “basso” c’è il sistema applicativo e di comunicazione, serve a svolgere varie funzioni e per essere utilizzata ha bisogno del software di base del sistema operativo. Componenti Hardware. Le più importante sono : ● Cpu : microprocessore di base del computer o unità centrale di elaborazione dove viene processato tutto ciò che fa funzionare il computer. E’ la componente principale, controlla e coordina le diverse parti del computer, si occupa anche della gestione della memoria (soprattutto la RAM,Random Access memory), esegue operazioni aritmetico-logiche , esegue le istruzioni dei programmi e gestisce anche il flusso dei dati. C’è uno slot per la scheda madre, gli slot per la memoria RAM, altri per scheda video, audio,ecc. La CPU si scalda molto per via della continua e complessa attività, per raffreddarla prima si metteva un dissipatore ad aria (piccola ventola), con le nuove Cpu c’è un sistema di raffreddamento a liquido. La CPU è tenuta ferma da un pezzo di metallo ed è collegato in vari modi alla scheda madre Cpu e transistor La CPU consiste in un circuito integrato su un wafer di silicio, un circuito integrato si compone di un insieme di transistor , ve ne sono milioni nella CPU. Un transistor è un piccolo dispositivo elettronico semiconduttore, in grado di ampliare la potenza di un segnale elettrico. Il transistor trasforma il valore logico 0,1 in impulso elettrico ● La memoria di lavoro: RAM e ROM
un'evoluzione del floppy disk ed è molto utilizzato come scheda di memoria estraibile in console per videogiochi, telecamere o il cellulare) , chiavetta USB ( periferica di memoria trasportabile di piccolo formato che può essere collegato a una porta USB di un computer .Una chiave USB ha un supporto di memoria flash ,non volatile e riscrivibile : i dati non spariscono se fuori tensione e quindi viene a mancare la corrente. Immagazzina i bit di dati in celle di memoria ma i dati sono conservati quando l'alimentazione elettrica è interrotta .Ha un'elevata velocità ed è a basso consumo. Rappresenta quindi una vera e propria evoluzione dei di rom e dvd di rom. ● linee di interconnessi one (bus) ● connettori di espansione (slot) per le schede aggiuntive e quelle per la connessione periferica La formattazione , in informatica, è l’operazione tramite la quale si prepara per l'uso un supporto di memorizzazione di massa, come un disco fisso. Sono interessati a tale operazione tutti i supporti di archiviazione. In pratica la formattazione azzera completamente ciò che c’è in una memoria di massa e i dati non possono essere recuperati: vengono sia eliminati I dati che la base in cui vengono memorizzati, creando una strada “vergine”. DIFFERENZA CANCELLARE O FORMATTARE DATI : Quando cancelliamo un file in realtà non viene cancellato completamente ,il file resta comunque a esserci, a lasciare una traccia, ma non è registrato nel filesystem , ovvero dall’archiviazione e localizzazione dei file. Può essere recuperato solo se lo spazio che occupava il nostro file non è stato sovrascritto All’interno del computer ci sono i bus , cioé le piste scritte nella scheda madre, da cui passano dati (DBus), indirizzi (SBud) o ci sono bus di controllo (CBus) PCI BUS: alloggi schede e dispositivi PC Si è passati dallo slot AGP alla PCI e PCI express, più moderni
Le connessioni esterne Le porte seriali ● connettori esterni per il collegamento di modem o connessione ad altri computer ● generalmente ce ne sono 2 identificate con le sigle COM1 e COM ● 9 o 25 pin Le porte parallele ● connettore esterno per il collegamento delle stampanti ● generalmente ce n'è 1 sola identificata dalla sigla LPT Le connessioni USB ● USB = Universal Serial Bus ● un nuovo tipo di connessione che dovrebbe soppiantare tutti gli altri tipi (seriale, parallelo ecc.) Le porte PC-CARD ● su portatili (anche chiamate PCMCIA) Le porte wireless ● Wi-Fi ● Bluetooth Diversi tipi di computer ● Mainframe ● Minicomputer ● Personal Computer (PC): Palmare era il precursore dello smartphonhe, fungeva da computer ma computerizzato USBc: porta picola USB: grande
Il Software si divide fondamentalmente in 2 categorie:
- Software di base : necessario per l’avvio (Bios) e per il funzionamento del computer (Sistema Operativo).
- Software applicativo : programma installato da un OPERATORE, ad esempio programma di videoscrittura, di calcolo o di GRAFICA, che se non presente non crea problemi di funzionamento.
BIOS – Basic Input-Output System
Il BIOS consente di ottenere le informazione di base sul computer e di tutte le sue periferiche, il cui funzionamento può essere modificato mediante apposite schermate dedicate. Mediante il BIOS è possibile modificare l’ ordine delle periferiche d’avvio del computer, la data e l’ora del sistema, attivare o disattivare alcune periferiche integrate (scheda audio, scheda video, scheda di rete,…) Sistema Operativo è il software essenziale di un calcolatore, cioè quel software senza cui il calcolatore non può essere usato. È un insieme di funzioni di base che permettono di gestire tutte le risorse (hardware) del calcolatore: dispositivi principali di ingresso/uscita (tastiera, mouse, schermo) Il sistema operativo (spesso abbreviato in S.O.) è formato da 6 strati strettamente in relazione tra di loro, infatti ogni strato superiore si serve di quello inferiore per lavorare al meglio. Questo schema gerarchico di livelli viene chiamato a buccia di cipolla perché questo schema di livelli ricorda una cipolla. Sistema Operativo •Nucleo (o kernel ): Il nucleo è la parte più importate dell'intero SO perché gestisce la CPU (il processore). Riordina i file in esecuzione ed assegna ad ogni programma un processo. Mentre un programma è la lista delle azioni che un programma deve fare mentre è in esecuzione un processo è la "strada" che il computer deve fare per arrivare al programma ed avviarlo, perciò mentre un «programma» è un'entità statica un «processo» è un'entità dinamica. I computer che eseguono più programmi contemporaneamente vengono chiamati multiprogrammati. •Gestore della memoria: Il sistema operativo si occupa di frazionare la memoria e i programmi in sezioni chiamate pagine e segmenti effettuando periodicamente il caricamento e lo scaricamento dei programma, man mano che viene eseguito oppure termina la sua esecuzione. Inoltre, il So, garantisce sempre ai programmi in esecuzione un'enorme quantità di memoria chiamata memoria virtuale. Grazie alla memoria virtuale il SO simula uno spazio di memoria maggiore di quello fisicamente presente. Questo risultato viene raggiunto utilizzando uno spazio di memoria secondaria su altri dispositivi, solitamente sul disco fisso. La memoria secondaria utilizzata a questo scopo è comunemente chiamata file di paging. Le operazioni di spostamento delle pagine dalla memoria di massa alla memoria fisica sono chiamate swapping. •Gestore delle periferiche: Le periferiche che un SO deve gestire sono costituite da tutti i componenti hardware del calcolatore, sia interni che esterni connessi attraverso delle porte (USB, seriali..): tra di esse c'è il mouse, la tastiera, la stampante, il masterizzatore e ancora altri… II SO deve quindi "regolare" l'utilizzo di queste risorse, cioè deve assegnarle ai processi che ne fanno richiesta durante la loro esecuzione. Puo talvolta succedere che più processi richiedono contemporaneamente una risorsa unica. II SO offre agli utenti la possibilità di aumentare in modo virtuale il numero delle periferiche stesse attraverso lo spooling: il termine deriva dall'acronimo SPOOL (Simultaneous Peripherical Operation On
Line) che indica un meccanismo che consente a diversi processi l'uso contemporaneo della stessa periferica. Un caso è quello in cui una sola stampante è collegata al PC e più processi mandano in stampa dei documenti: il SO risolve le richieste contemporanee generando gli output dapprima sul disco (file di spool) in aree riservate ai vari utenti, poi lanciandoli in stampa uno alla volta. •File system: Sistema gestione file, dove sono i blocchi liberi e quelli occupati. Il file system provvede alla gestione di tutto quanto deve essere archiviato sulle memorie di massa: ogni "elemento" che viene registrato su memoria di massa prende il nome di file. Il file system consente sia all'utente che al programmatore di riferirsi ai file attraverso un nome simbolico di identificazione e di organizzare i file in cartelle (directory) e in strutture gerarchiche.Il file system deve: Sistema Operativo: File System •gestire in modo ottimale lo spazio disponibile della memoria di massa per le registrazioni richieste dagli utenti •garantire all'utente l'accesso ai dati contenuti in un file, in modo molto veloce, anche in presenza di richieste di accesso dello stesso file da parte di più utenti •fornire agli utenti meccanismi di protezione dei file a diversi livelli rispetto a interventi dannosi o non autorizzati da parte di altri utenti rendere disponibili in modo semplice le operazioni di uso comune sui file, quali la copia di un file, la cancellazione, il cambio del nome, l'elenco dei file presenti sul supporto di memoria di massa, la visualizzazione delle informazioni contenute in un file Un disco viene fisicamente suddiviso in tracce e settori, quindi un insieme di tracce formeranno un cluster. Ogni file occupa un numero di blocchi che gli vengono assegnati dal SO (allocazione dei cluster) non necessariamente contigui tra loro; sempre il SO deve mantenere una tabella dove segna quali sono i blocchi liberi e quali quelli occupati per poterli assegnare alle nuove richieste. •Interfaccia utente: L'espressione interfaccia utente (o shell) indica quelle parti che frappongono tra la macchina e l'utente, permettendo a quest'ultimo di dialogare con la macchina, permettendogli di poter gestire le funzionalità di un sistema.L'interfaccia utente può essere di tipo CUI (Command User Interface) o GUI(Graphical User Interface). Le interfacce di tipo CUI sono tipiche dei sistemi operativi a linea di comando, per esempio MS- Dos o Unix, quelle di tipo GUI sono utilizzate nei sistemi operativi "friendly user", per esempio Windows,MacOS o Linux. •Programmi aggiuntivi: Sono tutti quei programmi, installati insieme al Sistema Operativo, non indispensabili per il funzionamento della macchina, ma che permettono una personalizzazione e/o impostazione del S.O. per le necessità di ogni singolo utente. Quali sono i S.O. più diffusi? I sistemi operativi più diffusi sono i Windows di Microsoft (che hanno soppiantato I'MS-DOS), il MacOs di Macintosh, Linux e Unix utilizzati soprattutto per i server o in ambito di ricerca.
