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INFORMATICA
L’informatica (informazione + automatico) è il concetto di trattamento automatico dell’informazione. Il concetto di informazione è diverso da quello di dato: i dati sono la rappresentazione monitorata per es. di un fenomeno, l’informazione è l’interpretazione dei dati, che consente di prendere decisioni. Dall’informazione si ricava la conoscenza. DATA SCIENCE (scienza dei dati) e BIG DATE (grandi dati) internet L’informatica si occupa di conservazione, elaborazione, rappresentazione, informazione. Nell’informatica è importante la metodologia; un aspetto importante è il metodo computazionale, cioè l’abilità di portata generale che ha a che fare con l’astrazione, la rappresentazione_. Pensiero computazionale_ : formulare, comprendere un problema e progettare una soluzione in termini di algoritmi. IL COMPUTER “Modello di processore umano”: rappresentazione dell’elaborazione di un essere umano quando interagisce con il computer. L’essere umano utilizza i canali percettivi per interagire con l’esterno; il computer fa la stessa cosa: videocamera per gli occhi, il mouse per il tatto, ecc. Le percezioni rimangono impresse nella memoria: la percezione arriva al cervello, elabora i dati sensoriali e ricava l’informazione (processore percettivo; es. vedo una sedia e la riconosco come tale). Da qui l’informazione passa al processore cognitivo (per es. voler spostare la sedia), che di conseguenza invia le azioni da fare al processore motorio, che controlla i muscoli e a loro volta restituiscono delle percezioni sensoriali al corpo. Più l’attenzione
dell’essere umano è alta, più i processori lavorano bene. L’attenzione è fondamentale anche per la memoria di lavoro (working memory): il processo cognitivo riconosce per es. la funzionalità della sedia perché mi ci sono seduta una volta e così questa informazione va alla memoria di lavoro, che poi manda l’informazione alla memoria a lungo termine, che a sua volta può essere rielaborata dalla working memory. Questo è il modello che raffigura come funziona l’essere umano, anche se meno complesso perché non tiene conto di alcuni aspetti, come le emozioni. Il computer è stato creato cercando di imitare l’essere umano: riceve i dati dai sensori attraverso i dispositivi di input (es. microfono, mouse, telecamere), li elabora (i computer hanno capacità matematiche, logiche, memorizzano i dati utili nella memoria a breve e lungo termine; es. registri di chiamata) e mostra le rielaborazioni attraverso i dispositivi di output (display, altoparlante) Che cos’è il computer? Il computer è un elaboratore elettronico digitale (codifica semplificata, utilizza il sistema binario). Il BIT è l’unità elementare dell’informatore ( l’essere umano utilizza il sistema decimale, attraverso i numeri da 0 a 9, riusciamo a comporre qualsiasi numero; nel computer non esiste il sistema decimale ma quello binario ha solo due valori, lo 0 e l’1. 01= 1 10=2 11=3 100= 101=5 111=6 1000=7) Noi diamo al computer valori decimali, che trasforma in valori binari ( codifica binaria) , esegue le operazioni e ci da il risultato in valore decimale, questo perché il computer lavora meglio con i valori binari. Sistema binario: modo per fare le operazioni, capire se un numero è più grande di un altro. 1 bit= 0 o 1 2 bit= 00 01 10 11 (posso avere un codice solo per 4 cose diverse) 3 bit= 000 001 010 011 100 101 110 111 (posso codificare 8 cose)
TIPOLOGIE COMPUTER
Supercomputer(rari e costosi) Elevata capacità di elaborazione, singole applicazioni. Es. computer utilizzati in campo astronomico Mainframe Funzioni di elaborazioni di un gran numero di dati Minicomputer Primi elaboratori a costo ridotto utilizzati nelle aziende Personal computer Utilizzo individuale Network computer (Intranet) Pers. Computer con cui si può lavorare in azienda Terminali Tastiera + monitor; utilizzati in aziende con dati di grande riservatezza: non hanno memoria Smartphone, tablet Sistemi mobili per utilizzo individuali (app diversificate, interazione multimediale, sensori) Dispositivi indossabili (wearables) Dimensioni molto ridotte Disappearing computer Dimensioni molto ridotte. Es. computer della lavatrice
STRUTTURA DEL COMPUTER
Elaboratore ( elabora i dati per ricavare informazioni) Elettronico ( utilizza i componenti elettronici, es. linguaggio macchina) Digitale ( utilizza il sistema binario) È uno strumento versatile. BUS: tutte le componenti comunicano tra di loro attraverso il BUS; è un dispositivo che gestisce la comunicazione CPU: unità centrale di elaborazione; l’insieme dei circuiti è detto microprocessore. E ‘il cervello del computer, esegue l’algoritmo. La velocità con cui esegue l’algoritmo è data dal clock , che misura la frequenza in MHz (megahertz = milioni) o in GHz (gigahertz). La CPU legge le informazioni, le decodifica ed esegue le istruzioni. Si trova nella scheda madre. Struttura:
B U S
CPU Memoria primaria Memoria secondaria Dispositivi input/output Registri Unità logica aritmetica (ALU) Unità di controllo (UC)
Memoria cache (interne o esterne al processore): più veloce della principale, ma anche più piccola (MB), volatile Memoria principale (primaria): veloce, volatile, a alcuni GB (medie dimensioni) Memoria secondaria: lenta, notevoli dimensioni, permanente La memoria principale è costituita da memoria di tipo RAM, che consente l’accesso ai dati senza dover rispettare un determinato ordine. Tipi di RAM: DRAM: dynamic RAM più diffusa, la CPU deve continuamente aggiornarla perché si cancella rapidamente SRAM: static RAM mantiene i dati finché è alimentata, più costosa a veloce della DRAM, viene utilizzata per realizzare la memoria cache Istruzioni e dati sono contenuti in un insieme di celle. Ogni cella di memoria è identificata da un numero, chiamato indirizzo di memoria (ogni dato ha una precisa collocazione). All’interno della memoria l’informazione è rappresentata dai BIT; indirizzi e dati di memoria vengono convertiti in codifica binaria CON N° BIT POSSO CODIFICARE 2 N VALORI BYTE sequenza di bit (8 BIT = 2 3 ). Una cella di memoria contiene una sequenza di byte, detta parola (word). Con 1 byte posso codificare 256 cose (perché 2 8 = 256). Con 2 byte posso codificare 2 16 valori MULTIPLI DEL BYTE Kylobyte KB 10 3 Megabyte MB 10 8 Gigabyte GB 10 9 Terabyte TB 10 12
DIMENSIONI DELLA MEMORIA: quelle tipiche vanno da 2 GB a 32 GB. IL n° massimo di indirizzi di memoria dipende dal n° di bit di cui dispone il registro. Lo spazio di indirizzamento indica il massimo n° di indirizzamento disponibile. Con un registro indirizzi di 32 bit si possono indirizzare 2 32 celle di memoria ( 32 4G). Se il registro indirizzi non dispone di un sufficiente n° di bit, parte della memoria primaria non sarà utilizzata. TEMPI DI ACCESSO: tempo necessario per leggere o scrivere una parola di memoria; i tempi di accesso delle memorie primarie dei computer attuali è di nanosecondi. La memoria RAM è ad accesso diretto, veloce, costosa, di dimensioni imitate e volatile. Le memorie ROM assomigliano alle RAM ma non sono volatili e sono di solo letture. Alcune memorie ROM sono: PROM, EPROM, AEROM, EEPROM. Il BIOS è un programma per l’avviamento del computer MEMORIA SECONDARIA (o di massa): conservano in maniera permanente (dischi rigidi = hard disk, CD, DVD) La scheda madre ha funzione di integrazione e comunicazione. La ALU (la parte che si occupa di fare i calcoli) utilizza l’aritmetica in base 2. Tutti i caratteri devono essere codificati in codifica binaria (ogni lettera, numero, carattere speciale). La codifica si basa sulla nozione posizionale (100 è diverso da 001, cambia la posizione dell’1 e di conseguenza anche il valore). Data una base B (nel valore decimale è 10), le cifre C possono assumere valori da 0 a B-1 (ovvero 9 nella base decimale 132810 = 1 x 10 3 = 1000 3 x 10 2 =300 2 x 10 1 = 20 8 x 10 0 = A seconda della posizione, la cifra va moltiplicata all’esponente del valore della cifra.
