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Una panoramica introduttiva all'informatica, spiegando cosa sono computer, hardware e software, e fornendo un saggio dei diversi tipi di elaboratori informatici. Viene inoltre discusso sulla importanza di interfacce per gestire i dispositivi collegati al computer e sulla protezione dei dati. Il testo include anche una sezione sui requisiti di utilizzo del computer e sul sistema operativo.
Tipologia: Dispense
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L’informatica è l’acronimo dei termini: Infor mazione auto matica. Tecnologia che consente il trattamento automatico delle informazioni, rappresentate dai dati, per mezzo di elaboratori cioè i computer. Dato: rappresentazione codificata dell’informazione Computer: macchina in grado di elaborare grandi quantità di dati in modo automatico ad altissima velocità, di memorizzare e ritrovare informazioni organizzate in modo strutturato. In riferimento ai compiti sopra citati, si può parlare di Information Technology (IT) disciplina che si occupa delle tecnologie informatiche, cioè delle tecnologie dell’archiviazione, dell’elaborazione, della trasformazione e della rappresentazione delle Informazioni. In un computer, nei suoi dispositivi, nei suoi circuiti, le informazioni sono codificate in sequenze di 0 e di 1, cioè i bit, utilizzando così il sistema digitale binario. Il computer è un insieme di parti “concrete” chiamate genericamente Hardware e di istruzioni che guidano la macchina nei vari compiti, cioè il Software. Le istruzioni sono contenute in Programmi progettati e realizzati, scritti, utilizzando un insieme di regole sintattiche e di “parole chiave” che consentono al programmatore di “dialogare” con la macchina in un linguaggio comprensibile ad entrambi, cioè con un Linguaggio di programmazione. Hardware : sono i componenti fisici del computer, circuiti elettrici ed elettronici, cavi, supporti, schede, monitor, tastiera, dischi, stampanti, etc… Il termine si riferisce al “materiale”. Software: sono i programmi, con i loro propri dati, che stabiliscono le modalità di funzionamento della macchina e che si trovano o attivi nella memoria centrale o memorizzati nella memoria di massa. Il Software si suddivide in:
Mainframe È un sistema di grandi dimensioni, utilizzato spesso nelle reti di computer, che gestisce diverse centinaia di computer mettendo a disposizione le sue enormi memorie di massa e i suoi molti processori. A volte i computer collegati ad un mainframe non posseggono unità di memoria proprie o processori propri: per questo motivo sono chiamati terminali stupidi. Questa tipologia sta comunque scomparendo. I mainframe sono diffusi, negli ospedali, nelle grandi aziende che devono mantenere notevoli quantità di dati in una unica sede ai quali devono accedere tutte le filiali periferiche. Minicomputer Quando si tratta di decine di calcolatori che accedono al sistema informatico si parla di minicomputer: è lo stesso concetto dei mainframe in scala ridotta. Si trovano in realtà aziendali di piccole, medie dimensioni: anche in questo caso decine di terminali stupidi accedono alle risorse messe a diposizione. In realtà, questo tipo di sistemi va scomparendo, o meglio si sta trasformando in server, una macchina, cioè, a cui gli utenti si collegano non tramite terminali, ma attraverso personal computer dotati di scheda di comunicazione. Rivedremo questi concetti quando si parlerà di reti di computer. Workstation La definizione di workstation è quella di un personal computer che ha capacità di elaborazione, memorizzazione, grafiche e costo superiori a quelle di un personal computer standard. La definizione rende già l’idea di quanto sia difficile distinguere un PC di fascia alta da una workstation. Diciamo che la struttura di una workstation appare potenziata: il monitor risulta essere di notevoli dimensioni per visualizzare anche immagini ad alta definizione, mentre uno o più processori consentono di trattare una grosse mole di dati (di solito di natura grafica). Personal Computer Il personal computer (PC) è ormai conosciuto da tutti. È un piccolo sistema indipendente in termini di risorse e dedicato ad un unico utente. Con un PC si può scrivere, navigare in internet, giocare, ecc. ma c‟è sempre un solo utilizzatore. Le tipologie dei PC sono diverse e sempre in evoluzione. Per adesso si può distinguere in: PC: Computer Fissi o Desktop
È il personal computer da scrivania, non facilmente trasportabile da un luogo ad un altro, ma destinato a restare dove è lasciato, collegato alla corrente elettrica ed alla linea telefonica per la navigazione in Internet. Normalmente è formato da un contenitore metallico, detto case o cabinet, che contiene le componenti elettroniche che costituiscono il vero e proprio calcolatore, come il processore, le memorie, ecc. È dotato di monitor, mouse e tastiera. A seconda della forma del case, ci sono diversi formati: Tower: il case è disposto come un parallelepipedo verticale, come una torre. È una soluzione che permette una facile aggiunta di componenti, quindi il computer risulta facilmente espandibile. Viceversa risulta di notevole ingombro. Non è facilmente soggetto a surriscaldamento, dato che ha una sola faccia a contatto con la superficie d’appoggio, quindi permette facilmente la dispersione del calore prodotto. È una soluzione usata per computer potenti che sono soggetti ad espansione ed aggiornamenti. MiniTower: come aspetto sono simili ai precedenti, sono più larghi e più bassi. Come in precedenza sono difficilmente soggetti a surriscaldamento. Hanno un ingombro inferiore ma risultano meno facilmente espandibili. Sono i più diffusi nell’uso domestico. Desktop: è la soluzione che ha meno ingombro. Il case è appoggiato in orizzontale e il monitor è posto sopra. Il difetto è la maggior facilità di surriscaldamento. Compatto: è la soluzione con il case integrato nel monitor, tutto in un blocco. Le possibilità di espansione sono molto ridotte. Portatili Un computer portatile, o laptop o notebook, come dice il termine, è un sistema trasportabile, di dimensioni ridotte, a forma di libro con monitor piatto da una parte e tastiera dall’altra. Hanno una batteria ricaricabile (di solito al litio) che ne permette l’uso anche in assenza di corrente. I componenti sono miniaturizzati ed ottimizzati per permette il maggior risparmio di energia possibile. Tablet PC Il Tablet PC è un normalissimo computer portatile, generalmente di piccole dimensioni (lo schermo più diffuso è di 12 pollici), con cui si interagisce anche grazie all’uso di una penna, e il cui ” inchiostro digitale‟ può essere riconosciuto e convertito in testo. Alcuni modelli possono essere utilizzati anche con le dita, essendo dotati di schermi sensibili al tocco (touchscreen); in alcuni casi hanno anche capacità multitocco (multitouch) a dieci dita.
Per poter gestire i diversi dispositivi collegati al computer, la CPU ha bisogno di apposite interfacce in grado di convertire e trasferire i dati memorizzati in opportuni segnali da e verso i dispositivi stessi. Alcuni circuiti di interfaccia sono parte della stessa scheda madre altri invece sono montati su apposite schede chiamate Controller inseriti negli Slot (connettore), gli alloggiamenti presenti sulla scheda madre. I dati che vanno e vengono dalla CPU verso la memoria o le schede di controllo “viaggiano” sui Bus che collegano i vari componenti interni del PC. Sono schede che espandono le funzioni della scheda madre per pilotare dispositivi interni od esterni. Alcuni esempi sono: scheda video con cui si connette il monitor; da essa dipendono il numero di colori del monitor, la risoluzione massima, la velocità dell’elaborazione grafica; scheda audio, attraverso la quale il computer è in grado di produrre o registrare suoni; scheda di rete per connettersi direttamente ad Una rete LAN, senza usare il modem; scheda SCSI consente di pilotare dispositivi che richiedono una più alta velocità nel trasferimento dei dati. Esistono altri tipi di schede, create per funzioni particolari, quali ad esempio la scheda di acquisizione video per collegare il computer alla televisione, ad un videoregistratore o ad una videocamera, e altre ancora di uso specialistico. La CPU ( Central Processin Unit) dirige tutte le operazioni ed è perciò definito il componente principale del calcolatore “la mente”. I dati e le istruzioni dei programmi, per poter essere elaborati, devono passare attraverso il microprocessore. La CPU è costituita da due componenti che svolgono funzioni diverse: ALU (Arithmetic Logic Unit): parte del microprocessore che esegue i calcoli e le operazioni logiche; CU (Control Unit): parte del microprocessore che si occupa della interpretazione delle istruzioni, del controllo della sequenza logica durante l’esecuzione, della memorizzazione dei dati intermedi e finali e dell’emissione delle informazioni. Il microprocessore è montato sulla scheda madre (mainboard), una scheda a circuito stampato che ha il compito di collegare meccanicamente ed elettronicamente CPU – RAM – Memorie di massa – Unità di Input/Output.
Sono i dispositivi che mettono in comunicazione il computer con l’esterno. Alcuni sono di solo ingresso (input) perché inviano dati al computer ma non ne ricevono mai, altri sono di solo uscita (output) perché ricevono dati dal computer senza inviarne, altri ancora sono contemporaneamente di ingresso e di uscita (i/o), come ad esempio i dischi. I più comuni dispositivi di solo input (dall’esterno all’interno) sono: Tastiera, Mouse, Lettore CD- Rom, Scanner, Microfono, Videocamera di solo output (dall’interno all’esterno):Monitor, Stampante, Casse acustiche, Videoproiettore di input e di output (entrambe le direzioni): Hard Disk, Floppy disk, Pen Drive, Masterizzatore, Scheda di rete, Modem. TASTIERA: Si collega ad una porta seriale dedicata, PS/2 oggi anche USB. E’ detta “estesa” per differenziarla dal vecchio tipo “standard”, e possiede 101 tasti, (104 se adattata per Windows), divisi in 4 gruppi:
Lo schermo è composto da una fitta griglia di celle al fosforo che, colpite dal fascio di elettroni del tubo catodico, si illuminano e formano l'immagine. Ogni punto dello schermo è detto Pixel. Le caratteristiche principali dei monitor sono: livello di risoluzione (800x600, 1024x768, ecc…) distanza tra i pixel (Dot Pich, max accettabile 0,28 mm) frequenza di rigenerazione dell’immagine (75 Hz o superiore) La dimensione di un monitor, espressa in pollici, è la misura della diagonale dello schermo. Le dimensioni più diffuse sono 17 e 19 pollici. Il monitor si collega al PC usando la porta che si trova sulla scheda video. STAMPANTI esistono tre categorie principali: laser: usano una tecnologia simile a quella delle fotocopiatrici, riescono a stampare molto velocemente e silenziosamente e offrono, inoltre, una migliore qualità di stampa. a getto d’inchiostro: producono stampe di qualità inferiore rispetto alle laser, sono più lente, ma anche più economiche e di dimensioni più contenute. La stampa avviene spruzzando sulla carta un sottilissimo getto di inchiostro liquido. ad aghi: sono le stampanti di vecchio tipo. Usano una testina ad aghi che preme su un nastro inchiostrato posto davanti al foglio come nelle vecchie macchine da scrivere. Una particolare categoria di dispositivi per stampare sono i Plotter che usano dei pennini ad inchiostro per disegnare su fogli di grande formato. Sono utilizzati nel disegno tecnico, nei centri di progettazione tecnica, e di architettura, negli studi professionali. Plotter - usato per le stampe di altissima qualità su grandi formati (progetti tecnici,poster pubblicitari, ecc..). Ha ingombro e costo elevato per cui viene usato esclusivamente per applicazioni professionali (studi tecnici, studi grafici, editorie). Casse acustiche. La scelta delle casse deve avvenire in funzione della scheda audio. Se essa è dotata delle sole funzioni di base si useranno casse economiche, mentre se è capace di riproduzioni audio di alta qualità e di effetti audio particolari Si potranno usare casse di qualità superiore e impianti audio sofisticati. Modem (MOdulatore DEModulatore) si usa per la trasmissione e la ricezione di dati attraverso la linea telefonica. La velocità con cui il modem è in grado di scambiare i dati si misura in
Kbit/secondo (Kbps) cioè il numero di bit trasferiti in un secondo. Esistono quattro tipi principali di modem: Standard: usato con la normale linea telefonica analogica; nelle connessioni “dial-up” trasferiscono dati alla velocità di 56 Kbps, che è velocità massima possibile della linea. ISDN: raggiungono i 128 Kbps e si usa solo con linea ISDN, una linea telefonica digitale particolare, (oggi un po’ in disuso). ADSL: usato con la linea ADSL, una linea telefonica speciale, che permette di essere collegati in rete in modo permanente 24/24h. La velocità varia da un minimo di 640 Kbps ai 2, 4, 10, 20 Mbps. GSM: permette di effettuare collegamenti tramite il cellulare; usato prevalentemente con i computer portatili. CD-ROM (Compact Disk): dischi che si basano su un sistema di lettura ottico (laser), sono usati per contenere sia musica sia dati e programmi. La sigla ROM (Read Only Memory) indica che i dati, una volta scritti, sono indelebili e potranno essere soltanto letti. La capacità varia da 650 a 700 Mbyte equivalenti, se audio, da 74minuti a 80minuti. La memorizzazione dei dati, (masterizzazione), avviene “bruciando” con il laser la superficie, (da lucida diviene opaca); i dati scritti sul disco ottico non possono più essere cancellati. Esistono anche i dischi CD “riscrivibili” (CD-RW) che consentono la cancellazione e la riscrittura per un numero comunque limitato di volte (ad ogni cancellazione la superficie tende ad assottigliarsi sempre più finché diventa inutilizzabile). Infine un altro dispositivo input/output ormai diffuso è la chiavetta USB che permette appunto di salvare dati su di essa oppure da essa passarli sul pc.
Per comprendere come i singoli componenti influenzano le prestazioni complessive è opportuno capire il funzionamento di massima dei computer attuali. Quando diamo un comando per l’esecuzione di un programma, si verificano le seguenti fasi:
Si definisce come software l‟insieme dei programmi che possono operare sul calcolatore, cioè la componente logica di un elaboratore, in contrapposizione alla parte fisica detta hardware. Il software di un sistema informatico viene normalmente suddiviso in due categorie: Software di base: dedicato alla gestione delle funzioni elementari dell‟elaboratore; tale software lavora direttamente sul livello fisico (hardware) della macchina; Software applicativo: dedicato alla realizzazione di particolari esigenze dell‟utente e che riesce ad agire sull‟elaboratore solo con il tramite del software di base. La struttura logica gerarchica del software è la seguente: Il sistema operativo è Windows per intenderci (o Mac os, o Linux, ecc.). Un programma applicativo è un programma come Word, Excel, PowerPoint, … cioè un programma adatto a svolgere un preciso compito: scrivere un testo, realizzare un grafico, creare una presentazione, ecc. Il sistema operativo fa da tramite, da ponte, tra il programma applicativo e la parte hardware: ad esempio, quando da Word si avvia una stampa è Windows che si prende carico di gestire le operazioni. Quando si salva un file da Excel è Windows che si occupa di sistemarlo nella memoria, ecc. Il sistema operativo Il sistema operativo, indicato genericamente con la sigla SO, è un insieme di programmi e permette l‟interazione tra gli utenti e l‟hardware di un computer. Il sistema operativo:
5. CBT (Computer Based Training): software per (auto)addestramento al computer, ecc.
L’ergonomia è la scienza che studia il modo migliore di strutturare un ambiente, il luogo e gli strumenti di lavoro di lavoro al fine di non danneggiare la salute del lavoratore e migliorare il suo rendimento. La legge italiana, attraverso al d.lgs 81/08, testo unico sulla sicurezza, successivo alla legge 626/94, la legge sulla sicurezza nei luoghi di lavoro, si occupa di stabilire le regole per la protezione della salute dei lavoratori che utilizzano il computer. Alcuni accorgimenti per rendere una postazione di lavoro al computer ergonomia sono: Illuminazione Evitare che la luce giunga direttamente sullo schermo del computer; la luce deve essere disposta in modo perpendicolare al monitor, l‟ambiente deve essere bene illuminato. Lavorando al computer si può causare un notevole sforzo per i muscoli degli occhi; basti considerare che un eccessivo contrasto luminoso tra il testo dello schermo, i caratteri della tastiera ed un documento cartaceo può causare fino a 25.000 fenomeni di adattamento dell‟occhio alla luce nell‟arco della giornata lavorativa. Un altro fattore di affaticamento è dato dalla stessa prolungata visione del monitor, visto che i muscoli degli occhi sono in posizione di riposo quando fissano oggetti posti a 6 metri di distanza, od oltre. Anche porre il monitor ed il documento cartaceo da consultare a distanze differenti costringe a continue variazioni ed accomodamenti di messa a fuoco, con conseguente affaticamento. La corretta postazione di lavoro Gli occhi devono essere a circa 40 - 60 cm dallo schermo con una inclinazione di circa 30° verso il basso, in modo da evitare riflessi; le braccia devono formare un angolo di circa 90° quando le mani sono poggiate sulla tastiera: eventuali braccioli della sedia devono permettere questa angolazione, in modo da non infossare le spalle: avambracci paralleli al pavimento e bene appoggiati sul tavolo; mantenere polsi distesi e dritti durante la digitazione;
il busto deve essere eretto: il sedile della sedia deve essere quindi regolabile in altezza ed inclinazione; utilizzare poggiapolsi per tastiera e mouse per evitare l‟affaticamento dei polsi; eventuali poggiapiedi; evitare di sovraccaricare le prese elettriche; il monitor deve avere: contrasto e luminosità regolabili, immagini stabili, caratteri ben definiti e facilmente leggibili, la possibilità di essere facilmente orientato; la tastiera deve essere autonoma e mobile, di basso spessore ed inclinabile, avere superficie opaca con caratteri e simboli ben leggibili e lo spazio sul tavolo davanti ad essa deve consentire un comodo appoggio per le mani e gli avambracci. Metodi che contribuiscono al benessere di chi utilizza un computer In particolare un lavoratore ha diritto ad una pausa lavorativa di 15 minuti ogni due ore di lavoro continuativo al pc. Quindi il lavoratore può interrompere l‟attività lavorativa per muoversi, distogliere lo sguardo dallo schermo e rilassare la vista, muovere la braccia e i polsi, ecc. Infatti, durante le ore passate davanti allo schermo di un computer, si assumono delle posture (posizioni) viziate e si rimane seduti per diverse ore. Queste posizioni di comodo, a lungo andare provocano dei fastidi o peggio ancora dei dolori in alcune parti del corpo, soprattutto la colonna vertebrale in zona lombare o cervicale: la migliore prevenzione per tutto questo, è il movimento: 5 minuti ogni 2 o 3 ore, dedicati a semplici movimenti.
Nel campo della sicurezza informatica, si definisce autenticazione il processo tramite il quale un computer, un software o un utente, verifica la corretta, o almeno presunta, identità di un altro computer, software o utente che vuole comunicare attraverso una connessione. La forma di autenticazione più semplice si fonda sull‟utilizzo di un nome utente e di una password (o parola d‟ordine). L‟autenticazione tramite nome utente è password è ormai molto diffusa nell‟ambiente delle reti e di Internet: per accedere alla propria postazione di lavoro in una rete aziendale o addirittura al proprio pc, per accedere alla posta elettronica in remoto, per le operazioni di home banking, per accedere a servizi di messaggistica istantanea, ecc. è sempre necessaria l‟autenticazione. Il motivo è ovvio: il sistema a cui si vuole accedere deve essere sicuro che l‟utente è proprio quello che ne ha il diritto.