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INFORMATICA
LEZIONE 1
Ogni computer ha all'interno dei componenti. Questa componentistica è montata su una scheda madre, che può essere di grandezze diverse. Lì sopra c’è tutto quello che fa funzionare il PC, in particolare la CPU. La CPU è la mente pensante del computer. È uguale per tutti? NO. È diversa per ciascun PC. Essa inoltre è presente su termostati, telefoni, tablet ecc. Con i termostati elettronici posso controllare temperatura, ora, tipo di funzione ecc. Può fare soltanto una cosa, è una cosa molto semplice, ma la deve fare bene. Altri esempi sono le centraline delle macchine, condizionatori in auto elettronici, codici a barre dei supermercati ecc. La stessa stampante ha all’interno la CPU, la quale può decidere se far fare scanner, copie monocolore o multicolore ecc. La struttura del PC è molto varia. In base all’architettura, posso, ad esempio, controllare le periferiche. L’architettura mi consente di acquisire dati da una tastiera, da un mouse, da un microfono, da uno scanner ecc. Queste sono periferiche d’ingresso. Per quanto riguarda le periferiche di uscita, sono periferiche alle quali la scheda madre invia i dati. Tutte le periferiche possono essere collegate a tutti i computer? NO. Tutti i computer possono accedere a qualsiasi tipo di periferica? NO. Però c’è una buona dose di internazionalizzazione. Per esempio, è stato creato lo standard USB che consente a parecchi tipi di periferiche di collegarsi a diversi tipi di computer. Poi si è passati a USB-C.
Periferiche di I/O → periferiche di input/output
All’interno del PC, io ho delle cosiddette “memorie”. A cosa servono? Servono a memorizzare tutti i dati che sto utilizzando. Esse sono memoria RAM e ROM. Prima c’erano i nastri, ma avevano un problema: erano sequenziali. Per trovare un dato, bisognava tirare tutto indietro. Invece le RAM sono random, posso andare dove voglio. Sulla RAM posso mettere tutto quello che sto utilizzando o facendo, ma la RAM finisce. La RAM quando tolgo la corrente, si spegne e perde tutto. Quindi c’è bisogno di memorizzare i dati in un posto dove non vengano persi e soprattutto che contengano più di 8 GB. Ed ecco i CD, i DVD, gli Hard Disk, le pennette flash, le SSD ecc. Sono tutte memorie secondarie.
RAM → memoria primaria CD, DVD, pennette… → memorie secondarie
Un computer è un pezzo di metallo e plastica (parliamo dell’interno). L’hardware è qualsiasi cosa posso toccare: il microfono, i caricatori, il telefonino ecc. Poi sopra a tutto abbiamo i software , che sono tutti i possibili applicativi e programmi che possiamo usare. Ma c’è un problema. Questi software non possono accedere direttamente all’hardware. In mezzo, c’è bisogno di un sistema operativo.
Il sistema operativo è un software incollato, cucito, attaccato e predisposto a un certo hardware.
Oppo, Samsung, Honor… → Android Iphone → iOS
Probabilmente se dovessero intercambiare i sistemi operativi, non funzionerebbero.
Windows è un sistema operativo a pagamento collegato a un certo computer. Su questo tipo posso mettere altri tipi di sistemi operativi? SÌ. Per esempio, OpenSource, Linux ecc.
Per esempio, quando apro 10-15 schede, non è pensabile che lo faccia in automatico l’hardware o il software. Lo fa il sistema operativo. Il sistema operativo ha certe caratteristiche che lo rendono peculiare per certe applicazioni. Per esempio, c’è qualcuno utilissimo per la gestione della rete: Windows NT, Deviant, Backret (non so se si scrive così) e così via. Molti sistemi non sono adatti a tutti i software. Ogni sistema operativo ha la sua peculiarità. Il sistema operativo ottimizzerà l’utilizzo dell’hardware e delle periferiche (a seconda di quello che ci farò) e mi consentirà di utilizzare al massimo le memorie secondarie. Chiaramente sopra il sistema operativo, mettiamo software, applicativi, documenti senza andare sul PC. Sul telefonino, quante sono le app che si potrebbero utilizzare? Probabilmente milioni, comprese quelle che non funzionano. Quindi c’è un telefonino, c’è un sistema operativo, sopra ci sono tutte le app. Nel corso della storia, si è passati da hardware di scarso livello veramente poco costosi ad altri molto più costosi. Uno dei primi sistemi operativi era il DOS. Nacque negli anni 70-80, creato dal 17enne Bill Gates, che poi in qualche modo ha preso spunto da Apple e ha incrementato un sistema a finestre, creando il Windows 3.1, e poi i vari Windows (95, 98, 2000, XP, Vista, 7, 8, 9, 10, 11…). Tutta roba a pagamento. La stessa cosa ha fatto Apple, anzi forse costava un po’ di più.
LEZIONE 2
Un computer è un qualcosa in cui si mette l’ingresso e da cui si vuole avere un’uscita. Ci sono un INPUT e un OUTPUT. Ad esempio, in una stampante inseriamo le pagine da stampare e come uscita avremo la copia del documento. Esistono diversi tipi di computer:
● Supercomputer → principalmente fa calcoli matematici. È abbastanza veloce e fa il suo compito abbastanza bene. Lavora da solo e tipicamente senza essere collegato ad internet. ● Mainframe → gestisce migliaia di dati (es. cartelle cliniche, documenti, targhe, ecc.), la sua funzione è tipicamente aziendale. Lavora in modo veloce e possibilmente senza errori. Rispetto al precedente fa ben pochi calcoli matematici. Entrambi i computer hanno una potenza molto elevata. Il Mainframe è collegato particolarmente al concetto di server (il cliente chiede un dato e il server deve restituirlo, un posto in cui ci sono tutti i dati che a noi servono e ai quali si può avere accesso). ● Rete → tramite una rete accedo al server. Il Mainframe è pensato per stare sulla rete.
Il transistor ci dice che attraverso un certo sistema di passaggio di corrente io posso stabilire se un certo stato è alto (0) o basso (1). Attualmente nella CPU dei nostri PC ci sono 1 milione di transistor per ogni millimetro cubo.
Nel computer ci sono tutte potenze di 2.
1 BYTE può avere 256 combinazioni che vanno da 0 a 255.
Algebra di Boole: not, end, or.
Il not è una porta logica che può esistere soltanto in logica binaria perché not è negazione. In logica binaria la negazione dello 0 può essere solo 1 e la negazione di 1 può essere solo
- La porta not ha solo 1 ingresso e 1 uscita: ingresso 0, uscita 1/ ingresso 1, uscita 0.
La porta end ha più ingressi. La porta end diventa 1 cioè diventa vera se tutti gli ingressi sono veri.
La porta or diventa vera se almeno uno degli ingressi è vero.
Nell’informatica sono state create due macchine: di touring e di von neumann.
Touring ha creato una prima macchina universale che ci spiega che ogni dispositivo elettronico ha bisogno di 2 cose: un programma (ovvero di sapere cosa deve fare) e dati. Il test di touring garantisce la funzionalità o meno di un programma.
Spiegazione primo grafico (SCHEMA DI VON NEUMANN): Nel pc abbiamo dei controlli che ci dicono cosa fare, su quale dato fare qualcosa e in quale indirizzo farlo> von neumann l’ha pensato prima di avere a disposizione qualsiasi tipo di computer. Questi tre vengono detti bus di sistema e trasportano delle info. Una volta che so cosa devo fare, dove lo devo fare e quale oggetto devo trattare ho bisogno di qualcosa che lo faccia. Questo qualcosa è la CPU. La CPU è il cervello del pc. Ma per poter fare certe operazioni ho bisogno di memorizzare qualcosa, scrivere e leggere, quindi avrò delle memorie. Da dove prende il pc i dati? Periferiche input e output. Quindi la CPU legge qualcosa e la scrive sulla memoria in continuazione.
Come è fatta una scheda madre (guarda foto): sul quadrato bianco viene attaccata la CPU e si chiama socket. Sulle strisce nere e blu vengono posizionate le memorie ram. Poi abbiamo gli input/output e li vediamo bene sui nostri computer (ingresso USB). Lo slot nero è la PCI express che è dove vengono collegate schede grafiche particolari (per esempio per videogiochi) ma ai nostri occhi rimane una semplice scheda di uscita. I bus di sistema sono a livello teorico dei collegamenti tra i vari pezzettini, non si riescono a vedere nel disegno.
Problemino: Tutta questa elettronica si basa sul passaggio di elettroni che comporta un surriscaldamento (stiamo facendo passare troppa corrente) perciò quando apriremo un pc troveremo anche delle ventole.
La CPU: è in continua evoluzione. Ma andando avanti si deve conservare la compatibilità con quello che c’era prima (es: ho un telefono vecchio, ne compro uno nuovo. Le app che avevo sul vecchio mi devono funzionare anche sul nuovo> questa è la compatibilità tra microprocessori).
Coprocessore matematico: consente di fare operazioni con la virgola.
Processori paralleli: più processori insieme che lavorano in parallelo> attenzione non aumenta la velocità nel fare un’operazione, semmai il contrario.
Microprocessori incorporati: ne sono esempio i nostri telefoni in cui il microprocessore appunto non si può cambiare, è incorporato.
Segue “spiegazione” di grafico incomprensibile sull’evoluzione dei microprocessori.
Una delle prime marche a fare microprocessori: INTEL (non grafico vs grafico cioè apple). La intel chiese a un giovanissimo bill gates di creare un sistema a finestre (più bello come quelli della apple): windows 3.
Pentium (anni 90): passaggio da 1 processore a 2 processori in parallelo. Poi divennero 4 e adesso si sta procedendo in questa direzione cioè si è aumentato il numero, è questa l’evoluzione.
Le memorie: 2 tipologie: RAM e ROM.
RAM: random access memory> io posso accedere al dato che mi serve andando direttamente a prendermelo così come mi serve (prima dovevi far girare tutto il nastro). Accedo in modo casuale a quello che mi serve.
ROM: read only memory> memorie che servono per il funzionamento del pc, per farlo partire. Nelle rom ci sono dei piccoli file che vengono presi dal sistema operativo per funzionare.
Le ROM sono memorie di servizio (una volta acceso e partito il pc mi servono a poco e niente, finito) mentre le RAM vengono lette e scritte in continuazione. La RAM finisce a una certa, si riempie, mentre la ROM no.
PROM= una rom che mi programmo da solo.
EPROM (erasable prom)= memorie che cancello con raggi uv.
EEPROM dette anche E SQUARE PROM= memorie che si cancellano elettronicamente. (attenzione: se si cancellano, si cancellano tutte, non solo una parte).
Le RAM sono memorie alla von neumann. Le ROM e PROM sono memorie utili per far funzionare bene il pc. Nelle EPROM e EEPROM vengono scritti sopra dei programmi.
LEZIONE 4
Ci sono tre altri tipi di memorie:
● I buffer : sono delle RAM che stanno dentro il dispositivo e bufferizzano (prendono un po’ di dati che servono per delle operazioni, liberando il computer). Un esempio è il buffer di stampa.
(alta definizione), uscita digitale (es. per mandare l’audio tramite wi-fi dal computer alle cuffie), VGA, PS2 (un connettore storico che serviva per collegare tastiera e mouse). Questi si trovano sulla parte posteriore del computer, ma con il passare del tempo cambiano anche le esigenze. Per esempio, la necessità di collegare chiavette e telefoni più facilmente. Dunque, alcune entrate e uscite sono state posizionate sulla parte davanti. Il computer gestisce queste entrate/uscite come zone di memoria dove vengono memorizzati, letti, cancellati, etc. i dati che provengono o stanno andando verso una determinata porta. Ad es. la porta USB1 avrà un certo indirizzo di memoria e lì ci sono tutti i dati collegati con quella porta che possiamo leggere.
PROCESSO DI PRODUZIONE DI UN MICROPROCESSORE
È molto semplice. Si progetta un processore. Successivamente questo viene fabbricato, il processo però è un po’ particolare. Ad es. se dovessi progettare una casa, ne farei solo una, è difficile che io debba fare mille case uguali. Con il processore non è così, se ne fanno un piccolo campioncino di prova e si mettono sotto pressione (che vuol dire metterli a velocità molto elevate, fargli fare molti calcoli, ecc.). Si osserva se vanno bene o meno, nel caso in cui non dovessero andare si studia cosa ha dato problemi e si ritorna alla progettazione e si rifanno le prove finché non sarà perfetto.
Il processore però è aperto, non ha la scatola. L’aspetto che è collegato con il rivestimento è il raffreddamento. Il rivestimento, infatti, dev’essere tale da consentire facilmente il raffreddamento.
CICLO MACCHINA → il ciclo macchina si basa sul clock. Questo dà un colpo e vengono eseguite le operazioni. Chi finisce prima però non inizia l’operazione successiva. Sono infatti macchine sincrone. Non si può fare altro fin quando non si riceve un altro colpo di clock. In modo asincrono il computer non può funzionare. Sincrono vuol dire che si aspetta che tutti quanti finiscano l’operazione e poi si va avanti. Quello che c’è tra un colpo di clock e l’altro è il ciclo macchina, la durata è quella di un colpo di clock.
REGISTRI → sono all’interno della CPU e sono delle locazioni di memoria specializzate. Su quella locazione di memoria si trova il dato che devo trattare. Sono come delle lavagnette su cui si trovano le cose che ci servono. I registri mantengono il dato finché non è finita l’operazione, successivamente vengono cancellati e scritti i dati per l’operazione successiva.
LEZIONE 5
Nel ciclo macchina abbiamo ad esempio: 0 – 1T – 2T – 3T à T = è il periodo di clock. Quante volte questo periodo si ripete? Dipende dal clock, ma circa un miliardo/ un miliardo e mezzo di volte al secondo. È il tempo all’interno del quale devono essere svolte certe operazioni. L’inverso del periodo è la frequenza di clock.
Il tau è il tempo all’interno del quale il clock resta alto. Infatti, ci sono punti in cui scende e altri in cui sale. Questo succede perché ci sono dispositivi che devono lavorare non quando la tensione è costante, bensì quando sta salendo o scendendo.
STRUTTURA CPU
Tre sono le parti fondamentali:
- CU (control unit) → dice cosa deve fare ogni parte della CPU. È come se fosse il comandante, infatti è quella parte di CPU che comanda e coordina.
- ALU (arithmetic logic unit) → è una calcolatrice (binaria). È collegata con un certo numero di registri. I registri contengono i dati sui quali la ALU deve fare i calcoli. Nei registri, infatti, vengono messi gli operandi , ovvero quel qualcosa che serve alla ALU per effettuare le operazioni.
- Memoria cache
Es. → La control unit decide quale operazione deve far fare. Dunque, carica i registri opportunamente e comanda alla ALU il codice dell’operazione da fare. La CU prende tutte queste informazioni dall’IR (registri d’istruzioni). La ALU, che è una calcolatrice, prende i dati sui registri, effettua l’operazione e tira fuori il risultato. Questo risultato andrà poi su un bus interno alla CPU e andrà a finire in un determinato luogo in base alla successiva operazione che dev’essere effettuata (nella cache, nella RAM se ha finito l’operazione, di nuovo nel registro per effettuare un’ulteriore somma, ecc.).
La ALU effettua certe operazioni, quanto tempo ha per eseguirle? Il tempo di istruzione.
Alcuni tipi di registri:
● PR (program counter) → contiene il numero di operazioni che si stanno effettuando. ● IR (instruction register) ● SR (status register) → contiene alcune variabili che servono per il funzionamento del computer/ per poter effettuare correttamente certe operazioni. Ad es. supponiamo di dover fare la somma di due numeri decimali → 25 + 14 = 39, se invece fosse stato 25 + 16 avremmo dovuto tener conto che la somma delle unità è 11 (6+5), dunque bisogna tener conto del riporto. Uno dei BIT dello status register è proprio il riporto. Tutti i BIT dello status register vengono detti FLAG.
PERIFERICHE
Sono gli ingressi e le uscite del computer (input/output).
Il primo input è stato quello di testo (tramite tastiera ). Il computer, infatti, inizialmente veniva visto come una macchina da scrivere alternativa. Il testo poi spesso veniva stampato, oggi invece molti file rimangono digitali, senza necessità di stampa. Successivamente ci si inizierà a chiedere se sia possibile acquisire testo direttamente tramite un’immagine. Non solo tramite una foto, ma si intende che si prende un qualcosa di scritto e si interpreta il tutto come caratteri. La periferica associata a questo processo è lo scanner. Si può effettuare la scansione di una foto o di un testo. Il vantaggio è che posso aggiungere e modificare il testo, lo svantaggio è che ci possono essere errori. C’è anche la possibilità di riconoscere la firma, la calligrafia ma anche il riconoscimento vocale ( character recognition ). Un altro input particolare è quello del codice a barre → EAN13. Un laser che scansiona e riconosce il valore lì presente. Eventualmente può essere inserito manualmente. L’evoluzione del codice a barre è il QR Code. È composto da punti bianchi e neri (0 e 1).
La CPU contiene all’interno la control unit, la ALU, la cache e i registri (che servono per dare input e prendere output). Contiene anche altri registri particolari che sono il program counter, l’instrucion register e lo status register. Lo status register contiene il fatto di flag.
Periferiche d’ingresso> cosa posso acquisire da un pc? Sicuramente il testo. Il pc è nato all’inizio come input testo. Hanno creato uno standard: ASCII (è una questione di internazionalizzazione di una serie di codici). Da 0 a 255 è stato assegnato ad ogni numero un certo simbolo (tipo il 38 ad A, il 39 a B e così via). Quindi con 1 byte posso rappresentare un numero, una lettera, uno spazio ecc (qualunque cosa che sia carattere, testo).
Io trasmetto una A maiuscola (cioè il codice ASCII corrispondente alla A) e devo memorizzarla. Prima di trasmetterla metto la font (che ovviamente posso cambiare ma rimane sempre una A). Ci sono editor di testo anche senza font in cui tutto quello che viene fatto, viene fatto solo a byte> 1 byte per ogni lettera. Quando vediamo un testo, pensiamo solo all’aspetto grafico ma ricordiamoci che non viene memorizzato l’aspetto grafico, viene memorizzato un codice ASCII.
OCR > scansiona una pagina intera di 200 caratteri (= 200 byte). La pagina intera scansionata e messa come immagine ne ha di più.
File multimediali: quando un file è multimediale? Quando non è di testo.
Quali sono?
Riconoscimento vocale> memorizzazione della voce, acquisizione di file audio (voce, frequenze)
Immagini> fisse o in movimento
JPEG> immagini fisse
MPEG> immagini in movimento
MP3> canzoni
Adesso c’è anche il 3D, il codice a barre, la lettura laser ecc.
Voce> campionamento e quantizzazione.
I file più grandi che assorbono molto spazio sono foto e video. Quindi occorrono degli hardisk molto grandi. Quando gli hardisk erano molto più piccoli, memorizzare foto era un problema perché fisicamente non c’era spazio. Allora cosa hanno inventato? La compressione delle immagini.Che vuol dire comprimere un’immagine?
Il professore ci mostra l’immagine di un lucchetto e chiede in quanti colori è. Risposta: 2, bianco e nero (0 e 1). Se fosse tutto bianco non porterebbe alcuna informazione e se fosse tutto nero uguale. Dove abbiamo visto usare per la prima volta la simbologia 0 e 1? Quando si è trasmessa per la prima volta un’immagine così? Il fax. Adesso i fax non sono più così. Perchè si è partiti con 0 e 1? Perché la linea era lenta. Come faccio a codificare tutto questo? Con lo standard. Lo standard usato inizialmente si chiamava JBIG > standard
bi-level (0 e 1). Come si faceva a decidere se una cosa era bianca o nera? Un algoritmo decideva se quel punto era bianco o nero.
Come comprimo un’immagine? Osserviamo come è fatta: di 0 e 1. Possiamo vedere se è maggiore il numero degli 0 o degli 1. Supponiamo che in un’immagine ci siano 500 pixel neri e 1500 pixel bianchi. Io codifico soltanto quei 500 neri e poi dico quanti bianchi ci sono da un nero all’altro. Esempio: io ho tre 0 e dopo un 1. Qual è l’altro 1 dopo quest’ultimo? Proprio il successivo perché fra i due 1 non c’è alcuna distanza. Il concetto di compressione è che si contano gli 0 e gli 1 e si vede come sono disposti.
Quindi con JBIG ho 0 e 1. Il JPEG invece come funziona? Con JPEG parliamo di immagini in cui per ogni pixel non ho 0 e 1 ma ho almeno 2 byte (16 bit) se è in bianco e nero; se è a colori ne ho 6 o 8 (arriviamo fino a 64 bit). Quindi nel JPEG cosa si fa? L’immagine originale viene suddivisa in blocchi 8x8. Ad ogni blocco effettuo un’operazione che si chiama DCT (trasformata discreta coseno). Perchè si fa questa trasformata? Per capire come sfruttare al meglio certe qualità dell’immagine. La DCT sfrutta il fatto che i pixel sono molto vicini tra loro, sfrutta la similitudine tra pixel vicini. Quindi questa trasformata prende la correlazione tra pixel vicini e tira fuori un’altra matrice 8x8 che ha dei valori. Ogni valore mano a mano che viene preso mi da una maggiore precisione all’immagine.
Quindi io ho un’immagine e la trasformo in blocchi 8x8. Per ogni blocco faccio la trasformata utilizzando la correlazione tra i vari pixel.
Dalla DCT si passa alla quantizzazione, si codifica e ho il file compresso.
Molti software possono decidere il grado di compressione e di bellezza dell’immagine.
Per le immagini in movimento si usa lo standard MPEG in cui viene sfruttata la correlazione di pixel vicini e vicini temporalmente. Le immagini vengono trasmesse con una frequenza di 25 immagini al secondo (da noi in ita). Quindi viene codificato come un oggetto si è spostato. Per comprimere prendo le 25 immagini al secondo a blocchi da 12. Perciò prendo ste 12 immagini, le comprimo e mando il blocco da 12; ne prendo altre 12, le comprimo e mando quest’altro blocco> funziona così la compressione di immagini in movimento. Questo algoritmo si chiama block matching. Poi o memorizzo oppure, se è in diretta, lo mando su satellite e dall’altra parte ci sarà qualcosa che prende il pacchetto, lo spacchetta e lo ricostruisce. Finora abbiamo parlato solo di traslazioni. E le rotazioni (ruota panoramica che gira, le ruote della macchina che girano)? L’MPEG perde con le rotazioni. Non c’è soluzione, ce lo teniamo così.
Periferiche d’uscita> come funziona uno schermo? I monitor
CRT> un tubo che si usava una volta> come funzionava? In ogni pixel c’erano 3 fosfori (red, green, blue). Su questi fosfori venivano sparati elettroni. Pixel per pixel eccitavano i vari fosfori. A seconda di come venivano eccitati e quindi di quanta energia avevano i tre fosfori, veniva un rosso, un verde, un arancio, un azzurro eccetera. Se veniva eccitato di più il rosso, il colore che si vedeva era il rosso.Non si poteva fare il viola.
Il professore ora è passato a parlare di cose a cui non ha dato nome, ha semplicemente detto: “e QUESTI come funzionano?” > il principio è lo stesso del CRT cioè sono sempre dei
I COLORI → la gamma di colori del pc varia dall’RGB e CYMK. Il pc non riesce a riprodurre qualunque tipo di colore che esiste in natura. Ci si avvicina, ma la perfezione è molto difficile da raggiungere. Si individua una tavolozza di colori in cui ci sono i colori che si possono scegliere e ad ogni colore corrisponde un codice. Le tavolozze di RGB e CYMK sono diverse.
Il numero di BIT che il pc decide di assegnare a un certo colore può essere 8 – 16 – 24 – 32, ovvero multipli di 8 e sono detti profondità di colore.
Filtro antifrastagliamento → messo per evitare che i colori vadano in conflitto e si sovrappongano.
SCHERMO → ci sono diverse tipologie di schermo:
- CRT → Cathodic Ray Tube. Lunghi perché avevano bisogno di far accelerare gli elettroni, che dovevano partire da un certo punto e arrivare allo schermo per eccitare i fosfori.
- Schermo piatto → il sistema è simile. C’è una matrice composta come da filucci che con certe tensioni eccitano i fosfori.
La velocità di refresh → quante immagini vengono ricostruite al secondo? Nel sistema italiano sono 25, in quello americano 30. Ma c’è un problema → un’immagine divisa in righe (1-768). Io metto sullo schermo un’immagine, quando in quel venticinquesimo di secondo si arriva alla 768ª riga, la prima si è un po’ sbiadita, ha perso la sua forza. Quindi cosa si preferisce fare? INTERALLACCIAMENTO , ovvero prima le dispari poi le pari. Ogni due volte si fa la scansione dell’immagine prima sulle dispari poi sulle pari. È fatto per dare un’immagine sempre migliore.
Aumentare la velocità di refresh vuol dire che l’immagine viene riproiettata due volte → io ho un’immagine ogni 25 secondi. Però prima di andare all’immagine successiva, un cinquantesimo di secondo dopo riproietto di nuovo quell’immagine. Questo è fatto per dare una qualità migliore, altrimenti l’immagine sbiadisce.
Sotto i 10-11 fotogrammi riconosciamo che l’immagina vada a scatti, al di sopra invece scorre nitida.
● Input più frequente: schermo ● Output più frequente: stampa
Stampa: esistono diverse tipologie di stampanti e le migliori sono quelle a laser. Queste hanno un cilindro di vetro che si carica di una certa polarità più o di meno in ogni punto e questa polarizzazione attira più o meno inchiostro di ogni colore. Ogni colore è fatto da più toner, quindi più colori si concentrano e danno quel colore. Prima c’erano altri tipi di stampanti, per esempio la stampante a getto d’inchiostro (spruzza l’inchiostro). Anni fa c’erano anche quelle a matrice di punti (ad aghi): ci sono degli aghetti e il principio era quello della macchina da scrivere → c’era un nastro, al posto del carattere c’era un ago che andava sul nastro e il nastro alla fine sul foglio. Sono molto durature perché sono a bassa tecnologia. Un altro tipo è il plotter → si mette un rullo continuo, si potrebbe fare una
stampa lunga anche di 100 metri. È una tipologia di stampante specializzata nella stampa di supporti di grande formato, per esempio per grandi progetti architettonici o meccanici.
La stampante a doppia faccia consente di usare il 50% della carta con poca tecnologia.
La stampante inizialmente non riusciva a stampare tutto, ora si. Prima i disegni venivano fatti con i caratteri.
Oggi ci sono anche le stampanti 3D → riproducono dei particolari in base a un modello matematico che gli viene passato. Ci sono dei materiali che vengono riscaldati, sciolti e modellati.
MEMORIE SECONDARIE
● Quando finisce la RAM dove metto la roba? ● Quando scatta la corrente dove metto la roba?
Le prime memorie secondarie sono state le schede perforate (schede di cartone perforate). Quando si doveva caricare un programma, caricare una foto, etc. venivano inserite queste schede una alla volta per far avviare il software.
Un tentativo sicuramente più vicino a quello che abbiamo oggi sono stati i tentativi di memorizzare dati su supporti magnetici. Si iniziano a sviluppare i floppy disk (dischi pieghevoli). Si passò poi a dischi rigidi (inizialmente chiamati semplicemente floppy disk rigidi). Erano da 8 pollici. I floppy però erano molto lenti e non riuscivano a memorizzare un gran numero di BYTE. Allora si passa a qualcosa di più grande → HARD DISK (al livello concettuale fatto da più floppy sovrapposti).
Si sono sviluppati anche sistemi di memorizzazione ottici (laser) → per esempio i CD , che erano a livello di audio inizialmente. Il primo CD aveva una lunghezza audio di 73 minuti. Il problema al tempo era il costo di queste apparecchiature, erano molto costose. Più avanti si svilupperanno i DVD , che sono simili ai CD però erano in grado di contenere molti più dati.
● L’ultimo step fu quello solido → per esempio le SSD (solid state device).
L’Hard Disk deve essere formattato. L’HD può contenere un numero alto di BIT. Bisogna decidere come dividere i blocchi di HD. Diviso in base alle esigenze dell’utente. Per essere usato deve necessariamente essere suddiviso. Come funziona? Come si cerca la canzone sul vinile, noi cerchiamo il pezzo che ci serve e lo trasferiamo. Devo sapere in che cilindro si trova il dato, il blocco in cui si trova, faccio scorrere i dati, prendo ciò che mi serve e comincio a trasferire.
LEZIONE 8-
La memoria secondaria è nettamente più lenta rispetto alla RAM. È un compromesso tra velocità e inserimento di più dati.
Il supporto removibile è partito con il floppy. La non rimovibilità è nata con l’hard disk perché è interno al pc, sebbene si siano anche sviluppati modi per renderlo removibile. La non rimovibilità nasce per dare maggiore stabilità.
Quando si parla di software, normalmente si sottintende questo software sostituito da applicativi. Gli applicativi sono normalmente specifici per quel sistema operativo.
Ad esempio, iPhone e Android hanno applicativi simili, ma la gestione dell’hardware/software e del sistema operativo sono completamente diversi.
In base al sistema operativo e al tipo di device, quando si aprirà una scheda o una pagina, essa si adatta in base al tipo di hardware/software che stiamo usando. Questo fenomeno si chiama INDICIZZAZIONE.
Il sistema operativo è quello che consente all’utente di accedere al PC. Non si può accedere direttamente alla CPU. Si userà il sistema operativo per entrare dentro al sistema del computer.
Per poter entrare dentro questo PC o dentro l’Hardware, possiamo agire in due modi: con un’interfaccia grafica o un’interfaccia testuale.
L’interfaccia testuale è la prima che è stata creata.
DOS → Disk Operating System
L’interfaccia testuale è sicuramente più complicata da usare, però funziona praticamente sempre perché è più semplice, assorbe meno risorse ed è più leggera in termini di megabyte.
Il sistema operativo viene caricato sulla RAM. Quando si avvia il PC, il sistema operativo va sulla RAM e occupa un bel po’ di memoria.
Solo computer e hard disk → complicato da usare.
Cosa si fa? Si installa il sistema operativo direttamente sull’hard disk. Esso può essere scaricato tramite CD, DVD o chiavette.
Sul nostro PC, generalmente il sistema operativo è stato installato da qualcun’altro. Questo vuol dire che noi non abbiamo il controllo sul sistema operativo.
PC → Accensione → sistema operativo → prende le informazioni che servono e vanno su RAM.
Queste fasi sono per noi sono completamente trasparenti.
Prima con i sistemi operativi testuali, si usava un dischetto per caricarlo.
Interfaccia testuale → leggera, difficile da usare, decisamente più didattica perché ti mostra cosa sta facendo.
Per quanto concerne invece l’interfaccia grafica, essa è molto più semplice da usare e molto più pesante.
Quando si dice che Windows è pesante, in realtà la cosa pesante è WM ( Windows Manager , ovvero “ Gestore di finestre ”).
Windows Manager → freccette, mouse, finestre ecc.
Occupa circa 2-3 GB.
Apple ha fatto una scelta sin dall’inizio: vado avanti con il sistema a finestre. Esso ha sempre funzionato.
Intel ha chiesto alla Microsoft di creargli un sistema operativo. Negli anni 70, la Microsoft creò inizialmente un sistema operativo esclusivamente testuale.
Vedendo il cuginetto (Apple) con il sistema a finestre, hanno deciso di farlo anche loro. Il problema è che c’era un sistema operativo non grafico (DOS) su cui è stato montato sopra il Windows Manager. Ecco perché spesso Windows ha qualche problemino.
Perché non ricominciare da capo? Perché qualcosa potrebbe non funzionare adeguatamente. Quando vado avanti, bisogna fare modo e maniera di far girare i vecchi software nel sistema informatico attuale. Attualmente si stanno facendo diverse prove, ma il totale cambiamento del sistema operativo porterebbe a una grossa perdita di dati. Pertanto, il problema centrale resta la compatibilità con il passato, anche perché nelle varie licenze il downgrade deve essere sempre evitato.
Prima c’era solo il DOS. è molto più elaborato e bisogna conoscere diversi concetti chiave.
L’hard disk principale si chiama “C:”. Da “C:” si entra in directory e sottodirectory. Io uso DOS sopra Windows che ha sotto DOS. Ci sono delle cose che si possono fare solo con il testuale.
C’è un substrato DOS molto sopra Windows. Voglio usare DOS, e quindi dovrò utilizzare una cosa che sembra un applicativo (Chrome di DOS) per accedere a quello che sta più sotto.
Perché si usa spesso il testuale? Il testuale si usa perché il grafico non è il massimo e anche per effettuare delle prove sui sistemi di sicurezza informatici. Ad esempio, quando si vuole craccare la propria rete di casa, si usa il testuale, ma occorre avere la consapevolezza completa di ciò che si fa.
NON GRAFICO → GRAFICO → TOUCHSCREEN
Prima non c’erano i sistemi touch, ma adesso sì, e posso tranquillamente lavorare usando il dito.
TESTUALE → SOLO TESTO
GRAFICO → GRAFICO CON MOUSE, TRACKBALL O QUALSIASI ALTRO SISTEMA DI PUNTAMENTO
● Internet Explorer → è il browser che ti permette di entrare su internet;
Il sistema operativo deve saper gestire tutto questo parallelismo.
Prima si faceva una operazione alla volta. Adesso, invece, ne fa una parallelamente alla preparazione di quella successiva.
Il multithreading è una tecnica di programmazione che consente a un'applicazione di eseguire più attività contemporaneamente, in modo apparentemente simultaneo su un singolo processore o su più processori. In poche parole, il multithreading consente a un programma di eseguire più parti (o thread) di codice simultaneamente, consentendo così una maggiore efficienza e utilizzo delle risorse.
I thread sono piccole unità di esecuzione all'interno di un processo. Un processo può avere uno o più thread, e ogni thread può eseguire codice in modo indipendente dagli altri thread. I thread condividono le risorse dello stesso processo, come la memoria e i file aperti, ma ogni thread ha il suo stack e il suo registro dei programmi.
Il multithreading è ampiamente utilizzato per migliorare le prestazioni delle applicazioni, soprattutto in situazioni in cui una parte del codice può essere eseguita in modo indipendente da altre parti. Ad esempio, in un'applicazione web, è comune utilizzare il multithreading per gestire le richieste degli utenti in modo concorrente senza dover attendere il completamento di una richiesta prima di gestirne un'altra.
I sistemi MULTIUTENTE sono sistemi a cui possono accedere un certo numero di utenti (100, 200, 1000 ecc.).
Con il PC, io mi collego all’hard disk della facoltà universitaria. è multiutente? NO.
Per il multiutente, immaginate un grande PC a cui si collegano 100 utenti (sullo stesso PC). Questi utenti che si collegano non usano un PC personale, ma usano qualcosa che viene denominato TERMINALE , cioè semplicemente un monitor e una tastiera. Tutto quello che fanno sta dentro questo scatolone enorme.
Qual è il vantaggio? Che io posso cambiare postazione, collegarmi con nome utente e password e ritrovo tutto ciò che ho fatto dal mio PC perché è tutto quanto in questo mega calderone.
Il multiutente non proprio puro è quello in cui con un pc che è mio mi collego anche al sistema centrale che sta da remoto.
VPN → Virtual Private Network , molto di moda nel periodo COVID.
Altre funzioni:
Controllo del sistema e degli errori → l’utente può fare degli errori. Ad esempio, cancellare un file che mi serviva o chiudo un file che volevo salvare. L’errore più comune è quello della batteria. Il sistema cerca di salvaguardare l’utente il più possibile.
Assegnazione spazi propri a ogni programma → usiamo Chrome, quindi c’è uno spazio per Chrome. Poi altre cose, fino a quando la memoria “scoppia”. Quando la memoria
scoppia, si passa alla memoria virtuale (Virtual Memory). Quindi assegna dei pezzettini di memoria a ogni programma e per noi è tutto trasparente (così come il sistema operativo).
Gestione dell’energia → normalmente il sistema operativo ottimizza l’energia inteso come le ventole (quando vengono accese, spente, a che intensità ecc.), i voltaggi e le tensioni. In alcuni casi, può gestire UPS.
UPS → Uninterruptible Power Supply (“Gruppo di Continuità”). L’UPS è una apparecchiatura che viene posta fra la rete di alimentazione ed i dispositivi da proteggere, allo scopo di fornire energia alle apparecchiature anche in mancanza di energia elettrica.
● DOS → sistema testuale ● Linux → sistema grafico, ma esistono anche quelli testuali ● Windows → sistema grafico a pagamento ● MacOS → sistema grafico a pagamento
Nel 2019, il 92,6% dei PC italiani venivano comprati direttamente con Windows, il 1,2% Linux e il 7,2% MacOS. Questa è una delle ragioni per cui i virus attaccano principalmente Windows.
Ogni sistema operativo è specifico per alcuni computer.
Ci sono i MINICOMPUTER che hanno certi sistemi operativi. Ce ne ha uno solo? NO, però spesso il suo sistema operativo non può essere usato sul supercomputer.
Il SUPERCOMPUTER è un tipo di computer che consente di fare calcoli molto complicati. A volte, tale sistema consente di fare una sola cosa, però la fa velocemente e bene.
Il MAINFRAME avrà un suo sistema operativo molto specifico che consente di accedere a dei dati molto velocemente e in maniera semplice e sicura.
Poi ci sono i sistemi operativi per i COMPUTER TASCABILI. Noi adesso colleghiamo il computer tascabile con il telefonino.
C’è il PALMARE. Prima c’era il palmare con la scheda telefonica. Il palmare ha un suo sistema operativo. Adesso il sistema operativo del palmare è l’Android, quindi palmare + telefonino che consente di gestire anche le telefonate.
Per poter condividere dati, si utilizza un sistema multiutente oppure dei sistemi che consentono di condividere qualche risorsa. Parla dei sistemi condivisi nella propria rete di casa, NON di CLOUD. Sul telefonino ho i miei dati, vado sul mio PC e li scarico.
Unix → è un vecchio sistema che consente di fare queste operazioni in maniera molto veloce.
Linux si basa su Unix ed è nato da esso.
Linux deriva da Linus Torvalds , il creatore di Linux. Linux significherebbe “ Linux is not Unix ”, però effettivamente Linux si basa su Unix.
