Introduzione all'Informatica e Tecnologia Informazione - Prof. Poldi, Dispense di Elementi di Informatica

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Fondamenti di Informatica

e

Hardware

Informatica:

il trattamento automatico dell’informazione

• informatique = information + automatique

progettazione e costruzione di elaboratori,

macchine per trattare in modo automatico

l’informazione

• benefici rispetto all’elaborazione umana:

−si riducono i tempi di elaborazione

−si aumenta l’affidabilità

−si evitano elaborazioni “noiose”

−si diffondono elaborazioni “difficili”

• elaboratore, calcolatore, computer (da cui

computer science) sono sinonimi

La codifica e la rappresentazione

dell’informazione

• la stessa informazione può essere rappresentata

con codifiche diverse

• alfabeto binario:

−2 soli simboli: “0” e “1” (bit = binary digit)

−impiegato nei calcolatori mediante dispositivi bistabili

−byte: sequenza di 8 bit (unità di misura della capacità di

memoria)

−1 KB (kilobyte) = 2

10

byte = 1.024 byte ≈ 1.000 byte

−1 MB (megabyte) = 2

20

byte ≈ 1.000.000 byte

−1 GB (gigabyte) = 2

30

byte ≈ 1.000.000.000 byte

−1 TB (terabyte) = 2

40

byte ≈ 10

12

byte

Elaborazione dell’informazione

• elaborazione/trattamento dell’informazione:

−creazione

−modifica (anche eliminazione)

−confronto

−conservazione (comunicazione a distanza nel tempo)

−trasmissione (comunicazione a distanza nello spazio)

• schema di un’elaborazione:

− codifica dell’informazione ( simboli su un supporto

fisico )

−trasformazione fisica sul supporto (generazione di nuove

sequenze di simboli, come una traduzione, es: da numeri

a alfabeto)

−decodifica delle nuove sequenze di simboli

Elaborazione dell’informazione, 2

• linguaggi di programmazione: linguaggi formali per

descrivere algoritmi ad un calcolatore

• programma: algoritmo descritto in un linguaggio di

programmazione

• programmatore: persona che scrive programmi

Storia dei sistemi di elaborazione

• dita delle mani
• abaco (2.000 A.C.)
• regolo calcolatore (William Oughtred, XVII secolo)
• Pascalina (Pascal, XVII secolo)
• Stepped Reckoner (Leibniz, XVII secolo)
• Analytical Engine (Babbage, XIX secolo)
• calcolatori basati su relè elettromagnetici (Konrad Zuse, anni ‘30) - Colossus (Tommy Flowers, anni ‘40) - ENIAC EDVAC (Mauchly ed Eckert, anni ‘40) - calcolatori basati su transistor (anni ‘50) - calcolatori basati su circuiti integrati (microchip, microprocessori) (anni ‘60) - minicomputer - personal computer - smartphone, etc.

Architettura di von Neumann

Schema dell'architettura System bus, evoluzione di quella di von Neumann Esempio di bus o collegamento parallelo (nastri blu) tra due schede elettroniche

Central Processing Unit (CPU)

• Data Path

−ALU = Arithmetic Logic Unit: Unità Aritmetico Logica,

dispositivo di elaborazione dati

−Registri: unità di memorizzazione temporanea

• CU = Control Unit: Unità di Controllo, controlla le

connessioni dei registri in ingresso ed in uscita

alla ALU

−PC = Program Counter: registro contenente l’indirizzo

dell’istruzione corrente

−IR = Instruction Register: registro contenente l’istruzione

corrente

Linguaggio macchina

• istruzioni codificate in binario

−istruzioni aritmetico logiche

(es. somma di due numeri, confronto tra due numeri …)

prevedono indicazione dei dati su cui operare

−istruzioni di trasferimento dati

(es. da RAM a CPU, da CPU a RAM, input, output…)

prevedono indicazione dei dati su cui operare

−istruzioni di controllo

modificano il flusso di esecuzione (altrimenti sequenziale)

delle altre istruzioni in base ad eventi esterni (es. clic del

mouse) o a risultati precedenti

Memoria Centrale

• insieme di celle adiacenti, ognuna caratterizzata

da un identificatore univoco (indirizzo, memory

address) in cui, facendo riferimento all’indirizzo,

possono essere letti/scritti dati e istruzioni

• RAM (Random Access Memory)

Memorie di massa

• memorie fisse
• supporti rimovibili (letti/scritti da drive) - memorie magnetiche (materiali ferromagnetici) −disco rigido (Hard Disk) −nastro - dischi ottici (“pit” letti da laser) −CD (compact disc) −DVD (Digital Versatile Disc) −BD (Blue ray Disc) - memorie flash (elettriche, non magnetiche) −memory card −drive USB −drive a stato solido