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Informatica - Hardware e Software<br />
Tipologia: Appunti
Caricato il 25/10/2012
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Dott. Otello Carrieri [email protected] Per informazioni: www.nonsololug.org www.iuraionica.net
Tipi di computer Classicamente si distinguono tre tipologie principali di computer, presentate secondo un ordine decrescente (per dimensioni, prestazioni e costo): mainframe^6 , minicomputer^7 e microcomputer. Il termine di minicomputer è andato quasi scomparendo sostituito dal termine server , che indica un computer, dotato di ottime capacità di calcolo e archiviazione per fornire servizi ad altri computer detti client così da poter essere ampiamente usato non soltanto in ambito accademico ma anche, dalle imprese, in ambito lavorativo. Una configurazione intermedia fra minicomputer e personal computer viene considerata la workstation^8. Il personal computer (in sigla PC ), il più piccolo dei tre tipi, è ormai parte integrante di quasi tutti gli uffici, per lo svolgimento delle quotidiane attività di elaborazione e gestione di documenti e di pianificazione del lavoro. Esigenze di mobilità hanno portato negli ultimi anni un incremento della diffusione dei computer portatili, detti laptop , sostanzialmente equivalenti ai personal computer in termini di prestazioni. I laptop si differiscono dai notebook in funzione delle maggiori dimensioni. Oggi si stanno diffondendo dei computer portatili a basso costo che vengono definiti netbook in virtù della particolare predisposizione verso l'utilizzo dei servizi in rete in piena mobilità o subnotebook in virtù delle ridotte dimensioni. Questi computer presentano, oltre al peso ridotto che va da 1 a 1,5 Kg., un monitor che non supera i 10 pollici, una RAM che va dai 512 ai 1024 MB, hard disk da pochi a qualche decina di GB ed un sistema operativo non molto esigente di risorse in alcuni casi basato su linux. (^6) I mainframe sono computer di grandi dimensioni (occupavano intere stanze), dotati di notevole capacità di calcolo e di archiviazione, usati perlopiù in applicazioni scientifiche di particolare rilevanza o per gestire enormi quantità di dati (ad es. per grandi aziende o enti). (^7) I minicomputer sono computer anch’essi di grandi capacità di elaborazione ed archiviazione, collocabili un gradino più in basso rispetto ai mainframe, sia in termini di dimensioni, sia di prestazioni e costo. (^8) Le workstation sono computer di buone capacità di elaborazione e archiviazione, usato in genere per attività professionali specifiche quali la progettazione, il design, il multimedia non necessariamente in rete con altri computer Corso di abilità informatica anno 2009 – 2010 UNIBA – II Facoltà di Giurisprudenza di Taranto (Docente: Dott. Otello Carrieri) [email protected] Pag. 4 di 20
Una famiglia particolare di portatili è rappresentata dai Tablet PC , ovvero PC portatili sul cui schermo, touch screen, l'utente può scrivere a mano mediante una penna, come se fosse fatto di carta e utilizzare le dita per cliccare.
Il processori ha avuto, in questi ultimi anni, una evoluzione focalizzata sul numero di core^13 della CPU parlando quindi di Dual Core, Quad core. La tendenza, ad oggi, da parte delle marche più accreditate dal mercato, sembra essere quella verso l'integrazione al processore di un core grafico al punto che, per alcuni produttori di chip si parla di APU (Accellerated Processing Unit per indicare un chip che combina sia la CPU che la GPU (acronimo di Graphics Processing Unit è il microprocessore di una scheda video). Memorie In un computer si distinguono tradizionalmente due tipi di memorie: memorie interne (di tipo elettronico) e memorie di massa (di tipo magnetico, ottico e flash memory). Fra le memorie interne: ROM , RAM e Cache Memory. ROM è l’acronimo di Read Only Memory ed indica una memoria elettronica persistente e di sola lettura, può contenere il BIOS (Basic Input/Output System) o il firmware, cioè il software di base, necessario ad avviare il computer e riconoscere l’hardware a disposizione per predisporne il corretto funzionamento. La sigla RAM corrisponde a Random Access Memory ; indica una memoria elettronica che si attiva immediatamente all'accensione del computer e può essere non solo letta, ma anche cancellata e riscritta^14. La memoria RAM determina in maniera sensibile le prestazioni complessive di un computer. E' una memoria volatile perché il suo contenuto viene cancellato se manca l’alimentazione elettrica, quindi se si spegne il computer. Attualmente si dotano i personal computer fino a 4000 MB (4 GB ) di memoria RAM^15. Anche i banchi RAM, giunti a DDR3, stanno subendo, come sta avvenendo per altri componenti hardware, una naturale evoluzione verso l'individuazione di caratteristiche a risparmio energetico Le frequenze di funzionamento degli attuali processori sono dell’ordine del GigaHertz, quindi vengono scanditi circa un miliardo di battiti al secondo. La frequenza è la grandezza fisica che serve a esprimere il numero di volte in cui un fenomeno si ripete in un secondo. (^13) Una CPU multi core - in italiano a più nucleo - unisce due o più processori indipendenti, le rispettive Cache e i cache controller in un singolo package. Questo tipo di architettura consente di aumentare la potenza di calcolo senza aumentare la frequenza di lavoro, a tutto vantaggio del calore dissipato, che diminuisce rispetto al caso di due processori separati, così come l'energia assorbita. (^14) ad es. memorizza parti del sistema operativo (es. Microsoft Windows, ubuntu) e del programma di videoscrittura (es. Microsoft Word, openwriter) in uso e altri dati (es. testo già scritto), se si sta scrivendo una lettera (^15) La Cache Memory è una memoria elettronica molto veloce e di piccola capacità utilizzata dalla CPU per ridurre il tempo medio di accesso alla memoria principale. Ha la funzione di migliorare le prestazioni del processore riducendo i tempi di accesso ai dati, memorizzati in parte in questa memoria. L’uso è gestito dal computer automaticamente, senza l’intervento dell’utente.
Le memorie di massa sono usate per memorizzare e conservare dati nel tempo. I principali dispositivi di tipo magnetico sono: Floppy disk (detto anche dischetto), Hard disk (o disco fisso), unità a nastro (utilizzata ormai sono in casi di particolari backup), mentre Cd ( Compact disk) e Dvd ( Digital Versatile disk ) sono memorie di massa di tipo ottico. Per quanto riguarda le capacità standard: ● un Floppy disk può contenere 1,44 MByte di dati; ● un Hard disk attualmente ha una capacità che va dai 160 ai 500 GByte circa; ● le unità a nastro (un tempo vere e proprie bobine oggi cartucce compatte) hanno capacità di alcune centinaia di Mbyte; ● il Cd-Rom (Cd - Read only memory ) standard contiene 650 MByte (sono diffusi anche quelli da 700 MByte), ● il Dvd-Rom ( DVD - Read only memory ) può contenere 4,7 GByte o il doppio mediante l'utilizzo di Dvd e masterizzatori appositi. ● le pendrive , chiave USB o penna USB, sono una memoria di massa portatile di dimensioni molto contenute che si collega al computer mediante porta USB.
Oltre alle pen drive Ne esistono di varie dimensioni, capacità e caratteristiche: Compact Flash, Memory Stick, Multi Media Card, Sd Card e XD Card. Le unità SSD (Solid State Disk) , che non hanno parti mobili, sono veloci, consumano poca energia, non risentono degli urti. Insomma, hanno tutte le carte in regola per soppiantare gli attuali dischi rigidi. L’hard-disk o disco fisso è comunque ancora il supporto di massa più usato per la memorizzazione dei dati ed applicazioni installate. (^16) NAND viene solitamente utilizzata nelle schede di memoria CompactFlash, SmartMedia, SD, MMC, xD, PC cards, memory stick USB e come principale Storage di Portatili moderni Corso di abilità informatica anno 2009 – 2010 UNIBA – II Facoltà di Giurisprudenza di Taranto (Docente: Dott. Otello Carrieri) [email protected] Pag. 8 di 20
Periferiche Si distinguono in periferiche di input (ingresso) e di output (uscita). Le principali periferiche di input sono la tastiera e il mouse^21 , che servono a inserire dati e impartire istruzioni al computer^22. Lo scanner è un dispositivo di input, serve a digitalizzare le immagini, cioè a trasformare un documento cartaceo in un documento elettronico. Tra i principali dispositivi di uscita il monitor^23 per visualizzare le operazioni e la stampante , per produrre copie cartacee dei documenti elettronici. La caratteristica principale di un monitor, oltre alla dimensione stessa espressa in pollici ( 1” = 2,54 cm.) e misurata come la lunghezza della diagonale dello schermo stesso) è la risoluzione massima, esprimibile come prodotto di pixel (es. 1024 x 768 pixel)^24. Alcuni monitor, i touchscreen, sono periferiche di input-output in quanto oltre alla funzione di monitor reagiscono al tatto fungendo anche da periferica di puntamento. Anche per esprimere la qualità di una stampante si parla di risoluzione, ma in questo caso si indica con la sigla dpi (dot per inch)^25. Una particolare periferica è il modem , che può essere considerato come dispositivo sia di input sia di output^26. (^21) Il mouse si definisce in particolare dispositivo di puntamento. Muovendolo infatti si muove in sintonia un puntatore sullo schermo, in modo da localizzare specifici oggetti visualizzati; un clic su uno dei tasti serve a impartire un comando. (^22) Esistono anche altri dispositivi di puntamento: la trackball, poco diffusa, e il touchpad, schermo sensibile al tatto, abbinato ai computer portatili. Gli appassionati di videogiochi useranno invece il joystick, per ottimizzare l’interazione con il programma. (^23) Il monitor funziona grazie all’apporto di un particolare circuito elettronico denominato scheda video , che ne determina le prestazioni. (^24) La risoluzione è indicata dal numero di pixel orizzontali e verticali. Un pixel è l'elemento più piccolo dello schermo. Pixel è un'abbreviazione per indicare un elemento di immagine. La risoluzione più bassa visualizza immagini più grandi in modo che l'informazione sia più facilmente leggibile (640x480). La risoluzione più alta visualizza immagini più piccole e permette di visualizzare allo stesso tempo più informazioni (1280x1024). Un’altra caratteristica importante nella scelta del monitor è la distanza tra i punti (dot pitch): La distanza tra i punti dello schermo determina la nitidezza delle immagini. Minore è la distanza tra i punti, più nitide sono le immagini. Si scelga un monitor con una distanza tra i punti non superiore a 0,28 mm. (^25) Ad es. una stampante con risoluzione di 600 dpi, stampa 600 punti per pollice quadrato. Anche in questo caso una migliore qualità di stampa è associata a un valore maggiore di risoluzione. (^26) Ormai considerabile obsoleta come periferica, collega la propria postazione alla rete Internet, mediante la linea telefonica. Il suo compito è quello di adattare le informazioni dallo standard del computer alle caratteristiche della linea telefonica. Queste diverse fasi di funzionamento sono definite modulazione e demodulazione, da cui il nome del dispositivo, che può essere interno o esterno dotato di apposito cavo per il collegamento alla presa telefonica. Corso di abilità informatica anno 2009 – 2010 UNIBA – II Facoltà di Giurisprudenza di Taranto (Docente: Dott. Otello Carrieri) [email protected] Pag. 10 di 20
Le porte Le periferiche comunicano con l’unità centrale mediante speciali “porte” dette di input/output. Le porte possono essere: seriali , parallele e USB e possono essere solidali con la scheda madre o riportate su schede di espansione come porte video, porte audio e porte ethernet. Tipicamente sono poste direttamente sulla scheda madre le seguenti porte: Porte PS/2 per il collegamento del mouse e della tastiera (una è dedicata al mouse e l'altra alla tastiera; non si possono invertire). Le porte PS2 tendono ad essere sostituite dalle porte USB Porta Seriale per il modem , o in generale per dispositivi che non richiedono un flusso di dati molto veloce (fino a qualche anno fa veniva usata anche per il mouse). Porta Parallela si usa quasi sempre per la stampante, ma in generale è adatta per qualunque dispositivo che richieda un flusso di dati più veloce rispetto alla capacità della porta seriale. Porta USB (Universal Serial Bus) viene utilizzata per connettere al computer qualunque tipo di dispositivo: mouse, tastiera, stampante, memorie di massa, unità ottiche sia di lettura che di masterizzazione^27. La tecnologia USB, attualmente alla versione 2.0, consente di creare "catene" di dispositivi collegati tutti su un'unica porta (fino a 127), inoltre consente il collegamento "a caldo" (cioè a computer acceso), mentre tutti i dispositivi non USB devono sempre essere collegati a computer spento. La USB 3.0^28 è in grado di trasferire dati dieci volte più velocemente di USB 2.0 con una velocità di trasferimento di 4, (^27) All'interno del computer, l'USB non ha rimpiazzato gli standard ATA o SCSI per via della sua lentezza. Il nuovo standard serial ATA per esempio consente trasferimenti dell'ordine di 150 Mbyte per secondo, rispetto allo standard USB. L'USB viene molto usato negli hard disk esterni dove si preferisce privilegiare la praticità di poter collegare e scollegare a caldo il componente rispetto alla velocità di una connessione tipo ATA. (^28) Il 18 settembre 2007 Pat Gelsinger ha effettuato la prima dimostrazione pubblica di USB 3. all'Intel Developer Forum.
connessione diretta tra dispositivi certificati, senza l impiego di un access point. Questo significa che ogni dispositivo diventerà un piccolo hotspot che sarà in grado di collegarsi in modalità one-to-one con tutti quelli presenti nel suo raggio di azione, oltre ad esporre i suoi servizi, così come si verifica con lo standard Bluetooth. Va da se che la stessa tecnologia bluetooh potrebbe essere abbandonata a favore della WD anche nei cellullari.
Come funziona un PC Quando si accende un PC si avvia la fase di “ boot^29 ”o fase di avvio, nella quale viene eseguito automaticamente un programma, detto BIOS , memorizzato in memoria ROM , necessario a testare i componenti fisici presenti ed a verificare le impostazioni di funzionamento^30. Successivamente alla fase di boot viene “caricato in memoria” il sistema operativo^31 , viene cioè duplicato in parte nella memoria RAM per essere eseguito. Non è possibile utilizzare nessun altro programma se non si dispone di un sistema operativo presente nella memoria RAM. La fine della fase di caricamento del sistema operativo in RAM, il monitor visualizza la schermata base del sistema operativo (desktop dell'interfaccia grafica per MS Windows e per la maggior parte delle distribuzioni linux con Gnome, Kde, Xfce o altro ambiente desktop grafico o Desktop Environment) e attende un’azione da parte dell’utente^32. Anche quando si avvia un programma (es. OpenOffice Writer)per essere utilizzato, parte del software viene duplicato nella memoria RAM. Anche quando si deve elabora un documento già salvato e quindi memorizzato su un dispositivo di memoria di massa, prima si promuove la creazione di una copia del documento nella memoria RAM, che la mantiene durante tutta l'elaborazione. L’uso della RAM è necessario a velocizzare l’esecuzione dei compiti da parte del computer, dal momento che la velocità di accesso alla memoria RAM è maggiore rispetto a quella dei dispositivi di massa^33. (^29) Nel caso in cui siano state istallate due versioni di un sistema operativo MS o una distro GNU/Linux con un S.O. Windows è possibile che si presenti la schermata di “ dual boot ” che caratterizza la fase di scelta del sistema operativo da utilizzare. (^30) Per un approfondimiento delle fasi del boot leggi qui http://it.wikipedia.org/wiki/Boot (^31) il software principale e indispensabile al funzionamento di qualunque altro programma; il sistema operativo può essere installato sull'hard disk o può essere una versione cosiddetta “live” contenuta ed avviabile da disco ottico. (^32) Va indicato che, prima della comparsa del desktop, è possibile che si presenti la fase di login caratterizzata da una schermata per l'inserimento di username e password. (^33) Disporre nella RAM di ciò che serve allo specifico compito in fase di svolgimento (comandi e funzioni) evita frequenti accessi all’hard-disk e quindi il rallentamento nell’esecuzione. Corso di abilità informatica anno 2009 – 2010 UNIBA – II Facoltà di Giurisprudenza di Taranto (Docente: Dott. Otello Carrieri) [email protected] Pag. 14 di 20
Software Software libero e open source Il concetto di software libero, che trae le sue origini nel concetto di libertà di scambio di idee e informazioni, continua a rafforzarsi e diffondersi anche quando inizia a comparire sul mercato il software proprietario, Nell' 84 Stallman iniziò l'attuazione di un progetto, GNU – Gnu's Not Unix - che prevedeva la realizzazione di un sistema operativo che non fosse Unix e soprattutto che fosse open source e free software. Il software viene definito libero solo se rilasciato in conformità alla licenza GPL (General Public License), con il sorgente aperto tale da consentire a chiunque di modificarlo, esaminarlo, migliorarlo con l'obbligo però di rilasciarne i miglioramenti in conformità alla stessa licenza. Nel 1998 nasce l'idea di open source per chiarire il concetto che il free software non è software gratuito ma libero. Il sistema operativo Detto anche software di sistema, il sistema operativo è il primo software che viene installato; nessun altro programma può funzionare se il computer non dispone di un sistema operativo. Il s.o. oltre a mettere a disposizione una interfaccia grafica che, mediante le periferiche di input-output, consente l' interazione con il computer, si occupa del controllo e gestione del traffico di dati all'interno del computer e fra questo e le periferiche. Un sistema operativo è composto in sostanza da tre parti: l' interfaccia utente (shell)^35 , il file system^3637 ed il kernel. Esistono vari tipi di sistema operativo, più o meno noti e più o meno diffusi: Unix, DOS, Linux, Microsoft Windows, Mac/OS. Vengono ancora distinti in: ● sistemi ad interfaccia alfanumerica quali ad es. MS-Dos, Unix ● sistemi a interfaccia grafica^38 ( GUI Graphical User Interface) quali Microsoft Windows (nelle varie versioni), MacOS, Ubuntu, ecc. (^35) Che può essere grafica o a riga di comando (^36) Il filesystem è un indice del disco fisso che consente al sistema operativo di tenere traccia di quali parti del disco sono utilizzate e di monitorare quello che avviene sul sistema in ogni istante. (^37) Per approfondimenti leggi: http://it.wikipedia.org/wiki/File_system (^38) L’introduzione delle interfacce grafiche, inizialmente su computer Apple ha determinato il boom del PC, semplificando notevolmente le modalità operative di interazione uomo-macchina. Corso di abilità informatica anno 2009 – 2010 UNIBA – II Facoltà di Giurisprudenza di Taranto (Docente: Dott. Otello Carrieri) [email protected] Pag. 16 di 20
Acronimo di Microsoft-Disk Operating System, è un sistema operativo prodotto dalla Microsoft e sviluppato in seguito alla diffusione del personal computer IBM; ha lasciato il posto a MS-Windows quando è giunto alla versione 6 ed è uno dei sistemi operativi più remoti.
capire i fondamenti del sistema. In realtà è possibile individuare nell'anno 1991 la nascita di Linux grazie al finlandese Linus Torwalds. Tutte le versioni di Linux sono reperibili gratuitamente su supporto ottico o su internet. Mentre le prime versioni di Linux presentavano una maggiore complessità interattiva per la presenza di una interfaccia esclusivamente testuale, a riga di comando, attualmente molte distribuzioni basate su linux hanno adottato una interfaccia grafica user friendly.
Linux nasce solo per essere libero e gratuito. Qualsiasi distribuzione basata su Linux non è solo un sistema operativo ma una suite di programmi ampliabile e modificabile con la quale è possibile fare tutto. Con le distro linux tutti i software, comprese quelle utility specifiche come programmi di masterizzazione, di compressione ma anche antivirus, antispyware e antimalware sono inclusi e disponibili anche in accessibili archivi su server (repositories) ed installabili / disinstallabili medianti semplici procedure.
Gli stessi software antivirus, antispyware e antimalware che oggi sono assolutamente necessari in sistemi operativi proprietari, sui sistemi Gnu/Linux , almeno per ora, non vengono neanche installati in quanto non ci sono attacchi temibili.
Linux è solo il cuore del sistema operativo (Kernel). Una distribuzione^43 rappresenta un insieme di programmi che su altri s. o. commerciali si acquistano a parte (suite office, programmi di grafica, player per film e musica). La più grande distribuzione non commerciale e sviluppata unicamente da volontari è la debian (www.debian.org). Debian è una distribuzione molto attenta a garantire la libertà degli utenti, che possono creare versioni personalizzate ed essere sicuri di poterle ridistribuire ad altri utenti. Ogni distribuzione basata su kernel Linux adotta di solito un desktop grafico ed una combinazione fra i migliori software disponibili e ritenuti più idonei all'utilizzo della distro inclusa una shell : una finestra utilizzata per digitare i comandi. Una distribuzione può essere installata su hard disk ma può anche essere utilizzata da CD. In quest'ultimo caso si parla di distribuzione live. Le distribuzioni più diffuse sono: PCLinuxOS, Ubuntu, openSUSE, Fedora, Mandriva, Debian, Slackware, Kubuntu, Xubuntu.
Ci sono diversi modi per utilizzare una distribuzione basata su linux.