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LEZIONE 1
CONCETTI GENERALI
DEFINIZIONI
L’ Informatica è la scienza che si propone di raccogliere, organizzare, conservare e distribuire le informazioni tramite sistemi automatici di elaborazione dei dati. Il termine deriva dalla fusione delle parole INFOR mazione auto MATICA. L' hardware rappresenta la parte fisica dell'elaboratore, cioè la parte meccanica, ottica, magnetica, elettronica: in pratica tutto ciò che si può toccare con mano all'interno di un computer, mentre il software è la parte logica di un elaboratore, cioè i programmi e le procedure che servono a risolvere i problemi dell'utente o a gestire e far funzionare l'hardware del computer. Alcuni esempi di hardware sono il mouse , la tastiera , il monitor , il lettore di cd , l'hard-disk e tutte le componenti presenti all'interno del case ( scheda grafica , scheda audio , ecc). Alcuni esempi di software sono il sistema operativo , i programmi di elaborazione testi , i giochi. La tecnologia dell'informazione ( IT , cioè Information Technology ) è l'insieme di tutte le tecnologie coinvolte nell'elaborazione, la memorizzazione e l'utilizzo delle informazioni.
CLASSIFICAZIONE DEI COMPUTER
I computer si possono classificare in mainframe, personal computer, laptop e PDA. I mainframe sono calcolatori che hanno un'elevatissima capacità di calcolo; a tali computer sono collegati centinaia di terminali con poca o nessuna capacità di calcolo attraverso i quali gli operatori inviano al mainframe le elaborazioni da eseguire. Oggi i mainframe tendono ad essere sostituiti da una o più reti di personal computer, più efficienti e flessibili. I personal computer , come dice la parola stessa, sono computer progettati per un uso personale. Ad oggi sono il tipo di computer (in senso stretto) più diffuso. Con lo sviluppo tecnologico diventano sempre più potenti e, comparandoli con le prestazioni ed i costi dei modelli più vecchi, anche molto più economici. Sono impiegati negli uffici, nelle amministrazioni, nelle abitazioni private. I laptop (o notebook o computer portatili ) sono computer "compatti”, in quanto molto leggeri e poco ingombranti. Attualmente hanno le stesse funzionalità (in termini di capacità di calcolo) dei personal computer, anche se a parità di prestazioni costano di più. Possono anche essere usati per qualche ora, grazie alla batteria incorporata, senza alimentazione tradizionale (corrente elettrica). I tablet sono dei particolari laptop caratterizzati da dimensioni extra-compatte, che utilizzano come unico sistema di input uno schermo controllato da una penna o tramite dita invece che una tastiera e un mouse. Il loro nome deriva dalla forma di tali dispositivi, che assomiglia a quella di una tavoletta utilizzata per la scrittura. Non essendo dotati di tastiera fisica, questi dispositivi utilizzano in genere una tastiera virtuale su schermo (quando strettamente necessario). Quando Apple ha presentato il primo iPad nel 2010, sul mercato c'erano davvero pochi tablet ma in soli tre anni tale mercato si è decisamente aperto. A differenziare i tablet è soprattutto il sistema operativo: l'iPad ha un sistema operativo prodotto da Apple stessa, iOS, noto per la sua semplicità d'uso; in competizione diretta c'è Android , che è possibile trovare su una miriade di tablet di marche e prezzi differenti. Android è il sistema operativo di Google e ne esistono diverse versioni più o meno recenti, ma non tutti i dispositivi funzionano con quelle più nuove: l'ultima versione stabile disponibile del sistema operativo Android si chiama
PARTI PRINCIPALI DI UN PC. I DISPOSITIVI I/O E LE PERIFERICHE
Innanzitutto vi è una scheda elettronica, detta scheda madre , la quale ospita, mediante appositi connettori, tutti gli altri componenti elettronici del pc (HD, memorie, CPU, BIOS, schede grafica, audio, ecc.): in pratica, rappresenta il “sistema stradale” all’interno del computer. L'unità centrale di elaborazione ( Central Processing Unit , o CPU o processore ) è la parte del computer che esegue i calcoli, il “cervello”. Deve elaborare ed eseguire tutte le operazioni che vengono richieste al pc. È di dimensioni molto ridotte (qualche centimetro quadrato) ed ha un dispositivo di raffreddamento che ne evita il surriscaldamento. Il chip del BIOS (Basic Input Output System) è il componente che governa la procedura di avvio del computer. Il disco fisso (o hard-disk ) è il dispositivo che serve per immagazzinare dati (in senso ampio) in modo permanente, in modo da poterli reperire anche dopo aver spento il computer. Perciò tale tipo di “memoria” la si definisce anche memoria di massa (o secondaria ), per distinguerla da quella volatile (o primaria), sulla quale invece il calcolatore carica temporaneamente i processi (programmi in esecuzione) ed i dati ad essi relativi. All'interno del computer sono infatti presenti altri dispositivi di memorizzazione, come ad esempio la memoria RAM e la memoria ROM. La memoria RAM (Random Access Memory) è una memoria di tipo volatile: ciò significa che i dati in essa contenuti vanno perduti non appena si spegne il computer. La memoria ROM invece (Read-Only Memory, memoria di sola lettura) è un tipo di memoria non volatile sulla quale è possibile effettuare solo operazioni di lettura. Viene scritta una sola volta, dal costruttore, e contiene le informazioni necessarie all'avvio del sistema. Osservando il pannello posteriore di un pc troviamo raggruppate le porte (USB, seriale parallela, di rete, fireware) , che consentono al computer di comunicare con i dispositivi di I/O e con il web.
I dispositivi di input sono le periferiche che forniscono dati in ingresso al computer. Un tipico dispositivo di input è la tastiera; altri dispositivi di input sono il mouse (che tramite il movimento muove il puntatore sullo schermo), lo scanner (che permette di "leggere" un’immagine o un documento cartaceo e di trasferirlo all'interno del computer sotto forma di immagine), il microfono, ecc. I dispositivi di output sono le periferiche che permettono di mostrare il risultato di un'elaborazione. Alcuni esempi di dispositivi di output sono lo schermo e la stampante.
I PRINCIPALI FATTORI CHE INFLUENZANO LE PRESTAZIONI DI UN COMPUTER
Le prestazioni di un computer, cioè la sua velocità nell'eseguire le operazioni richieste, dipendono da vari fattori, tra cui:
- la frequenza della CPU : più è elevata la frequenza della CPU, tanto maggiore sarà la velocità del computer;
- la dimensione della RAM : la RAM contiene tutti i dati ed i programmi che sono coinvolti nell'elaborazione corrente. Per poter essere elaborato un dato deve essere prima trasferito nella memoria RAM, lo stesso vale per un programma per poter essere eseguito. Perciò una RAM veloce e capiente rende il computer più rapido;
- il numero di applicazioni in esecuzione contemporanea : maggiore è il numero di applicazioni in esecuzione, maggiore è il tempo necessario per portare a termine ogni singola elaborazione.
contenere i consumi, ridurre drasticamente la produzione di calore e contare sulla potenza di elaborazione di più CPU. Sono così nati i microprocessori dual-core , che ospitano in un unico dispositivo due CPU di media potenza, i quad-core (quattro CPU), gli 8-core (otto CPU).
MISURA DELLA MEMORIA DI UN COMPUTER
La memoria di un computer viene misurata con unità di misura come il bit, il byte, il KB (kilobyte), MG (megabyte), GB (gigabyte), TB (terabyte). Il bit è la più piccola unità di informazione (analogamente alla singola lettera di una parola): può avere il valore zero (0) oppure uno (1). Un byte è una sequenza di otto bit. Le altre unità di misura sono multipli del byte, in particolare. 1 KB = 1024 byte; 1 MB = 1024 KB; 1 GB = 1024 MB; 1 TB = 1024 GB. Generalmente un carattere occupa 1 byte; verificarlo scrivendo un carattere nell’applicazione BLOCCO NOTE, salvare e controllare la dimensione del file creato.
LA MEMORIA CENTRALE
La memoria centrale è un passaggio “obbligato” per dati e istruzioni: la CPU può scambiare direttamente informazioni soltanto con la memoria centrale, che ha dimensioni limitate ed è volatile (cioè le informazioni memorizzate vengono perse allo spegnimento del computer). Come struttura, la memoria centrale è una sequenza di celle di memoria, ciascuna contenente una sequenza di bit chiamata parola ('word') di dimensione che cambia a seconda del tipo di calcolatore (8, 16, 32, 64 bit). La memoria centrale è anche caratterizzata da una capacità , che esprime la massima quantità di bit memorizzabili e che viene generalmente misurata in byte. I dispositivi fisici utilizzati per la memoria centrale sono:
- la RAM (ad accesso casuale);
- la ROM , nella quale vengono contenuti i dati e programmi per inizializzare il sistema;
- la CACHE , che è un tipo di memoria particolarmente veloce ma molto costosa. Per questo motivo ha sempre dimensioni limitate, ma è molto utile per memorizzare i dati usati più frequentemente.
- la PROM (Programmable ROM), che si può scrivere soltanto una volta mediante particolari apparecchi (detti programmatori di ROM);
- la EPROM (Erasable-programmable ROM), che è cancellabile sottoponendola a raggi ultravioletti;
- il Firmware , che è costituito dal software memorizzato nelle ROM (codice microprogrammato).
INTERFACCE E BUS DI SISTEMA
Le interfacce di ingresso/uscita (consentono il collegamento dell’elaboratore con le varie periferiche. Il bus di sistema interconnette la CPU, la memoria centrale e le interfacce verso dispositivi periferici (I/O, memoria di massa, etc.) ed è tale da collegare due unità funzionali alla volta: una trasmette e l’altra riceve. Il trasferimento avviene sempre sotto il controllo
si muove) che rileva i movimenti fatti su di esso dal dito dell'utente e li riproduce sullo schermo muovendo il puntatore. Una penna ottica è una penna speciale che alla pressione sull'apposito tappetino (usandola come una normale penna) lascia la traccia sullo schermo del computer. Le penne ottiche sono usate molto nelle applicazioni di disegno, nelle quali l'uso del mouse può risultare molto scomodo. I joystick sono dispositivi dalla forma e dimensioni molto variabili (possono ad esempio riprodurre il volante di un'automobile o la cloche di un aereo) che vengono utilizzati nei giochi nei quali l'uso del mouse o della tastiera, anche se quasi sempre possibile, può risultare scomodo. Una macchina fotografica digitale (fotocamera) è una macchina fotografica che memorizza le foto su una scheda di memoria digitale. Può essere connessa al computer tramite i cavi forniti dal produttore al fine di fare ritocchi, utilizzare le foto in altre applicazioni, creare calendari, stampare, visualizzare o semplicemente stoccare le foto (invece di stamparle o farle stampare). Il microfono può essere utilizzato ad esempio per fare telefonate tramite internet o interagire con programmi (come ad esempio con alcuni corsi di lingua, che verificano la pronuncia).
LE PRINCIPALI PERIFERICHE DI OUTPUT
Sono i monitor, le stampanti, i plotter e gli altoparlanti. Il monitor è la periferica di output per eccellenza, consentendo di interagire con le applicazioni. Il plotter è un dispositivo che permette di tracciare su un foglio di carta punti e linee di vario spessore e colore. Gli altoparlanti , o casse, permettono di ascoltare musica, suoni o di usare programmi come quelli per telefonare via internet. Alcuni dispositivi sono sia di input che di output: un esempio sono i touchscreen , dei particolari schermi interattivi, cioè sensibili ai tocchi delle dita di un utente. Un esempio di touchscreen è quello installato nelle emettitrici automatiche di biglietti ferroviari.
PRINCIPALI DISPOSITIVI DI MEMORIA SECONDARIA
Le memorie secondarie (o di massa) sono dei dispositivi di memoria caratterizzati da una capacità di immagazzinare dati molto elevata, grazie alla quale le informazioni, i programmi e i dati presenti nella RAM possono essere conservati in maniera permanente. Tra le memorie secondarie troviamo:
- il disco rigido o hard disk , in cui vengono memorizzati in maniera permanente tutti i dati (dal sistema operativo, ai programmi, ai dati elaborati dall'utente. Generalmente si trova all'interno del computer, tuttavia esistono anche dei dischi rigidi esterni da collegare all'elaboratore, che possono essere rimossi e trasportati; - i floppy disk o dischetti erano il supporto di memorizzazione più diffuso per trasferire dati da un computer all'altro; avevano il vantaggio di essere economici e facili da trasportare ma la quantità di informazioni memorizzabile era troppo limitata (quelli generalmente in uso erano i dischetti da 3,5 pollici con capacità di 1,44 MB). Per leggere un floppy disk occorre inserirlo nell'apposito lettore (floppy drive);
- il CD (ovvero Compact Disc ) è un disco a lettura ottica materialmente identico a un CD musicale, ma è in grado di memorizzare dati e programmi e può contenere una grande quantità di informazioni (circa 700 MB). Esistono 3 differenti tipi di CD:
- i CD-ROM ( Compact Disc Read Only Memory ), che non possono essere registrati dall’utente ma solo letti un numero illimitato di volte;
- i CD-R ( Compact Disc Recordable ), che possono essere registrati una sola volta e letti un numero illimitato di volte;
- i CD-RW ( Compact Disc Re-Writable ), che possono essere sia registrati che letti innumerevoli volte. Il DVD ( Digital Versatile Disc ) può contenere da un minimo di 4.7 GB a un massimo di 8,5 GB di informazioni, cioè l'equivalente di 6 o 12 CD-ROM. Ne esistono diverse tipologie: scrivibili (una sola volta), riscrivibili (più volte) e pre-registrati (non scrivibili). Un DVD inoltre può contenere audio, video o dati, ad esempio sotto forma di programmi multimediali. I BD ( Blu-ray Disc ) rappresentano la più recente evoluzione dei CD e dei DVD. Hanno una capacità di memorizzazione di 25 GB per i dischi a singolo strato e di 50 GB per i dischi a 2 strati. Tra gli altri supporti di memorizzazione dei dati ricordiamo:
- lo zip disk , che ha lo stesso aspetto del floppy ma ha una capacità di 100-700 MB;
IL SISTEMA OPERATIVO E IL SOFTWARE
SOFTWARE DI SISTEMA E SOFTWARE APPLICATIVO
Il software di sistema è, di fatto, il sistema operativo ; in genere viene fornito preinstallato dal costruttore del computer (ad esempio Windows 10). Il software di sistema si occupa della gestione delle risorse hardware del computer e ne permette il funzionamento, mentre il software applicativo serve per risolvere i problemi dell'utente. Esempi di software applicativo sono Word ed Excel. Generalmente di uno stesso software ci sono più versioni: tale molteplicità è dovuta principalmente a:
- la correzione di errori (bug) presenti in versioni precedenti;
- l'introduzione di nuove funzionalità.
LE PRINCIPALI FUNZIONI DI UN SISTEMA OPERATIVO E I PROGRAMMI APPLICATIVI PIÙ
DIFFUSI
Le principali funzioni di un sistema operativo sono:
- la gestione della CPU;
- l’inizio e la fine della sessione di lavoro del calcolatore;
- la gestione della memoria;
- la gestione delle periferiche di input e di output;
- la gestione dei file registrati sulla memoria di massa;
- la gestione degli accessi. I programmi applicativi di uso più comune sono gli elaboratori di testo (per creare, modificare e formattare testi), i fogli
elettronici (per eseguire automaticamente calcoli e creare grafici), i database (per gestire al meglio grandi quantità di dati), i browser web (per navigare in internet), i programmi di desktop publishing (per la creazione di volantini, manifesti, biglietti e calendari), i programmi di contabilità.
LA GRAPHICAL USER INTERFACE
La GUI è l'insieme degli elementi grafici del sistema operativo, che compongono l'interfaccia grafica, con la quale l'utente interagisce per svolgere le varie funzioni. In Windows ad esempio alcuni elementi della GUI sono le icone, le finestre ed i menu.
LE DIVERSE FASI DI SVILUPPO DEL SOFTWARE
L'insieme delle fasi che accompagnano un software durante la sua vita si chiamano "ciclo di vita del software". Il ciclo di vita di un software si può scomporre in queste fasi:
- analisi e progettazione , nelle quali si analizzano il problema da risolvere, le esigenze dell'utente, le risorse disponibili e viene sviluppata l'architettura del progetto;
- programmazione (o sviluppo ), nella quale viene scritto il codice del software;
- test , nella quale viene testato il software realizzato e vengono corretti gli eventuali bug riscontrati;
- rilascio , nella quale viene consegnata all’utente la versione definitiva del software.
comprensibile al computer. La compilazione produce come risultato un file eseguibile che, lanciato sulla macchina, viene direttamente eseguito dal computer; B) interprete: è un programma che legge le istruzioni (codice) del programma scritto in linguaggio procedurale e lo trasforma in tempo reale in codice macchina, che viene eseguito direttamente dal computer. Il "C" ed il "Pascal" sono tipici esempi di linguaggi compilati, mentre il "PHP" ed il "Perl" sono linguaggi interpretati.
