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Dedizione di informatica, struttura del calcolatore con particolare interesse per la Cpu e la sua evoluzione e per le memorie. Fenomeni informatici, dispostivi input e output nello specifico.
Tipologia: Sintesi del corso
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(Materiali usati: appunti e slide del corso) L’informatica non è altro che una scienza che si occupa di tutti i dati che possono essere elaborati automaticamente per ottenere un risultato. Di elaborare questi dati si occupano i calcolatori o elaboratori elettronici (i computer-smartphone-tablet- calcolatrice) che eseguono delle operazioni su dati forniti in put ( dati in ingresso) che vengono elaborati per ottenere dei risultati in output (dati in uscita). Per ottenere un output i calcolatori devono seguire delle sequenze di istruzioni, queste istruzioni vengono scritte dai programmatori che le scrivono sotto forma di linee di codici basati su specifici linguaggi di programmazione. L’insieme di queste istruzioni prende il nome di programma. Il programmatore di solito scrive le istruzioni in un linguaggio chiamato “linguaggio ad alto livello” che è un linguaggio comodo per noi ( esempi di tale linguaggio: Java - c - cc+ - Pascal – Visual Basic ecc...) mentre il calcolatore utilizza il linguaggio macchina ed è quindi necessario tradurre le nostre istruzioni dal linguaggio ad alto livello a quella macchina (ES: se noi disegniamo un triangolo sappiamo il suo significato. Poiché abbiamo studiato geometria ma per un computer quel disegno non ha alcun significato quindi dobbiamo convertirlo in un linguaggio a esso comprensibile) Bisogna fare attenzione perché non è solo importante dare una sequenza di istruzioni ma anche come e in che ordine vengono eseguite in modo tale da avere il giusto output (concetto utile per gli algoritmi) Un’altra cosa importante da conoscere è che il calcolatore utilizza il sistema di numerazione binaria. Poiché conosce solo due stati acceso e spento e per ciò utilizza solo due simboli (0 – 1 ) mentre noi poiché abbiamo 10 dita utilizziamo il sistema di numerazione decimale con 10 simboli (i numeri da 0 a 9 ) si può passare da un sistema a un altro. Il calcolatore è in grado di funzionare e svolgere determinati compiti poiché monta un software.
Il software è un programma o una serie di programmi che possono essere eseguiti su un calcolatore e si divide in due tipologie: SOFTWARE DI BASE: Sono necessari per il funzionamento del computer (ES: il sistema operativo) SOFTWARE APPLICATIVI: Sono software installati su quello di base che vengono installati per soddisfare alcune nostre esigenze che i software di base non soddisfano, non sono indispensabili per interagire con il calcolatore ma se installati aggiungono delle funzionalità. (ES: photoshop, animate) Altri software di base sono ad esempio il FIRMWARE: il firmware è un software registrato su una memoria particolare o periferica che comprende le istruzioni basilari per la vita della memoria o periferica stessa. L’esempio più noto è il bios che il computer esegue al suo avvio. IL BIOS: Ha tre funzionalità
contemporaneamente è limitato dalla quantità di memoria di sistema occupata da questi programmi) è importante dire che non si può lasciare che un applicativo abbia il pieno controllo della cpu perché si potrebbe bloccare e non si sa quanto ci vorrebbe per terminarlo per questo non si aspetta che finisca prima l’applicativo A e poi il B e poi ancora il C ma si esegue prima uno e poi si passa all’altro senza aspettare che finisca il primo questo vale sia per i processori con un singolo core che con più core MULTITHREADING: è il supporto hardware da parte del processore di eseguire più thread i thread sono parti del programma che funzionano all’interno dello stesso e utilizzano le risorse del programma. Un processo con un solo thread è indicato singolo thread un processo con più thread multithreading singolo se si blocca un thread non si blocca l’applicativo ad esempio si può bloccare il cursore di word che ci indica che stiamo scrivendo ma non si blocca tutto word insomma i thread sono programmi che gestiscono parti del programma principale ogni thread gestisce una parte diversa del programma ES: in word un thread serve per visualizzare la grafica un altro per eseguire il controllo ortografico e grammaticale ecc..
Partendo dal presupposto che ogni sistema operativo ha una interfaccia grafica (acronimo GUI:Graphical User Interface) e testuale se noi stiamo svolgendo un processo lungo non possiamo interagire con l’interfaccia grafica finché questo comando non termina la sua esecuzione per interagirvi bisogna assegnare questo comando a un altro thread separato.
Quindi nel sistema operativo per un singolo processo utilizziamo più thread per più funzionalità Vantaggi del multithreading:
excution cycle: decodifico l’istruzione- lettura degli operandi dell’istruzione – esecuzione dell’istruzione Ogni processore è formato da: 1)Alu: Fa i calcoli aritmetico logici
man mano che le cpu si evolvevano aumentavano i transistor e i MIPS. Transistor: sono i componenti elettronici all’interno della cpu MIPS: milioni istruzioni per secondo. Indicano il numero di istruzioni al secondo che il processore è in grado di eseguire altre sigle di cose che sono migliorate: micron: è un'unità di misura derivata del Sistema Internazionale. Corrisponde a un milionesimo di metro. Un micrometro equivale a 1 000 nanometri (nm) data width: è La larghezza di banda ed indica la differenza tra la frequenza massima e quella minima gestite da un canale, da una unità ecc. clock speed: La velocità di clock misura il numero di cicli eseguiti dalla CPU ogni secondo, misurati in GHz (gigahertz). ... La frequenza definisce il numero di operazioni svolte in un determinato periodo di tempo, come sopra indicato. Una CPU con una velocità di clock di 3,2 GHz esegue 3,2 miliardi di cicli al secondo. In origine le cpu avevano un singolo core ma dal 2005 grazie alla miniaturizzazione dei transistor avanzo lo spazio per aggiungere un altro core nascono così le cpu multi core prima su pc e negli anni a venire su smartphone e tablet. Sono migliorati:
ma gli I7 e I3 hanno l’hyper threading che non è presente su I5 e i pentium.
avviare quella successiva. È anche possibile avere più di un pipelining e in questo caso vengono lette due istruzioni alla volta che vengono eseguite su pipeline diverse anche qui bisogna però gestire eventuali conflitti tra le istruzioni. BUS: è un canale che permette a periferiche e componenti di dialogare tra loro. Esistono diversi tipi di bus che vengono classificati in base al tipo di dati che trasportano. (bus dati – Bus di indirizzi – bus di controllo) abbiamo i bus paralleli ( ISA – PCI AGP) E i bus seriali (SATA – PCI EXSPRESS ) SCHEDA MADRE: è la scheda elettronica principale che raccoglie in sé tutta la circuiteria elettronica e i collegamenti tra i vari componenti interni del pc. Comprende quindi anche i bus di espansione attraverso cui questi componenti hardware sono collegati e le interfacce verso le periferiche esterne. Si occupa della trasmissione corretta di molte centinaia di segnali diversi tra processore e periferiche interne e viceversa. La scheda madre ha diversi connettori: sata – pata – agp pci- pcle INTERFACCE: nel sistema binario ogni singolo simbolo, cioè numero, prende il nome di bit. Quindi lo 0 e l’1 sono dei bit un Byte è l’insieme di 8 bit.
Fatta questa premessa possiamo dire di avere diversi tipi di interfacce.
condensatore che, tende a scaricarsi nel tempo e quindi deve essere continuamente rinfrescato. Cioè se il condensatore è carico deve essere ricaricato al massimo mentre se è scarico va lasciato così. Un tempo le RAM statiche erano relativamente frequenti come sostituti delle memorie FLASH. Infatti si riusciva a realizzare componenti che necessitavano di pochissima corrente per mantenere il contenuto in virtù del fatto che fossero statiche e quindi con una batteria tampone, mantenevano come una memoria FLASH il contenuto anche a sistema spento. Oggi sono usate solo per mantenere vecchi progetti e non ne userei per un progetto nuovo, anche considerando che non sono economiche.
il bit come unità di misura della trasmissione dell’informazione 8 bit pari a 1 BYTE (B) 1024 BYTE sono pari a 1 KILOBYTE (KB) 1024 KB sono pari a 1 MEGABYTE (MB) 1024 MB sono pari a 1 GIGABYTE (GB) 1024 GB sono pari a 1 TERABYTE (TB) possiamo ora immaginare la memoria come un enorme casellario con tante celle. Tutte le celle hanno la stessa dimensione ed i programmi più grandi occupano diverse celle. Tutte queste celle vengono caricate sulla ram ma non vengono salvate per salvarle bisogna riportarle alla rom, noi non possiamo scegliere quali celle utilizzare ma lo farà per noi il sistema operativo se noi cancelliamo un dato e svuotiamo il cestino ad esempio nell’immediato potremo riprenderci quel dato attraverso un applicativo che però dovrà essere istallato su un’altra memoria che non sia quella in cui dobbiamo riprendere il dato. Perchè se cancello il dato dico al sistema operativo che può riutilizzare quelle celle ma quelle celle non sono vuote il mio dato è lì ma non è visibile quindi se scarico un nuovo programma e quelle celle si riempiono io ho perso il dato che volevo recuperare e questa volta per sempre. Questo perché non posso scegliere in quali celle installare il programma. Se noi installiamo e disinstalliamo spesso programmi potrebbe succedere che i dati non si salvino più in celle continue ma discontinue ( solitamente i dati si salvano in celle continue) e questo ovviamente andrà poi a
2)DIMM: sono stati utilizzati per la prima volta sulle schede madre pentium. Possono essere installati anche in numero dispari e possono condividere due moduli che hanno capacità differenti. Per esempio posso installare un modulo da 32mb e una da 64 per avere una capacità di 96 mb prima non era possibile fare tutto ciò con i moduli SIMM. ESISTONO TANTI TIPI DI MEMORIE: dalla più veloce alla più lenta: 1(registri cpu) - 2( chache livello 1 – chache livello 2) – 3(ram fisica – memoria virtuale) 4) device di memorizzazione ( ram/ bios - drivers remov – network – hard drive) 5) device di imput ( tastiera- mouse- device removibili – device remoti – altri device – video camera scanner microfono ) il secondo e terzo gruppo sono aree di memorizzazione temporanea il terzo di memorizzazione permanente. ALTRA TABELLA: registri, cache, memoria principale (ram), memoria a stato solito ( ssd, i flash drive che sono le chiavette,), hard disk drive ( dischi magnetici), memorie ottiche (cd, DVD ) nastri magnetici Più scendiamo minore è la velocità ma maggiore è lo spazio di archiviazione.