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INFORMATICA
L’Informatica, termine che deriva dalla fusione delle parole informazione ed automatica , è una disciplina nata dalla necessità di velocizzare le operazioni di calcolo matematico e per trattare e gestire le informazioni automatizzate. È l’insieme dei processi e delle tecnologie che rendono possibile creazione, raccolta, elaborazione, immagazzinamento e trasmissione dell’informazione con metodi automatici. È una disciplina che si occupa di:
- Archiviazione
- Elaborazione dei dati
- Trasformazione
- Rappresentazione Un ciclo di elaborazione dei dati è composto da diverse fasi:
- Input : consiste nell’immissione di dati nel computer. I dispositivi di input più comuni sono la tastiera, lo scanner, il mouse, il microfono e la telecamera. I dati da inserire possono essere testi, numeri, immagini o suoni.
- Elaborazione : in cui i dati vengono presi in esame ed elaborati secondo specifici obiettivi. Ad esempio si può paragonare, classificare o sommare numeri, formattare un testo o creare immagini o suoni.
- Output : per vedere il risultato dell’elaborazione sono necessari dei dispositivi di output, come lo schermo, la stampante. Le informazioni ottenute possono anche essere sottoposte a un’ulteriore elaborazione, ad esempio per integrare i suoni e le immagini in una presentazione multimediale.
- Memorizzazione dei dati : i dati e i programmi al momento non utilizzati vengono memorizzati su appositi nastri o dischi in modo da poter essere recuperati in qualsiasi momento.
- Distribuzione dei dati: possono essere stampati e distribuiti, oppure trasmessi direttamente da un computer all’altro. Un esempio è l’invio di documenti come allegati della posta elettronica o attraverso un sito Web. Tutto ciò è gestito attraverso due macro categorie di elementi:
- Hardware , che è la struttura fisica, “il ferro” nelle varie forme che abbiamo;
- Software che è invece il livello logico, cioè il sistema che consente di svolgere le attività normali. CLASSIFICAZIONE DELLE TIPOLOGIE DI COMPUTER Il computer è una apparecchiatura elettronica che possiede le seguenti caratteristiche, è:
- Rapido nell'effettuare calcoli matematici (anche complessi) molto più di come potremmo fare noi, a noi servono strumenti che ci aiutino a fare cose molto velocemente e possibilmente in maniera automatica;
- Preciso nell'esecuzione delle operazioni assegnategli non è come l’essere umano, per il quale esiste il fattore dell’errore. Il computer non sbaglia, purché non sbagliamo a dargli le istruzioni.
- Versatile perché si riesce a sfruttarlo per qualunque cosa, come ad esempio per l’elaborazione delle immagini. Il computer non è altro che un apparecchio composto da ferro, alluminio, rame, plastica e silicio, alimentato da corrente elettrica. È un’opera dell’uomo ed è a suo completo servizio per svolgere compiti con una precisione ed un margine d’errore impossibile da eguagliare. I vantaggi del computer sono:
- rapidità,
- precisione,
- capacità di eseguire operazioni ripetitive,
- capacità di riuscire a gestire grandi quantità di dati: il limite umano sta proprio nella capacità di prendere una grande mole di dati, elevatissima e poterla gestire
- Capacità di riuscire ad integrare e memorizzare grandi moli di dati Gli svantaggi :
- mancanza di intelligenza e di creatività : di per sé il computer è incapace di fare qualcosa;
- difficoltà in situazioni nuove non previste : non è in grado di poter fare delle attività che non gli sono state prima “spiegate”, quindi non prende delle decisioni;
- possibilità di guasti (sia componenti Hardware che Software). È possibile suddividere l'insieme dei calcolatori in varie categorie: Mainframe: Apparecchi di grandi dimensioni, collocati in spazi molto grandi, hanno processori potenti e grande quantità di memoria RAM, sono molto costosi e sofisticati, possono essere utilizzati da molti utenti, mediante opportuni terminali, infatti, vi fanno ricorso grandi organizzazioni che devono elaborare enormi quantità di dati. Minicomputer : elaboratori un po' più piccoli ma in grado di gestire grandi quantità di dati in multiutenza. Sono computer di medio – alta potenza, in grado di gestire fino ad un centinaio di terminali contemporaneamente, ma sono leggermente inferiori rispetto alle capacità di calcolo manifestate dai mainframe. Sono governati da sistemi operativi tipo Unix. Personal Computer : usati per lavoro d'ufficio o in ambito domestico da un solo utente per volta. Possono essere computer da tavolo (desktop computer) o portatili (notebook o laptop). Sono caratterizzati da: basse prestazioni (i personal computer oggi hanno una capacità di calcolo notevolissima), ma adatte all’uso domestico, basso costo (infatti oggi la tecnologia ha subito un taglio di costi), impiegato per l’utilizzo individuale (in opposizione per esempio ai mainframe a cui interi gruppi di persone accedono attraverso terminali remoti). Si suddividono in: Desktop : personal computer da tavolo. Ha dimensioni ingombranti rispetto a quelli portatili ma in genere può essere facilmente “espanso”, essendo già predisposto ad ospitare schede aggiuntive; Notebook (o Laptop): sono personal computer portatili. Per le loro dimensioni limitate, sono l’ideale per chi ha continue necessità di spostarsi senza rinunciare a lavorare, particolarmente leggeri (inferiori ai 2 Kg); Tablet : sono una ulteriore evoluzione dei computer portatili. Un tablet è dotato di un ampio schermo sensibile al tatto. Nascono come una soluzione pensata per la mobilità, inizialmente non erano neanche considerati veri e propri computer. Le caratteristiche principali sono le basse prestazioni, il basso costo, impiegato come sistema tascabile ed è limitata la possibilità di collegamento con altre periferiche. COMPONENTI DI UN PERSONAL COMPUTER Tra le componenti di base di un personal computer, dobbiamo distinguere:
- Componenti interne : l’unità centrale è tutto ciò che è contenuto entro il cabinet (case);
- Componenti esterne , denominate “periferiche”, è tutto ciò che sta al di fuori. Vengono classificate in: Periferiche di input e Periferiche di output (monitor, stampanti, altoparlanti...). Internamente tutte queste componenti fanno riferimento al modello di Von Neumann : non è un modello di recente introduzione, addirittura si parla degli anni ’40 del secolo scorso, perché era lo studio di base dei primi calcolatori che poi negli anni sono seguiti. Gli elementi essenziali sono:
del calcolatore. BIOS – Basic Input Output System: è un Firmware, ovvero un programma impresso su una ROM. Si tratta di una memoria di tipo ROM (Read Only Memory), cioè è una memoria a sola lettura, significa che il produttore ci scrive dentro delle informazioni e lì rimangono in maniera permanente, divengono immodificabili e contiene un set di istruzioni di base che serve al computer per gestire tutte le varie periferiche e quello che c’è dentro. È costituito dall’insieme di quelle procedure software che permettono al computer di inizializzare nelle fasi di avviamento, altri dispositivi, come la tastiera, il monitor, le unità disco. Dal BIOS è possibile impostare la sequenza di “boot” del sistema alcuni parametri per i componenti della scheda madre (voltaggi, frequenze...). ▪ Orologio di sistema , utilizzato dal BIOS e alimentato con una piccola batteria. È il clock citato prima, perché tutte le attività che vengono svolte (le istruzioni) dal computer, vengono eseguite con una cadenza ben precisa, parliamo anche di milioni di operazioni al secondo, quindi è un clock estremamente rapido ed in qualche misura ci dà delle indicazioni della velocità di elaborazione del nostro computer. ▪ Attacchi fisici : banalmente quelli che noi troviamo nel nostro computer. Si chiamano interfacce e servono per collegare dispositivi esterni al nostro computer.
- Alimentatore ;
- Processore : è la CPU nello schema di Von Neumann, quindi è il cuore del nostro computer;
- RAM : ovvero la memoria; Hard Disk /disco fisso: dove vengono memorizzate in maniera permanente le informazioni;
- Lettore CD/DVD e/o masterizzatore: in realtà non li troviamo più perché è una tecnologia passata;
- Scheda video : una mainboard che ha una funzione diversa, cioè quella di elaborare le immagini che poi vengono visualizzate sul nostro monitor.
- Scheda audio : consente di elaborare gli audio per fornire i suoni.
- Scheda di rete : che è quella che oggi usiamo per la connessione alle nostre reti di calcolatori. L' architettura x86 è un termine generico per indicare un'architettura di microprocessori inizialmente sviluppata e prodotta da Intel. È al momento l'architettura più diffusa nel mercato dei PC desktop, portatili, e nei server economici. Nel corso degli anni, più di una ditta ha introdotto processori compatibili con l'architettura x86, ponendosi in concorrenza con Intel. Attualmente l'unico concorrente di un certo peso nel settore dei personal computer è AMD che produce processori x86-compatibili fin dai primi anni dell'architettura. Ogni CPU ha un set di istruzioni diverso, e incompatibile tra diversi produttori. Il software per Windows (CPU Intel) non può funzionare su Apple (CPU Motorola). In molti computer, e anche all'interno di CPU particolarmente evolute, ci sono coprocessori e multiprocessori. Il coprocessore ha delle funzioni particolari e specifiche, che sono quelle di ausilio al processore, come ad esempio il coprocessore matematico , quindi si occupa di svolgere attività specifiche in maniera molto efficace. Per esempio il Mac a differenza dei Pc Windows, ha dei processori dedicati per ogni attività che fa: grafico , calcolo , rete, quindi il risultato finale è una capacità elaborativa che è certamente più efficace rispetto al Personal Computer. FUNZIONAMENTO DEL PROCESSORE Il processore elabora delle istruzioni in una forma molto elementare, e abbiamo un codice operativo che identifica l’istruzione. E poi ci sono anche uno o più operandi che forniscono dei dati. Questo significa ad esempio che se io devo fare una somma a due elementi, questi dati io li devo avere, e li avrò in qualche allocazione di memoria, quindi in questo caso io avrò un codice che mi identifica l’operazione (esempio, la somma), e poi avrò delle locazioni di memoria dove recupero i due addendi che devo sommare, quindi l’istruzione nella sua forma elementare è sempre composta così, a prescindere che sia una somma o qualche
altro tipo di operazione. Qualsiasi tipo di operazione viene tradotta per il processore in una forma binaria. Si tratta di un linguaggio talmente a basso livello che è assolutamente ingestibile per uso alla portata di un programmatore. Il set di istruzioni che un processore è in grado di eseguire comprende:
- istruzioni aritmetiche (la somma, la sottrazione)
- istruzioni logiche (AND, OR…)
- istruzioni di analisi e trasferimento di controllo, operazioni evolute, per esempio il jump, è un’istruzione attraverso la quale io dico al processore “salta in quella allocazione di memoria e prendi quell’informazione”.
- Istruzioni di trasferimento dati in memoria , si dà l’istruzione “move” che dice di prendere il dato e di metterlo in quel registro. L'esecuzione di una intera istruzione aritmetico logica passa attraverso l'esecuzione di una o più operazione elementari, quindi è possibile che siano richiesti più cicli di clock per completare una istruzione aritmetico- logica. CICLI DI CLOCK La “ velocità ” della CPU è proporzionale alla frequenza del clock (una sorta di orologio interno). Infatti ad ogni ciclo di clock corrisponde l’esecuzione di un’istruzione elementare. Per completare delle istruzioni potrebbe non bastare un ciclo ma ci possono volere più cicli, questi cicli sono milioni al secondo quindi è una cosa impensabile dal punto di vista del ragionamento umano, ecco perché i computer risultano essere estremamente veloci. La frequenza del clock si misura in MHz o GHz (MegaHertz o GigaHertz, cioè milioni o miliardi di cicli al secondo), più alto è il valore, più il processore ha una velocità di elaborazione elevata. Più veloce è il “tick” del clock più veloce sarà la CPU nell'eseguire le istruzioni. Da notare, che la velocità della CPU non dipende comunque soltanto dalla frequenza del clock (per limiti fisici non è possibile ad oggi innalzare la frequenza del clock sopra certi valori a causa dell'elevato surriscaldamento della piattaforma). Queste istruzioni sono dei segnali elettrici, per cui più alta è la frequenza di clock, più il processore è soggetto a surriscaldamento. Si cercano dunque soluzioni alternative per incrementare l'efficienza delle CPU quali: registri a 64 bit, memorie cache di dimensioni maggiori. La velocità della CPU si può misurare anche in MIPS (Milioni di Istruzioni Per Secondo). Le istruzioni a cui si fa riferimento sono quelle assembly del processore in esame. Tali istruzioni sono quelle aritmetico-logiche come ad esempio una somma o un test. Un normale programma per computer è composto da migliaia o milioni di queste istruzioni. IL CICLO MACCHINA Le istruzioni vengono cadenzate da un clock che determina il ciclo macchina , cioè il ciclo di tempo per compiere le istruzioni. Questo ciclo macchina è sostanzialmente scomposto in quattro fasi:
- Fase di caricamento o fecth: l’unità di controllo (CU), preleva l’istruzione successiva, che deve essere eseguita, presente in memoria e la immagazzina al suo interno in una piccola area di memorizzazione detta registro dell’istruzione (IR).
- Fase di decodifica o decode: l’unità di controllo decodifica, quindi interpreta, l’istruzione e trasferisce i dati a cui quest’istruzione fa riferimento dalla memoria all’unità logico-matematica (ALU).
- Fase di esecuzione o execute : l’ALU esegue l’operazione logica o aritmetica richiesta.
Quindi in generale, avere una maggiore quantità di memoria RAM ci consente di ottenere performance migliori. ROM ( Read Only Memory: Memoria a Sola Lettura) è una memoria il cui contenuto può essere scritto una sola volta, quindi sono memorie il cui contenuto non può essere modificato. Servono per la registrazione di programmi particolari ( Firmware ). Un esempio di firmware è il BIOS è costituito dall’insieme di quelle procedure software che permettono al computer di inizializzare nelle fasi di avviamento tutti i vari dispositivi, come la tastiera, il monitor, le unità disco. Anche le memorie a sola letture (ROM) fanno parte della categoria delle “ memorie veloci ”. La memoria virtuale rallenta l'esecuzione dei programmi, ma permette di far funzionare applicazioni più grandi della RAM stessa. La memoria CACHE è un tipo di memoria con dimensioni molto limitate ma estremamente veloce e queste consentono di aumentare la velocità di elaborazione dei sistemi. Se io ho una memoria ad altissima velocità, lo scambio di informazioni col processore ovviamente è molto più efficace rispetto a sistemi dove le informazioni viaggiano ad una velocità più ridotta. Le memorie cache vanno nell’ordine dei nanosecondi. Altre memorie invece viaggiano nell’ordine dei millisecondi, quindi parliamo di milioni di operazioni al secondo. MEMORIE ESTERNE Le memorie esterne o di massa sono una memoria secondaria, i cui maggiori rappresentanti sono gli Hard Disk, ma anche supporti rimovibili come, CD, DVD, nastri magnetici, memorie flash di ogni tipo ed altro ancora. La caratteristica peculiare della memoria di massa è la “ non volatilità ”, ovvero la possibilità di memorizzare permanentemente i dati (per questo si parla anche di memoria di archiviazione). Inoltre, la memoria di massa ha un costo inferiore rispetto alla memoria principale, per questo verrebbe da chiedersi perché nei moderni computer non si utilizzi solo memoria secondaria: la ragione risiede nel fatto che i tempi medi di accesso a memoria principale sono dell'ordine delle centinaia di nanosecondi, contro i millisecondi delle memorie di archiviazione, che, quindi, necessitano di tempi di accesso maggiori di ben 5 ordini di grandezza. Le memorie esterne costituiscono il principale sistema per l'archiviazione dei dati (e quindi sono dispositivi di memorizzazione di massa). HARD DISK Sono costituiti da uno o più dischi in alluminio, rivestiti di materiale ferromagnetico in rapida rotazione e da due testine per ogni disco (una per lato), le quali, durante il funzionamento “volano” alla distanza di pochi centesimi di nanometro dalla superficie del disco leggendo e scrivendo i dati. La testina è tenuta sollevata dall'aria mossa dalla rotazione stessa dei dischi che può superare i 15.000 giri al minuto. Le particelle magnetiche presenti sul supporto ricevono una polarità che le allinea, traducendo fisicamente i codici binari fatti di 0 e 1 come polarità positiva o negativa. Sono costituiti da una pila di piatti registrabili su entrambe le superfici. La registrazione avviene su piste magnetiche disposte nelle superfici dei piatti. Solitamente è contenuto all’interno del case, ma, nel caso degli Hard Disk esterni, può anche essere impiegato come una periferica esterna. Non è estraibile ed ha elevata capacità. Le caratteristiche principali sono:
- la capacità (espressa in GB metrici)
- il tempo di accesso (espresso in ms)
- la velocità di trasferimento (espressa in MB/s)
Gli Hard Disk interni sono dotati di un case predisposto per la connessione del disco al calcolatore. Possono essere rimosse e collegate “ a caldo ”. Esistono vari tipi di connessione tra i dischi esterni ed il computer:
- USB 1.1/2.0 (Universal Serial Bus): questa connessione, che può essere usata anche per mouse, stampanti, etc. connette tramite cavo il disco ad una porta presente sul PC
- Wi-Fi : è un collegamento senza cavo, il disco comunica al computer tramite onde radio. Adotta la stessa tecnologia usata per la connessione in rete senza fili
- Firewire 400/800 : questa connessione, che può essere usata anche per dispositivi multimediali, come videocamere, fotocamere etc. connette tramite cavo il disco ad una porta presente sul PC (è una connessione più veloce, ma meno diffusa rispetto alla USB) L’organizzazione logica dei dati sull’hard disk prende il nome di formattazione di basso livello e viene effettuata ad opera del costruttore. La formattazione divide il disco rigido nelle subunità principali :
- tracce, sono “cerchi concentrici” scritte su tutti i lati di tutti i piatti e sono numerate; l'insieme di tutte le tracce identificate dallo stesso numero, e quindi equidistanti dall'asse formano un cilindro, che può essere immaginato come il collegamento ideale in verticale delle estremità delle tracce.
- settori, invece sono una suddivisione delle tracce, destinate a contenere una quantità prefissata di dati, minore di quella delle tracce.
- Cilindri , hanno un grande vantaggio, ovvero scrivendo su di essi si evita di far spostare le testine e dunque si risparmia notevolmente sul tempo di scrittura/lettura, dato che è proprio lo spostamento delle testine la fase più lenta del processo. La formattazione logica , invece, altro non è che l'inserimento del cosiddetto " file system " sull'hard disk, ovvero quella struttura logica che memorizza le posizioni fisiche di ogni singolo file, gestisce directory, quantifica lo spazio disponibile e quello già utilizzato; inoltre, cosa molto importante, contiene il record di boot , ovvero quei dati necessari all'avvio del sistema operativo. MEMORIE OTTICHE In questo tipo di memorie secondarie, costituite da dischi di vetro, un sottile raggio laser legge le scanalature presenti sulla superficie come un alternarsi di 0 e 1, a seconda della direzione del riflesso di luce. Le memorie ottiche sono:
- CD-ROM : hanno un supporto di memorizzazione digitale composto da un disco di resina termoplastica trasparente, generalmente di 12 centimetri di diametro, che racchiude al suo interno un sottile foglio di materiale metallico sul quale sono memorizzate le informazioni letti per mezzo di un laser. L’acronimo è Compact Disc Read Only Memory : sono usati per la memorizzazione di dati generici, e costituiscono il principale supporto per la distribuzione dei programmi. La sigla ROM sta a significare che sono memorie di sola lettura, ovvero non si può scrivere. È un supporto estraibile ed ha una buona capacità, solitamente si va da 650MB a 700MB. Per la lettura del CD-ROM è necessario disporre di un apposito lettore.
- CD-R: acronimo che sta per Compact Disc Recordable. A differenza del CD-ROM, questo è un CD registrabile e quindi è possibile scrivere (registrare) dati su di esso tramite un apposito apparecchio chiamato masterizzatore ed un software apposito per la masterizzazione. Hanno capacità uguali a quelle disponibili per i CD-ROM (650MB, 700MB). I CD-R possono essere scritti (registrati) una sola volta e possono anche essere chiamati CD-WORM (Write Once Read Many).
La tastiera estesa è dotata di 104 tasti. La tastiera alfanumerica è costituita dai 26 caratteri dell’alfabeto anglosassone. I tasti funzione sono 12. È collegata all’unità centrale tramite un connettore USB. La tastiera funzionale è normalmente posta sulla parte superiore, i suoi tasti sono contrassegnati dalle sigle F1,F2 ecc. sono usati da molti programmi come “scorciatoie” per i comandi più frequenti. Questi tasti sono impiegati generalmente per attivare le funzioni di un programma o del sistema operativo. Al tasto F1 è associata la funzione di HELP (Aiuto). Tasto ESC (Escape) è spesso usato nei programmi per chiudere un menu o uscire da un comando in esecuzione. Tasto TAB (tabulazione) sposta il cursore di più spazi (alla successiva tabulazione). Tasto CAPS LOCK trasforma la tastiera da minuscola a maiuscola (facendola scrivere sempre con caratteri maiuscoli) e viceversa. I tasti CTRL (control) e ALT hanno funzione particolari e producono un effetto solo se vengono utilizzati in combinazione con altri tasti. I tasti SHIFT o chiamato anche BLOC MAIUSC, servono per immettere i caratteri in maiuscolo rispettivamente in modo temporaneo o permanente. Tutti questi tasti abbinati ad altri hanno particolari funzioni, premuti da soli non hanno nessun effetto. Il tasto INVIO (RETURN o ENTER) che, oltre ad essere sempre presente nella parte alfanumerica della tastiera si trova solitamente anche alla destra del tastierino numerico. Tasto INVIO svolge due funzioni:
- inserire un comando dopo che è stato digitato;
- andare a capo quando si digita. Tasto BACK SPACE cancella il carattere a sinistra del cursore. Tasto INS modifica il sistema di scrittura del computer, da inserimento a sovrascrittura e viceversa. Tasto HOME generalmente sposta il cursore sul primo carattere della riga. I tasti PGUP e PGDN fanno avanzare o retrocedere di una videata il testo. Il tastierino numerico , quello sulla parte destra, consente l’immissione veloce di dati numerici. È attivato o disattivato dal tasto BLOC NUM. Quando la relativa spia (NUM LOCK) è accesa il tastierino è attivato e produce numeri, se si preme il tasto BLOC NUM la spia si spegne e il tastierino è disattivato permettendo lo spostamento del cursore. ▪ Il mouse è un componente indispensabile che consente l’utilizzo di tutti i programmi e i sistemi operativi caratterizzati da una interfaccia grafica come, ad esempio, Windows. Questo componente, come suggerisce il nome, ha l’aspetto di un “topolino” ed è costituito da una scatola più o meno ergonomica, con due o più pulsanti. I più recenti sono cordless ovvero senza filo, e utilizzano una luce riflessa per determinare la posizione, segnala al computer gli spostamenti del puntatore sul monitor. ▪ La trackball è simile ad un mouse rovesciato. L’utilizzatore muove il cursore facendo ruotare con le dita una sfera. Non necessita di superficie piana. Erano molto diffuse nei portatili. ▪ Il touchpad è un dispositivo di input costituito da una tavoletta sensibile alla pressione e al movimento delle dita. Sostituisce spesso il mouse nei laptop. ▪ Il joystik è usato per muovere il cursore sullo schermo. Molto usato per i video games. Ne esistono di vari tipi e forme sia digitali che analogici. ▪ Lo scanner è un dispositivo di input che consente la digitalizzazione di immagini e testi; in altri termini, è possibile acquisire foto o disegni e poi rielaborali, attraverso opportuni software di grafica. È possibile, inoltre, acquisire testi da supporto cartaceo e renderli convertibili in un formato digitale “editabile”. Lo scanner, infatti, tramite opportuni programmi chiamati OCR (Optical Character Recognition), è in grado di leggere il testo e di riportarlo in un word processor, consentendoci di rielaborarlo a piacere, salvarlo e stamparlo. È possibile quindi digitalizzare gli archivi cartacei, senza dover immettere manualmente i testi.
▪ La webcam è una piccola telecamera in grado di acquisire immagini in tempo reale. Serve per le video conferenze ed anche per importare immagini per i programmi di elaborazione grafica.
- Periferiche di output : permettono di visualizzare i risultati per le richieste effettuate. Si intende qualsiasi strumento in uscita dal calcolatore che consente all'utente di “percepire” l'informazione elaborata dal computer. Per “percepire l'informazione” si intende ad esempio visualizzare un video su un monitor, leggere un testo stampato, ascoltare musica da delle casse acustiche. Rientrano tra i dispositivi di output: ▪ La stampante è il mezzo di output più diffuso, fornendo anche ottimi risultati grazie alla capacità di stampare, in media, 1200 dpi. Il processo di stampa è controllato da un particolare linguaggio di controllo, il PCL. In genere una stampante laser è dotata di una notevole quantità di memoria RAM, necessaria a stampare velocemente le pagine trasformate in bitmap. La stampante si collega all’unità centrale tramite una porta USB. Le stampanti si distinguono a seconda: - della tecnologia utilizzata per imprimere il segno sulla carta; - per la stampa solo in bianco e nero o anche a colori; - per la velocità di stampa espressa in pagine\minuto; - per la definizione grafica espressa in dpi (dot per inch). ▪ Il monitor è un dispositivo fisico di output perché consente di visualizzare i dati immessi attraverso la tastiera, quelli prodotti da una elaborazione ed i messaggi di servizio generati dai programmi. Lo schermo può essere di due tipi: - CRT (Tube – Tubo a raggi catodici), caratterizzati da basso costo, ma anche da radiazioni nocive (ormai obsoleto); - LCD (schermo a cristalli liquidi), estremamente leggeri, poco ingombranti, privi di emissione nocive. ▪ Le casse acustiche trasformano il segnale proveniente dalla scheda audio in suoni. Sono complemento indispensabile nei PC multimediali. Di solito l’insieme è formato da due satelliti e un subwoofer. Esistono anche delle periferiche che sono contemporaneamente di ingresso e di uscita ( periferiche di input/output ). Le più importanti sono:
- Il monitor touch-screen ; consentono di interagire con l’elaboratore semplicemente toccando lo schermo con le mani o con uno stilo.
- Il modem ( MOdulatore-DEModulatore ) è un dispositivo attualmente in uso grazie al suo utilizzo in ambiente Internet. Consente di trasformare impulsi elettrici provenienti dalla linea telefonica o altre linee dedicate in dati memorizzabili sul calcolatore. A seconda della velocità e della linea utilizzata esistono diversi tipi di modem: ▪ modem PSDN ; ▪ modem ISDN (Integrated Service Digital Network); ▪ modem ADSL ; ▪ modem GPRS e UMTS ; ▪ modem HSDPA ; ▪ modem FTTH. SOFTWARE Il termine software indica un programma o un insieme di programmi in grado di funzionare su un elaboratore (computer). I software possono essere divisi in cinque categorie:
usano terminologie naturali, lavorano tramite “oggetti”, traducono in modo più semplice tutta la serie di istruzioni e procedure atte a risolvere il problema proposto (algoritmo).
- software general purpose : composto da programmi che possono essere utilizzati per varie mansioni e che possono essere adattati per essere utilizzati in diversi settori. Fanno parte di questa categoria di programmi gli elaboratori di testi (come Word), i fogli elettronici (come Excel), i database (come Access), i desktop publishing (come PowerPoint), i browser (come Internet Explorer), i mail manager (come Outlook), i software di disegno tecnico (come AutoCAD).
- software specifico : composto da programmi specializzati a risolvere determinati problemi o destinati a scopi ben determinati. Fanno parte di questa categoria ad esempio programmi di contabilità, programmi di gestione (gestione personale, gestione magazzino), programmi per la fatturazione. ALGORITMI Un algoritmo è una sequenza finita di mosse che risolve in un tempo finito una classe di problemi. È costituito da una serie di passi, ognuno dei quali è semplice e porta alla risoluzione del problema. In un algoritmo è possibile definire dei cicli , che ripetono più volte i passi, e delle condizioni : in pratica alcuni passi possono essere eseguiti solo sotto determinate ipotesi. L'esecuzione delle azioni nell'ordine specificato dall'algoritmo consente di ottenere, a partire dai dati di ingresso, i risultati che risolvono il problema. Le proprietà degli algoritmi:
- Eseguibilità : ogni azione deve essere eseguibile dall’esecutore in un tempo finito.
- Non-ambiguità : ogni azione deve essere univocamente interpretabile dall'esecutore.
- Finitezza : il numero totale di azioni da eseguire, per ogni insieme di dati di ingresso, deve essere finito. L’algoritmo deve essere applicabile a qualsiasi insieme di dati di ingresso appartenenti al dominio di definizione dell’algoritmo, deve essere costituito da operazioni appartenenti ad un determinato insieme di operazioni fondamentali e deve essere costituito da regole non ambigue, cioè interpretabili in modo univoco qualunque sia l’esecutore (persona o “macchina”) che le legge. Ogni elaboratore è una macchina in grado di eseguire azioni elementari su oggetti detti dati. L’esecuzione delle azioni è richiesta all’elaboratore tramite comandi elementari chiamati istruzioni espresse attraverso un opportuno formalismo: il linguaggio di programmazione. La formulazione testuale di un algoritmo in un linguaggio comprensibile a un elaboratore è detta programma. Un programma è un testo scritto in accordo alla sintassi e alla semantica di un linguaggio di programmazione ed è la formulazione testuale, in un certo linguaggio di programmazione, di un algoritmo che risolve un dato problema. L’algoritmo accetta in ingresso una serie di input e produce in uscita un risultato ( output ). Per rappresentare gli algoritmi utilizziamo la rappresentazione a pseudocodice , la quale descrive in linguaggio naturale le operazioni che descrivono l’algoritmo ovvero i diagrammi di flusso che sono una forma grafica di formalismo di codifica degli algoritmi. DIAGRAMMI DI FLUSSO
I diagrammi di flusso sono un linguaggio grafico per la rappresentazione di un algoritmo. È composto da blocchi che rappresentano i passi dell’algoritmo. I blocchi hanno forme diverse in base al significato e contengono testo che descrive il passo da eseguire. Blocchi Start e Stop vengono utilizzati per indicare da dove il diagramma inizia e quando il diagramma termina. I blocchi Input e Output vengono utilizzati per indicare la richiesta di dati all’utente. I blocchi Azione vengono utilizzati per indicare una operazione di elaborazione elementare. I blocchi Condizione vengono utilizzati per indicare una operazione di scelta. Ogni ramo di uscita rappresenta una scelta differente. PSEUDOCODIFICA Un altro formalismo di codifica, che risulta essere più legato al linguaggio naturale scritto rispetto ai diagrammi di flusso, è la pseudocodifica. In tale rappresentazione si utilizza un linguaggio speciale che descrive le istruzioni con frasi rigorose anziché con i simboli grafici; si usano parole chiave , scritte in maiuscolo ed operatori (←, +, *, - , /). Si usa inoltre l’identazione , ovvero una tecnica che prevede il rientro dei gruppi di istruzioni riferite a cicli o a strutture di scelta. La sequenza si presenta: La pseudocodifica della selezione si rappresenta cosi: L’iterazione si rappresenta in questo modo: LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE I passi per la risoluzione di un problema sono:
- individuazione di un procedimento risolutivo ;
- scomposizione del procedimento in un insieme ordinato di azioni - > algoritmo ;
premuto il tasto e muovere il mouse. Aprire un documento o un programma: due clic in rapida successione sull’icona desiderata.
- Il tasto destro serve per visualizzare le impostazioni che specificano l’aspetto e il comportamento dell’oggetto indicato. La ricerca in Windows 10 si effettua con il pulsante dx su Start→ Esplora file→ selezionare nel riquadro sinistro dove ricercare oppure nella casella ricerca inserire nome ed estensione del file da ricercare. I caratteri jolly sono importanti per la ricerca e sono? e . Sono utilizzati quando sono sconosciuti uno (?) o più () caratteri del nome del file o della sua estensione. Esempio: per cercare tutti i file di estensione jpg si digiterà nella casella di ricercare NomeFile*.jpg, per trovare quelli il cui nome è di 5 lettere inizia con Can e hanno estensione doc digiteremo Can??.doc IL DESKTOP DI WINDOWS Le proprietà dello schermo si vedono tramite : Tasto destro sul desktop→ Personalizza. Consente di modificare le proprietà dell’interfaccia di Windows, quali lo sfondo del desktop, la schermata di blocco, i colori per il pulsante start, per la barra del titolo e altro, il pulsante start, la barra delle applicazioni e i caratteri e temi. Funzione di stampa schermo : è possibile salvare l’immagine che appare sullo schermo in un determinato momento per poi copiarla e elaborarla in qualsiasi altro programma.
- Tasto [PrtScn], cattura l'intero schermo e copia negli appunti.
- Tasto [Alt] + [PrtScn], per prendere uno screenshot della finestra attualmente attiva e copiarla negli appunti
- Tasto Windows + Shift + s, cattura un'area autoselezionata e poi selezionare la zona di interesse.
- Tasto CTRL + v , inserisce lo screenshot nella posizione scelta di un documento o di un programma di elaborazione di immagini (Paint). Più finestre possono essere aperte contemporaneamente e si possono sovrapporre. La barra blu identifica la finestra attiva. Per rendere attiva un’altra finestra si usa la combinazione di tasti ALT e TAB. Creare un’icona di collegamento sul desktop con tasto destro sul desktop → Nuovo → Collegamento. Windows offre la possibilità di creare una “scorciatoia” per i programmi e i file più usati andando a porre un’icona di collegamento. Non occupa memoria. Se si elimina non si perde il file o il programma. PANNELLO DI CONTROLLO Il pannello di controllo è la parte dove è possibile modificare tutte le impostazioni del sistema operativo. La sezione Sistema del pannello consente di visualizzare le principali componenti software e hardware del computer in uso, ovvero il sistema operativo utilizzato e la relativa versione, il numero di serie del S.O, il tipo di processore e la quantità di RAM installata. Nella sezione Programmi e funzionalità si può disinstallare del software o degli aggiornamenti, attivare o disattivare delle funzionalità del sistema operativo. FILESYSTEM Il termine inglese file in informatica viene utilizzato per riferirsi ad un contenitore di informazioni/dati in formato digitale, tipicamente presenti su un supporto di memorizzazione di massa. Le informazioni scritte al suo interno sono leggibili solo tramite lo specifico software che le ha scritte. Le caratteristiche principali di un file sono:
- Nome.
- Estensione.
- Dimensione.
- Path. I nomi dei file non possono contenere i seguenti caratteri \ / : *? "< > |. La struttura che i file assumono in un sistema operativo è detta filesystem (sistema di organizzazione dei file). Il filesystem di Windows è di tipo gerarchico , ad albero inverso. I file sono contenuti in cartelle (o directories), che a loro volta possono contenere sottocartelle. Tale sistema viene detto ad albero inverso , perché la sua rappresentazione grafica è somigliante a un albero che ha la radice ( root ) in alto e poi dirama le sue estensioni verso il basso. Per creare cartelle e sottocartelle : Destro sulla destinazione→ Nuovo→ Cartella. È possibile creare una sottocartella andando ad aprire quella appena creata e ripetendo gli stessi passaggi all’interno di essa. Per visualizzare le caratteristiche di una cartella : Destro sulla cartella→ Proprietà. Di ogni cartella tramite il tasto destro del mouse vengono visualizzate tutte le caratteristiche in una finestra. Per visualizzare le caratteristiche di un file : Destro sul file→ Proprietà. Di ogni file tramite il tasto destro del mouse vengono visualizzate tutte le caratteristiche in una finestra. Ė possibile proteggere il file da modifiche tramite l’opzione “Sola Lettura” e nasconderlo spuntando “Nascosto”. Il nome di un file è generalmente composto da due parti: il nome vero e proprio è seguito da un punto e da tre lettere (o più lettere), chiamate “ estensione ” del nome. L’estensione permette al sistema operativo di sapere quale applicazione dovrà essere utilizzata per aprire il file. In Windows non sempre l’estensione è però visibile, perché una delle opzioni di visualizzazione del contenuto di una cartella tiene nascosta l’estensione stessa. ESPLORA FILE Per tutte funzioni relative a mostrare fisicamente dove sono memorizzati dati e informazioni, Windows offre un’applicazione che si chiama Esplora file (in passato si chiamava Esplora risorse, cartella gialla). Per aprirne la finestra si usa Start → Esplora file. In Esplora file come condizione standard vengono mostrati i nomi dei file senza l'estensione. Per mostrare l’estensione dei file : Barra dei menu→ Visualizza→ Estensione nomi file. Tutti i file di ogni cartella possono essere ordinati in vari modi per essere più velocemente rintracciati: Barra dei menu→ Visualizza→ Ordina per→ … oppure Destro nella cartella→ Ordina per→… Per rinominare un file o una cartella: Destro sul file/cartella → Rinomina. Per selezionare file e cartelle adiacenti :
- Scegliendoli con la tastiera : selezionare il primo file→ Tenendo premuto il tasto SHIFT→ Cliccare sull’ultimo file.
- Scegliendoli con il mouse : tenendo premuto il tasto sinistro e disegnando la selezione.
deve indicare il tipo di porta usata, selezionare la marca e il modello della stampante e scegliere il nome da dare alla stampante. Si imposta, eventualmente, come stampante predefinita. Per verificare il corretto funzionamento stampare la pagina di prova. COMBINAZIONE DI TASTI I tasti Maiuscolo , CTRL , ALT , ALTGr e Win (quest’ultimo si trova nella parte bassa della tastiera e raffigura la bandierina di Windows), in combinazione con altri tasti consentono di compiere specifiche operazioni. Molte combinazioni sono comuni e utilizzate frequentemente, altre invece sono meno note, ad esempio:
- CTRL+X : taglia una selezione.
- CTRL+C : copia.
- CTRL+V : incolla.
- CTRL+Z : annulla l’ultima operazione.
- CTRL+Esc : apre il menu Start. Può risultare utile quando la barra di Avvio e il menu Start vengono nascosti da alcuni programmi.
- Win+M : per ridurre istantaneamente a icona tutte le finestre aperte; equivale alla funzione Mostra desktop della barra di avvio.
- Win+E : apre Esplora file.
- Win+S : apre la finestra di ricerca per effettuare ricerche tramite la relativa funzione.
- Alt+F4: chiude la finestra attiva e il programma o il file in essa contenuto.
- Alt+Win+F4 : per chiudere la sessione di lavoro e spegnere il computer.
- Maiuscolo + frecce : effettua una selezione. A volte non è facile selezionare con il mouse e allora possiamo ricorrere alla tastiera per farlo.
- AltGr: permette di inserire il “terzo simbolo” presente su alcuni tasti sulla destra (fra le altre cose premuto con il relativo simbolo inserisce la “chiocciolina” (@) della posta elettronica). INTRODUZIONE ALLE RETI Una rete di calcolatori è un sistema che permette la condivisione di informazioni e risorse (sia hardware che software) tra diversi calcolatori. Il sistema fornisce un servizio di trasferimento di informazioni ad una popolazione di utenti distribuiti su un'area più o meno ampia. Un calcolatore isolato è detto anche stand - alone. La costruzione di reti di calcolatori può essere fatta risalire alla necessità di condividere le risorse di calcolatori potenti e molto costosi ( mainframe ). I componenti di una rete sono:
- nodi : un nodo (o host) è un qualsiasi dispositivo hardware del sistema, in grado di comunicare con gli altri dispositivi che fanno parte della rete;
- collegamenti (links) tra i nodi. I dati trasmessi vengono raggruppati in pacchetti per essere trasmessi e ricevuti da un host all’altro. Il pacchetto ( frame ) rappresenta una quantità di dati di dimensione standardizzata, che può variare secondo il protocollo di comunicazione utilizzato. A seconda dell'estensione geografica , si distinguono:
- rete locale o LAN (Local Area Network) se la rete si estende all'interno di un edificio o di un comprensorio, con una estensione entro alcuni chilometri. Una LAN è una rete costituita da computer collegati tra loro (comprese le interconnessioni e le periferiche condivise) all'interno di un ambito fisico delimitato. Le LAN hanno dimensioni contenute, il che favorisce il tempo di trasmissione, che è noto. Le LAN tradizionali lavorano tra 10 Mbps e 100 Mbps, hanno bassi ritardi e pochissimi errori. Le LAN recenti possono operare anche fino a 1 Gbps. Quindi, una LAN è una rete locale (relativamente piccola) costituita da: ▪ Computer
▪ periferiche condivise (stampanti, periferiche di archiviazione, ecc.). L'utilizzo di una LAN può far avere i seguenti vantaggi: ▪ lavoro di gruppo (cooperazione tra gli utenti di più computer); ▪ condivisione di risorse (come stampanti, files, applicazioni, ecc.); ▪ affidabilità superiore (fault-tolerance, resistenza ai guasti).
- MAN (Metropolitan Area Network), ha una estensione geografica che si limita ad un’area metropolitana in cui i vari dispositivi di cui è composta possono essere collegati facendo ricorso ai servizi di operatori di TLC. Essa può comprendere diverse LAN al suo interno. La connessione di tutti gli elaboratori di una Università distribuita in diversi plessi è una rete MAN. Una rete metropolitana è una versione ampliata di rete. Può coprire un gruppo di uffici, aziende, città. È pubblica ma anche privata. La comunicazione avviene su linee dedicate (analogico/digitale).
- rete geografica o WAN (Wide Area Network) si estende oltre i limiti indicati precedentemente. Una WAN (Wide Area Network) è una rete geografica, ovvero una rete informatica usata per connettere insieme più reti locali (LAN) in modo che un utente di una rete possa comunicare con utenti di un'altra rete. Molte WAN sono costruite per una particolare organizzazione e sono private. La funzionalità delle WAN è generalmente la connessione degli host (computer). Questa struttura forma una communication subnet (sottorete di comunicazione) o semplicemente subnet, che in genere appartiene ad una compagnia telefonica o a un ISP (Internet Service Provider). La subnet si compone di linee di trasmissione e di elementi di commutazione. Le linee di trasmissione trasportano i bit e possono essere realizzate in fibra ottica, con collegamenti radio, in rame o altro, mentre gli elementi di commutazione sono computer specializzati che collegano più linee di commutazione (router ad esempio). Altre tipologie di reti sono:
- rete personale o PAN (Personal Area Network), se la rete si estende intorno all'utilizzatore con una estensione di alcuni metri;
- rete senza fili o WLAN (Wireless Local Area Network), se la rete locale è basata su una tecnologia in radio frequenza (RF) (permettendo la mobilità all'interno dell'area di copertura);
- rete CAN (Campus Area Network), intendendo la rete interna ad un campus universitario. In base alla topologia esistono tre tipi di reti:
- a stella , in questa topologia ogni computer è collegato da un cavo dedicato ad un dispositivo centrale: il concentratore (hub o switch). Tutte le comunicazioni passano per il nodo centrale e in pratica sono gestite completamente da quest'ultimo. Questa topologia richiede un’elevata quantità di cavi in una rete di grandi dimensioni. In caso di interruzione di uno dei cavi di connessione di un computer all’Hub, solo quel computer verrà isolato dalla rete. In caso di mancato funzionamento dell’Hub, saranno interrotte tutte le attività di rete. Tra i vantaggi dell’Hub ci sono: ▪ l’espandibilità (basta collegare un altro Hub all’Hub iniziale); ▪ controllo centralizzato del traffico sulla rete in base a led luminosi che permettono di diagnosticare quel ramo.
- ad anello , in questa topologia i computer sono connessi in serie da un cavo continuo ( canale ) che, dal punto di vista logico, realizza un cerchio chiuso. Ogni nodo ha un contatto diretto solo con il precedente e il successivo. In questo modo, la comunicazione avviene a senso unico, e ogni nodo ritrasmette al successivo i dati che non sono destinati allo stesso. I computer sono connessi tramite un unico cavo circolare privo di terminatori. I segnali sono inviati in senso orario lungo il circuito chiuso passando attraverso ciascun computer che funge da ripetitore e ritrasmette il segnale
