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Informatica “ Per informatica si intende una scienza della rappresentazione e dell’elaborazione dell’informazione “ →Devo trovare il modo per rappresentare delle informazioni e poi saperle elaborare, saper poi utilizzare queste informazioni con il computer. Il metodo di comunicazione è molto diverso, e l’utilizzo dell’informatica è oggi essenziale. Prima degli anni 2000 era una scienza “per pochi” e molto diversa. Il computer : il suo funzionamento, le possibilità che offre per la trasformazione delle informazioni, le tecniche di utilizzo etc. La parola informatica è la contrazione delle parole : INFORMAZIONE e AUTOMATICA , ed è nata per elaborazione automatica delle informazioni. L’uomo per necessità ha sempre cercato una macchina a cui far riferimento, ha bisogno di creare/ trasformare strumenti per aiutarsi nei compiti quotidiani. → l’uomo cerca di delegare dei compiti ad una macchina → da qui il fatto che si tratta di un’elaborazione AUTOMATICA. > Il computer fa tutto ciò che l’uomo sa fare se quest’ultimo lo programma, semplicemente le macchine lavorano più velocemente. Nessun computer può autonomamente pensare, il pc pensa solo in ciò che è programmato a fare. L’intelligenza Artificiale > serve ad emulare meglio l’intelligenza umana. → La prima legge della robotica infatti è che nessun robot può recar danno all’uomo. Information and Comunication Technology > si parla della tecnologia delle informazioni e della tecnologia della comunicazione, Molto dell’informatica oggi è orientato alla comunicazione DISTINZIONE TRA INFORMAZIONE E DATO:
- I dati sono elementi primitivi, senza transcodificazione > non necessitano di spiegazione, non vi associo nulla
- l’informazione necessita la transcodifica e acquista significato. → L’uomo necessita di informazione, l’uomo ha bisogno di dare a un dato un significato; l’uomo lavora sull’informazione. → La macchina invece necessita di dati, la macchina lavora sul dato. La macchina acquisisce ogni tipo di dato, ed è in grado di gestire ogni tipo di dato proprio perché non ha bisogno di gestire informazione. Per cui la macchina non necessita di transcodificazione. ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE Il miglior sistema è l’uomo, che in realtà è l’unico sistema che esiste. . INPUT : devo far entrare l’informazione; una volta entrata devo memorizzarla (memoria breve termine) e elaborarla. . OUTPUT : elaborare
Da bambini questo automatismo non è sviluppato, poiché l’elaborazione delle informazioni non è ancora efficace. >> Input, output, memoria (breve o lungo termine), sistema di elaborazione, memoria > elementi necessari a un sistema. >> Quello di cui noi abbiamo bisogno è costruire un sistema che emuli al meglio il sistema umano. Seconda lezione PASCAL Pascal è un matematico, fisico, filosofo e teologo nasce a Cermont (Ffrancia) nel 1623. Egli è ricordato per aver creato la prima calcolatrice “Pasqualina”; essa è in grado di fare addizioni e sottrazioni. LEIBINIZ Leibiniz è un matematico, fisico, filosofo e teologo, ed è uno dei migliori pensatori dell’epoca. Nasce in Lipsia nel 1646. Pensa a una calcolatrice in grado di fare operazioni in scorrimento, in grado di fare le 4 operazioni principali. La sua macchina verrà ripresa nel 900 dall’Olivetti. JACQUARD Nasce nel 1804, un francese, nel periodo della prima Rivoluzione Industriale, in cui dalle campagne vengono chiamate persone, principalmente donne e bambini. Egli lavora in aziende tessili, con telai per produrre stoffe. Egli inventa un sistema per cui non è più necessario annodare i fili, ma inventa una scheda di cartone forato → ad ogni scheda corrisponde un preciso disegno. Il dispositivo di lettura di schede era formato da file di aghi che potevano attraversare solo dove vi erano dei fori: i fili venivano così alzati automaticamente permettendo il lavoro della trama, il lavoro procedeva così molto più in fretta, aumentando la produzione → conseguenza: licenziamenti che però mantengono un cambiamento sociale (le persone non tornano alla loro vita precedente). => questo ci aiuta a capire quanto sia importante la tecnologia nel cambio della società.
- La tecnologia deve essere utilizzata dall’uomo con efficacia, per permettere all’uomo di produrre. BABBAGE Produce una macchina con una grande qualità nuova : la memoria. Una macchina con diversi piani, all’interno dei quali le operazioni erano ripetitive e si succedevano con regolarità. ENIAC 1946 Eletronic Numerical Integrator and Computer → viene calcolato per creare le tavole di tiro per l’artiglieria (cannone etc.), perché era possibile calcolare tutte le componenti esterne (vento ecc). Divenne operativo nel 1946 e venne utilizzato per 9 anni. Dotato di 18.000 valvole eseguiva calcoli su base decimale, usando circuiti “contatori ad anello”, calcolava infatti la traiettoria balistica di un proiettile in un tempo inferiore a quello impiegato a percorrerla. 170 m(2) di grandezza, pesava 30 tonnellate.
La macchina era una sola centralizzata, si caricava il programma che la macchina elaborava in un tempo “lungo”. Oggi si hanno i MAINFRAME Sistemi di elaborazioni più potente in quanto utilizzano più processori in parallelo controllati da sistemi operativi specifici in grado di gestire ed elaborare quantitativi di dati enormi,. Possono essere collegati a terminali intelligenti, in grado di elaborare in proprio le informazioni. Il collegamento ad altri server, anche remoti, crea una rete di computer. RAPPRESENTAZIONE DELLE INFORMAZIONI Il mondo che ci circonda è un mondo in cui le informazioni assumono limiti, ed il pc non è in grado di elaborare infiniti valori. Tipi di Informazione: Vi sono differenti tipologie di informazioni; per informazione si intende tutto ciò che significa qualcosa per l’uomo e può essere conservato e/o comunicato in previsione di un suo utilizzo pratico, sia esso immediato che futuro. L’informazione è tale perché gli è associato un significato, ma da noi non la macchina, perché per questa si tratta solo di un dato. Grandezza analogica → grandezza definita, discreta → questa dev’essere rappresentata attraverso un sistema veloce e facile da gestire per la macchina: il codice binario. L’informazione viene configurata in molti modi:
- Caratteri alfabetici (nomi, titoli)
- Numeri (valori, date)
- Caratteri alfanumerici (combinazione dei primi due)
- Grafici (Istogrammi, elettrocardiogrammi)
- Immagini (foto, poster)
- Luci (semafori, fari)
- Suoni (sirene, annunci vocali)
- Gesti (saluti, strette di mano) . Le informazioni naturali sono analogiche, continue. Perché la rappresentazione BINARIA? - L’entità minima che possiamo memorizzare all’interno di un elaboratore prende in nome di BIT. (AGGIUNGO SLIDE DEI BIT) - Per poter rappresentare un numero maggiore di informazioni si usano delle sequenze BIT. Combinare le informazioni con la codifica binaria. Codifca binaria: .Con 2 bit si codificano 4 informazioni 2( 2 ) .Con 3 bit si codificano 8 informazioni 2(3) .Con N bit si possono codificare quindi 2(n) informazioni differenti → Ci sono delle combinazioni bit fondamentali, ad es. 8 bit vengono chiamati BYTE, che viene rappresentato con la B ; mentre i BIT vengono rappresentati con b. In grado di rappresentare 2(8) → 256 informazioni
-Se voglio rappresentare 40 informazioni diverse di quanti bit necessito? 2(6) = 64 → ne rimangono 24 che non sono usati, ma copro le 40 informazioni differenti che mi servono. 2(5)= 32 → non copro le 40 informazioni → devo quindi ragionare sulle potenze di 2. MULTIPLI :
- Si possono usare i multipli del bit
- in potenze di 10 Kilobit → 10 (3) Kb un migliaio, 1000 bit Megabit → 10(6) Mb un milione, 1kb x 1000 Gigabit → 10(9) Gb un miliardo, 1Mb x 1000 Terabit → 10(12) Tb mille miliardi, 1Gb x 1000
- Oppure i multipli di byte
- in potenza di 2 Kilobyte → 2(10) KB Un migliaio, 1024 byte Megabyte → 2(20) MB Un milione, 1KB X 1024 Gigabyte → 2(30) GB Un miliardo, 1MB X 1024 Terabyte → 2(40) TB Mille miliardi, 1GB x 1024 es. 8MB = 8 x 1024 x 1024 x 8 b 512b = 512: 8 B → 1 bit= 8 byte → Il Byte viene normalmente usato per esprimere la dimensione memoria (RAM,ROM), la memoria per memorizzare un film → Il Bit esprime la velocità di trasmissione (velocità della linea internet)
- Ora bisogna vedere come il nostro elenco di informazioni può/deve essere rappresentato sotto forma binaria per poter essere rappresentato. CODIFICA DEI NUMERI: → La rappresentazione dei numeri con il sistema decimale può essere utilizzata come spunto per definire un metodo di codifica dei numeri all’interno degli elaboratori.
- La conoscenza dello 0 (zero) e dell’aritmetica posizionale, ovvero il numero pesa in funzione della sua posizione. La base (10) che indica qual’è il numero di cifre di cui ho bisogno. .Si ha bisogno dello zero perché quando non ho il valore per un determinato peso devo mettere 0. NOTAZIONE POSIZIONALE: può essere utilizzata in qualunque altro sistema di numerazione es. Sistema binario 0 1 → ho bisogno di base 2, ho bisogno di trasformare l’aritmetica posizionale a una aritmetica BINARIA ( 0 1 ). Si ha dunque la potenza di 2 e non di 10, binaria e non decimale. .Si utilizza in base 2 → 0 1
- cifre numeriche (1,2,3...)
- simboli di punteggiatura (; :! )
- segni matematici (+ - ( )
- caratteri nazionali (ç é Ǿ ) → ci serve un byte (8bit) che ci permette di rappresentare 256 caratteri ASCII : codifica di caratteri strutturato in 2 parti :
- CODICE ASCII STANDARD 127 caratteri base (linea 2,3,4.5.6.7)
- CODICE ASCII ESTESO vengono aggiunti 128 caratteri nazionali → l’ascii non è utile per alfabeti extra-europei → si passa da 8 a 16 BIT, con questo si hanno 65536 caratteri diversi che rappresentano tutti gli alfabeti; simile a UNICODE. Il programma di scrittura è personalizzabile. CODIFICA DELLE IMMAGINI Suddividere l’immagine mediante una griglia formata da righe orizzontali e verticali a distanza costante. Si sovrappone alla mia immagine una griglia, ogni quadratino definisce un valore discreto della mia immagine. Le suddivisioni non sono per forza uguali. → Si stabilisce una corrispondenza, dove ho prevalenza dii nero do il valore 1 ; dove ho prevalenza di bianco do il valore 0. I valori discreti dell’immagine sono PIXEL , sta per picture element; ad ogni pixel faccio corrispondere un valore 0 o 1 , a seconda della predominanza del nero o del bianco → significa che l’immagine è in bianco è nero. Ovviamente così facendo l’immagine non rende più l’idea; per migliorare l’immagine si aumentano i pixel. I nostri occhi hanno la capacità di vedere fino a un pixel abbastanza alto, che ci appare come nella realtà. 2 PROBLEMI:
- I bit devono essere memorizzati da qualche parte, più li aumento per definire meglio l’immagine più ho bisogno di memoria. Per i colori: utilizzo una serie di sfumature, per ogni bit voglio 255 sfumature di “grigio”, ad ogni pixel faccio corrispondere 8 colori di sfumatura.
- Ogni colore può esser formato componendo 3 colori: RED, GREEN, BLUE (RGB) Per ogni pixel devo avere un colore rosso, uno verde e uno blu con tutte le sfumature possibili. Per il rosso ho 256 sfumature di rosso e cosi via per tutti i colori. → 16777216 colori Cosi per ogni pixel servono 3 byte di memoria RISOLUZIONE La griglia non è organizzata a caso; se si guarda con un occhio solo 4/3 , con 2 occhi si vede in 16/ (più largo che alto).
Successivamente si può dividere in più o meno → ovvero la risoluzione .GRAFICA BITMAP = chiamata anche raster se ho immagini irregolari/complesse .GRAFICA VETTORIALE = Si utilizzano le primitive, descrivo gli oggetti grafici con equazioni, per immagini vettoriali e regolarità → IL PDF è un misto CODIFICA IMMAGINI IN MOVIMENTO Un filmato è una sequenza di immagini in movimento → Per un filmato si digitalizzano i suoi fotogrammi; si costruiscono delle sequenze di immagini statiche che si susseguono. Problema: 30 immagini al secondo significa che se si avessero2457600 bit//imm = 73728000 bit/sec un secondo di filmato necessita di 5 megabite → 5 x 4000 → 20giba 20 giga x un’ora di film → dove li metto i giga dei film? (Stanno su un bluerayy) La risoluzione coincide con una quantità di memoria -esempi di formati per il video: AVI, MOV; sono già relativamente compressi -compressione: MPEG (moving picture expert group) differenza tra fotogrammi come funziona un cartone animato? Oggi i cartoni sono in 3D spesso (anche i film a volte) CODIFICA DEI SUONI Il suono fisicamente è rappresentato con un’onda che descrive la variazione della pressione dell’aria nel tempo. Il suono si propaga quando vi è una compressione, che fa si che il suono arrivi “dall’altra” parte , dove vi è l’orecchio con le sue parti. Il suono è a tutti gli effetti una perturbazione meccanica che necessita di un mezzo per propagarsi; nell’aria un suono si propaga circa a 330 m/s; nel ferro si propaga a 1300 m/s. Dobbiamo trasformare il segnale da meccanico a segnale elettrico, la prima operazione è trasduzione → si ha bisogno si un microfono, trasforma la perturbazione meccanica in un segnale elettrico. Il microfono è fatto infatti come un orecchio, vi è una membrana che vibra e produce un segnale elettrico. Una volta che si ha il segnale elettrico abbiamo ciò che serve, abbiamo ora un’informazione che posso gestire. La caratteristica è che un segnale analogico/continuo → trasformare il segnale Elettrico analogico in segnale digitale → CAMPIONAMENTO/ DISCRETIZZAZIONE NEL TEMPO :
. Prendo una serie di valori discreti(discontinui), compio un errore (da continuo a non). Discretizzazione delle ampiezze; l’ultima operazione è il segnale che abbiamo ottenuto viene convertito secondo i valori stabiliti in una scala. → Tanti più campioni ho al secondo tanta più memoria necessito. Il problema è trovare il giusto mezzo; quando si codifica musica il problema è principalmente negli strumenti musicali, poiché sono molto alti → 44100 campioni al secondo: viene campionata 44100 volte al secondo.
→ tutto all’interno dell’elaboratore con un qualcosa di verificato, circuito chiuso ...guardo slide dei circuiti ON / OFF
. Ho bisogno di costruire un’algebra dei valori binari , una AND e una OR ; l’altra ancora è la negazione (se non piove…), chiamata NOT. Le tre operazioni combinate si costruisce l’aritmetica/l’algebra che serve per rappresentare tutte le possibili situazioni. → Struttura fisica del calcolatore formata da parti meccaniche , elettriche e elettroniche. → La parte di software è quella che ci permette di fare l’elaborazione: . programmi di base per la gestione del sistema . programmi applicativi per l’uso del sistema (possono usare i programmi di base) evoluzione storica: l’evoluzione dei calcolatori è ovviamente legata allo sviluppo della tecnologia; mentre i principi fondamentali sono rimasti invariati o quasi. l’invenzione del microchip da parte di Federico Faggin. Legge di MOORE Nel 1965 produce la legge di Moore; tramite il numero di transitori per chip raddoppia ogni 18 mesi. La legge è tratta da un’osservazione empirica di Gordon Moore. HARDWARE Architettura del calcolatore; la memoria a breve e lungo termine ecc. Vinse la struttura di Von Neumann “Macchina di Von Neumann”, periodo della guerra egli emigra negli USA, ragiona sulla struttura e dice che questa dev’essere meglio organizzata per le interconnessioni. 1 .Nella memoria dice lui di contenere sia le istruzioni che i dati da elaborare/elaborati; 2.Perché bisogna avere un sistema di connessione separato? Crea un sistema di connessione per tutte le parti → BUS (frecce)
- Il sistema di Input/Output è unico, ne ho solo uno che gestisce tutti gli input e tutti gli output. Il BUS è il sistema di comunicazione tra l’uno e l’altro ed è comune. Sistema di viluppo: dal sistema base si aggiungono i vari pezzi(mouse/tastiera) un processore, memoria principale, input/output → è completato da una serie di blocchi aggiuntivi, ci si può collegare alla stampante, alla tastiera, a un modem e memoria espandibile. Negli ultimi anni si ha una crescita, che non avviene solo per il processore, ma anche per tutti i dispositivi attorno. Si ha bisogno:
- processore
- memoria principale (breve termine con funzione di immagazzinare i dati con i quali si sta lavorando)
- memoria secondaria (lungo termine, deve mantenere i dati)
- input/output (tastiera, video ecc) La struttura del sistema è ciò che definisce il sistema, il processore è l’unità intelligente, per cui il sistema è limitato dal processore stesso.
La capienza della memoria definisce cosa e quanto posso immagazzinare. STRUTTURA LOGICA Von Neumann individua in una struttura comune quello che è il luogo deputato a trasferire informazioni tra il processore e il resto del mondo → tutto è generato dal CPU , tutto ha inizio o fine qui; CPU attraverso il bus comunica con gli altri dispositivi/parti Nella realtà all’interno del laboratore ci sono un’infinità di collegamenti, casette ad esempio le entrate delle USB, il dvd, porta video, porta audio → l’unico modo possibile è avere una risorsa comune rappresentato dai BUS che in realtà sono 3:
- gli indirizzi per mandare delle informazioni, riconosce gli elementi con cui deve scambiare informazioni → BUS DEGLI INDIRIZZI , è mono direzionale verso l’esterno.
- BUS DEI DATI, che vengono trasferiti da/verso il processore, è bi direzionale.
- le informazioni devono esser controllate (se verso o da) → BUS DI CONTROLLO, è bi direzionale. Come ci si collega con il mondo? Quando si compra un processore esso possiede i 3 BUS principali. Si creano degli standard, ovvero metto delle interfacce, ovvero dei circuito elettronici che convergono le interfacce dei BUS in standard, come la porta USB. Si costruisce oltre al processore, il CHIPSET : insieme dei circuiti elettronici che costituisce l’interfaccia tra il processore e le periferiche (USB) Il Chipset ha due parti:
- Northbridge → ponte nord, connette i dispositivi veloci (PCI-E(scheda video veloce); RAM)
- Southbridge → ponte sud, connette i dispositivi lenti (USB, ISA) Quindi nel momento in cui si sceglie il processore si sceglie anche il Chipset. FRONT SIDE BUS: è il bus più veloce di tutti, colloquia solo con il Northbridge; perché tra i due ponti c’è l’ INTERNAL BUS, che è circa 20 volte più lento. SCHEDA MADRE è il luogo fisico (circuito stampato), qui alloggiano tutti i vari pezzi e ha varie misure (minum, mini, maxi ecc). Hanno sede CPU,RAM, BIOS, Controller intgrati, SLOT per controller aggiuntivi. La scheda madre viene fornita in funzione del tipo di processore. . Il processore all’interno è montato in un “armatura” meccanica, presenta dei “piedini” che permettono che stia attaccato; il processore raggiunge i 80/90° in funzionamento perciò ci si mette un radiatore metallico e una ventola che apporta aria fresca e porta via aria calda. Se la ventola si inchioda, il pc si spegne e non funziona. . Banchi di memoria: si inseriscono uno o più banchi di memoria, soprattutto per il pc portatili. .Rom : ove si trova il BIOS .Vari altri controlli, scheda grafica etc. Le porte di connessione (USB) si trovano solitamente sul fondo. . SLOT : per le schede video,audio e c’è la possibilità di inserirle man mano.
COM’è FATTO DENTRO IL PROCESSORE? Dentro è costituito principalmente da due parti:
- ESECUTION UNIT , unità di esecuzione, ha il colloquio con l’altra parte e viceversa. Vi sono: .I registri generali → celle di memoria interne al processore; questi contengono solo dei dati (numeri tipici 16-32) . ALU → ( unità di logica aritmetica) è l’unica unità di lavoro , svolge operazioni aritmetiche, logiche (and, or, not), operazioni di Schiff e Rotate. La ALU opera sui dati contenuti nei registri generali.
- B.I.U. ( bus interface unit) , che l’interfaccia con i BUS. . I registri speciali → indirizzi, istruzioni. (mai dei dati)
- Il primo è il registro istruzioni , che contiene le istruzioni in esecuzione da parte del CPU
- Il secondo è il registro “Program Counter” → c’è l’indirizzo della prossima istruzione che deve essere eseguita. L’unità di controllo all’interno del processore controlla il funzionamento di tutto il sistema. Avere un’unità che governa l’intero funzionamento(di tutti i blocchi) cosi che le operazioni vengano svolte secondo le istruzioni. → Le OPERAZIONI sono l’insieme delle fasi per portare a termine il compimento delle istruzioni; la Control Unit/ Unità di Controllo riceve dal registro istruzioni quale prossima istruzione mandare. La Control Unit gestisce ogni cosa; ha una sua parte interna che associa un’operazione all’istruzione che riceve. Necessita:
- calcoli→ unità aritmetico logica
- lettura/scrittura → memoria
- acquisizione/stampa → dispositivi di I/O
FIRMWARE : programmazione interna della CPU → quella che permette di associare a una singola istruzione l’insieme di operazioni. Ogni famiglia di processori ha un firmware che nel tempo è compatibile. (compatibilità indietro) Ma due famiglie di processori non risultano compatibili l’una con l’altra (Microsoft e Apple). Il processore lavora meglio se lavora in continuazione; se invece si fa un lavoro e “lo si stacca” si creano tempi morti, che rallentano il funzionamento. Le istruzioni che arrivano al processore sono in “ linguaggio macchina ”, ovvero combinazioni di 1 e 0 binario. Per l’utente non è comprensibile il linguaggio macchina, per cui in mezzo vi è un software che permette la trasformazione in un “ linguaggio programmazione ”, che permette di programmare in un linguaggio semplice il processore che invece lavora secondo il linguaggio macchina.
Processori MULTICORE La corrente elettrica impiega un tempo fisico a propagarsi; la corrente viaggia a una velocità finita e definita. Problema: Portare un dato dalla memoria al registro generale Il problema è che il dato ci impiega del tempo, nel tempo che il dato “viaggia” non posso spedire un altro dato. Sappiamo che la corrente elettrica ha una velocità pari a 1centesimo della luce → 3x10(6) m/s conto che impiega un dato a trasferirsi dalla memoria al processore nel caso che la distanza sia 10 dm t(ram) = 1x10(-1) / 3x10(6) = 3.33x10(-8)s → f(ram) = 1 / 3.33x10(-8) = 30MHz Per aumentare la frequenza l’unica soluzione è sistemare memoria e il processore più vicini: 1mm t(cache) = 1x10(-3) / 3x10(6) = 3.33x10(-10) s → f(ram) = 1 / 3.33x10(-10)= 3GHz
All’interno e esterno del processore i segnali si propagano utilizzando la corrente elettrica, che viaggia a una velocità finita; dunque per calcolare la velocità del processore devo fare un calcolo Spazio/Tempo. Per diminuire la velocità si è capito che memoria e processore devono essere vicinissimi: memoria dentro al processore → in questo modo posso viaggiare a 3GHz , che oggi è la massima velocità raggiunta. Se voglio cambiare qualcosa è necessario un cambiamento della tecnologia, ovvero non devo più utilizzare la corrente elettrica → trovare un altro mezzo.
- Il massimo della velocità è la velocità della luce, bisognerebbe trasformare il tutto e dunque far si che l’informazione viaggi attraverso la luce, utilizzando segnali luminosi → PROCESSORI OTTICI
- Si sta lavorando sulla futura generazione di processori: Processori QUANTISTICI (come gli elettroni), se gira da un lato sarà un valore positivo +, se gira da un’altra valore negativo - (vanno circa 100 volte più veloci dei processori da noi usati oggi). → Nel caso io aumenti il numero di unità di lavorazione/ operazione io ottengo un vantaggio, al posto di avere un unico CORE, io ne ho di più, che si “suddividono” i compiti per mandare fuori tutto insieme → Processori MULTICORE (Ovviamente un processore dualcore sarà più rapido di un processore con un solo core) CORE : sono gli E.U., ognuno ha una memoria propria, memoria cash, che sta a contatto con il core; poi c’è bisogno del bus, e infine si arriva alla memoria “totale”. IMPORTANTE : se si parla di Multicore non si parla di più processori, bensì di più E.U. Tutto ciò è controllato dal sistema operativo. Spesso si distingue tra Core fisico e Core Logico(tread).
Il processore può adottare 2 politiche:
- Per occupare il tempo “vuoto” sposta i dati/informazioni dalla memoria Ram → ← Cache
- Il processore non lavora mai con la memoria Ram, c’è un altro processore che è impegnato a spostare i dati ecc
- Molto più costosa della memoria Ram, perché non ha bisogno del Refresh
- La Cache ha dei livelli → 1 il livello più vicino al processore (interna alla CPU) gli altri ad aumentare verso l’esterno classifica:
- Registri generali dentro il processore
- Memoria Cache di 1,2,3...livello (la velocità diminuisce verso l’esterno)
- Memoria Ram, non troppo veloce e volatile
- Memoria Rom, piccola lenta con solo il BIOS Memoria principale e processore costituiscono la base. .Memoria Secondaria Si tratta di una memoria meno costosa di quella principale; le dimensioni sono solitamente maggiori della memoria principale. → I supporti di memoria secondaria sono più lenti rispetto alla memoria principale; mi serve per depositare delle informazioni e non per lavorarci, non mi serve tanta velocità. Ho bisogno di una memoria grande, che mi permetta di mantenere il max numero di informazioni, che sia meno costosa rispetto alla principale e deve essere permanente. >> Il primo elemento è il magnetismo e il secondo e l’ottica : elementi della fisica. .La non-esistenza di un polo magnetico → potrei utilizzare il dipolo magnetico è orientabile; io allora potrei usare questa tecnica per le informazioni → a Nord corrisponderà 0; a Sud corrisponderà 1 La memoria magnetica sfrutta il fenomeno fisico della POLARIZZAZIONE. Io avrò bisogno di una “testina” nella quale c’è un avvolgimento, per il principio di induzione magnetica se gli si va vicino ci dice se e nord/sud, se invece voglio io dare la direzione farò passare corrente.
- I dischi magnetici/ Hard disk: all’interno vi è una serie di dischi uno sopra l’altro con le testine che si muovo avanti e indietro. Al centro del disco vi è un albero motore, che pone il disco in rotazione → la testina si muove e tocca ogni punto del disco e legge/scrive informazioni. I settori suddividono ogni traccia di porzioni dette Blocchi : l’informazione è posta in un blocco. Ovviamente i blocchi sono tutti uguali, e la testina li può raggiungere tutti. .La suddivisione della superficie di un disco in tracce e settori è della Formattazione → ogni pezzo può avere informazioni Si costruisce una tavola con una corrispondenza tra dove ho memorizzato le informazioni e quale informazione → FAT (file allocation table) La macchina legge la FAT e sa subito dove deve andare a pescare il file. Ovviamente dovrei porre le mie informazioni vicine per “somiglianza”. Deframmentazione : è la riorganizzazione delle informazioni e i dati per ordine, ovviamente c’è un programma che se ne occupa.
Non esiste un requisito, dipende da quante informazioni permanenti si vogliono mantenere. La memoria secondaria contiene i file in maniera permanente; la dimensione giusta della memoria principale è quella che mi permette di non ricorrere sempre alla memoria secondaria; quindi ho bisogno di una memoria principale più grande(giga) in base a cosa mi serve, a cosa faccio. .La luce può subire solo 2 effetti: riflessione e rifrazione. Se la luce subisce un effetto di riflessione = 0 Se la luce subisce un effetto di rifrazione = 1 Noi lo rappresentiamo come se ci fossero dei buchi; in realtà io ho una sorgente luminosa, dove ho effetto di riflessione il raggio torna indietro (1); mentre dove ho un “buco” il raggio si disperde (0). L’’aspetto interessante è perché usiamo un laser → io ho bisogno di una sorgente luminosa dove concentrare la mia luce; la sorgente laser è coerente e puntuale; così che posso concentrarla in un punto da me scelto e vedere se riflessione o rifrazione. Vi è un legame tra potenza/frequenza → il laser è rosso perché sta in basso → inoltre potenza minore=frequenza minore. Lo scelgo Blu se invece ho bisogno di una potenza/frequenza più alta. Vi sono varie tipologie; dvd e cd per dimensione sono uguali, ma varia la loro struttura interna. CD-R : possono essere scritti una volta e basta CD-RW: riscrivibili, basati sulla tecnologia magnetico-ottica→ le zone opache e lucide vengono determinate dal laser, quindi posso creare dei cd dove posso scrivere e cancellare per una serie finita di volte. Il DVD è un dischetto uguale alla forma e dimensione del CD-RW, i DVD arrivano massimo a 25 gb. Si gioca con gli strati per la memoria/capienza di un dvd o di un cd. Dvd 2 strati, uno sopra e uno sotto; nel blueray si hanno 2 strati sopra e 2 strati sotto. .Memory card/USB flash drive Sono memorie flash e si hanno vari formati e nomi differenti. Un hard disk composto da 2 parti: una a parte stato solido e l’altra è magnetica. Venerdì 16/ PORTE DI COMUNICAZIONE Noi vediamo solo la porta, dove viene inserita la chiavetta etc.
. Parallela = i bip in parallelo; oggi non è più importante . USB = porta di comunicazione seriale che permette di collegare tutti i dispositivi. Inventata da un centro israeliano, sponsorizzata da Microsoft. Usb2 / usb3 cambia la velocità, a volte cambia la colorazione; le si riconoscono perché la 2 è più piccola. Gestione delle periferiche Il microprocessore governa tutto, questo come lo sa?
Il tutto avviene illuminando lo scanner e leggendo sulla griglia quali sono i punti. Gli scanner vengono utilizzati in molte applicazioni ( cassa al supermercato, macchinette turistiche etc.) -fotocamera digitale Teoricamente la foto può avere una risoluzione più alta perché è un fotogramma singolo → unica immagine Nel caso del filmato se utilizzassi lo stesso criterio, io avrei bisogno di 30 immagini in quel secondo → se si fa un filmato la risoluzione del filmato è minore, perché si cerca un’occupazione di memoria ragionevole. Quando digitalizzo del testo si ha la possibilità di usare un software particolare in grado di convertire l’immagine del carattere nel corrispondente codice asci di quello stesso carattere → OCR prende tutti i caratteri conosciuti e li sovrappone ai caratteri conosciuti → trasformo la mia immagine del testo in un vero e proprio testo. Analisi OUTPUT Video Obbiettivo di visualizzare, rendere concreto all’utente il risultato dell’operazione. Caratteristiche del monitor:
1. Dimensione: la dimensione di un monitor è espressa in pollici, misurata sulla diagonale netta. Dimensione che dipende se e in 4/3 o 16/9. 2. Risoluzione: misurata come quantità dei punti (pixel, picture element); oggi si possono usare i televisori come monitor. 3. Gamma di colori : quelli rappresentabili dal nostro monitor. Gli smartphone / tablet hanno schermi particolari, poiché piccoli l’immagine deve avere pixel piccolissimi, perciò vengono usate tecnologie che permettono di avere dei colori che sembrano quelli esistenti in natura. Scheda Video Il processore comunica le informazioni alla scheda video, più la scheda video è veloce meglio è, questo perché ovviamente i vari movimenti/ immagini vengono visti in maniera fluida. Cristalli Liquidi: il cristallo si orienta per avere più bianco o più nero a seconda della sua posizione, questo ovviamente per ogni colore. Il problema è che ho bisogno di illuminazione esterna: retro illuminazione. LED : “diodo a emissione di luce”; mini ‘lampadina’ (piccola quanto mi serve), si hanno dei led che emettono luce (verde, blu, rosso). Così si ottimizza quelli che erano i cristalli liquidi, poiché non ho bisogno della luce esterna → schermi a led. Questi schermi diventano (per i cellulari) OLED, organic led. Il blu viene utilizzato con i sali del sodio; verde con la clorofilla, il rosso con dei sali del rame → corrispondono con colori molto vicini a quelli in natura, e il nostro occhio li riconosce come tali. .Stampante
Servono per produrre un risultato su carta, tessuto ecc. L’obbiettivo è quello di produrre un risultato tangibile, concreto; vi sono 2 tipi di stampanti:
1. Piccolo formato → Stampante (A3/A4) 2. Plotter → Stampante di grande formato (cartelloni, nastri ecc) Vi sono 2 tecnologie: 1. Getto di inchiostro Si ha un inchiostro liquido, che viene fatto passare attraverso dei forellini/ugelli, così da formare sulla carta il carattere. Tanto più gli ugelli sono ravvicinati tanto più è alta la qualità di stampa→ stampanti fotografiche. 2. Stampante Laser Nella stampante laser si ha un tamburo polarizzabile , sulla sua superficie (può essere polarizzata), dove viene creata l’immagine, si appoggia sul foglio la polvere del toner, che ha polarità inversa rispetto al tamburo. Vi è un phon di aria calda che fissa il colore sul foglio. La stampante ha dei costi:
- acquisto della stampante
- costo di esercizio (carta, inchiostro) All’acquisto le due stampanti non costano molto diversamente; cambia poi il costo di esercizio. Nella seconda tecnologia al momento del cambio del colore, in realtà cambio tutto il blocco, per cui è ovvio che si ha un costo maggiore. IL SOFTWARE **_L’hardware da solo non è sufficiente per il funzionamento del pc, ma è necessario l’uso del software.
- programma di base:_** gestione del sistema 2. programmi applicativ i: ci permettono di utilizzare il sistema, utilizzarlo al meglio per l’uso che voglio farne. A differenza di altri oggetti tecnologici, che sono programmabili secondo delle “regole” fisse, il computer è programmabile per fare un gran numero di cose, si può adattare all’uso che voglio farne. Una programmazione diretta del processore non è funzionale. Usare nello stesso modo macchine diverse; è necessario avere un linguaggio di interazione con il sistema / macchina. Quello che necessito è un linguaggio di procedura, che utilizzo per simmetria con tutti gli apparecchi. Avere un insieme di programmi applicativi per svolgere funzioni diverse. Programmi applicativi: permettono di trasformare la macchina rispetto a compiti specifici, specificare l’uso della macchina rispetto a un compito specifico. Cosa significa programma applicativo? Io ho già un sistema di base che mi permette l’utilizzo e la gestione base della macchina. Poi i programmi applicativi mi permettono di utilizzare quello che ho già secondo bisogni diversi.
