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Storia dell'informatica: dai primi calcolatori ai tablet, Appunti di Elementi di Informatica

Riassunto slide di informatica

Tipologia: Appunti

2019/2020

Caricato il 11/02/2020

Selene0327
Selene0327 🇮🇹

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2 STORIA DELL’INFORMATICA
CENNI STORICI
Tommy Flowers
Colossus, calcolatore elettronico
L’inglese Tommy Flowers realizza Colossus (1944), il primo calcolatore completamente
elettronico
Si basa su valvole termoioniche
Utilizzato per decifrare messaggi dei tedeschi
calcolatori elettronici
Nel 1945 in Pennsylvania è realizzato ENIAC, il primo calcolatore elettronico universale
Poco dopo viene realizzato l’EDVAC, il primo calcolatore con architettura di von Neumann
(vedi dopo)
Negli anni seguenti sono realizzati altri prototipi negli Stati Uniti
Transistor
Disponibili sul mercato negli anni ‘50, sostituiscono le valvole termoioniche perché:
Molto meno costosi
Molto più veloci
Molto più piccoli
Pier Giorgio Perotto
Primo personal computer «Olivetti P101»
Nel 1965 Pier Giorgio Perotto realizza la Olivetti P101
Ha le caratteristiche dei computer dell’epoca
Per la prima volta è destinato ad un uso personale
Ne furono venduti 44.000 esemplari
Federico Faggin
Microprocessore
Inventato nel 1971 dal veneto Federico Faggin, presso la Intel, in California
Circuito elettronico costituito da più circuiti integrati
Altair 8800
Negli anni ‘70 esplode la moda dei PC fatti in casa da appassionati di elettronica
Il MITS Altair 8800 era disponibile come kit o assemblato, a meno di 500 dollari
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2 STORIA DELL’INFORMATICA

CENNI STORICI

Tommy Flowers Colossus , calcolatore elettronico

  • L’inglese Tommy Flowers realizza Colossus ( 1944 ), il primo calcolatore completamente elettronico
  • Si basa su valvole termoioniche
  • Utilizzato per decifrare messaggi dei tedeschi calcolatori elettronici
  • Nel 1945 in Pennsylvania è realizzato ENIAC , il primo calcolatore elettronico universale
  • Poco dopo viene realizzato l’ EDVAC , il primo calcolatore con architettura di von Neumann (vedi dopo)
  • Negli anni seguenti sono realizzati altri prototipi negli Stati Uniti Transistor
  • Disponibili sul mercato negli anni ‘50, sostituiscono le valvole termoioniche perché:
  • Molto meno costosi
  • Molto più veloci Molto più piccoli Pier Giorgio Perotto Primo personal computer «Olivetti P101»
  • Nel 1965 Pier Giorgio Perotto realizza la Olivetti P
  • Ha le caratteristiche dei computer dell’epoca
  • Per la prima volta è destinato ad un uso personale
  • Ne furono venduti 44.000 esemplari Federico Faggin Microprocessore
  • Inventato nel 1971 dal veneto Federico Faggin, presso la Intel, in California
  • Circuito elettronico costituito da più circuiti integrati Altair 8800
  • Negli anni ‘70 esplode la moda dei PC fatti in casa da appassionati di elettronica
  • Il MITS Altair 8800 era disponibile come kit o assemblato, a meno di 500 dollari

Stave Wozniak e Stave Jobs Apple II

  • Nel 1977 Steve Wozniak e Steve Jobs realizzano il primo vero personal computer della storia: Apple II PC IBM International Business Machine (1) Nel 1981 IBM realizza il suo **primo personal computer
  • molto costosa** , viene vista dal mercato come la prima macchina «seria» per poter lavorare
  • Subito nasce un mercato di clonazione del PC IBM che ha permesso il successo di:Microsoft, per il sistema operativoIntel, per i microprocessori Apple Macintosh
  • Nel 1984 è il primo computer dotato di:
  • Interfaccia grafica
  • Mouse
  • Il sistema operativo è il Mac OS
  • Successo di mercato senza precedenti per:
  • Facilità di uso
  • Approccio amichevole Microsoft Windows
  • Nel 1985 Microsoft rilascia la prima interfaccia grafica per PC IBM
  • Il successo arriva solo nel 1990 con Windows 3. Internet
  • Il progenitore è il progetto ARPANET, della Difesa USA, del 1969
  • Negli anni 80 inizia la connessione a livello internazionale
  • Prima connessione italiana: Pisa (1986)
  • Nel 1991 Tim Berners-Lee inventa al CERN di Ginevra il World Wide Web
  • A partire dal 1996 inizia la diffusione al grande pubblico. Smartphone
  • Prime idee nel 1973
  • Primo «smartphone» nel 1992

Non è importante dove vengono posizionati CXXIX = 100 + 20 - 1 + 10 Base numero di simboli richiesti dal sistema per rappresentare la serie infinita dei numeri

  • b simboli per rappresentare i numeri da 0 a b- 1 BASE 60 BABILONESI BASE 10 ARABI 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 BASE 2 INFORMATICI 0, BASE 16 INFORMATICI 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Valore della posizione
  • La posizione di un simbolo all'interno di un numero indica l'esponente che bisogna dare alla base per ottenere il valore corretto.
  • Es. 12.536 è una rappresentazione di: 1x10^4 + 2x10^3 + 5x10^2 + 3x10^1 + 6x10^0 Posizione 4/3/2/1/ 1/2/5/3/ 1x10^4 + 2x10^3 + 5x10^2 + 3x10^1 + 6x10^0 Il sistema binario (1)
  • È il sistema utilizzato dai sistemi di elaborazione
  • A base 2
  • I simboli utilizzati sono 0 e 1
  • È scarsamente leggibile, specie se le stringhe sono molto lunghe
  • Es. la stringa binaria 10010 rappresenta il numero 1x2^4 + 0x2^3 + 0x2^2 + 1x2^1 + 0x2^0 = (=18 in decimale) Sono X2 perché 2 è la base informatica
  • Rappresentabile su dispositivi bistabili esempi (hanno due tipi di segnali):
  • Presenza/assenza di un foro su una scheda
  • Polarizzazione di una sostanza magnetizzabile
  • Presenza/assenza di carica elettrica di una sostanza
  • Passaggio/non passaggio di corrente su un cavo conduttore
  • Passaggio/non passaggio di luce in un cavo ottico Segnale analogico
  • Funzione del tempo:
    • Continua come cambia continuamente nel tempo
    • Definito per ogni valore del tempo
  • Come onda che trasporta informazioni, massimi, minimi, valori intermedi
  • Molto sensibile alle interferenze. Segnale digitale
  • Costituito da solo due stati:
  • si/no
  • acceso/spento
  • vero/falso
  • Risente meno delle interferenze Da analogico a digitale
  • Tre fasi: campionamento, quantizzazione e codifica UNITÀ DI MISURA Bit e byte
  • Bit : unità minima del linguaggio digitale
  • Da binary digit = cifra binaria
  • Due soli stati: 0/1, spento/acceso, falso/vero, no/sì
  • Byte : unità fondamentale per i computer
  • Corrisponde ad 8 bit (il valore massimo di 8 bit è 255)
  • Può rappresentare fino a 256 valori diversi (combinazioni) (255 numeri + lo 0)
  • Il byte 00001110 rappresenta il numero 0x2^7 + 0x2^6 + 0x2^5 + 0x2^4 +1x2^3 + 1x2^2 + 1x2^1 + 0x2^0 = 14 CODIFICHE Codici
  • Il computer associa ad ogni sequenza di simboli (byte) un determinato significato
  • Personal computer:
    • Lavorano autonomamente
    • Usati da singoli utenti
  • Terminali: collega cose
    • Usati in rete con altri computer
    • Schermo, tastiera, componenti di rete
    • Divisi tra «stupidi» ed «intelligenti» Desktop
  • Personal computer
  • Adatto a scrivania di ufficio o studio
  • Può essere connesso ad altri computer Notebook
  • Computer portatili
  • Leggeri e maneggevoli
  • Funzionamento a batteria
  • A casa o in ufficio
  • Monitor da 12" fino a 17" Tablet
  • Computer portatili
  • Privi di tastiera fisica
  • Touchscreen
  • Fanless
  • Monitor da 7" a 12" 2 in 1
  • Dotati di tastiera rimovibile
  • Via di mezzo tra tablet e mini-notebook
  • Monitor da 10" a 12" Smartphone
  • PDA (Personal Digital Assistant) multifunzione
  • Telefonano, tra le altre cose…
  • Monitor da 3,5" a 6" ANATOMIA DEL COMPUTER La macchina di Turing (1)
  • Il matematico Alan Mathison Turing (1912-1954) elaborò la teoria della "macchina di Turing" (1936)
  • Modello astratto
  • Definisce una macchina in grado di eseguire algoritmi
  • Dotata di un nastro potenzialmente infinito su cui può leggere e/o scrivere dei simboli Teoria della macchina universale
  • Turing dimostrò che è possibile progettare una macchina universale in grado di imitare qualsiasi altra macchina di Turing
  • Regole di transizione e dati codificati con l’alfabeto della macchina universale
  • Questo è il nostro concetto di programma
  • Tesi di Church:
  • L’insieme dei problemi effettivamente risolvibili con qualsivoglia metodo meccanico coincide con quello dei problemi risolvibili dalla macchina di Turing Architettura di von Neumann (1)
  • Ideata da John von Neumann (1903-1957) nel 1945
  • Costituita da:
  • CPU: Central Processing Unit, unità di elaborazione:
  • Legge le istruzioni (dalla memoria)
  • Esegue le istruzioni ed opera trasformazioni sui dati
  • Memoria (con celle, dotate di indirizzo)
  • Interfaccia di input e di output
  • Bus per le comunicazioni tra i precedenti
  • Linguaggio macchina: istruzioni eseguibili
  • Calcolatori con linguaggio macchina uguale: compatibili Microprocessore (1)
  • La CPU è costituita dal microprocessore
  • Quanta RAM serve? Oggi 4 o 8 GB sono consigliabili Bus
  • Collegamenti che consentono la trasmissione delle informazioni tra i vari componenti del sistema.
  • In rame, sulla scheda madre
  • Attualmente:
  • PCI (Peripheral Component Interface)
  • PCI Express
  • AGP (Accelerated Graphics Port), per le schede grafiche Porta seriale e parallela
  • Porta seriale (RS-232)
  • Trasporto di un bit per volta
  • Collo di bottiglia per dispositivi attuali
  • Collegavano mouse o modem
  • Porta parallela (LPT)
  • Trasporto di 8 bit su 8 linee parallele
  • Collegavano le stampanti USB (1)
  • Universal Serial Bus
  • Un unico protocollo per la connessione
  • Trasporta dati (ma non segnali video)
  • I dispositivi possono essere collegati in serie
  • Distribuisce corrente, usabile da dispositivi a basso consumo
  • Utilizza il Plug and Play:
  • Il PC riconosce il dispositivo appena viene inserito
  • Si possono aggiungere o rimuovere dispositivi a PC acceso
  • Usato, tra gli altri, da:
  • Tastiere e mouse
  • Fotocamere, videocamere
  • Stampanti, scanner, multifunzione
  • Smartphone e tablet
  • Chiavette USB (Pendrive)
  • Lettore MP
  • Autoradio
  • Televisore
  • Lettore DVD USB 3.
  • USB 3.1 introduce (2014) il connettore Type C
  • Si tratta di un connettore reversibile Connessioni video
  • VGAVIDEO GRAPHICS ARRAY
  • DVIDIGITAL VISUAL INTERFACE
  • HDMIHIGN-DEFINITION MULTIMEDIA INTERFACE Connessioni wireless
  • Bluetooth:
  • Trasmissione radio per reti personali
  • 100 m di distanza
  • 3 Mbps (mega bite)
  • WiFi
  • Connessione ad internet senza fili
  • 100 m di distanza
  • Inizialmente 54 Mbps, oggi fino a 3 Gbps 5 Memorie secondarie
  • La RAM (MEMORIA) non è in grado di contenere tutti i programmi ed i dati di un computer
  • Inoltre la RAM è una memoria volatile:
  • Quando il computer viene spento perde tutti i dati
  • Occorre quindi un luogo dove memorizzare programmi e dati, per poi ricaricarli quando servono: le memorie secondarie
  • Dal più veloce al più lento:
    • Memoria flash
    • Dischi rigidi
    • Dischi ottici
    • Nastri Categorie di memoria
  • Le categorie di memoria esistenti sono:
  • Magnetica
  • Ottica
  • Allo stato solido Memoria magnetica
  • Due magneti si attraggono o respingono se i poli accostati sono opposti o uguali: polarità
  • Tale fenomeno è usato per la registrazione su disco
  • In scrittura, il disco gira e la testina emette impulsi elettrici che invertono la polarità delle particelle magnetiche sul disco
  • Gli allineamenti di particelle rappresentano i dati in binario
  • In lettura, il disco gira e le particelle inducono sulla testina una corrente, interpretata in codice binario Floppy disk
  • Il floppy disk da 3,5" aveva una capacità da 1,44 MB
  • Fu usato dagli anni '80 agli anni 2000 Prima affiancato dai CD-R, poi sostituito dai pendrive Disco rigido
  • Detto anche hard disk o disco fisso
  • La memoria di massa più usata
  • Costituito da piatti rivestiti di un sottile strato magnetico Tolleranza
  • Lo spazio tra la testina e il disco è più piccolo di un granello di sabbia
  • Il disco ruota a 7200 rpm, circa 100 km/h
  • A questa velocità anche una piccolissima particella può generare guasti
  • Pertanto gli hard disk sono chiusi in contenitori a tenuta d’aria Memoria ottica
  • Un raggio laser crea sottili scanalature sulla superficie di un disco.
  • Si realizza una alternanza tra zone chiare (intersolchi) e scure (le scanalature), interpretata come una successione di 0 ed 1
  • In lettura un sottile raggio laser colpisce la superficie del disco che riflette una quantità di luce maggiore o minore a seconda si tratti di una scanalatura o di un intersolco. CD (Compact Disc)
  • Disco di policarbonato trasparente:
  • 12 cm di diametro
  • 1.5 cm di foro
  • Realizzato a fine anni '70 da Philips e Sony
  • Commercializzato dal 1982 per la musica (CD-Audio)
  • In grado di memorizzare 74 minuti di canzoni CD-ROM
  • Nel 1985 viene definito il CD-ROM
  • Compact Disc Read Only Memory
  • Un disco in sola lettura, per la memorizzazione di dati
  • In grado di contenere 650 MB di dati
  • Nel tempo sono stati creati lettori a velocità di rotazione variabile
  • Si parla di 2x, 16x, 24x, ecc… riferendosi alla velocità originale di 150 KB/s CD-ROM ed editoria (1)
  • Ideali per la multimedialità (anni '90)
  • Nasce una industria dell’editoria multimediale:
  • Opere letterarie
  • Enciclopedie
  • Corpora di leggi
  • Opere educative
  • Dizionari
  • ecc...
  • DVD-R, per una sola scrittura
  • DVD-RW, disco riscrivibile
  • Alcuni produttori hanno introdotto due formati concorrenti:
  • DVD+R, per una sola scrittura
  • DVD+RW, disco riscrivibile
  • I masterizzatori possono usare entrambi i formati Blu-ray
  • Il Blu-ray (BD) è introdotto nel 2004
  • **Nello stesso spazio fisico di un CD è possibile contenere 25 GB di dati
  • Ovvero circa 38 CD**
  • In futuro arriverà fino a 400 GB (con 16 strati di dati)
  • In grado di memorizzare video in formato FullHD (1920x1080) o UltraHD (3840x2160) Memoria a stato solido
  • La memoria flash è simile a quella usata per la memoria centrale:
  • I dati sono memorizzati in forma permanente (diversamente dalla RAM)
  • Le informazioni sono memorizzate su transistor che conservano la carica elettrica per lungo tempo
  • Ogni transistor conserva il valore di un bit Pendrive
  • Noto anche come chiavetta USB o penna USB
  • Dispositivo di memoria allo stato solido piccolo e leggero
  • Interfaccia USB, non richiede drive o slot particolari
  • Oggi hanno fino a 512 GB SSD
  • I Solid State Drive (dischi allo stato solido) sono una memoria di massa allo stato solido
  • Il termine disco ha motivazioni storiche
  • **Negli ultimi anni stanno sostituendo i dischi rigidi
  • Al momento sono ancora abbastanza più costosi**
  • Vantaggi degli SSD:
  • Assenza di rumorosità
  • Bassissima probabilità di rottura
  • Minori consumi
  • Tempo di accensione del PC ridotto
  • Maggiore resistenza agli urti
  • Maggiore durata nel tempo
  • Svantaggi degli SSD:
  • Maggiore costo per GB 6 Le periferiche di input e di output INPUT ED OUTPUT
  • Utilizzati per comunicare con l’elaboratore
  • Input: per fornire al computer dati da elaborare
  • Output: per vedere i dati elaborati e distribuirli agli altri dispositivi
  • Esistono dispositivi che effettuano sia input che output
  • In genere si indicano con I/O INPUT LA TASTIERA
  • Serve a digitare dati testuali e numerici da immettere nel computer
  • Lo strumento di input più usato
  • Processo di inserimento lento, se non si sa dattilografare
  • Layout QWERTYstruttura della tastieraInventato nel 1864Le coppie di lettere maggiormente utilizzate sono separate da altreMentre una mano si posiziona, l’altra colpisce il tastoI tasti F e J hanno barretta di riferimento per dattilografareNel 1932 Dvorak inventa un metodo che velocizza la scrittura, ma non ha successo Tastiera ergonomica
  • Forma e tecnologia dei tasti tali da evitare alcuni problemi di salute legati alle articolazioni Tastiera virtuale
  • Tastiera visualizzata direttamente sullo schermo di PC o tablet

Tastierino numerico

  • Simile ad una calcolatrice - Cifre, operazioni aritmetiche, punto, Invio
  • Quando NUM LOCK è disattivato si possono utilizzare gli otto tasti direzionali, INS e CANC Tasto Menu
  • Consente di aprire il menu contestuale
  • Sopperisce ad una eventuale mancanza di mouse Tasti modificatori
  • CTRL: permette l’abilitazione di funzioni speciali
  • Ctrl + Z: annulla l’ultima modifica
  • Ctrl + X: taglia la selezione
  • Ctrl + C: copia la selezione
  • **ALT: per «alternare» la funzione dei tasti premuti
  • Utile in combinazioni di comandi da tastiera**
  • ALT GR (alternate graphics): per digitare caratteri speciali non presenti in tastiera
  • SHIFT o MAIUSC: per ottenere:
  • Le lettere maiuscole
  • Altri caratteri «superiori» (i simboli presenti sui tasti numerici) Maiuscola o minuscola?
  • Alla pressione di un tasto, viene inserita:
  • La lettera minuscola, se BLOC MAIUSC è spento
  • La lettera maiuscola, se BLOC MAIUSC è acceso
  • Per inserire le maiuscole occorre:
  • Premere il tasto + MAIUSC (contemporaneamente)
  • Oppure attivare BLOC MAIUSC
  • Se BLOC MAIUSC è attivato, con MAIUSC si inseriscono le lettere minuscole Tasti di direzione
  • **Le frecce spostano il cursore nelle 4 direzioni
  • Utili in editor di testo o per spostarsi tra elementi**
  • INIZIO e FINE spostano il cursore a inizio o fine riga
  • PAG SU e PAG GIU spostano il cursore tra le pagine Altri tasti ESC (Escape):
  • In origine usato per dare comandi a periferiche
  • Oggi usato nelle interfacce grafiche per uscire dalle finestre di dialogo STAMP:
  • In origine usato per inviare il buffer video alla stampante
  • Oggi usato per fare una cattura schermo dell’interfaccia grafica INS: attiva/disattiva la sovrascrittura
  • Usato solo negli editor di testo CANC (DEL): cancella la lettera che si trova a destra del cursore Tasti Windows
  • La sola pressione apre il menù Start
  • La pressione in combinazione con altri tasti esegue funzioni di uso comune per Windows ALTRI DISPOSITIVI DI INPUT TESTUALE
  • L’inserimento da tastiera è un processo lungo e dispendioso
  • Metodi alternativi:
  • OCR
  • Riconoscimento della calligrafia
  • Codici a barre
  • Riconoscimento vocale OCR, Optical Character Recognition
  • Consente di invertire il processo di stampa:
  • Uno scanner esegue la scansione di un documento stampato creando un file di immagine grafica
  • Il software di OCR analizza le varie parti dell’immagine
  • Il software di OCR confronta i caratteri incontrati con le matrici dei caratteri noti:
  • Precisione variabile in base a qualità di originale e immagine