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Una panoramica introduttiva dei componenti hardware e software di un computer. Descrive le funzioni principali di unità di elaborazione centrale (cpu), memoria centrale, dispositivi di input e output, e memorie interne ed esterne. Inoltre, vengono presentati concetti di base come la gerarchia delle memorie, il trasferimento di informazioni e i registri per scopi specifici. Una base per comprendere i fondamenti dell'informatica e i componenti che costituiscono un sistema informatico.
Tipologia: Slide
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Informatica: informazione-automatica e sta a significare “elaborazione automatica delle informazioni”. I dati vengono acquisiti, elaborati e processati in maniera automatica, generando così l’informazione. non sono gli strumenti, ma i contenuti a definire la qualità dell’informazione, e che anche le migliori tecnologie possono essere usate in modo non appropriato. Per l’elaborazione automatica servono:
L’informatica è la scienza che studia i metodi e le procedure di trasmissione ed elaborazione dell’informazione. Un’informazione è un dato memorizzato, elaborato, trasmesso o interpretato in modo tale da avere un significato. L’unità minima di informazione nella memoria di un computer è il bit , spesso vengono usati i multipli del byte. La rappresentazione delle informazioni all’interno dell’elaboratore si basa su un alfabeto detto alfabeto binario {0, 1}. L’elaboratore Un calcolatore è un sistema composto sia da entità hardware (componenti fisici) sia da entità software (programmi che vengono eseguiti dalla macchina). DATI DI INPUT -> ELABORAZIONE -> DATI DI OUTPUT Dal punto di vista fisico un computer è un oggetto composto da dispositivi elettrici, elettronici, e meccanici che rappresentano la parte hardware. Un dispositivo di input è un componente hardware che consente di immettere i dati e le istruzioni di un computer. . Esempi di dispositivi di input molto comuni sono la tastiera, il mouse, il microfono, lo scanner, la webcam. Un dispositivo di output è un componente che fornisce le informazioni ottenute dell’elaborazione ad una o più persone. . Tra i dispositivi di uscita comunemente usati ricordiamo la stampante, il monitor, gli altoparlanti. L’unità centrale contiene i componenti elettronici del computer che vengono utilizzati per l'elaborazione. I suoi circuiti e dispositivi elettronici sono posti sulla un circuito chiamato scheda madre. Due componenti fondamentali presenti sulla scheda madre sono il processore e la memoria. Il processore, detto anche CPU (Central Processing Unit, unità di elaborazione centrale) è il componente elettronico che interpreta ed esegue le istruzioni di base con cui si elaborano le informazioni e che sono dette istruzioni macchina. La memoria è costituita da componenti elettroniche che memorizzano le istruzioni e i dati necessari per tali istruzioni. La memoria può essere permanente o volatile ; una memoria volatile perde le informazioni in essa contenute quando il computer è spento. L’architettura di Von Neumann Secondo il modello di Von Neumann il calcolatore è quindi una macchina sequenziale : le istruzioni sono memorizzate nella memoria principale, prelevate ed eseguite una alla volta. Ciascuna istruzione viene prelevata ed eseguita tramite una sequenza prefissata di operazioni (ciclo di istruzioni) e ripetendo questa serie di operazioni il processore è in grado di eseguire tutti i tipi di programmi. Il software- Gli algoritmi Algoritmo: procedura effettiva/procedimento di un calcolo/metodo di risoluzione id un problema/regole per eseguire una operazione. Consente di ottenere un risultato atteso eseguendo, in un determinato ordine, un insieme di passaggi precisi e finiti. Caratteristiche di un algoritmo:
- Generale – il metodo deve risolvere una classe di problemi. - Finito – il numero di istruzioni elementari da eseguire non può essere infinito. - Non ambiguo – ogni istruzione deve essere definita senza alcuna ambiguità. - Eseguibile – deve poter essere eseguito da un calcolatore, in un tempo finito. Un programma è una sequenza di istruzioni elementari che possono essere eseguite dal sistema di elaborazione; ogni programma lavora su di una serie di informazioni in input e fornisce dei risultati che vengono detti output. Software : insieme dei programmi che possono operare sul calcolatore; è la componente logica. Software viene suddiviso in: - Software di base : dedicato alla gestione delle funzioni elementari del calcolatore; tale software lavora direttamente sul livello fisico (hardware) della macchina. - Software applicativo : dedicato alla realizzazione di particolari esigenze dell’utente ed agisce sull’elaboratore solo con il tramite del software di base. Il sistema operativo è Windows per intenderci. I programmi applicativi Un programma applicativo è word. (programma adatto a svolgere un preciso compito: scrivere un testo, realizzare un grafico, creare una presentazione, ecc.)
un insieme di registri , che sono spazi ad accesso molto veloce per la memorizzazione temporanea dei dati; sono piccole memorie che servono a memorizzare momentaneamente le informazioni durante l’elaborazione.
- Il registro PC ( contatore di programma ) contiene l’indirizzo in memoria centrale dell’istruzione successiva a quella che è in esecuzione. - Il registro IR (registro delle istruzioni ) contiene in ogni momento dell’elaborazione l’istruzione in corso di esecuzione. - il registro di stato dei flag contiene in ogni momento l’informazione sullo stato della macchina (bit C stato del riporto, bit P parità, bit S segno, bit Z zero, bit O overflow, ecc.) - parola di stato del processore ( PSW ): contiene informazioni, opportunamente codificate, circa l’esito dell’ultima istruzione che è stata eseguita. Il valore massimo memorizzabile in un registro è determinato dalle dimensioni del registro. Il funzionamento della CPU è ciclico ed il periodo di tale ciclo viene scandito dall’orologio di sistema ( clock ), misurato in hertz. Più è alto più sarà veloce. 800 mhz<1.2 Ghz. Ogni ciclo di funzionamento è composto da tre fasi: accesso : lettura dell’istruzione da eseguire e sua memorizzazione nel registro istruzione decodifica : decodifica dell’istruzione esecuzione : esecuzione dell’istruzione Si parla di ciclo fetch-decode-execute. Le memorie Memoria: dispositivo fisico che serve a memorizzare e a contenere un numero finito di bit, ossia di elementi che possono essere in due stati (0 o 1); è realizzata mediante reti logiche sequenziali. La grandezza di una memoria si misura nel numero di bit che essa contiene, e più convenientemente nel numero di byte (8 bit) che essa contiene. La scrittura in una memoria consiste nel modificarla inserendo una successione finita di bit (un dato o un programma) in una parte della stessa memoria. La lettura di una memoria consiste nel riconoscere ciò che è presente in una parte della memoria stessa. Ogni memoria deve poter essere letta, ma solo alcune di esse possono essere anche scritte. Poiché esistono diversi tipi di memoria, si utilizza il termine gerarchia delle memorie per classificarle in base a diversi parametri: ciò che differenzia le memorie è la velocità di accesso, la capacità e il prezzo. Nel computer esiste una vera e propria suddivisione delle memorie in due blocchi: memoria interna , o principale , o primaria , posta fisicamente sulla scheda madre ( mother board ) che ospita anche il processore; memoria esterna , o secondaria, o di massa, che si trova su dispositivi posti fuori della scheda e ad essa collegati. Tipiche memorie che rientrano nella categoria di memoria interna , o di lavoro, sono: Registri CPU Memoria CACHE RAM (Random Access Memory) ROM (Read Only Memory). Queste memorie sono dette anche memorie volatili poiché i dati contenuti vengono cancellati quando il computer viene spento. Tipiche memorie che rientrano nella categoria di memoria esterna , o di archiviazione, sono: Hard disk ( interni ed esterni) Chiavette USB flash CD/DVD (e dischi blue ray) Memory card Altre tipologie di supporto Queste memorie sono dette anche memorie permanenti poiché i dati contenuti restano memorizzati anche quando il computer viene spento. I dispositivi di input e output Esempi di unità di input sono: la tastiera : dispositivo fisico per fornire alla Macchina successioni finite di bit che rappresentano dati o programmi immessi mediante digitazione su tasti; lo scanner : dispositivo fisico per fornire alla Macchina successioni finite di bit che rappresentano ciò che compare su un foglio; la digital camera : dispositivo fisico per fornire alla Macchina successioni finite di bit che rappresentano il risultato di una foto;
il mouse : dispositivo fisico fornire alla Macchina successioni finite di bit mediante posizionamento del cursore sullo schermo e azionamento di pulsanti; il modem : dispositivo fisico per fornire alla Macchina successioni finite di bit provenienti che rappresentano dati trasmessi su linee di comunicazione analogiche. Esempi di unità di output sono: il monitor : dispositivo fisico che trasmette dati su uno schermo; la stampante : dispositivo fisico che trasmette dati stampati su carta; le casse acustiche : dispositivo fisico che trasmette dati in formato audio; il modem : dispositivo fisico per inviare successioni finite di bit e trasmessi su linee di comunicazione analogiche. Il funzionamento del processore- Tipologie di istruzioni
Reti (network): insieme di sistemi per l’elaborazione di informazioni che consentono la comunicazione di informazioni e la condivisione di risorse e servizi. Consentono di: condividere software e applicazioni, consultare archivi comuni (dischi di notevoli dimensioni), utilizzare risorse hardware condivise (stampanti), comunicare dati. Tali reti possono essere definite come un insieme di nodi dislocati in posti differenti e collegati tra loro mediante mezzi trasmissivi. Il nodo di una rete può essere un semplice PC (postazione di lavoro), una stampante condivisa o un computer che può avere il ruolo di server di rete. Tipi di rete:
1. LAN (Local Area Network): limitata ad un singolo edificio, o più edifici vicini, ed è disposta in modo che i cavi non attraversino il suolo pubblico; sono solitamente le reti aziendali, scolastiche, universitarie, e così via. Nelle reti LAN i computer (o nodi) sono connessi mediante schede di rete e appositi cavi senza l’ausilio di rete telefonica. Tra queste WLAN (Wireless LAN o «rete locale senza fili») impiegate dove risulta difficoltoso l’uso di cavi. Visto il basso costo: uso in famiglia e in aziende o scuole. 2. MAN (Metropolitan Area Network): Computer collegati all’interno di una città, di una provincia, o di un’area metropolitana; caratteristiche simili alle LAN ma su area più vasta, tipicamente una grande città o una provincia. Possono essere reti private o pubbliche e fornire servizi in ambito urbano (telefonia, TV via cavo, interconnessione di computer), nonché servizi di pubblica utilità e con finalità sociali e collettive. - WAN (Wide Area Network): Computer collegati tra loro a grandi distanze, anche a livello mondiale; nodi connessi tra loro su un territorio molto vasto come una nazione o addirittura diverse nazioni. Sono anche dette reti geografiche, e le loro connessioni avvengono sia utilizzando la rete telefonica sia linee dedicate. Le reti informatiche- Internet Internet: rete informatica di comunicazione formata dall’unione di tutte le reti a livello locale; è la rete delle reti; è una informatica di comunicazione mondiale attraverso la quale milioni di utenti possono interagire a vari livelli e con diverse modalità. E’ un enorme contenitore di informazioni di ogni tipo, fruibili attraverso modalità adattabili alle esigenze individuali. Mezzi trasmissivi- Come avviene la comunicazione I mezzi trasmissivi possono essere di due tipi:
Il segnale digitale elaborato dal PC è costituito da una serie di numeri (0/1) che costituiscono l’informazione trasmessa. Catalogazione delle reti Le reti possono essere catalogate in base alle seguenti caratteristiche:
in maniera sempre più coerente con gli scopi della propria richiesta; capacità di profilazione del loro comportamento di lettura, così da personalizzare al meglio l’offerta informativa.