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INFORMATICA
Che cos'è l'informatica?
INFORMAZIONE + AUTOMATICA
L'informatica raggruppa tutti quei processi, tecnologie e metodi rivolti al trattamento dell'informazione. La possibilità di elaborare, trasmettere e memorizzare informazioni in modo digitale. Ci sono due tipi di informatica: TEORICA: Studio dell'informatica attraverso gli strumenti matematici (es.dimostrazioni) APPLICATA: Per i matematici è tutto dimostrabile in informatica vi sono diverse tecnologie come ad esempio l'intelligenza artificiale o l'analisi dei dati.
Trattamento dell'informazione
- Elaborazione in remoto con due computer che svolgono funzioni diverse. Può avvenire in locale (PC: cpu / gpu) o in parallelo più cpu fisica.
- Immagazzinamento Salvataggio dei file in locale / cloud, hard disk / ssd
- Trasferimento Trasferire informazioni: http: // (browser), Smp (email), Bluetooth, whatsapp, Telegram.
Cos'è L'informazione?
DATI SEMPLICI = numeri, caratteri, date → + semplici da convertire DATI COMPLESSI = immagini, suoni, foto, video → + pesanti, oresenza di più dati da convertire Campi di applicazione
- Salute e medicina\Economico e commerciale\ Spettacolo e arte
Alcuni antenati
1674 - W. Leibnitz il CALCOLATORE A SCATTI DI LEIBNITZ: il sistema binario 1840 - Macchina analitica di Babbage: calcolatore a schede perforate 1936 - Macchina di Turing (macchina ideale che manipola i dati contenuti su un nastro di lunghezza infinita)
Il computer è intelligente o stupido?
Il computer è capace di: →Eseguire operazioni elementari ad altissima velocità e memorizzare grandi quantità di dati. Queste operazioni vengono combinate tra di loro ed eseguite in un certo ordine su insiemi di dati in input per risolvere i compiti molto complessi. →I programmi sono scritti dall’uomo. →La programmabilità è una caratteristica fondamentale del computer, che lo distingue da una semplice calcolatrice.
Hardware e software
Hardware: 'insieme delle componenti fisiche di un computer, di solito formato da un insieme di componenti e circuiti elettronici. Software: insieme dei programmi che, eseguiti dall'hardware, consentono al computer di svolgere i più svariati compiti. DEMONI = Softwer che lavorano in background senza che nessuno dia un input: azione che non controlla direttamente l’utente (senza interazione tra macchina e utente) Es. “Alle 12 invia questa foto a tutti i contatti”
Come "ragiona" un computer?
Il computer è una macchina programmabile che opera mediante la memorizzazione, l'elaborazione e la trasmissione di informazioni. In generale le informazioni, i segnali possono essere trasmessi in due modi distinti : Analogico e Digitale. Analogico: le grandizze fisiche sono funzioni continue del tempo. Digitale: le grandizze fisiche sono funzioni discrete nel tempo.
Il computer utilizza segnali di tipo di digitale perché:
- I segnali digitali sono più facili da costruire.
- Tutti i segnali digitali sono meno affetti da disturbi di trasmissione (esempio "tv digitale terrestre"). In particolare i computer utilizzano informazioni sotto forma di impulsi elettrici che possono assumere solo due valori: 0 (assenza di segnale, o interruttore spento) e 1 (presenza di segnale, o Tali impulsi sono detti bit (Binary digIT) e rappresentano l'unita fondamentale di informazione dei computer.
- Un bit può quindi memorizzare solo due stati. Per rappresentare lettere e numeri è necessario utilizzare gruppi di bit. bit viene chiamato byte ed è in grado di rappresentare 256 valori.
- Codifica binaria: ogni possibile valore si ottiene provando tutte le combinazioni possibili di 0 e 1 nelle otto posizioni disponibili del byte. Gran parte delle informazioni elaborate da un PC sono numeri o lettere, il byte è stato usato come unità di misura della quantità di dati memorizzati su computer e della capacità di Come avviene per le unità di misura, anche per i byte si sono definiti dei multipli:
Cos'è una codifica?
E 'una Funzione: ovvero una legge che associa ad ogni elemento di un insieme (dominio) uno e un solo elemento di un altro insieme (codominio). Esempio: Codice Morse Nel nostro caso:
- Dominio: Insieme dei possibili valori rappresentabili dal computer attraverso bit e bytes.
- Codominio: dipende da quello che vogliamo rappresentare (Numeri interi (positivi e / o negativi) Numeri Reali, Caratteri, Immagini, suoni.)
Come vengono rappresentati i caratteri?
Viene usata una codifica: si associa un valore ad ogni carattere. Codifiche standard:
- ASCII, 27 o 8 bit per carattere, rappresenta 128 o 256 caratteri,
- UNICODE, 16 bit per carattere (ASCII e caratteri etnici.) Codifiche proprietarie: • MSWindows, 16 bit per carattere - simile ad UNICODE.
Codifica dell'audio
Il segnale acustico viene digitalizzato (convertito da analogico a digitale).
- Dimensioni tipiche: 1 minuto di audio con qualità CD musicale stereo occupa da 1MB a 10MB Codifiche standard:
- WAV (MS-Windows). Non compressa. MOLTO PESANTE
- MIDI: Codifica solo le tracce e le note degli strumenti, non i suoni.
- MP3, WMA, AIFF, AAC: Codifiche sonore compresse. PIU’ LEGGERO
Sistemi di numerazione posizionale
Ogni numero si esprime come la somma dei prodotti di ciascuna cifra per la base elevata all'esponente che rappresenta la posizione della cifra.
- La notazione posizionale può essere usata con qualunque base creando così differenti sistemi di numerazione.
- La base indica il numero di cifre utilizzate dal sistema di numerazione:
- Numerazione decimale (10 cifre) {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}
- Numerazione ottale (8 cifre) {0,1,2,3,4,5,6,7}
- Numerazione esadecimale (16 cifre) {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A, B, C, D , E, F}
- Numerazione binaria (2 cifre) {0,1}
Rappresentazione dei numeri all'interno del computer
Per rappresentare i numeri sui computer si utilizza un numero fisso di cifre binarie. Attualmente i computer più diffusi utilizzano: • 32 bit (4 byte) • 64 bit (8 byte) • 128 bit (16 byte) I numeri da visualizzare si dividono in tre categorie. Interi; Interi con segno; Numeri reali;
- In generale con n cifre a disposizione, usando una base b, possiamo rappresentare b "valori, da 0 a b ^ - 1 Avendo, ad esempio, 4 diverse cifre: in base 10 9999; • in base 2 1111 →Quindi, avendo a disposizione 32 bit, un computer potrà visualizzare 232 numeri interi, da 0 a 232
- 1 = 4.294.967. Rappresentazione dei numeri interi con segno: il complemento a 2. Se un numero composto da n bit, la rappresentazione in complemento a due si ottiene, cioè invertendo gli 1 in 0 e gli O in 1, e poi sommando 1 al risultato ottenuto. Con 8 bit potrò rappresentare tutti i numeri da - 128 a 127
L'overflow
Tutti i computer trattano i numeri sempre con un numero fisso di cifre binarie (ad esempio 32, 64 o più). Se però si eseguono operazioni tra numeri (ad esempio, somme, moltiplicazioni o elevamento a potenze) che portano numeri più grandi del numero massimo rappresentabile dal computer, si ha un errore, chiamato errore di overflow.
Tipologie di hardware
- Hardware di input: tastiera, mouse, microfono
- Hardware di Output: altoparlanti, monitor (touchscreen = ibrido INT\OUT)
- Hardware (interno) di elaborazione: cpu
- Hardware di memorizzazione: ram, rom, hard disk, ssd, pen drive, microsd
- Hardware di comunicazione: schede wireless, rete
Cosa c'è dentro a un computer?
Scheda madre(motherboard), scheda su cui si innestano tutti gli altri componenti e fa da tramite per lo scambio delle informazioni. Microprocessore (CPU), la memoria RAM e i circuiti che collegano le memorie di clock CPU interrupts RAM Varie interfacce di 1 / O come i vari controller, le schede video e audio e altre unità periferiche (monitor, tastiera, mouse, joystick, stampante, modem, scanner).
La CPU
Il microprocessore, detto anche CPU (Central Processing Unit - Unità Centrale di Elaborazione), è la parte più importante del PC. •È un chip integrato che dirige e controlla ogni attività del computer,
- La CPU svolge le due funzioni fondamentali:
- governa tutte le operazioni richieste dalle applicazioni e dal sistema operativo (cioè genera tutti i segnali occorrenti per il funzionamento degli altri circuiti a essa collegati)
- esegue tutti i calcoli, poiché contiene al suo interno l'unità Logica Aritmetica, l'ALU (Arithmetic Logic Unit);
Come funziona un processore
Il microprocessore è suddiviso in due parti: Unità di controllo (CU, Control Unit) e l’unità logico- aritmetica.
- L'unità di controllo ha il compito di controllare le informazioni e i comandi che vengono inseriti nel computer e di tradurli in un linguaggio comprensibile agli altri componenti del computer; è responsabile dello “stoccaggio" delle informazioni e dei comandi nella memoria di lavoro del computer, il loro trasferimento alla ALU e viceversa.
- L'unità logico-aritmetica esegue tutte le operazioni logiche e aritmetiche che vengono passate dall'unità centrale. ALU
- FPU (floating point unit) che si occupa delle operazioni di calcolo tra numeri in "virgola mobile". • Inoltre, un processore contiene:
- dei registri, un dispositivo per gestire la memoria, un dispositivo per il controllo dell 'I/ O e la cache.
Altre unità del processore
- Memory controller: Si occupa della gestione della memoria centrale.
- 1/0: si occupa della gestione dell'input / output delle varie periferiche (es. Scrittura su disco)
- Registri: Locazioni di memoria dove vengono eseguite le operazioni, vengono tenute informazioni relative allo stato attuale e vari flag di errore relativi ad eventi vari (es. overflow), o la prossima estrusione da eseguire (PC, program counter).
- Cache: memoria speciale all'interno del processore per velocizzare le operazioni.
- Nota bene: Il processore esegue le operazioni solo sui registri e non direttamente sulla memoria centrale o sulla cache.
Prestazioni del computer
Ci sono tre tipologie per poter classificare le prestazioni di un computer: MIPS: è adatta di misura della frequenza di esecuzione delle istruzioni effettuate da un microprocessore. Queste istruzioni sono in genere una singola operazione. Si calcola come Ni / CPUTIME X 10 ^ 6 Ni = numero di istruzioni eseguite da un processore in un arco di tempo; CPU TIME = tempo in secondi per eseguire ni istruzioni. Mflops: milioni di istruzioni in virgola mobile al secondo. Si basa o sulla macchina o sul programma. Esegue un numero di istruzioni sui diversi calcolatori ed esegue lo stesso numero di operazioni in virgola mobile. Si calcola NVM / Te x 10 ^ 6 Nym = numero di operazioni in virgola mobile eseguite da programma; Te = tempo di esecuzione del programma. (Nel computer moderni si utilizza il gigaflops e nei super calcolatori il teraflops.) Benchmark: insieme di software che servono a fornire le prestazioni di un computer basandoci sulle operazioni che riesce ad eseguire. Ci sono diverse tipologie di benchmark che ad esempio riescono a misurare la velocità di un computer basandosi sui calcoli di natura grafica oppure altre che fanno calcoli di natura gestionale. Abbiamo i benchmark sintetici che misurano le prestazioni del sistema in base alle operazioni eseguite dal computer e quelli applicativi che misurano le prestazioni di un determinato computer. In Italia abbiamo due super computer: ENI CHE HA TOTALIZZATO 253.600 TERAFLOPS AL SECONDO E COME CONSUMO ENERGETICO è 132O. HA 25300O PROCESSORI IL CINECA è UN CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO, la sua macchina è MARCONI e possiede CPU intel Xeon Phi, ha un picco massimo di teraflops pari a 18 mila.
Il Bus
Il microprocessore e gli altri componenti elettronici che si trovano sulla scheda madre comunicano tra loro per mezzo d'impulsi elettrici.
- Questi impulsi trasportano attraverso piste di rame tracciate sulla scheda madre stessa.
- Il bus centrale, che mette in comunicazione la CPU con la RAM, si chiama system bus, ovvero bus di sistema. A esso sono connessi tutti i bus che collegano la CPU con altri dispositivi di ingresso e di uscita, cioè tutti quei componenti che possono ricevere o inviare informazioni (drive dei dischetti, tastiera, monitor, ecc.). Il bus di sistema è definito da un valore che ne misura l'ampiezza, cioè il numero di bit che può essere trasferite contemporaneamente.
- Bus esterno: collega due componenti generici (CAVO USB DA MOUSE A SCHEDA MADRE)
- Bus interno: collega componenti della stessa scheda integrata (PISTE DI RAME STAMPATE SULLA SCHEDA MADRE)
Memoria
Classificazione generale:
- Memoria Centrale o Primaria (cache, Ram, Rom): principalmente indirizzata all'esecuzione delle operazioni del computer.
- Memoria di Massa (es. Hard disk): principalmente indirizzata alla memorizzazione dei dati.
La RAM
- RAM: Random Access Memory (memoria ad accesso casuale). Random perché i tempi di accesso a qualunque porzione di essa non cambiano. Spazio in cui vengono caricati dati e programmi nel momento in cui devono essere elaborati. →La RAM è posizionata sulla scheda madre ed è connessa alla CPU attraverso il BUS centrale. •La RAM è una memoria volatile (quando spengo il computer il contenuto della RAM viene cancellato). →Tanto maggiore è la RAM, tanto meno frequentemente la CPU deve rivolgersi alle cosiddette memorie secondarie (disco rigido, floppy disk, CD-ROM) per lavorare.
- Se la RAM non è sufficiente a contenere tutti i programmi in memoria contemporaneamente caricati di solito si ricorre allo swap (quando si passa dal programma A al programma B il programma A viene (ri) caricato dal disco in RAM e il programma B viene spostato temporaneamente dalla RAM al disco). →La RAM è di solito divisa in "parole" di pari lunghezza (es. Blocchi da 64 bit). Ogni blocco ha un indirizzo. • L'indirizzo di una locazione è un numero intero codificato in binario. Ogni computer utilizza un numero di bit costante per rappresentare gli indirizzi.
La Cache
L1 = 8 Kb - 6h kb || L2 = 64 kb - 8 Mb → Serve ad avere una coerenza dei dati nel caso ci fosse un dato corrotto nella L1: ESTERNA AL PROCE SSORE || L 3 = 4 Mb - 128 Mb →Serve ad aumentare lo spazio (si usa solo se la L2 è all’interno del processore) || L4 = 512 Mb in poi: Presente nei “supercomputer”. È completamente gestita dall'hardware. Memoria simile alla RAM integrata in piccolissime quantità all'interno del processore E 'ancora più veloce (almeno un ordine di grandezza) e costosa della RAM. La cache al suo interno è divisa in livelli (L1, L2, L3) di dimensioni, costo e velocità differenti.
- La cache usa il principio della località: Programmi (ben scritti) fanno riferimento in operazioni successive alla stessa porzione di memoria (cioè in un programma efficiente operazioni dovrebbero essere fatte su dati vicini).
La ROM e il BIOS
La ROM (Read Only Memory), contiene le istruzioni di base devono essere trasmesse alla CPU per l'avvio del sistema. E 'una memoria permanente, sempre in funzione, anch'essa presente sulla scheda madre. (la sua modifica è possibile nei computer recenti solo attraverso il “flash della rom” che possono essere aggiornati).
- Il bios è il primo programma che viene eseguito durante l'accensione del computer coinvolto durante la fase di ma del sistema operativo, cioè il bios contiene le istruzioni utili per prelevare il sistema operativo dalla memoria di massa, metterlo in memoria ram ed eseguirlo. Il programma che è contenuto nella ROM viene chiamato in particolare la ROM è chiamato BIOS (Basic Input / Output System).
BIOS
- Identificare il processore installato sulla scheda madre;
- Controllare la quantità di memoria RAM in dotazione e verificarne il funzionamento;
- Esaminare il disco rigido ed eventuali periferiche aggiuntive (es. CD-ROM);
- Leggere la traccia, cioè la porzione del disco rigido, in cui sono contenute le istruzioni per l'avvio del sistema. II BIOS, inoltre, contiene i programmi di interfaccia per i meccanismi di Input / output del PC e fornisce altri servizi di sistema tra cui la gestione della tastiera, del disco, della stampante, della comunicazione e della data. →Poiché la memoria RAM è più veloce della memoria ROM, normalmente il BIOS è copiato dalla ROM alla RAM ogni volta che il computer si avvia. Questa tecnica è chiamata shadowing. La RAM utilizzata per copiare il BIOS si chiama Shadow RAM.
Velocità dell'HD
Il tempo di accesso alle informazioni (access time) dipende da tre fattori fondamentali.
- SEEK TIME (tempo di ricerca): La testina si sposta in senso radiale fino a raggiungere la traccia desiderata.
- LATENCY TIME (tempo di latenza): Il settore desiderato passa sotto la testina.
- TRANSFER TIME (tempo di trasferimento): Tempo di lettura vero e proprio. Sulle prestazioni del disco rigido incidono vari elementi, quali la velocità di rotazione, il tipo di controller installato (ATA o SCSI), la densità con cui i dati sono scritti sui vari piatti, il tempo medio accesso alle informazioni e la dimensione del buffer.
- I dischi IDE (parallel e serial ATA) attuali hanno tempi di accesso tra gli 8 e i 9,5ms, mentre i dischi SCSI più veloci arrivano a 5ms.
- La velocità di rotazione è espressa in RPM (giri o giri al minuto). [Valori tipici (4200 nei dischi low end; 5400 - 7200 medie-alte prestazioni (PATA e SATA), 10000- 15000 uso server (SCSI; Serial Attached SCSI). • NB: Visto che le RPM sono costanti, la velocità di lettura del disco non è costante ma dipende dalla traccia che si sta leggendo. (Tracce più esterne saranno lette più velocemente.)]
I dischi SSD
Solid State Disk: sono dischi di nuova generazione privi di parti meccaniche, dotati di chip di memoria come quelli delle rom, facili però da leggere e scrivere, e molto più veloci.
- Funzionamento simile a quello della RAM.
- Il computer li gestisce per compatibilità, ovvero come se fossero dischi meccanici;
- Vantaggi: Assenza di parti meccaniche; Maggiore durata nel tempo (circa 1 ordine di grandezza in più); Velocità (attualmente da 2 a 3 volte più veloci); Tempo di accesso alla discoteca e velocità di lettura costante.
- Svantaggi: il costo è sempre maggiore.
Hybrid disks (dischi ibridi)
Dischi Ibridi: Unità tradizionale + piccolo
- La gestione di quali e quante informazioni inserire è di solito fatta dal controller del disco. Operazione trasparente per il computer. Vantaggi e svantaggi: • Possono essere capienti ed economici come gli HDD, e veloci come un SSD (solo per le applicazioni più usate). • Durata paragonabile a quella di un HDD.
- Se si cambiano drasticamente le applicazioni più utilizzate, i dischi ibridi inizialmente non vanno più veloci come gli SSD (giusto il tempo che il controller aggiorni le applicazioni più utilizzate sulla memoria di tipo SSD).
Pen Drive e Memory Card
Memorie rimovibili. Capacità tipiche: da 4 a 128 GB;
- Le pen drive sono dotate di un controller interno che gestisce, e utilizza un'interfaccia per la connessione al computer di tipo standard (tipo USB).
- Le memory card non hanno di solito un controller interno; tale controller è invece integrato in un dispositivo di lettura (memory card reader) capace di leggere e scrivere su uno o più formati diversi. Le memory card sono disponibili per l'utilizzo su macchine fotografiche, cellulari e tablet. Esistono diversi formati: SD (standard, mini e micro); XD; MultiMedia Card; CompactFlash I e lI; memory stick I e lI,
- Velocità delle memory card (SD): misurata in classi. Classe 1, 2, 3, 6, 10 ecc. (velocità minima di scrittura mbyte / s).
Floppy disk
- Parte fissa (drive) che contiene le testine di lettura, e parte mobile (floppy disk) che contiene il disco magnetico.
- Funzionamento simile all'hard disk, ma con un solo disco intercambiabile.
- Diversi formati e densità (quantità di dati memorizzabili)[3 "1/2, 5" ¼ pollici] I dischetti da 3 "12 possono essere a bassa densità (DS / DD, Double Side / Double Density) o ad alta densità (DS / HD, Double Side / High Density); quelli ad alta densità, i più diffusi, possono contenere 1440KB (meno di 1,5 mb).
- Molto delicati! Devono essere tenuti lontano dai campi magnetici, come quelli generati dai diffusori audio, dalle calamite, dal televisore e dallo stesso video del PC. Evitare di piegarli e di lasciarli esposti a temperature elevate o alla polvere.
- Quasi completamente caduti in disuso, sostituite da memory card e pen drive.
Nastri magnetici
Sono stati molto utilizzati nel passato nei primi calcolatori, sono stati utilizzati ancora soprattutto come unità di backup, data la loro grande capacità di memorizzazione ed economicità.
Dischi ottici
Supporti di policarbonato su cui viene "stampato" un tracciato riflettente formato da pozzi e terre.
- Letti da un laser su cui è montata una opportuna lente.
- Codifica Non-return-to-zero, inverted (NRZI): un cambio tra pit e land (e viceversa) indica un uno, nessun cambio indica una serie di zero. →Evoluzione dei dischi ottici: CD LASER CD (Compact disk): CD-ROM; CD ± R; CD ± RW DVD: DVD- ROM DVD ± R DVD ± RW BLU RAY: BD-ROM BD-R.
I CD
- CD-ROM: Compact Disk - ROM: supporti di sola lettura. Capacità 650 ~ 700 mb
- CD ± R: Supporti che possono essere scritti una sola volta da un lettore CD particolare detto masterizzatore
- CD ± RW: possono essere scritti più di una volta da un masterizzatore compatibile. N.B. ± indica due diversi standard (+ e - ).
I DVD
DVD: Digital Versatile Disk. =Stesso principio di funzionamento dei CD, ma Laser e traccia più piccoli.
- DVD - ROM: supporti di sola lettura. [Capacità 4,7 gb per strato.]
- Un DVD può avere due layer per facciata (fino a 4 layer).
- DVD ± R: Supporti che possono essere scritti una sola volta da un lettore DVD particolare detto masterizzatore
- DVD ± RW: possono essere scritti più da un masterizzatore compatibile.
Blu-ray
I dischi Blu-ray sono letti attraverso una luce laser. Inizialmente erano solo in lettura. L'avvento di questi dischi è accaduto grazie a Sony con il lancio della PS3.
- BD - ROM: supporti di sola dettura. Capacità 23.3, 25 e 27 GB per layer (dipende dalla dimensione del pit). Un BD-rom può avere fino a 8 layer (totale circa 200gb !!!).
- Al momento BD-R ed RW hanno capacità tipiche di 25 e 50 gb.
Tipologie di schermi
- LCD (Liquid crystal display): pixel formati da cristalli liquidi che vengono polarizzati elettricamente. Non hanno illuminazione propria ma hanno una o più lampade al neon (LCD classici) o una matrice di led (schermi a LED). Consumi bassi (soprattutto se a LED).
- Plasma: per display di grandi dimensioni. I pixel contengono una mistura inerte di gas nobili (neon e xeno), Il gas nelle celle viene elettricamente trasformato in un plasma, il quale poi eccita i fosfori ad emettere luce. Ottima resa cromatica e tempi di aggiornamento. Consumi superiori anche ai CRT. Difetto Burn-in (immagini fantasma).
- OLED e AMOLED (diodo organico a emissione di luce a matrice attiva). Attualmente per display curvi di medie / piccole dimensioni. Ogni pixel è formato da led organici.Non hanno bisogno di illuminazione separata. Solitamente riproducono meglio il nero e hanno contrasto maggiore. Immagini chiare consumano tanto, immagini scure pochissimo. →NB: Nei pannelli LCD, Plasma, OLED, anche se il principio di funzionamento è diverso da quello dei CRT, si parla lo stesso di refresh, intendendo sempre il numero di immagini al secondo che il display è in grado di visualizzare. Questo dipende da molti fattori che hanno a che fare con la tecnologia in uso. Anche i pannelli di questo tipo possono essere in grado di visualizzare immagini in modo interlacciato o progressivo.
Mouse
Periferica di input per eccellenza del computer.
- Ideato da Douglas Engelbart che ottenne 1967 ottenne il brevetto per il suo indicatore di posizione X-Y per display: il mouse. = Xerox Star. Successivamente Steve Jobs (della Apple Computer), sviluppò una versione più avanzata della stessa idea, aumentandone l'usabilità, e l'utilizzò per Apple Lisa, e successivamente l'apple macintosh. • Ancora oggi, in tutti i pc del mondo, viene sfruttato lo stesso concetto ideato allora.
- Al movimento del mouse corrisponde a un movimento del puntatore, cioè della freccia che si vede sullo schermo. Sul mouse si possono trovare uno, due o più pulsanti.
- Nei modelli di mouse più recenti il pulsante centrale è stato sostituito da una o più rotelline, che servono a scorrere il contenuto delle finestre visualizzate sul monitor del PC.
- Il pulsante più usato è il sinistro, che permette di selezionare icone ed eseguire applicazioni, è possibile visualizzare le proprietà di un oggetto o attivare menu di scelta rapida. con il pulsante
La tastiera
- La tastiera è, insieme al mouse, la principale interfaccia di comunicazione per il computer, il dispositivo che permette di fornire informazioni testuali alla macchina. Grazie alla tastiera è possibile scrivere testi e programmi, e impartire comandi al computer.
- I tasti presenti sulla tastiera sono classificati in tasti alfanumerici (lettere e numeri), tasti di punteggiatura e tasti speciali (tasti funzione, tasti di controllo, tasti freccia).
- Non esiste un unico modello di tastiera per PC standard, ma vari tipi che presentano leggere differenze nel numero totale di tasti e nel posizionamento dei tasti funzione e dei tasti di controllo.
- In Italia la disposizione dei tasti alfabetici usa il modello QWERTY.
- Il modello più diffuso è la cosiddetta tastiera avanzata che ha 101 tasti, di cui 12 tas funzione.
Le stampanti
Periferica di output. Permette di stampare su carta comune o speciale immagini, foto e testo.
- In generale una testina di stampa scrive su un foglio da destra verso sinistra, mentre un rullo fa scorrere la carta dall'alto verso il basso.
- Di solito si usa il nero più (almeno ...) 3 colori per la stampa: CMY (Cyan Magenta Yellow). Sistema complementare all'RGB.
- Se l'RGB è la quantità luminosità di rosso, verde e blu da dare alla base nera per ottenere il colore, il CMY era quanto ciano, magenta, e giallo bisogna "sottrarre" alla base bianca per ottenere il colore desiderato.
Tecnologie di stampa
Tecnologie delle testine:
- Matrice ad Aghi con standard di 9, 18, 24 oppure 36 aghi: battono sulla carta attraverso un nastro imbevuto di inchiostro, Risoluzione misurata in CPI (caratteri per pollice).
- Getto di inchiostro: Testina con microfori (ugelli) che "sputano" gocce di inchiostro sulla carta. Risoluzione in DPI (Dots per inch) fino a 9600x2400 dpi.
- Inchiostro solido (Sublimazione d'inchiostro); Tecnologia simile alla precedente, che usa cera riscaldata come inchiostro, utilizza anche su carta comune immagini dall'aspetto fotografico, Usata da Xerox.
- Laser: un raggio laser viene utilizzato insieme ad uno specchio rotante su un tamburo fotosensibile elettrizzato che si scarica dove colpito dalla luce. L'elettricità statica attira una fine polvere di materiali sintetici e pigmenti, (toner), che viene trasferito sulla carta (sviluppo).
- PLOTTER: Inizialmente non era una vera e propria stampante ma un dispositivo che usa delle penne per disegnare su fogli di grandi dimensioni. Molto utilizzato da ingegneri ed architetti (progettazione CAD). Attualmente sono delle vere e proprie stampanti versioni a getto d'inchiostro. Ne esistono versioni anche con funzione di Taglio.
Le interfacce I/O
- Porta Seriale (EIA RS-232): Primi anni sessanta, orientata alla comunicazione tra i mainframe e i terminali attraverso la linea telefonica, utilizzando un modem. Nel primo decennio degli anni 2000 la stessa è stata ampiamente soppiantata dall'interfaccia USB. Velocità 9600 bps (boud al secondo). • Porta parallela (LPT): Nata per stampanti e scanner. Velocità dai 50 Kbytes / s ai 2 Mbytes / s al secondo per le varie versioni.
- USB (bus seriale universale, 1996): plug-and-play standard e hot swap. Velocità teorica 1.0 1,5 Mbit / s; 1,1 12 Mbit / s. 2,0 480 Mbit / s; l'USB 3.0 fornisce di picco 4, Gbit / s; In pratica l'USB 2.0 riesce a raggiungere il 50% delle sue prestazioni massime mentre l'USB 3.0 è limitato a 3,2 Gbit / s. Esistono varianti di dimensioni minori quali mini e microusb. Può osare alimentazione a periferiche esterne. Ultima evoluzione usb type-C
- Firewire (IEEE 1394): Sviluppato inizialmente da Apple, diventato standard nel
- FireWire 400 393.216 Mbit / s; FireWire 800 (2003) fino a 786.432 Mbit / s. Può osare alimentazione a periferiche esterne.
- Thunderbolt: Nata dalla collaborazione tra Intel ed Apple. Capace 10 Gbit / s bidirezionali. Ogni connettore Thunderbolt porta due canali quindi in teoria ogni connettore è in grado di ricevere e trasmettere 20 Gbit / s. In pratica prestazioni molto vicine alla teoria. Può osare alimentazione a periferiche esterne.
Le interfacce di 1 / O (video)
- Porta VGA (Video Graphics Array, 1987 - IBM): Interfaccia analogica di connessione per segnali video. Risoluzione massima di 2048 x 1536 (nella versione QXGA, Quad eXtended Graphics Array) e 2560 x 1600 per il Wide QXGA.
- DVI (Digital video interface): Interfaccia di connessione digitale per segnali video. Nata per l'alta definizione. 3,96 (collegamento singolo) - 7,92 GBit / s (collegamento doppio). Risoluzione max di (2560 × 1600 nella versione dual link).
- HDMI (High-Definition Multimedia Interface): Interfaccia di connessione digitale per segnali video e audio codificati. Retrocompatibile per la parte video con DVI (a patto di usare un adattatore). Velocità: da 4,9 GB / s fino a10.2 GBit / s della versione 1.3. Le versioni 1.4 e 2.0 introducono il supporto a nuovi formati 3d, maggior numero di colori, risoluzioni 4k, e numero di canali audio maggiore.
- Displayport: VESA standard. Collegamento di tipo digitale. Supporta Risoluzioni fino a WQUXGA (3840 × 2 400) (max 21.6 Gbit / s). Nei Mac usa (nella sua versione mini displayport) lo stesso connettore (e le stesse porte) della porta Thunderbolt.
Il Sistema Operativo
Il sistema operativo è un software che si interpone tra l'utente e l'hardware della macchina.
- È un insieme di programmi che gestiscono e coordinano le varie risorse dell'elaboratore. Ad es. le periferiche
- Esso costituisce tra la macchina hardware e l'utente.
Sistemi operativi più diffusi
▪ DOS:
- Tra i primi sistemi operativi. Sviluppato per microprocessori Intel x86.
- Basato su comandi espliciti in formato testo.
- Sistema mono utente.
▪ Windows (95, 98, Me, ...., XP, VISTA, 7,8,8.1):
- Basato su interfaccia grafica. Il più diffuso
▪ GNU / Linux:
- Nasce come sistema operativo multi-tasking
- Ne esistono tantissime versioni dette Distro
- Molte versioni sono gratuite.
- Sempre più diffuso.
▪ Mac OS X. Sistema operativo dei computer Apple.
- Basato su un sistema tipo UNIX ma con interfaccia grafica proprietaria.
▪ Sistemi operativi mobile (per tablet e smartphone): Android, iOS, Windows phone e RT, Symbian,
Bada ecc ..
Caratteristiche di un moderno SO
•Multi-utenza: Gestisce l'accesso di utenti differenti preservando la privacy di ciascun utente. Utente "administrator" (ha tutti i privilegi).
- Multi-tasking: crea l'illusione che più programmi siano eseguiti "contemporaneamente". →Più programmi in esecuzione (processi) vengono eseguiti dal processore per brevissime frazioni di tempo secondo un ordine (scheduling) stabilito dal SO.
Cosa fa il Sistema Operativo?
Gestisce:
- I programmi e la loro esecuzione (processi).
- La memoria principale
- I dispositivi di 1 / O (sfruttando anche le procedure del BIOS).
- Le informazioni in memoria secondaria, (file system). lettura / scrittura Si occupa:
- Degli accessi degli utenti
- Delle comunicazioni tra gli utenti e tra le macchine attraverso l'interfaccia (visualizzazione grafica) e diverse periferiche di 1 / O (mouse, tastiera, schermo, touch screen)
- Della configurazione all'accensione della macchina.
Bootstrap
I processi che avvengono durante l’accenzione fino al completamento del caricamento del PC. (si completa nel momento in cui “spunta” l’interfaccia grafica del sistema operativo) BOOTLODER = si occupa di gestire una macchina con più sistemi operativi.
Componenti di un SO: Il kernel
Ogni sistema operativo possiede un nucleo di programmi e funzioni che è chiamato kernel (nocciolo).
- Il kernel ha il compito di fornire ai programmi in esecuzione un accesso sicuro e controllato all’hardware. (non è strettamente necessario per far funzionare la macchina)
- I programmi comuni vengono eseguiti con privilegi limitati (user mode) e non possono accedere direttamente all'hardware ma devono farne richiesta al SO, ed in particolare al kernel attraverso delle funzioni particolari dette chiamate di sistema (chiamata di sistema)
- I programmi del kernel hanno invece accesso illimitato a tutte le funzioni fornite dall'hardware (modalità kernel). →Esso gestisce di solito anche le operazioni di multi-tasking e scheduling.
Tipologie di kernel
- Monolitico (Linux): kernel molto complesso e ricco di funzioni. Semplice da scrivere e performante. Nelle ultime versioni di Unix / Linux può essere esteso con alcune funzioni attraverso i moduli.
- Microkernel: Kernel molto snello con approccio altamente modulare. Maggiormente indicato per i sistemi mission critical.
- Kernel ibridi: microkernel + del codice non essenziale (Windows e Mac OS).
I driver
- Insieme di programmi e procedure che permette di riconoscere, gestire e comunicare con determinati componenti hardware.
- Il driver fornisce, quindi, un'interfaccia standard che consente al SO di comunicare con tutti i componenti hardware.
- Ogni driver è specifico per un SO, in altre parole non è possibile utilizzare lo stesso driver su sistemi operativi diversi.
Tipologie di Driver
→ Se il sistema operativo è un unico programma in ROM (sistemi embedded), il driver non è altro che una funzione del programma che si interfaccia con l'hardware. (esempio comuni elettrodomestici come la lavatrice).
- Nei SO con kernel monolitico, il driver è un programma (modulo) compilato insieme al kernel. Se il driver non fa parte del SO, è necessario ricompilare il kernel (operazione complessa): 1.Prendere il codice sorgente del kernel 2.Aggiungere il codice sorgente del driver della periferica 3.Usare il compilatore per compilare il nuovo kernel che include adesso il driver della periferica. Vantaggio: Se i driver fa parte del kernel, è probabilmente sviluppato e / o controllato dagli stessi produttori del SO, si ha quindi una maggiore sicurezza sulla compatibilità e una minore probabilità di bug. Svantaggio: nel caso in cui il driver non faccia parte del kernel e bisogna ricompilarlo, la compilazione può non andare a buon fine.
Le librerie
- Libraries (lett. Biblioteche): Insieme di funzioni tipiche di uso comune. Le librerie svolgono funzioni standard (es. Le funzioni che disegnano le finestre in windows).
- Possono essere utilizzati dai programmi attraverso un collegamento (linking) statico o dinamico (ottenuto durante la compilazione).
- Linking statico: Le librerie sono incluse nei programmi fisicamente in fase di compilazione del programma.
- Linking dinamico: In fase di compilazione si fa solo riferimento alle librerie, che devono essere quindi presenti nel computer da qualche parte per il funzionamento del programma. Vantaggio: nuovi programmi possono essere scritti senza doversi prendere carico ogni volta di scrivere da zero le funzioni di uso comune.
Gestione delle unità disco
Windows: Le unità (Dischi, floppy, pen drive, ecc.) sono nominate con una LETTERA seguita da: Denominazione tipica (windows): A: e B: Unità floppy disk. C: disco fisso principale (dove viene inserito il SO) D: E: F: etc. altri dischi fissi (virtuali e non) o altre unità (CD-Rom; DVD-RW etc.)
Le directory e le strutture ad albero
- Dividere i file dentro cartelle distinte, proprio come in uno schedario
- Una directory: è una “scatola” che può contenere al suo interno file o altre directory.
- Si ha così una struttura ad ALBERO
- L'utente può spostarsi lungo i rami dell'albero.
- La directory in cima alla gerarchia si chiama root (radice) e si indica con “" in windows e con “/" in Mac OS e Linux. Esempio: La root del disco rigido (C :) si identificherà con C: \
- Il percorso (PATH) che permetterà di trovare il programma elab_testi sarà C: lapplicazioni \ elab_testi
Gestione delle unità disco in GNU / Linux e MAC OS X
Struttura ad albero, con cartelle, come in Windows.
- Differenza: Le unità non sono nominate come in Windows, ma sono collegate ("mount") a delle cartelle all'interno della struttura ad albero. →Il disco principale (dove risiede il SO) è di solito "montato" sulla root("/"). Le altre periferiche vengono invece montate in altre cartelle. (es: / mnt / CDROM in linux o / Volumes / CDrom / in MAC OS).
Sistemi multiutente e permessi sui file
Ogni utente ha un login che lo identifica, associato ad un codice segreto (password). All'interno del file system, ogni utente ha una directory di cui è proprietario esclusivo (cartella home).
- Gli utenti sono di solito suddivisi in gruppi (es. Gruppo amministratori, gruppo utenti normali, gruppo ospiti).
- Solitamente l'utente non può accedere alla cartella a casa dell'utente B e viceversa, a meno che non dati i permessi per farlo (la cartella viene condivisa). I permessi sui file utilizzano una struttura di partenza (stabilita negli attributi del file) simile alla seguente (es.FS Linux e Mac Os X).
- r: permesso di leggere il file
- w: permesso di scrivere sul file
- x: permesso di eseguire il file.
