Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande - 2005 1 Informatica Telematica Da...

Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande - 2005 1

Informatica

Telematica

Da Informazione automatica

Studia le macchine e le procedure per il trattamento automatico delle informazioni

Da Telecomunicazioni +

Informatica

Studia l’impiego delle tecnologie informatiche alle telecomunicazioni


Computer

Hardware

programmabile

costituito da

+ Software

Sistema di elaborazione delle informazioni


• Supercomputer• Mainframe• Minicomputer• Workstation• Personal computer• Laptop computer o notebook

Categorie di computer


I Personal Computer sono sistemi utilizzati da singole persone per attività individuali. Sempre più spesso oggi i PC sono collegati in rete e quindi consentono anche un lavoro di gruppo.

Se un personal computer viene utilizzato come terminale di un mainframe, avendo capacità elaborativa propria, viene detto terminale “intelligente”

I notebook o computer portatili sono sistemi molto simili ai Personal computer da tavolo per quanto riguarda le prestazioni, la dotazione di periferiche e i campi di uso, pur essendo molto più leggeri e facilmente trasportabili.


Hardware e Software

L’hardware è l’insieme di tutti i dispositivi fisici (elettrici, elettronici, meccanici, magnetici, ecc.) che costituiscono il sistema

Il software è l’insieme dei programmi che funzionano sul sistema, utilizzano l’hardware e formano un filtro tra utente e hardware


Hardware

Periferiche di ingresso (Input)

Memorizzazione

Elaborazione

Periferiche di uscita (Output)


• Tastiera• Mouse• Scanner• Microfono• Videocamera• Fotocamera• Lettore CD

ROM o DVD• Digitalizzatore

vocale• Touchpad• Track ball

• Monitor• Stampante• Plotter• Altoparlanti• Sintetizzatore

vocale

Ingresso (Input)

Uscita (Output) Ingresso/Uscita (I/O)

• Modem

• Drive Floppy Disk

• Drive Hard Disk

• Masterizzatore CD ROM o DVD

• Touchscreen

Le principali periferiche


Uno schema logico del computer


Secondo lo schema di Von Neumann il programma, registrato in memoria centrale, viene letto, decodificato ed eseguito dalla CU (Control Unit) che emette i segnali di controllo verso tutte le altre componenti del sistema: l’Arithmetic & Logic Unit (ALU), la memoria centrale e le periferiche.

CU e ALU costituiscono la CPU (Central Processing Unit)

Unità centrale


C P U

L’Unità Centrale di Elaborazione (Unità di Controllo + Unità Aritmetico Logica) è il componente principale di un computer, nei personal computer coincide con il

microprocessore

La velocità del processore è data dalla frequenza del suo orologio interno (clock) e si misura in MHz (Megahertz = milioni di cicli al sec)

La potenza di calcolo di un processore si misura invece in MIPS (Milioni di Istruzioni Per Secondo)


C.P.U. & R.A.M. La memoria centrale del computer si indica con la sigla RAM (Random Access Memory) e contiene il programma in esecuzione e i dati coinvolti nell’elaborazione

Memoria

cache

La cache (interna o di I livello ed esterna o di II livello) è una memoria ad alta velocità che si interpone tra CPU e RAM per velocizzare il prelievo delle informazioni da parte della CPU. Nella cache vengono mantenuti i dati che, in ogni fase, sono più usati dalla CPU


Il ciclo di lavoro della CPU

1. Fetch preleva dalla memoria centrale l’istruzione da eseguire

2. Decode interpreta l’istruzione prelevata

3. Execute esegue l’istruzione attivando i segnali di controllo


Diversi tipi di memoria

Memoria centrale

Memorie esterne o di massa

R.A.M Random Access Memory

R.O.M Read Only Memory

Floppy disk 1,4 MB (Magnetico)

Hard disk da 20 GB (Magnetico)

CD-ROM 650-700 MB (Ottico)

DVD 4-17 GB (Ottico)


Caratteristiche delle memorie

RAM Memoria di lettura/scrittura Temporanea (volatile)

ROM Memoria di sola lettura Permanente

Memorie esterne o di massa:

Floppy disk

Hard disk

CD-ROM

DVD

Contenitori di dati e programmi

Permanenti


La memoria R.A.M. contiene il programma e i dati coinvolti nell’elaborazione in corso e perde tutti i suoi contenuti quando il computer viene spento.

Riepilogando

La memoria R.O.M. contiene informazioni che il computer deve sempre avere per poter effettuare la fase di avviamento e quindi è permanente e non si può modificare (di sola lettura).

Le memorie esterne (dischi) mantengono nel tempo dati e programmi, quindi sono permanenti e di grande capacità.


Gerarchia delle memorie

Abbiamo sottolineato come in un computer ci siano diversi tipi di memoria: si può stabilire una “gerarchia delle memorie” che mette in evidenza le loro caratteristiche e le loro differenze di capacità e velocità andando dall’esterno verso l’interno o viceversa

Interno Esterno

Registri della

CPU

Cache interna

(I livello)

Cache esterna

(II livello) RAM

Hard disk

locale

Aumenta capacità *** Diminuisce velocità

Interno Esterno Diminuisce capacità *** Aumenta velocità

Hard disk su

Server di rete


La memorizzazione delle informazioni

L’unità di misura della capacità di memoria è invece il BYTE costituito da otto bit

Nei sistemi digitali tutte le informazioni sono memorizzate in forma binaria in quanto questa è la forma che richiede il minor numero di simboli (due soli 0 e 1) e quindi di stati elettrici dei circuiti (acceso/spento; on/off). I simboli binari sono detti bit (binary digit).

Il bit è anche la più piccola informazione possibile in quanto rappresenta la scelta tra due sole possibilità e viene quindi usato come unità di misura dell’informazione.

Un esempio di byte è

0 1 1 1 0 0 1 0BITBYTE


Codifica delle informazioni

Le informazioni coinvolte nei processi di elaborazione, specialmente nelle applicazioni multimediali, sono di tipi diversi:

• Dati numerici

• Testi

• Immagini ferme e in movimento

• Suoni

I vari tipi di informazione sono convertiti in binario (digitalizzazione) attraverso codici diversi che hanno in comune la caratteristica di essere binari

In generale un codice è un’associazione tra un significato e un insieme di simboli di un alfabeto. Un codice binario usa un alfabeto di due soli simboli (i bit 0 e 1). Con un tale alfabeto con un bit si possono rappresentare 21=2 informazioni (0 e 1), con due bit 22=4 informazioni (00, 01, 10, 11); con tre bit 23=8, in generale con n bit si possono rappresentare 2n informazioni diverse.


I numeri sono codificati nel sistema di numerazione binario, che utilizza le due sole cifre 0 e 1, con modalità diverse a seconda che si tratti di numeri interi o numeri reali

I testi sono codificati con codici standard binari che associano a ciascun carattere alfanumerico un gruppo di bit, ad esempio

A 01000001

3 00110011

? 00111111

E così via ……….

Codifica binaria delle informazioni (1)


Il codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

codifica ogni carattere con 7 bit e quindi, dal momento che 7 bit si possono combinare in 27=128 modi diversi, si rappresentano 128 caratteri diversi:

•26 lettere minuscole (a – z)

•26 lettere maiuscole (A – Z)

•10 cifre numeriche (0 – 9)

•Segni di punteggiatura (. , : ; ? ! …..)

•Caratteri speciali (“ £ $ % & / ( ) ^ = * § + - …………)

•Caratteri di controllo (caratteri non stampabili)Per esigenze di completezza e di internazionalizzazione : codifica di testi con vocali accentate, in greco, cirillico, cinese, giapponese etc sono stati creati codici più estesi che utilizzano un maggior numero di bit per ogni carattere come l’ASCI esteso a 8 bit o l’UNICODE, inizialmente a 16 bit, e in seguito esteso a 32, di cui l’ASCII è un sottoinsieme.



Le immagini sono scomposte in punti (PIXEL da Picture Element) ciascuno dei quali, poi, è codificato con un certo numero di bit. E’ abbastanza evidente che quanto maggiore è il numero dei pixel tanto migliore è la qualità dell’immagine.

La risoluzione è data dal numero di pixel in orizzontale per quello in verticale, ad esempio 800X600.

La profondità di colore è data dal numero di bit usati per codificare i colori fondamentali di ciascun pixel, ad esempio in una codifica RGB (Red-Green-Blue) 8 bit per il rosso, 8 per il verde e 8 per il blu, per un totale di 24 bit e un totale di colori possibili di 224=16.777.216 .




I suoni sono digitalizzati per campionamento temporale e ogni campione è codificato con un certo numero di bit. Anche in questo caso quanto maggiore è il numero di campioni di suono prelevati in un secondo (frequenza di campionamento) tanto migliore è la qualità del suono.

Ogni campione è codificato con un certo numero di bit, più alto è questo numero migliore è la qualità della riproduzione. Il numero di bit necessari raddoppia per la codifica di segnali stereo.


Il file

Sulle memorie di massa tutte le informazioni sono memorizzate all’interno di una struttura detta

file

Ciascun file è caratterizzato da un nome, da un tipo, da una dimensione e da una posizione all’interno di una struttura più ampia chiamata

file system

Un esempio di file system è quello usato dal sistema operativo Windows costituito dall’insieme di cartelle, sottocartelle e file residenti su ciascun disco presente nel sistema.


Avremo quindi file di tipo diverso a seconda delle informazioni contenute:

•Testi

•Immagini

•Suoni

•Video

•Programmi

•File di sistema

All’interno di ciascuna categoria si possono avere diversi tipi di codifica che danno origine a formati di file diversi. Oltre che dalla forma dell’icona ad essi associata i diversi tipi di file si distinguono anche da una estensione che viene aggiunta al nome: ad esempio

per i testi alcune estensioni sono doc, txt, rtf, pdf;

per le immagini: jpg, bmp, gif

e così via.

Informazioni e file


Tipi di fileAbbiamo già accennato al fatto che, come esistono diversi tipi di informazione, così esistono diversi tipi di file

Soprattutto quando si usano o si realizzano applicazioni multimediali è necessario avere dimestichezza con diversi tipi di file

Le principali categorie di file sono:

File di sistema sys, libFile eseguibili com, exe, batFile di testo txt, rtf, pdf, docFile grafici gif, jpg, bmp, …..File video mov, mpg, avi, ….File audio wav, mid, mp3, …..

estensioni


Compressione dei file

Come si è visto sia per le informazioni grafiche che per quelle audio sono necessarie grandi quantità di bit per la loro codifica, questo comporta problemi di capacità per la memorizzazione e di tempo per la trasmissione a distanza di questi file.

Per diminuire le dimensioni dei file sono disponibili due sistemi:

1. Uso di programmi di compressione per ridurre le dimensioni dei file che poi, per essere utilizzati, sono riportati alle dimensioni originali (scompattati) . Esempio winzip

2. Uso di codici di compressione che codificano le informazioni (audio, grafiche e video) con un minore numero di bit, mantenendo il più possibile inalterata la qualità della rappresentazione.

Esempio file mp3 per la musica, mpeg per il video etc.


Per indicare la capacità delle memorie e le dimensioni di un file si usano i multipli del

BYTE

KB (Kilobyte) = 210 = 1024 Byte

MB (Megabyte) = 1024 KB

GB (Gigabyte) = 1024 MB

TB (Terabyte) = 1024 GB

……………………….

Misura delle memorie


Le copie di sicurezza dei dati

I contenuti delle memorie possono essere persi per cause accidentali: guasti, virus ecc.

E’ opportuno quindi fare delle copie dei dati importanti.

Questa operazione viene spesso indicata col termine

BACKUP

Per il backup dei dati vengono utilizzati dei supporti di memoria che, a seconda della quantità di dati da copiare, vanno dai semplici floppy disk agli ZIP disk ai CD-ROM e alle unità a nastro magnetico (Data cartridge).

Il backup deve essere eseguito ogni volta che i dati sono variati. I dati importanti di un’azienda possono essere salvati una o più volte al giorno.


Protezione dei dati

Per limitare l’accesso ai dati solo alle persone autorizzate si può fare uso di password (gruppi di caratteri alfanumerici) che devono essere digitate per accedere all’uso del computer o di alcuni archivi in esso memorizzati.

Alcune volte alla password può essere abbinato un badge (scheda da inserire in una apposita periferica di lettura)

Per proteggere i dati da danneggiamenti dovuti a mancanza di alimentazione elettrica si possono usare dispositivi UPS (Uninterruptible Power Supply o gruppi di continuità) che garantiscono un’alimentazione elettrica sufficiente per salvare i dati e chiudere il sistema in modo corretto.


I virus informatici

I virus del computer sono programmi nascosti, capaci di diffondersi e di replicarsi trasmettendosi da un computer all’altro attraverso i dischi e le reti. Possono provocare effetti fastidiosi o veri e propri danni come la cancellazione dei dati o il blocco del sistema. La difesa consiste nell’uso di programmi antivirus che però, per essere efficaci, devono essere continuamente aggiornati.

Alcuni tipi di virus:

Cavalli di Troia

Bombe a orologeria

Bombe logiche


Software di sistema & Software applicativo

Il software di sistema (o di base) non svolge nessuna applicazione particolare ma è indispensabile al funzionamento generale dell’hardware con cui è in contatto diretto e offre una macchina virtuale al software applicativo e all’utente

Il software applicativo esegue specifiche applicazioni (elaborazione testi, contabilità, giochi, ecc.) e utilizza l’hardware attraverso il software di sistema


Firmware BIOS (Basic Input Output System)

Il BIOS, memorizzato nella ROM, svolge le seguenti funzioni principali:

• gestisce l’avvio del computer

• esegue il POST (Power-On Self-Test)

• memorizza le impostazioni di sistema riguardanti il processore, la memoria

centrale e le periferiche

Le impostazioni del BIOS possono essere modificate tramite il Setup del BIOS

Il programma di setup può essere lanciato digitando combinazioni di tasti subito dopo l’accensione. Comunemente è sufficiente premere il tasto Canc


Software

Software di sistema

Software applicativo

• Sistema Operativo

• Drivers dei dispositivi

• Utilities

• Produttività individuale

• Comunicazione

• Gestione aziendale

• Applicazioni scientifiche

• Multimedialità

• Didattica

• Studi professionali

• Giochi

• - - - - - - - - - -

Classificazione

del

software


Il Sistema Operativo

E’ il software fondamentale del computer e gestisce tutto il suo funzionamento dall’accensione allo spegnimento.

Le sue funzioni principali sono:

• La gestione delle risorse del computer (unità centrale e periferiche)

• La gestione dei file (i contenuti delle memorie esterne)

• La gestione dei programmi applicativi

• La gestione dell’interfaccia con l’utente

• La gestione della sicurezza


Tipi di Sistema Operativo

• A interfaccia utente testuale (a comandi)

• A interfaccia grafica (GUI Graphical User Interface)

• Multitasking in grado di gestire più attività contemporaneamente

• Multiutente in grado di far lavorare più utenti contemporaneamente


Esempi di Sistemi Operativi

DOS Interfaccia testuale

Monotasking Microsoft

Windows Interfaccia grafica

Multitasking Microsoft

Unix Interfaccia testuale

Multitasking Bell Laboratories

Linux Interfaccia testuale e grafica

Multitasking Open source

(gratuito)

OS 2 Interfaccia grafica

Multitasking IBM

Mac OS Interfaccia grafica

Multitasking Apple


SW applicativo

• Elaborazione testi• Tabelle di calcolo• Gestione archivi e

database• Comunicazioni• Presentazioni• Grafica

• Giochi• Contabilità • Gestione aziendale• Didattica • Studi professionali• Desktop publishing

• Multimedialità

E molto altro ancora……

Programmi generici o general purpose Programmi specifici


Installazione dei programmi

Normalmente il software viene distribuito su CD-ROM o, recentemente, su DVD. Per utilizzarlo è necessario eseguire l’installazione sull’hard disk dove poi il programma rimarrà e potrà essere usato ogni volta che si vuole.

L’installazione copia il programma sull’hard disk e crea le condizioni per la sua esecuzione sul sistema operativo in funzione sulla macchina.

Le procedure di installazione sono abbastanza standardizzate e guidano l’utente passo passo fino alla conclusione dell’operazione.


Diritti d’autore (copyright) del software

Quando si acquista un programma non se ne acquisisce la proprietà ma il diritto di usarlo, cioè la licenza d’uso.

Licenza monoutente

Licenza multiutente

Shareware software distribuito gratuitamente ma soggetto ai diritti d’autore, si può usare per un certo periodo di tempo, al termine del quale è necessario acquistarlo.

Freeware software completamente gratuito, può essere liberamente copiato e distribuito.

Open source software gratuito di cui è disponibile anche il codice sorgente. Gli utenti possono contribuire al suo sviluppo e ampliamento

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