Laboratorio di Informatica I

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1 Struttura della lezione Lezione 2: Introduzione al corso Vittorio Scarano Laboratorio di Informatica I Corso di Laurea in Informatica Classificazione degli elaboratori Alcuni concetti base: la struttura di base del calcolatore algoritmi la programmazione linguaggi di programmazione il processo di realizzazione una gerarchia di macchine logiche Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 2 Classificazione di Elaboratori Dimensione Capacità Costo Personal Digital Assistant (PDA) Network Computer Notebook Personal Computer Workstation Mini-computer Mainframe Supercomputer Facilità d uso Genericità Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 3 Personal Digital Assistant (PDA) ƒ schermo da 3 a 6 pollici; peso ~200g ƒ senza tastiera (palmari) o con tastiera mini (hand-held) ƒ alimentazione a batteria ƒ Sistema Operativo ridotto ƒ input tramite penna e riconoscimento scrittura ƒ interfaccia a raggi infrarossi per collegamento ƒ Esempi: ƒ Apple Newton, PalmPilot, Psion, Sharp 5800, Philips Velo1, etc. Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 4 Network Computers Recente introduzione Capacità di calcolo simili ad un Personal Computer scarica il proprio Sistema Operativo da rete a seconda del S.O. caricato assumono funzionalità diverse utile per piattaforma di calcolo eterogeneo Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 5 Computer Notebook ƒ Dimensioni di un agenda formato A4 ƒ Peso da 1 Kg fino a 4-5 Kg. ƒ Alimentazione a rete ed a batteria (ricaricabile) ƒ Prestazioni simili ad un Personal Computer ma ad un costo più elevato. ƒ Dotati di dispositivi interscambiabili ƒ Esempi: ƒ Apple Powerbook, Toshiba Notebook, etc. Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 6

2 Personal Computer ƒ Detto anche microcomputer ƒ nato nel 1981 dalla IBM ƒ anche se 77 la Commodore presentava il PET... ƒ architettura a processore unico ƒ oggetto della evoluzione più rapida ƒ Due piattaforme: ƒ Wintel (WINdows + InTEL) ƒ Apple PowerPC Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 7 Workstation ƒ Stazioni di lavoro individuali dall elevata capacità di calcolo; ƒ Potenti processori dedicati per la grafica ƒ Utilizzati nella: ƒ progettazione CAD (Computer Aided Design) ƒ grafica computerizzata (video) ƒ simulazione di processi complessi Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 8 Mini e Supermini Computer ƒ Calcolatori dipartimentali ƒ Supportano decine di utenti ed utenze con interessi specifici ƒ Potenze di calcolo elevate ƒ Ambiente multi-utente ƒ Software Applicativo particolare ƒ Dotati (spesso) di multiprocessore Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 9 ƒ Mainframe I grossi calibri... ƒ Supportano centinaia di utenti ƒ Elevata capacità di gestione dati ƒ Costo e gestione elevata e complessa. ƒ Supercomputer ƒ Estremamente veloci (multiprocessore) ƒ Alto grado di parallelismo interno ƒ Usati in campo scientifico o tecnico per: ƒ elaborazione di dati atmosferici inviati da satellite ƒ simulazione di voli spaziali, etc Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 10 Le Componenti di un Calcolatore Architettura Generale di un Elaboratore Hardware (HW): il calcolatore (circuiti elettronici) Software (SW): programmi (istruzioni per l hardware) Firmware Componenti HW pre-programmate per realizzare specifiche funzionalità. e Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 11 Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 12

3 Il e Il Central Processing Unit (CPU) Effettua la computazione: controllata dalle istruzioni prelevate dalla memoria Circuiti integrati integra (milioni di) transistor Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 13 Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano Confronto: numero di transistors Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 15 Pentium P. MMX Pentium II La e Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 16 La Contiene: dati programmi Random Access Memory (RAM) Memoria volatile necessita di alimentazione elettrica Confronto di memorie Dimensione (#transistors) 256M b 64M b 16M b 64Kb 256Kb 1M b 4M b Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 17 Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 18

4 Confronto di memorie Velocità (in ns) Informatica 1 Vittorio Scarano Laboratorio di 19 La Memoria di Massa e Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 20 La Memoria di Massa I dispositivi di Input/Output Contengono in maniera permanente: dati programmi Memoria secondaria (Secondary Storage) Dischi magnetici: interni/esterni rigidi (hard disk) floppy disk (removibili) Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 21 e Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 22 I dispositivi di Input/Output Altri elementi... Permettono la con utenti: per inserire di dati/programmi per fornire risultati (in generale) per il controllo La postazione di lavoro: monitor, tastiera, mouse Stampanti Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 23 e Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 24

5 Altri elementi... Bus di permette la tra i componenti facilita la connessione (standard) : verso rete geografica (modem) verso rete locale (scheda di rete) La creazione di un programma Un processo composto di fasi diverse Necessario: Identificare il problema Conoscere la soluzione Implementare ed eseguire la soluzione Ciclo di vita del software debugging maintenance Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 25 Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 26 Il processo: una vista informale Il processo in dettaglio informale Algoritmo Stesura di una descrizione Descrizione Interpretazione Descrizione interpretata Formalizzazione formale Programmazione Programma in linguaggio ad alto livello Compilazione Programma in Linguaggio Macchina Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 27 Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 28 Gli Algoritmi Il processo in dettaglio Algoritmo: Sequenza finita di istruzioni che, se eseguite, svolgono un particolare compito. Caratteristiche di un algoritmo: non ambiguità effettivo (esecuzioni eseguibili) finito (terminazione) Studio della complessità di un algoritmo informale Formalizzazione formale Programmazione Codifica Programma in linguaggio ad alto livello Programma in Compilazione Linguaggio Macchina Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 29 Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 30

6 Codifica di un algoritmo Il processo in dettaglio Trasformazione della sequenza di passi (astratti) in un linguaggio di programmazione ad alto livello Linguaggi ad alto livello: indipendenti dalla piattaforma (quasi ) Esempi: Fortran, Pascal, Basic, Cobol, C, C++, Java etc. informale Formalizzazione formale Programmazione Programma in linguaggio ad alto livello Programma in Compilazione Linguaggio Macchina Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 31 Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 32 La compilazione Traduce il linguaggio ad alto livello in linguaggio macchina (compreso dal processore) Effettuata dal compilatore e dal linker Una gerarchia di Macchine logiche Utilizzatori: file sorgente compilatore file oggetto Software Applicativo Linguaggi ad Alto livello linker file eseguibile Software di Base Sistema Operativo, Utilità, Software Comunicazione librerie Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 33 Hardware/Firmware Componenti Elettronici, Collegamenti fisici Laboratorio di Informatica 1 Vittorio Scarano 34