INFORMATICA DI BASE 08/10

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1 Infrmatica di base 10 - intrduzine INFORMATICA DI BASE 08/10 Il calclatre: un strument realizzat ad imitazine dell um Il calclatre è un particlare tip di autma* realizzat per sstituire l um in tutte quelle attività che riguardan la gestine delle infrmazini (trasmettere, rganizzare, memrizzare, elabrare). Ess, tra l altr, ha la caratteristica di essere prgrammabile. E ciè pssibile mdificare i prcedimenti che ess è in grad di svlgere. L insieme di prcedimenti che permettn al calclatre di svlgere un attività cstituiscn il sftware, mentre i singli prcedimenti viene chiamati prgrammi. I linguaggi artificiali studiati per istruire un calclatre vengn chiamati linguaggi di prgrammazine. Viene invece chiamat hardware tutt ciò che cstituisce la parte materiale del calclatre (dispsitivi elettrici, elettrnici, meccanici, ecc..). * autmi: strumenti che apparentemente lavran senza il cntrll dell um. In realtà tutt ciò che fann è stat precedentemente studiat da persne che svlgn cme lavr prpri quell di istruirli. trasmettere bcca trasmettere mnitr, stampante, casse audi recchie tastiera, drive ricevere cchi ricevere muse altri sensi sensri um elabrare mente calclatre elabrare unità aritmetic lgica memrizzare mente memrizzare memria r.a.m. gestire il mviment muscli gestire il mviment mtri caratteristiche dei rbt Per studiare le attività legate alla gestine autmatica delle infrmazini è nata un appsita disciplina: l infrmatica mentre il settre della tecnlgia che si ccupa della gestine delle infrmazini si chiama Tecnlgia dell infrmazine (ICT - acrnim per Infrmatin Cmmunicatin Technlgy). Quand invece, ltre alla gestine autmatica delle infrmazini vi è anche gestine autmatica del mviment, entra in camp la rbtica. infrmazini (dati del prblema) prblema infrmazini (risultat) il calclatre ha il cntrll sulle azini che sta facend, sstituend csì l um. Quest però interviene precedentemente, realizzand sia l hardware che il sftware calclatre 4 / è attuata da un 2 / utilizza 6 / scritte in un 1 / avviene per rislvere un tecnlgia dell infrmazine 3 / per ttenere 5/ eseguend prcedimenti (algritmi) cntrll linguaggi artificiale serve per pter istruire il calclatre. I messaggi da trasmettere vengn tradtti in un linguaggi frmat da passaggi e nn passaggi di crrente (0 e 1) che viene chiamat linguaggi macchina asslut. sn ciò che il calclatre deve fare per rislvere il prblema. Pssn essere residenti nei circuiti interni pssn essere cmunicati al calclatre utilizzand un linguaggi asslut By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 1

2 Infrmatica di base 10 i linguaggi dell infrmatica I LINGUAGGI DELL INFORMATICA - la cmunicazine nel calclatre L infrmazine e i sui supprti La risrsa di cui ci stiam ccupand è l infrmazine che per pter essere gestita ha bisgn di un supprt, ciè di qualcsa che la prti. I segnali snri arrivan ai nstri recchi grazie a variazini* del sun (vibrazini dell aria) e gli cchi captan le immagini grazie a variazini* di luce. Quand la necessità di cmunicare è aumentata e i messaggi da trasmettere si sn mltiplicati, i primi segnali snri sn diventati parle e frasi e dalle prime immagini è stat mess a punt un sistema di segni scritti** che, cmpsti in md divers, ci permettn di pter scrivere le parle e le frasi. Ad esempi le parle mare e rema ppure vela e leva utilizzan gli stessi segni che però, cllcati in rdine divers, frman differenti parle. Si frman csì i linguaggi *** che sn sistemi di segni cmbinati in base a regle. * gni infrmazine viaggia sempre attravers una variazine. Questa può essere analgica (variazine cntinua cme in un termmetr a mercuri) digitale (a salti cme i termmetri luminsi che segnan la temperatura lung le strade che escludn misure intermedie) ** nella lingua scritta vengn utilizzati 26 segni (i caratteri dell alfabet) unitamente ai 10 segni che indican i numeri. *** in tecnlgia viene definit cdice un sistema di segni alternativ al linguaggi naturale e priv di ambiguità. Un esempi di cdice è il Mrse, in cui ad gni lettera dell'alfabet inglese viene assegnata una sequenza di punti e linee. Quand le infrmazini devn essere gestite da un calclatre, bisgna tenere presente che esse pssn essere trasprtate sl grazie a minuscli circuiti elettrici dentr i quali può passare nn passare una crrente elettrica e pssn essere cnservate sl grazie a micrscpiche cellette che pssn cntenere nn cntenere una carica elettrica. Gestire delle infrmazini cn il sistema che abbiam vist può sembrare trpp cmplicat. Ma l interesse ad utilizzare una crrente elettrica sta sprattutt nel fatt che essa, nei circuiti elettrici, viaggia ad una velcità prssima a quella della luce. Date le ridtte dimensini di un calclatre, un segnale arriva a destinazine in un temp misurabile in miliardesimi di secndi. Ne cnsegue che ggi un micrprcessre (csì è chiamata la parte del calclatre addetta ad elabrare i dati) può svlgere miliardi di perazini elementari in un secnd. Viene chiamat temp di clck il temp che il calclatre impiega per svlgere una singla perazine. Un linguaggi frmat da: crrente, nn crrente Ma cme si pssn gestire delle infrmazini utilizzand una crrente elettrica? Per cmprenderl megli facciam un esempi. Tiran è una bella lcalità di mntagna situata nell alta Valtellina. Vi è una stazine, caplinea di una linea ferrviaria a binari unic che, partend da Milan, passati Lecc e Clic, percrre tutta la valle. Il sun di un campanell annuncia ai viaggiatri il tren prveniente da Milan. Sulla stessa linea, ma lung il lag di Cm, vi è la stazine di Abbadia Lariana. Qui i binari pssn accgliere i treni prvenienti da Milan da Tiran annunciati rispettivamente da due campanelli. Il seguente schema illustra la situazine cmunicativa esistente nelle due stazini: alla stazine di Tiran vi è un campanell che può trasmettere due messaggi: stazine di Tiran nn arriva il tren da Milan arriva il tren da Milan da Milan alla stazine di Abbadia vi sn due campanelli che, insieme, pssn trasmettere quattr messaggi: stazine di Abbadia L. nn arriva da Milan e nn arriva da Tiran arriva da Milan e nn arriva da Tiran da Milan da Tiran nn arriva da Milan e arriva da Tiran arriva da Milan e arriva da Tiran By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 2

3 Infrmatica di base 10 i linguaggi dell infrmatica Sempre sulla stessa linea, alla stazine di Clic, vi è anche un binari che prviene da Chiavenna. Quanti campanelli servirann? E quanti messaggi sarann in grad di trasmettere? Realizza l schema di fianc al disegn. da Chiavenna da Milan da Tiran stazine di Clic nelle situazini esaminate un campanell, da sl, è in grad di trasmettere messaggi,,,, due campanelli, insieme, sn in grad di trasmettere messaggi,,,, tre campanelli, insieme, sn in grad di trasmettere messaggi e, secnd te, quanti messaggi sarann in grad di trasmettere quattr campanelli? Vi è un rapprt precis tra il numer dei campanelli e il numer di messaggi che essi, insieme, sn in grad di trasmettere. Se l hai capit ptrai scrivere qui di fianc il numer di campanelli necessari per trasmettere 256 messaggi (255 se si inizia a cntare da zer e nn da un)? Alunn cn man abbassata Bit e byte Alunn cn man alzata Anche in classe, quand l insegnante spiega, ni periam in una situazine cmunicativa simile a quella vist per la stazine di Tiran. Infatti, se rispettiam le regle, ni pssiam segnalare il nstr desideri di prendere la parla alzand la man, mentre se la teniam abbassata vul dire che nn vgliam intervenire. Al pst del campanell che può sunare e nn sunare vi è una man che può essere alzata abbassata. situazine cmunicativa > classe durante una spiegazine messaggi dell alunn > desider intervenire > nn desider intervenire supprt stati del supprt > man > man alzata = desider intervenire > man abbassata = nn desider intervenire Se dispniam di un supprt capace di perare sl in due stati (sun / nn sun, acces / spent, apert / chius, crrente / nn crrente), ltre ad perare in un sistema digitale, periam in un sistema binari. Il bit (dall inglese Binary Digit - cifra binaria) è la quantità di infrmazini che un supprt può trasmettere ed è l unità elementare di infrmazine di quest sistema. Un campanell, una lampadina, un fil elettric, ecc pssn, in un dat mment, trasmettere sl un bit di infrmazine. Se è necessari frmare un linguaggi frmat da più di due infrmazini dvrem disprre di un numer maggire di bit e dunque di supprti. In infrmatica viene chiamat byte il numer di bit necessari per trasmettere tutte le infrmazini previste in un determinat linguaggi. Nell esempi ferrviar vist precedentemente, il linguaggi mess a punt per la stazine di Tiran richiede un byte di un sl bit, quell per la stazine di Abbadia prevede un byte da 2 bit, quell per la stazine di Clic ne prevede un da tre bit. Nei calclatri, per trasprtare le infrmazini, vengn utilizzati dei fili elettrici che pssn assumere sl due stati (passa la crrente, nn passa la crrente). Per semplicità, tali cndizini si indican cn i segni 0 e 1. Chi mise a punt i primi calclatri dvette mettere a punt un sistema che permettesse di trasmettere un discret numer di messaggi. Inizialmente fu stabilit di utilizzare byte da 8 bit che, per il meccanism descritt pc fa, cnsentn di ttenere 256 cmbinazini, da a terz byte secnd byte prim byte tre byte (di 8 bit) in viaggi tra due cmpnenti interni di un calclatre By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 3

4 Infrmatica di base 10 i linguaggi dell infrmatica Trasmettere infrmazini cn parle e frasi frmate da bit Cme nel linguaggi naturale, anche nel linguaggi macchina i segni 1 e 0 sn rganizzati in "parle" che a lr vlta cstituiscn "frasi". Le frasi del linguaggi macchina sn dette istruzini; gnuna di esse rdina al prcessre di eseguire un'azine elementare cme la lettura di una lcazine di memria ppure il calcl della smma dei valri cntenuti in due registri (spazi di memria). Le frasi sn generalmente cstituite da una parla iniziale che indica il tip di azine da eseguire, seguita da altre parle che specifican gli eventuali parametri. Ad esempi sul prcessre Z80 (diffus nella secnda metà degli anni 70), l istruzine in cdice macchina crrispndeva all'rdine di decrementare di 1 il numer cntenut nel secnd dei due registri a dispsizine. Ogni cppia di bit rappresentava una singla parla. Se un micrprcessre lavra cn 8 bit significa che un messaggi, per pter viaggiare all intern del calclatre ppure dal calclatre vers l estern, ha bisgn di tt fili che ne trasprtin i singli bit (assenza di crrente / presenza di crrente). Ai primi prcessri a 8 bit sn subentrati quelli a 32 bit (si dice che hann un parallelism* di 32 bit). In quest cas vi sn 32 picclissimi fili che trasmettn le istruzini all intern del calclatre. Quest permette cn un'unica frase di trasmettere una quantità mlt maggire di infrmazini. E cme se, invece di dire: prendi il bicchiere dalla dispensa / prendi il vin dalla dispensa / metti il bicchiere sul tavl / riempi il bicchiere di vin tu dicessi: dp aver pres bicchiere e vin dalla dispensa, metti il bicchiere sul tavl e riempil di vin. * si usa il termine parallelism perché i bit che frman l'istruzine all intern del calclatre si spstan insieme (in parallel) su un numer crrispndente di fili. > tre byte di 32 bit in viaggi all intern di un calclatre terz byte secnd byte prim byte Nella ft l intern di un calclatre cn fasci di cavi che permettn l scambi parallel tra le varie cmpnenti. Cn il nuv millenni sn cmparsi micrprcessri a 64 bit. Dp questi le ditte prduttrici di micrprcessri hann iniziat a percrrere una nuva strada: quella dei prcessri multicre (dualcre, quad-cre, eight-cre). Si tratta di un micrprcessre frmat da più micrprcessri che lavran insieme. Però per essere veramente efficaci questi micrprcessri richiedn del sftware in grad di sfruttare appien le lr pssibilità. Ma le infrmazine ltre che trasmesse vann cnservate ed elabrate. Vediam cme: Memrizzare infrmazini Le cariche elettriche pssn essere anche cnservate grazie a micrscpiche piccle celle (cndensatri). Sn dispsitivi in grad di trattenere la carica elettrica prveniente dai circuiti e dunque di memrizzare un bit di infrmazine (presenza di carica = 1 / assenza di carica = 0). Raggruppati in blcchi (byte) da tt bit, essi cstituiscn la memria centrale del calclatre, quella memria dve è pssibile cnservare i cdici binari che rappresentan numeri, caratteri e istruzini. Ogni blcc è in grad di memrizzare una singla infrmazine (ad esempi un carattere) ed ha una determinata psizine nella memria (indirizz) ed è dunque raggiungibile separatamente dagli altri grazie ad appsiti fili che permettn di leggere l stat dei singli bit. Questa memria è però vlatile, perde ciè tutte le infrmazini in cas di spegniment del calclatre. By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 4

5 Infrmatica di base 10 i linguaggi dell infrmatica Due blcchi di memria cntenenti due byte da tt bit. Grazie a minuscli fili le cariche elettriche raggiungn minuscle celle dve ptrann essere cnservate. Ogni blcc ha un su indirizz che permette di distinguerl dagli altri e di raggiungerl per recuperare i dati cntenuti nelle single celle. indirizz indirizz La capacità di memrizzare dati viene dunque misurata in base alla quantità di byte che ptrann essere spitati: Kilbyte > 1024 byte Megabyte > 1024 kilbyte, ciè più di un miline di byte Gigabyte > 1024 megabyte, ciè più di un miliard di byte Elabrare infrmazini Micrscpici circuiti, cntenuti all intern di piccle piastrine chiamate chip, sn in grad di cmpiere semplici elabrazini binarie (0+0 / 0+1 / 1+1). Su cme avvengn queste perazini ci sffermerem in una successiva unità di apprendiment dedicata ad esse. Il numer di perazini che un calclatre svlge in un secnd si misura in herz. (1 herz = 1 perazine al secnd). Kilherz > mille herz Megaherz > un miline di herz Gigaherz > un miliard di herz I mderni calclatri sn ramai arrivati alla velcità alcuni gigaherz (1 gigaherz = 1 miliard di perazini al secnd). e ra al lavr 1) il grafic a fianc sintetizza alcuni cncetti studiati in queste prime pagine. Cllca nei riquadri al pst giust le parle che segun: trasmette che, se pera in l'infrmazine e si trasmette cn variazini di tip ha bisgn di un di.. e ciè segni scritti, regle, un bit, due stati, linguaggi, parle, a salti, digitale, sun, analgic, cntinue, supprt, luce frma che si cmbinan grazie a frmand 3) cmpleta ra la seguente frase inserend le parle che mancan: perand in un sistema binari, se un linguaggi prevede 10 messaggi avrò bisgn di un frmat da bit, se invece prevede 100 messaggi avrò bisgn di un frmat da bit. 4) se dev memrizzare 2,5 miliardi di infrmazini avrò bisgn di megabyte. 5) se un micrprcessre lavra a 800 megaherz svlgerà di perazini al secnd. By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 5

6 Infrmatica di base 10 l hardware L HARDWARE - la struttura interna del calclatre Le parti di un calclatre L'hardware di base dei calclatri più semplici è frmat da un crp macchina cllegat ad una tastiera e ad un mnitr. All intern del crp macchina, su un lat, vi è l alimentatre da cui partn numersi cavi che hann l scp di frnire crrente elettrica alla scheda madre e a tutte le periferiche. Al centr vi è invece la scheda madre che spita il micrprcessre, memrie interne RAM e ROM, ecc..). All estern della scheda madre vi sn: per memrizzare in md permanente prgrammi e dati l unità centrale dispne delle memrie secndarie (chiamate anche memrie esterne memrie di massa). All intern del crp macchina è inserit l hard disk mentre sn ben visibili sulla parte frntale il disk drive, il CD (Cmpact Disk) il DVD (Digital Vide Disk). Spess vi è anche un masterizzatre CD DVD. per ricevere infrmazini l'unità centrale ha a dispsizine le periferiche di input: tastiera, muse, jystik ma anche trackball, scanner, tuchpad, penna ttica, telecamera/macchina ftgrafica digitale, micrfn, sensri vari per cmunicare cn l'peratre (la persna seduta davanti alla tastiera) l'unità centrale ha a dispsizine le periferiche di utput: mnitr (che viene utilizzat anche per cnfermare il riceviment delle cmunicazini dell'peratre), stampante, pltter, altparlanti (casse) i tuchscreen sn particlari mnitr sensibili al cntatt cn le dita. Funzinan dunque cme periferiche di input/utput. la scheda madre Aprend il calclatre pssiam vedere una serie rdinata di micrchip e di altri cmpnenti elettrnici allineati su una scheda verde, chiamata scheda madre (mtherbard main bard). Osservandla megli sserverem che i vari micrchip sn cllegati alla scheda madre grazie a dei sttilissimi piedini. Da questi partn, stampati sulla scheda madre, fasci di fili paralleli che cndurrann i segnali elettrici alle varie cmpnenti dell unità centrale. L insieme di questi percrsi viene chiamat bus dei dati. Il bus, garantend l scambi di dati tra le varie parti del calclatre, ne permette il bun funzinament. una scheda madre: in alt a sinistra è ben visibile la fila di slt di espansine e, a destra, l allggiament per il micrprcessre mentre in bass a destra vi sn le cnnessini per la RAM e, stt, i cnnettri per le memrie secndarie. By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 6

7 Infrmatica di base 10 l hardware la scheda madre - il micrprcessre Quella parte di cmpnenti elettrnici che svlgn il cmpit di elabrare i dati cstituiscn il micrprcessre CPU (Central Prcessing Unit) che è il ver e prpri cervell del sistema. Il micrprcessre esegue le istruzini cdificate nel sistema binari ed è cstituit da due diverse cmpnenti: - l unità di cntrll che svlge la funzine di "cervell" del calclatre. Deve gestire l istruzine crrente inviand i relativi cmandi, grazie al bus dei dati, alle varie parti del calclatre - l unità aritmetic-lgica che ha il cmpit di elabrare i dati. Entrambe lavran su dati scritti in "linguaggi macchina", nel quale ad gni perazine crrispnde una certa sequenza di 0 e 1. prte altre periferiche Read Only Memry ROM Micrprcessre Central Prcessing Unit memrie secndarie memria di lavr Randm Access Memry RAM unità di cntrll Cntrl Unit unità di INGRESSO memria istruzini registr istruzine crrente + 1 unità di USCITA registr A registr B circuiti aritmetic-lgici unità centrale cllcata sulla scheda madre unità di elabrazine Aritmetic Lgic Unit registr C L schema illustra il funzinament dell unità centrale del calclatre: nella memria RAM sn state caricate sia le istruzini che dvrann essere eseguite sia i dati che, in base alle istruzini, dvrann essere elabrati. L unità di cntrll preleva, ad una ad una, le istruzini e le esegue. Seguend le indicazini cntenute nell istruzine crrente, i dati da elabrare presenti nella RAM vengn, a cppie, cpiati e prtati negli spazi dei memria (registri) dell unità aritmetic-lgica (ALU) addetti ad spitarli. Sempre a cppie i singli bit di gnun dei due dati vengn prelevati ed elabrati. I risultati delle elabrazini dei singli bit vengn racclti in un appsit registr e pi memrizzati nella RAM. la scheda madre - le memrie RAM e ROM Mentre il micrprcessre è il "cervell" che elabra le infrmazini, la memria di lavr (chiamata anche memria RAM / Randm Access Memry) è il grande "magazzin" dve vengn depsitati i dati elabrati, quelli in attesa di elabrazine e i prgrammi necessari a tale scp. Ogni infrmazine dvrà essere sempre cdificata utilizzand numeri binari. Le dimensini della memria di lavr si misuran in byte e rappresentan dunque la capacità da parte del calclatre di memrizzare dati e prgrammi. Queste dimensini, nei calclatri utilizzati per l elabrazine di immagini e filmati e per la grafica, pssn arrivare ad un gigabyte. La RAM è una memria vlatile, resta ciè attiva sl fin a By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 7

8 Infrmatica di base 10 l hardware quand il calclatre è alimentat dalla crrente elettrica, ma perde tutti i dati quand questa alimentazine cessa. Per quest mtiv i prgrammi e i dati da cnservare devn essere spitati su altre memrie, dette memrie esterne di massa. Oltre alla memria RAM l unità centrale dispne di un altra memria, realizzata in md mlt divers, che viene detta ROM (Read Only Memry). Essa cntiene prcedimenti, indispensabili per l avvi e il bun funzinament del calclatre (chiamati anche firmware), che cnserva anche in mancanza di alimentazine. Tra questi il BIOS (Basic Input-Output System) permette di memrizzare mdifiche alla cnfigurazine, cme ad esempi il cambiament del disc di sistema (la memria esterna su cui si trva il sistema perativ). la scheda madre - i cllegamenti Sull unità centrale cmpain i cnnettri (chiamati Parallel ATA ma ggi spess sstituiti dai Serial ATA) per le varie memrie secndarie da cui partn larghi fasci di cavi paralleli. Vi sn anche gli slt di espansine a cui cllegare appsite schede che permettn di mdificare le prestazini di base del calclatre: scheda audi, scheda vide, ecc Tra di esse, la scheda di rete permette di cllegare tra di lr più calclatri rendend pssibile una piena cndivisine delle risrse dispnibili. Direttamente cllegate alla scheda madre alle altre schede, sul retr del crp macchina cmpain le prte che permettn la cmunicazine cn l estern: prte PS/2 > per muse e tastiera prta seriale > per cllegare i dispsitivi più lenti prta parallela > si usa in genere per cllegare le stampanti ma, cnsentend un scambi di bit sia in ingess che in uscita, viene anche utilizzat per cllegare altri dispsitivi (ad es: interfaccia di rbtica) prta USB/USB velce > sta sstituend tutte le altre prte in quant mlt più velce e affidabile prta vide > cllega il mnitr prta audi > cllega le casse esterne prta fireware > è utilizzata per cllegare dispsitivi vide cme le telecamere e permette l input/utput di filmati. la scheda madre - le memrie secndarie ( di massa) Le memrie secndarie sn utilizzate per cnservare dati e prgrammi che, spitati nella memria centrale, verrebber persi cn l spegniment del calclatre. I dati vengn registrati su supprti magnetici, ttici d elettrnici dai quali pssn essere riprtati, quand ccrre, nella memria centrale del calclatre: il disk drive permette di registrare dati su dischetti (cntenenti 1400 Kbyte). Sn dei piccli dischi ricperti da una sstanza ferrmagnetica (cme i nastri dei videregistratri). I bit sn registrati magnetizzand (1) smagnetizzand (0) piccle aree della superficie del disc grazie alla testina del drive che è anche in grad di leggere l stat della superficie del disc. E un dispsitiv di lettura e scrittura. i mderni hard disk funzinan in md simile ai disk drive ma sn cstituiti da più dischi (chiamati piatti) che sn anche più grandi. Sulle due facce di gni piatt appsite testine prvvedn alla scrittura e lettura dei dati. Gli hard disk sn dunque dispsitivi di lettura e scrittura, sn cllcati all intern del crp macchina e hann una capienza di parecchi gigabyte. Cnsentn dei tempi di scrittura e di lettura mlt l intern di un hard disk velci, ma hann un cst relativamente elevat. anche i CD (Cmpact Disk) e i DVD (Digital Vide Disk) sn dei dischi, ma il sistema cn cui vengn memrizzati i dati è mlt divers. La superficie, di materiale plastic, è divisa in picclissime aree su cui pssn essere presenti (1) assenti (0) dei piccli fri. Un lettre laser emette un fasci di luce che rileva la presenza l assenza dei fri: se vi è il fr la luce viene assrbita e nn trna, se manca il fr la superficie liscia del disc riflette la luce che rientra al lettre. Nrmalmente CD e DVD sn dispsitivi di sla lettura. Sn però mlt diffusi i By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 8

9 Infrmatica di base 10 l hardware masterizzatri che, avend un lettre laser più ptente sn anche in grad di incidere fri sulla superficie del disc e dunque di memrizzare le infrmazini. Sn dunque dispsitivi di lettura e scrittura. I CD sn in grad di memrizzare sin a 700 megabyte mentre i più mderni DVD, grazie a fri più piccli e fitti riesce a memrizzare sin a 4,7 gigabyte. Alcuni dischi sn RW Re Writable ciè rescrivibili. Il materiale cn cui sn fatti cnsente ai masterizzatri di riscriverli. Cancellare ciè i fri esistenti per farne dei nuvi. le flash memry sn memrie simili a quelle utilizzate per la ROM. Sn memrie nn vlatili frmate da piccle celle che, una vlta caricate elettricamente, mantengn i dati in memria anche in mancanza di alimentazine. Quest tip di memria prtatile è particlarmente indicat per la trasprtabilità, prpri in virtù del fatt che nn richiede alimentazine elettrica per mantenere i dati e che ccupa una chiave USB pc spazi; è infatti mlt usat nelle ftcamere digitali, nei lettri di musica prtatili, nei cellulari, nelle chiavi USB, ecc. Sn di lettura e scrittura e arrivan ad memrizzare vari gigabyte, ma sn ancra piuttst cstse. vi è anche la pssibilità di registrare i dati su un nastr magnetic (simile a quell delle videcassette) cn un speciale registratre. E' un sistema mlt ecnmic, ma piuttst lent sia nella scrittura che nella lettura e viene utilizzat slamente per cstituire cpie di sicurezza per vecchi dati che devn esse rimssi dagli hard disk. le periferiche di input Oltre alle memrie secndarie, vi sn altre periferiche in grad di frnire all unità centrale i dati necessari al lavr. Tastiere, muse, trackball e tuchpad sn strumenti a dispsizine dell peratre mentre l scanner permette di acquisire dcumenti in frmat nn digitale (dp averli digitalizzati): la tastiera è cllegata all'unità centrale mediante un cav da inserire in un appsita prta. Cmprende: - i tasti dei caratteri: i maiuscli i caratteri in alt si ttengn premend il tast SHIFT (è cntrassegnat da una freccia rivlta vers l'alt). - i tasti speciali, tra cui INVIO, che rendn esecutiv ciò che è stat battut sulla tastiera. Alcuni tasti ( CTRL, ALT,...) vengn usati abbinati ad altri per variarne il significat. - i dieci tasti funzine il cui significat viene eventualmente lr assegnat dal sftware utilizzat. - una tastierina numerica - i tasti cursre che, indicati cn delle frecce, servn per spstare la psizine del cursre che indica il punt di scrittura. Il valre dei tasti è assegnat via sftware da un appsit prgramma e varia nei vari paesi. il muse permette, grazie ad una pallina che ruta su un tappetin, di cntrllare la psizine di un puntatre (in genere a frma di freccia) cllcat sul mnitr. Il puntatre scrre spra ggetti cllcati sul mnitr e permette, grazie ai due tasti (destr e sinistr), di cntrllare il lavr del calclatre. Sui tasti è pssibile fare un click un dppi click. Spess vi è anche una rtellina che permette di scrrere le pagine dei dcumenti. la trackball (si prnuncia trekbòl) e il tuchpad (si prnuncia tacpèd) sstituiscn spess il muse nei calclatri prtatili. Il prim è una specie di muse rvesciat in cui si agisce cn le dita sulla pallina, il secnd è un tappetin sensibile al cntatt delle dita. l scanner è una specie di ftcpiatrice in grad di far acquisire al calclatre immagini e dcumenti. L immagine viene suddivisa in picclissimi quadratini. Un appsita testina ricnsce il clre del quadratin e ne trasmette il cdice binari al calclatre (digitalizzazine di un immagine). All intern del calclatre infatti, un immagine è frmata dell insieme dei cdici binari dei singli punti che la cmpngn. Spess il calclatre dispne di prgrammi OCR ciè di prgrammi in grad di ricnscere i singli caratteri dal lr disegn. Cn meccanismi simili all scanner anche macchine ftgrafiche e telecamere digitali cnsentn di digitalizzare le immagini e di trasmetterle al calclatre. By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 9

10 Infrmatica di base 10 l hardware le periferiche di utput Mentre le memrie secndarie, permettn di cnservare dati che ptrann essere nuvamente utili al calclatre, le periferiche di utput permettn di trasmettere dati all peratre: il mnitr e le casse audi. Nei primi calclatri l unità centrale cmunicava cn l peratre utilizzand unicamente schede perfrate. Quand, per visualizzare la cmunicazine in uscita, fu intrdtt il mnitr, ess era in bianc e ner e il numer di punti (pixel) gestibili dal calclatre (chiamata anche risluzine del mnitr) era mlt limitat. Oggi grazie a ptenti schede vide è stat pssibile aumentare enrmemente la risluzine dei mnitr, ramai tutti a clri. Inltre l aument della frequenza (il numer di vlte in cui viene disegnata un immagine in un secnd) ha ridtt il tremli dell immagine riducend csì l affaticament degli cchi. Vist il gran numer di schede grafiche dispnibili sul mercat, prima di acquistare un prgramma che lavra in mdalità grafica e bene infrmarsi se ess è cmpatibile cn la scheda vide presente sul nstr calclatre. I mnitr pssn essere a tub catdic a cristalli liquidi e le sue dimensini vengn nrmalmente misurate in pllici. Anche la pssibilità di emettere suni era limitata a ciò che pteva fare un piccl cicalin intern tuttra esistente su tutti i calclatri. Oggi ptenti schede audi cllegate a due casse esterne pssn trasfrmare il nstr calclatre in una grande rchestra. la stampante. Ogni stampante dispne di un su micrprcessre CPU e una sua memria interna. Dp l rdine di stampa il calclatre cmpne l immagine della pagina/e da stampare nella prpria memria interna (anteprima dell immagine) e sl successivamente la invia alla stampante. Per quest può passare un p di temp tra l rdine di stampa e il su inizi e può anche accadere che la stampa cntinui mentre il calclatre sta svlgend altri lavri è stat spent. La velcità di stampa (in caratteri/sec.), la risluzine (il numer di punti stampabili per pllice) e il sistema di stampa (ad aghi, a gett d'inchistr, laser) dipendn dai vari mdelli in cmmerci. il pltter è simile alla stampante ma permette di stampare, grazie ad un pennin che scrre sul fgli, su grandi fgli da disegn. e ra al lavr 1) il grafic a fianc rappresenta l unità centrale di un calclatre (dentr il tratteggi) cn i cllegamenti alle varie periferiche. Nei rettangli vuti devi cllcare i termini situati più in bass scheda madre memria RAM, prta USB, "chiavetta"..., scheda audi, cnnettri, DVD, prta parallela, unità di cntrll, hard disk, muse, prta PS/2, tastiera, unità di elabrazine, memria ROM, prta fireware, stampante, casse, disk drive, scheda vide, slt di espansine, telecamera, scheda di rete, mnitr, altri calclatri, micrprcessre By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 10

11 Infrmatica di base 10 il sftware IL SOFTWARE - cme apprendn i calclatri? Che csa è il sftware? Cme abbiam vist i calclatri sn strumenti in grad di sstituire l um nelle attività di trasfrmazine. Per farl devn però imparare le prcedure necessarie. Nei seguenti schemi mettiam a cnfrnt cme l um apprende le prcedure e cme invece apprendn i calclatri. cnscenza dell um In entrambi i casi vi sn prcedimenti già presenti al mment della nascita/cstruzine e che dunque sn parte integrante della cstruzine ed altre che verrann aggiunte e/ cancellate durante la vita/perid di attività. Cme i bambini nascn cnscend già quelle prcedure che permettn lr di spravvivere (ad es: succhiare il latte), mentre tutt il rest l apprenderann successivamente, anche i calclatri che vengn cstruiti ggi hann residenti in ROM sl quelle pche istruzini utili per interpretare il linguaggi macchina e per leggere dal dischett dall hard-disk. Tutt il rest verrà successivamente imparat dall estern (dischett, hard-disk, tastiera, ecc...) e memrizzat all intern della RAM. um sa interpretare le infrmazini che prvengn dai sensi sa succhiare il latte e sa attirare l attenzine calclatre genetica es: succhiare il latte culturale cn l apprendiment e la memrizzazine cnscenza del calclatre alla nascita apprende prima pi prcedure che permettn di spravvivere e di realizzare una prima cmunicazine alla nascita apprende prima pi sa interpretare le istruzini del linguaggi macchina sa leggere il drive e sa utilizzare in md elementare il vide per cmunicare prcedure che permettn di gestire al megli la cmunicazine cn gli utenti tramite le varie periferiche sistemi perativi: MS DOS WINDOWS ecc.. Nta Bene: mentre ciò che l um memrizza nella mente rimarrà pi a sua dispsizine, a vlte per tutta la vita; ciò che il calclatre memrizza nella RAM viene pers gni vlta che viene spent. L accensine e l spegniment sn per il calclatre cme la nascita e la mrte per l um: tutt ciò che è stat appres viene pers. Per vviare a quest prblema tutt ciò che è stat prdtt andrà, prima dell spegniment, salvat su memrie esterne (dischett, hard-disk, ecc..). Del rest anche ni, nn fidandci della nstra capacità di ricrdare ciò che abbiam memrizzat, spess utilizziam memrie esterne (libri, quaderni, blcchi per appunti, ecc...). SOFTWARE: i prcedimenti residenti in ROM (firmware) prcurarsi il cib, difendersi, ecc.. residente (ROM) istruzini nn vlatili (permanenti cancellabili raramente) acquisita (RAM) istruzini vlatili (che vengn lette all avvi e cancellate all spegniment) prcedure che permettn di miglirare la qualità della vita e le relazini sciali studiare, realizzare ggetti per il temp liber, ecc.. prcedure che servn per rislvere le esigenze degli utenti sftware applicativ: videscrittura, grafica, gichi, gestine di attività lavrative, ecc.. All accensine, i prcedimenti presenti in ROM (chiamati anche firmware) mettn il calclatre in grad di svlgere la fase di avvi, detta bt prcess. In questa fase vi sn i cntrlli preliminari sulla funzinalità dei cmpnenti fndamentali (RAM, tastiera, dischi, prte, ecc ). Il mnitr, che in questa fase pera in bianc e ner, segnala il susseguirsi delle perazini di cntrll e gli eventuali prblemi. Questa fase è accmpagnata anche da suni del cicalin intern. Alcuni vecchi mdelli di micrcmputer (ad es. Cmmdre 64) avevan residente in ROM l'inter sistema perativ ed eran in grad di tradurre le istruzini in BASIC. Questi calclatri, all accensine, nn avevan la necessità di caricare del sftware di base da memrie secndarie e eran prnti per essere prgrammati. By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 11

12 Infrmatica di base 10 il sftware SOFTWARE: i prcedimenti da memrizzare nella RAM il sistema perativ Del sftware fa parte il sftware di sistema di base, che prepara il calclatre a svlgere le attività che gli sarann richieste. Del sftware di base, in particlare, fa parte il sistema perativ. Ess permette di: cdificare i caratteri battuti in tastiera, presentandli pi sul vide in md che l'peratre pssa seguire quell che viene scritt tradurre in linguaggi macchina, capit dalla CPU, i cmandi dati dall'peratre trasferire, su cmand dell'peratre, prgrammi e dati dalle memrie secndarie alla memria di lavr predisprre le memrie secndarie a registrare infrmazini a rirganizzare le infrmazini già presenti inviare dati a vide e stampante ecc Oltre al sistema perativ fann parte del sftware di sistema: le utility ( prgrammi di utilità) sn dei prgrammi che servn a miglirare le prestazini e l efficienza dell hardware (cme i prgrammi che servn a recuperare file dai dischi danneggiati) i driver sn prgrammi che rendn perative schede e periferiche cllegate al calclatre. Infatti la scheda audi, la scheda vide, la scheda di rete, la stampante, l scanner, ecc per pter funzinare richiedn l installazine sul calclatre dei rispettivi driver. Per quant riguarda la scheda di rete il sftware deve rispettare i prtclli di rete (appsite nrme che devn essere rispettate per garantire una crretta cmunicazine). A partire dal sistema perativ Windws XP, i mderni sistemi perativi cmprendn anche i driver di buna parte delle periferiche che ptrann essere cllegate al calclatre. Nei mderni calclatri l hard disk viene utilizzat per memrizzare il sftware di sistema e tutt il sftware che cmunque è imprtante tenere a prtata di man. La necessità di utilizzare capienti hard disk per depsitare buna parte del sftware necessari all avvi è anche determinata dalla cntinua espansine di quest ultim. Infatti i principali prduttri di sftware di base hann cercat di integrare il sistema perativ cn sftware che permettesse all peratre di lavrare in md più semplice ("userfriendly"). L affermazine, avvenuta nel crs degli anni 80, del muse cme strument di cmunicazine cn il calclatre, ha permess di superare la necessità di cmprre rdini alla tastiera. Dp l accensine, una serie di icne e di parle sensibili ci illustran le pssibili pzini di lavr. La selezine del sftware che ci interessa e il su caricament da una delle memrie secndarie alla RAM sarà determinata dalla pressine dei tasti del muse. una schermata ttenuta cn WINDOWS 98. La freccia del muse permetterà di selezinare i prgrammi richiesti Attualmente il sistema perativ più diffus è WINDOWS ttenut dalla Micrsft cn una prgressiva espansine del vecchi sistema MS_DOS (Micrsft Drive Operating System). E però in prgressiva espansine LINUX, un sistema perativ utilizzabile sull stess tip di calclatri. Il sistema studiat dalla Apple richiede invece differenti micrprcessri. By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 12

13 dischett hard disk (disc rigid) cmpact disk (cn masterizzatre) Infrmatica di base 10 il sftware memria RAM cntrlla la funzinalità dell hardware cllegat al calclatre e rganizza il fluss di dati da e per le memrie secndarie sistema perativ prepara il calclatre al lavr carica i cdici dei caratteri della tastiera e rganizza la gestine del vide e delle stampanti traduce in linguaggi macchina i cmandi dati dall peratre sia stt frma di rdini (DOS) sia selezinand icne parle calde (WINDOWS) le applicazini "pacchetti" (realizzati da altri) Una vlta caricat il sistema perativ, sarà pssibile selezinare cn il muse il prgramma applicativ ( pacchett ) che desideriam utilizzare. Quest è un prgramma cmmerciale studiat da esperti prgrammatri per rislvere una specifica classe di prblemi (elabrare testi, gestire tabelle di dati, creare ambienti artificiali per gestire gichi di simulazine, ecc...). I pacchetti sn realizzati utilizzand un linguaggi di prgrammazine ma le cpie che vengn distribuite sn in linguaggi macchina. Prima di utilizzare un prgramma applicativ ccrre accertarsi che: - il calclatre dispnga della memria centrale sufficiente a cntenerl - la scheda grafica sia cmpatibile - la CPU richiesta nn sia di livell superire - nn sian richiesti altri strumenti (altri drive, schede varie, ecc...). memria RAM dischett hard disk (disc rigid) cmpact disk (cn masterizzatre) trattament di testi (es: Blcc Nte, WORD) trattament di numeri (es: LOTUS, EXEL) gestine di dati (es: EXEL) applicazini permettn al calclatre di rislvere i nstri prblemi trattament di testi e immagini (es: WORD, PUBLISHER) trattament di suni e di suni e immagini (audivisivi) realizzazine di presentazini e di ipertesti (es: POWER POINT) trattament e gestine di immagini (es: PAINT, ADODE, COREL PHOTO PAINT) realizzazine di nuve applicazini utilizzand un linguaggi di prgrammazine che sarà pi tradtt in linguaggi macchina (es: BASIC, C, PASCAL, ecc) By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 13

14 Infrmatica di base 10 il sftware le applicazini fatti in prpri ( grazie ai linguaggi di prgrammazine) La prgettazine di applicazini per calclatri, una delle attività più imprtanti che ggi pssan essere svlte, viene ggi realizzata da un numer sempre crescente di persne. E anche pssibile, se si dispne delle necessarie cmpetenze, cstruirsi in prpri dei pacchetti per sddisfare le prprie esigenze. Pur essend tericamente sempre pssibile prgettare del sftware direttamente in linguaggi macchina, ggi la cmplessità dei prgrammi da realizzare rende necessari l us di un linguaggi di prgrammazine. Infatti i linguaggi di prgrammazine, detti linguaggi ad alt livell ( superiri), sn stati studiati per favrire il lavr del prgrammatre, che ptrà csì istruire il calclatre utilizzand istruzini vicine al su linguaggi naturale, ed in particlare alla lingua inglese (da essa vengn ricavate buna parte delle istruzini). Per pterli usare, dp aver caricat il sistema perativ, bisgnerà caricare in memria il prgramma di cmpilazine del linguaggi che si vule utilizzare. Sarà quest, una vlta presente nella RAM del calclatre, a tradurre gni istruzine del linguaggi utilizzat dall'peratre nella crrispndente serie di istruzini in linguaggi macchina. Quand carichiam nella memria RAM un linguaggi ad alt livell (BASIC, COBOL, C, ecc...), mettiam in grad il calclatre, nel mment dell esecuzine, di tradurre le istruzini che ni gli darem nelle crrispndenti istruzini del linguaggi macchina. Questa perazine di traduzine si chiama, appunt, cmpilazine. Il prgramma da ni realizzat ptrà essere salvat su una memria secndaria cn due diverse mdalità: nel linguaggi ad alt livell, se intendiam realizzarvi ulteriri mdifiche. Al nme del prgramma salvat verrà aggiunt un suffiss (ad esempi.bas per un prgramma in BASIC) ma per pterl ricaricare in RAM bisgnerà aver precedentemente caricat il relativ prgramma di cmpilazine in linguaggi macchina ( asslut) se vgliam distribuirl per una sua utilizzazine. Cme in tutte le applicazini realizzate in linguaggi macchina, il suffiss al prgramma salvat sarà.exe (eseguibile). La sua esecuzine, in quest cas, ptrà essere effettuata subit dp aver caricat il sistema perativ. Esistn mlti linguaggi di prgrammazine gnun dei quali è stat studiat per un divers tip di utenti e di ambienti di lavr. I linguaggi più diffusi hann inltre una grande quantità di "dialetti", ciè di versini più men ampliate ed aggirnate. e ra al lavr 1) cllca nei rettangli del grafic i termini cllcati in bass: dett firmware serve a detta sftware che per la scheda di rete devn rispettare i prima il cmpst da sistema perativ, residente in ROM, driver, svlgere la fase di avvi, sftware di sistema, nuve applicazini, bt prcess, da numeri, da caricare in RAM, linguaggi di prgrammazine, filmati, utilità, testi, prtclli di rete, immagini, applicazini pi le ed anche per creare grazie ai per elabrare By Pal Mlena- 29/08/10 pag. 14