1.1.1 Hardware, Software, Tecnologia dell Informazione

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1 1.1.1 Hardware, Software, Tecnologia dell Informazione Hardware, Software, Tecnologia dell Informazione [ ] Società dell informazione, mercato globale, autostrade dell informazione sono diventati ormai termini di uso comune. Indicano una società in forte evoluzione, soggetta a continui e rapidi cambiamenti, dove l attenzione si sposta sempre più dalla produzione di beni, che ha caratterizzato la precedente società, all erogazione di servizi, e dove la distanza tra cliente e fornitore non rappresenta più un problema. In un mondo in cui tutto si modifica rapidamente, diventa fondamentale prendere tempestivamente le giuste decisioni, disporre delle informazioni necessarie per valutare eventuali alternative e possibili conseguenze. L informazione diventa così una risorsa strategica come fattore determinante del processo evolutivo. La quantità di informazioni necessarie per una corretta gestione del fenomeno e la massa di dati da cui ricavare queste informazioni, sono tali da poter essere trattate in modo efficace ed efficiente solo attraverso strumenti di elaborazione automatica dei dati. Nella società moderna giocano quindi un ruolo primario: le Tecnologie dell Informazione, IT (Information Technology), usate dai sistemi di trattamento elettronico dei dati; l Informatica (Informazione Automatica), la scienza che studia lo sviluppo e le tecniche di utilizzo degli elaboratori elettronici; le Tecnologie dell Informazione e della Comunicazione, ICT (Information and Communication Technology) che integrano gli strumenti informatici con i sistemi di gestione delle comunicazioni. La diffusione di questi nuovi strumenti ha portato allo sviluppo della New Economy. Questa nuova forma di economia ha consentito la globalizzazione dei mercati, con la possibilità di pubblicizzare e vendere prodotti e servizi tramite le reti di trasmissione dei dati. La New Economy comporta cambiamenti significativi anche a livello sociale. Accanto alla nascita di nuove professioni e all esigenza di formazione continua per adeguare le conoscenze alle nuove esigenze, si hanno aspetti quali: ritmi di vita e di lavoro crescenti; riduzione dell attività fisica; affaticamento sul posto di lavoro informatizzato; nuovi problemi di sicurezza e privacy; 1

2 1.1.1 Hardware, Software, Tecnologia dell Informazione incremento delle informazioni e delle conoscenze da gestire a livello globale e personale. Inoltre, i processi di automazione portano a una riduzione globale dei posti di lavoro tradizionale, che devono essere compensati dalla realizzazione di nuovi prodotti e servizi. Tutti i processi di automazione si basano sull utilizzo di una macchina specializzata nell elaborazione automatica dei dati, il computer. Il primo computer, l ENIAC, Elettronical Numerical Integrator and Calculator, è nato a metà degli anni 40. Usava la tecnologia delle valvole termoioniche, tecnologia elettronica disponibile in quegli anni, ed era di grandi dimensioni: circa 30 tonnellate di peso e 160 metri quadrati di superficie. Nonostante le sue caratteristiche fisiche, aveva una potenza di elaborazione enormemente inferiore a quella di un normale personal computer: era in grado di elaborare solo alcune migliaia di istruzioni al secondo, contro i milioni di istruzioni dei computer attuali. Inoltre, l elaboratore aveva una tale complessità di gestione da poter essere utilizzato solo da specialisti, con un elevato grado di conoscenze informatiche. Il grande incremento delle prestazioni e la diffusione nell utilizzo dei computer, anche da parte di persone con limitate competenze informatiche, è dovuta all evoluzione della tecnologia elettronica, che ha portato a un continuo processo di miniaturizzazione dei componenti, con una conseguente riduzione dei costi e un aumento delle prestazioni. Ciò ha favorito lo sviluppo di applicazioni sempre più potenti, sofisticate e di facile utilizzo per gli utenti finali (user friendly). Il computer si caratterizza per la velocità, in quanto in grado di svolgere molti milioni di istruzioni al secondo; per la precisione, in quanto non soggetto ad errori casuali; per la versatilità, in quanto capace di svolgere compiti molto diversi l uno dall altro. Con riferimento ai suoi componenti fondamentali, un sistema di elaborazione dei dati è composto da: hardware, la parte fisica, l insieme delle apparecchiature che lo compongono; software, la parte intangibile, l insieme dei programmi che lo adattano alla soluzione di compiti specifici. 2

3 1.1.2 Tipi di computer Tipi di computer [ ] L evoluzione tecnologica, e la conseguente riduzione delle dimensioni e dei costi dei sistemi di elaborazione hanno determinato una diffusione capillare dei computer e uno sviluppo di sistemi diversi a seconda del loro compito nell ambito dei sistemi informatici aziendali. Proprio in funzione di diversi parametri (prestazioni, costi, ruoli), i computer moderni possono essere classificati nelle seguenti categorie: Super Computer, sistemi di potenza elaborativa molto elevata, utilizzati per eseguire funzioni di calcolo complesse, come le elaborazioni di modelli matematici per: chimica meteorologia calcolo strutturale dinamica dei fluidi sono caratterizzati da costi molto elevati. Mainframe, sistemi di tipo gestionale di grandi dimensioni, utilizzati come sistemi aziendali nelle grandi o medie imprese. Sono caratterizzati da costi e prestazioni elevate e dalla possibilità di fornire servizio a un elevato numero di utenti. Minicomputer, sistemi con costi e prestazioni inferiori, normalmente impiegati come sistemi aziendali per le piccole imprese o come sistemi dipartimentali nelle grandi imprese. Sono in grado di fornire servizio a un numero più ridotto di utenti. Personal computer, sistemi progettati e realizzati come posti di lavoro singoli. Hanno, quindi minori esigenze di prestazioni e un costo più contenuto. Possono essere postazioni fisse o sistemi portatili (Laptop Computer o Note Book). I vantaggi presentati da un Personal Portatile, rispetto a una postazione fissa, sono legati alla trasportabilità, all ingombro, alla possibilità di utilizzare le batterie come alimentazione autonoma. A fronte di questi fattori positivi, il Portatile presenta alcuni svantaggi: schermo meno leggibile, tastiera e mouse meno ergonomici, un costo maggiore e limitate possibilità di collegamento di unità aggiuntive. Personal Digital Assistant (PDA) o Palmari, i più piccoli dei sistemi di elaborazione dei dati. Sono computer monoutente di tipo tascabile, con prestazioni e funzionalità contenute e costo limitato. Sono in grado di scambiare dati con un personal computer. Accanto ai computer precedentemente visti, che rappresentano i sistemi di elaborazione più diffusi, esistono computer di tipo specializzato: 3

4 1.1.2 Tipi di computer la Network Station è un sistema appositamente progettato per funzionare in rete; è un personal computer senza dischi che, per essere attivato, deve utilizzare le funzioni disponibili sulla rete alla quale è connesso. la Workstation è un sistema monoutente caratterizzato da elevate prestazioni di calcolo e funzioni grafiche sofisticate, utilizzato per applicazioni tecniche e scientifiche. È usato in particolare per la progettazione. In generale, le postazioni di lavoro che utilizzano la rete, per connettersi a sistemi di elaborazione remoti per l accesso a dati e servizi, prendono il nome di terminali. I terminali vengono definiti: stupidi, se non possiedono capacità di elaborazione proprie; intelligenti, se sono dotati di possibilità elaborative indipendenti. Svolgono la funzione di terminali intelligenti i personal computer, collegati tramite rete di trasmissione dei dati ad un sistema di elaborazione. Un altra categoria interessante è costituita dai terminali self-service, appositamente realizzati per fornire informazioni e sevizi a utenti occasionali. Utilizzi tipici dei terminali self-service riguardano: le applicazioni bancarie, come il Bancomat gli sportelli informativi le biglietterie automatiche le stazioni di certificazione gli sportelli automatici delle segreterie studenti. Per renderne più agevole l utilizzo da parte di utenti occasionali, le postazioni devono presentare: un interfaccia semplice e chiara con pochi dati essenziali uso diffuso di menu eventualmente schermi sensibili al tatto per evitare o limitare l uso della tastiera tastiera ridotta ai tasti fondamentali funzioni di aiuto in linea. 4

5 1.1.3 Componenti principali di un personal computer Componenti principali di un personal computer [ ] La struttura logica dei computer è stata ideata da Von Neumann a metà degli anni 40. È tuttora valida per tutti i sistemi, dal personal computer al mainframe. Struttura logica del computer Modello di Von Neumann Unità di INPUT Memoria Unità di OUTPUT Unità centrale di elaborazione In tale modello, la memoria è la base sulla quale vengono registrati: i dati su cui operare le istruzioni al momento dell esecuzione del programma. L UCE, Unità Centrale di Elaborazione (o CPU, Central Processing Unit) è la componente in grado di interpretare ed eseguire le istruzioni. È costituita da un microprocessore, ossia un insieme di circuiti elettronici miniaturizzati. L insieme della memoria e dell unità centrale di elaborazione costituiscono il Sistema Centrale. Le Unità di Input sono macchine o dispositivi che permettono di introdurre dati nel computer. Le Unità di Output sono macchine o dispositivi che permettono di ricevere dati dal computer. Le unità di Input e di Output sono dette Unità Periferiche. 5

6 1.1.3 Componenti principali di un personal computer Tra Memoria e Unità Centrale di Elaborazione e tra Memoria e Unità Periferiche vengono trasmessi i dati e le istruzioni oggetto dell elaborazione. Il flusso dei dati tra la Memoria e le Unità Periferiche avviene sotto il controllo dell Unità Centrale di Elaborazione. 6

7 1.1.4 Prestazioni di un computer Prestazioni di un computer [ ] Le prestazioni di un computer sono legate alle caratteristiche dei suoi componenti. Se, per esempio, la memoria centrale ha capacità sufficiente, l intero programma da elaborare risiede nella memoria centrale. Se la memoria centrale è insufficiente, una parte del programma viene conservata nella memoria di massa (dischi) e trasferita nella memoria centrale solo quando serve. In tal caso, aumenta il tempo necessario al completamento dell esecuzione del programma. Ai tempi di lavoro dell unità centrale di elaborazione si aggiungono infatti i tempi di trasferimento in memoria delle parti di programma registrate in tempi successivi. Le prestazioni dell elaboratore, cioè la velocità con cui viene elaborato un programma, dipendono: dalla velocità dell unità centrale di elaborazione; dalla capacità della memoria centrale per i programmi complessi, costituiti da un elevato numero di istruzioni. Le prestazioni del computer sono inoltre influenzate da: velocità di accesso alle memorie di massa, quando il programma effettua operazioni di ingresso e di uscita dati; disponibilità di schede grafiche, quando il programma prevede elaborazioni di questo tipo; disponibilità di acceleratori per le operazioni di calcolo, per i programmi che prevedono funzioni matematiche complesse; utilizzo contemporaneo di più programmi, multiprogrammazione o multitasking; in questo caso l unità centrale di elaborazione ripartisce il proprio tempo nell esecuzione delle istruzioni dei programmi contemporaneamente attivi. Un fattore di degrado delle prestazioni nei personal computer è costituito dalla frammentazione dei file che, a seguito di aggiornamenti successivi, occupano sui dischi spazi non contigui. Il loro utilizzo in questo caso comporta tempi più lunghi: il tempo di accesso ai dati è infatti maggiore. Per ovviare a questo inconveniente si può ricorrere al processo di deframmentazione, svolto da un apposito programma che ricompatta gli archivi elettronici in aree contigue. 7

8 1.2.1 Unità centrale di elaborazione Unità centrale di elaborazione [ ] L Unità centrale di elaborazione ha il compito di eseguire le istruzioni di elaborazione e di sovrintendere le operazioni di trasferimento dei dati tra memoria centrale e unità periferiche. Per svolgere queste funzioni, utilizza due componenti: l Unità Logico-Aritmetica (ALU, Arithmetic Logic Unit), che esegue le istruzioni logiche e di calcolo; l Unità di controllo, che sovraintende alle operazioni di ingresso e di uscita dei dati. Le singole istruzioni, oggetto dell elaborazione, sono costituite da: un Codice operativo, che indica il tipo di operazione che deve essere eseguita; le istruzioni possono riguardare il calcolo (somma, sottrazione, moltiplicazione, divisione), la lettura e la scrittura, il confronto di dati e il trasferimento dell esecuzione a un punto diverso del programma, il trasferimento di dati in memoria. uno o più Operandi, che danno gli indirizzi di memoria dei dati da elaborare e di dove memorizzare risultati ottenuti. In fase di elaborazione, dati e istruzioni sono registrati nella memoria centrale; l Unità centrale di elaborazione esegue le istruzioni, una alla volta, secondo questo ciclo: 1. copia dell istruzione da eseguire dalla Memoria all UCE; 2. interpretazione dell istruzione e individuazione delle zone di Memoria dove si trovano i dati su cui operare; 3. copia dei dati dalla Memoria all UCE; 4. esecuzione dell istruzione; 5. trasferimento dei risultati nella Memoria; 6. passaggio all istruzione successiva. Le prestazioni dell Unità centrale di elaborazione si misurano in MIPS (milioni di istruzioni al secondo). Nei personal computer, a parità di microprocessore utilizzato, la velocità della UCE è proporzionale alla velocità del clock misurata in Mhz (megahertz, milioni di cicli al secondo) o in Ghz (gigahertz, miliardi di cicli al secondo). Il clock è un orologio interno che sincronizza l esecuzione delle istruzioni. Ogni operazione elementare avviene in un ciclo. L hertz corrisponde a un ciclo al secondo. Ad esempio, la velocità di 300 Mhz indica che la UCE svolge 300 milioni di cicli in un secondo, e quindi 300 milioni di operazioni elementari. 8

9 1.2.1 Unità centrale di elaborazione Lo sviluppo continuo della tecnologia ha portato alla realizzazione di processori sempre più veloci, con frequenze di clock sempre più elevate e con la capacità di trattare un maggior numero di bit a ogni ciclo. Si sono successivamente resi disponibili sul mercato processori a 8, 16 e 32 bit, in funzione del parallelismo utilizzato nel trasferimento ed elaborazione dei dati. 9

10 1.2.2 Memoria Memoria [ ] Nel computer la memoria ha il compito di registrare i programmi al momento della loro esecuzione. Nei personal computer la Memoria Centrale, detta anche Memoria Principale o Memoria Veloce, è costituita da due componenti: la RAM (Random Access Memory), memoria ad accesso diretto. Registra i dati e le istruzioni del programma al momento dell esecuzione; la ROM (Read Only Memory), memoria di sola lettura. Memorizza i programmi di servizio per le funzioni base del computer. Nella memoria RAM istruzioni e dati dei programmi devono poter essere registrati, localizzati, letti e trasferiti, modificati. È una memoria volatile: dati e istruzioni vengono persi quando viene interrotta l alimentazione elettrica, a seguito dello spegnimento del computer. La memoria ROM ha la funzione di registrare un programma particolare (Firmware) che consente al personal computer di eseguire le funzioni fondamentali come l avviamento del software di base (ROM-BIOS, ovvero Read Only Memory - Basic Input Output System). Questa memoria non è volatile: il programma deve essere conservato per gli utilizzi successivi e non è modificabile perché non deve subire variazioni. [ ] Nel computer la memorizzazione dei dati si basa sul sistema digitale binario: digitale perché all interno dell elaboratore tutto viene rappresentato con numeri, cifre (in inglese: Digit), binario perché si usa un sistema di numerazione su base 2, quindi con l utilizzo di due sole cifre (0 e 1). L unità di rappresentazione minima è costituita da un componente elettrico o magnetico, in grado di rappresentare due soli stati: passa o non passa corrente per i componenti elettrici; magnetizzato o non magnetizzato per i componenti magnetici. I due stati si rappresentano convenzionalmente con 0 e 1. L unità di rappresentazione minima è il bit (Binary Digit = cifra binaria). Come abbiamo già detto in un bit sono possibili due sole diverse possibilità. Per rappresentare caratteri è necessario raggruppare più bit, in modo da poter disporre di un maggior numero di combinazioni. Quindi, i bit vengono raggruppati in byte di 8 bit. Ogni byte è in grado di rappresentare 256 combinazioni diverse, 2 all ottava. Per rappresentare i caratteri alfabetici e numerici, maiuscoli e minuscoli, sarebbero sufficienti sette bit, ma la scelta di otto rappresenta la potenza di 2 immediatamente superiore. 10

11 1.2.2 Memoria Il byte rappresenta l unità di indirizzamento della memoria. Per quantificare memorie di maggiori dimensioni vengono utilizzate ulteriori unità di misura (basate sempre su potenze di 2). In generale, si utilizzano le seguenti unità: bit byte = 8 bit KB (kilobyte) = 2 alla 10 byte = 1024 byte MB (Megabyte) = 2 alla 10 KB = 1024 Kilobyte GB (Gigabyte) = 2 alla 10 MB = 1024 Megabyte TB (Terabyte) = 2 alla 10 GB = 1024 Gigabyte Nella memoria centrale i dati sono individuati conoscendone la posizione di registrazione. Nelle memorie esterne, che analizzeremo meglio in seguito, e che registrano grandi quantità di dati, devono essere organizzati in modo che sia semplice la loro ricerca. La struttura si basa su una serie di elementi, che in ordine crescente di dimensione sono: il carattere il campo il record il file la cartella. Il carattere è l unità minima di registrazione e occupa 1 byte. Esempi di caratteri sono: R 5 / Il campo è un insieme di caratteri che rappresentano un dato. Occupa alcuni byte. A ogni campo viene dato un nome simbolico da utilizzare come riferimento. Esempi di campi sono: Cognome 11

12 1.2.2 Memoria Età Data fattura. Il record è un insieme di campi che costituiscono un informazione unitaria. Occupa decine o centinaia di byte. Ogni record è caratterizzato da una struttura, ossia dalla sequenza di campi che lo compongono. Un esempio di record può essere dato dalla seguente sequenza di campi: Cognome, Nome, Indirizzo, Città. Il file è l insieme dei record omogenei, cioè aventi la stessa struttura. Può occupare da pochi kilobyte a qualche gigabyte. A ogni file puoi attribuito un nome simbolico che verrà utilizzato nella fase di ricerca. Ad esempio l insieme dei record appena visto può costituire un file Indirizzario. La cartella o directory è un insieme di file al quale viene dato un nome simbolico, che ne facilita la ricerca. Nella stessa cartella vengono registrati i file che riguardano un particolare tema. Ad esempio nella cartella Personale possono essere registrati i file Indirizzario, Corrispondenza, Posta elettronica. Nella creazione delle cartelle è opportuno tener presente alcune avvertenze: mettere dati e programmi in cartelle diverse; limitare il numero di file in una cartella; limitare il numero di sottolivelli in una cartella; creare flussi logici nella struttura delle cartelle e sottocartelle. 12

13 1.2.3 Periferiche di input Periferiche di input [ ] Le unità periferiche di input sono i dispositivi che permettono di immettere nel computer dati e comandi. La tastiera, insieme al mouse, è il principale dispositivo di input dei moderni computer. Tastiera Serve per immettere nel sistema sequenze di caratteri e comandi. Attualmente sono disponibili in commercio vari tipi di tastiere, caratterizzate da posizioni diverse dei tasti relativi ai caratteri speciali e ai tasti funzionali. In Italia, la tastiera più utilizzata è la QWERTY, che prende il nome dalla sequenza dei tasti della prima riga superiore di caratteri alfabetici. Mouse Il mouse prende il suo nome dalla tipica forma. Consente di spostare un puntatore sullo schermo e di introdurre semplici comandi premendo i tasti di cui è dotato. Sulla parte superiore sono presenti due o tre tasti che permettono di attivare specifiche funzioni su oggetti selezionati dal puntatore. Il successo del mouse è legato al diffondersi dell interfaccia grafica del software. L interfaccia grafica, infatti, permette all utente di dialogare con il computer selezionando sullo schermo elementi grafici di comprensione immediata. Ad esempio, per eliminare un programma, basta trasferire con l aiuto del mouse la sua immagine (icona) sull immagine del cestino. Trackball La trackball ha la stessa funzione del mouse, ovvero spostare un puntatore sullo schermo e introdurre comandi semplici. In questo caso, lo spostamento del puntatore viene realizzato facendo scorrere una sfera con le dita e l immissione dei comandi mediante i due tasti. Viene spesso utilizzata nei computer portatili, inserita direttamente nella tastiera. Touchpad Anche il touch pad ha la stessa funzione del mouse. In questo caso, lo spostamento del puntatore si ottiene facendo scorrere il polpastrello di un dito su una superficie piana di piccole dimensioni. Anche questo dispositivo è utilizzato nei computer portatili, inserito nella tastiera. Joystick Un altra periferica che ha le stesse funzioni del mouse è il Joystick. È preferito al mouse nell utilizzo dei giochi, grazie alla sua elevata manovrabilità. Scanner Lo scanner è il dispositivo in grado di leggere documenti in formato immagine. Le immagini possono essere trattate con programmi di elaborazione di immagini, archiviate, spedite via fax o via posta elettronica. L uso dello scanner può essere associato a quello di programmi di riconoscimento dei caratteri (OCR = 13

14 1.2.3 Periferiche di input Optical, Character Recognition): in questo caso è possibile trasformare l immagine in un testo di caratteri alfanumerici, trattabile quindi con programmi di elaborazione dei testi. Lettori di codici a barre Altri dispositivi di input sono i lettori che riconoscono i codici a barre, come quelli presenti sulle confezioni dei prodotti in vendita nei negozi. Vengono utilizzati nelle casse dei supermercati. Una variante per leggere i codici a barre è la penna luminosa, collegata alle casse dei negozi più tradizionali, delle biblioteche e delle farmacie. Il codice a barre è un sistema di rappresentazione a stampa dei dati, nel quale i caratteri sono rappresentati da sequenze di linee verticali (barre) di diverso spessore e a diversa distanza l una dall altra. Microfono Un altro dispositivo di input è il microfono, che consente di introdurre il suono nelle applicazioni multimediali. Associato a programmi di riconoscimento vocale può essere utilizzato nei corsi multimediali di lingua, per dare comandi al computer o per dettare il testo di un documento a un programma di elaborazione testi. Il lettore di caratteri magnetici consente di leggere i caratteri registrati magneticamente, quali quelli presenti sulla banda magnetica delle tessere bancomat. Anche la tastiera del telefono può essere utilizzata come dispositivo di input, specialmente in applicazioni di home banking come l inserimento del numero del proprio conto corrente, l autolettura dei contatori dell acqua, della luce, del gas. Tra le più recenti unità di input possiamo inserire le macchine fotografiche e le telecamere digitali, in grado di acquisire fotografie e filmati, trasferibili direttamente al computer per le applicazioni di tipo multimediale o le elaborazioni grafiche. 14

15 1.2.4 Periferiche di output Periferiche di output [ ] Le periferiche di output sono le unità che ricevono dati dal computer. Monitor Il monitor, o video, è la principale unità di output. Visualizza sia i dati immessi dalla tastiera, sia le informazioni prodotte dal computer. Gli schermi video attualmente in commercio hanno tutti capacità grafiche e la possibilità di rappresentare un elevato numero di colori. Le caratteristiche qualificanti del monitor sono: la dimensione; viene misurata in pollici come nei normali televisori. Dimensioni tipiche sono 14, 16, 17 pollici; la risoluzione; viene misurata in pixel (= picture element), ossia punti dello schermo che possono assumere colori diversi, risoluzioni tipiche sono 800x600 o 1024x768 pixel; la gamma di colori rappresentabili (sino a qualche milione); la frequenza di scansione, cioè quante volte in un secondo lo schermo viene rinnovato (stabilità delle immagini). La tecnologia più utilizzata è quella di tipo analogico (tubo catodico), ma si stanno affermando sempre di più i video a tecnologia digitale (a cristalli liquidi), come quelli utilizzati nei personal computer portatili, che offrono una qualità di immagini decisamente superiore e minimo ingombro dello schermo (schermi piatti). La qualità dello schermo è l elemento fondamentale nell ergonomia del posto di lavoro informatizzato. Stampante È l unità di output che visualizza le informazioni del computer su carta. Le stampanti possono essere classificate sulla base della tecnologia di stampa utilizzata. Nelle stampanti a impatto l elemento di scrittura è composto da una serie di aghi. I caratteri o la grafica sono generati da insiemi di punti, ognuno dei quali è prodotto da un ago, che batte su un nastro inchiostrato e poi sul foglio di carta. Nelle stampanti a getto di inchiostro l elemento di scrittura è composto da ugelli che espellono microscopiche gocce di inchiostro proiettate sul foglio. Nelle stampanti laser i caratteri e la grafica sono generati con un processo fotografico del tipo di quello usato nelle fotocopiatrici. La qualità di una stampante è data dai seguenti elementi: 15

16 1.2.4 Periferiche di output stampa in bianco e nero o a colori; risoluzione grafica (determina la qualità dell immagine); velocità di stampa (il numero di pagine prodotte al minuto); funzioni accessorie (il caricamento automatico, la gestione di più cassetti di alimentazione e di raccolta, ecc.). Insieme al costo, questi sono i fattori che determinano la scelta di una stampante. Le stampanti a impatto, nonostante le funzionalità limitate e i costi molto elevati, sono tuttora utilizzate per produrre più copie in sovrimpressione dello stesso documento (per esempio le bolle di consegna o le ricevute dei pagamenti via carta di credito). Nella tabella sono messe a confronto i vari tipi di stampanti. Tipo Colore Qualità grafica Velocità Costo A impatto No Bassa Bassa Alto A getto d inchiostro Sì Media Bassa/media Basso Laser Sì Alta Media/alta Medio/alto Plotter Il Plotter è un tavolo da disegno elettronico, comandato dall elaboratore. Serve per fare disegni tecnici usando penne a inchiostri colorati. L output dell elaboratore può essere registrato su microfilm per essere poi riletto con particolari lettori. I microfilm sono molto utili nella realizzazione di archivi storici da consultare in tempi successivi. Per alcune applicazioni può essere utile disporre di output vocale. Può essere realizzato con messaggi preregistrati, come avviene in alcune applicazioni multimediali. In altri casi invece, è necessario trasformare in messaggio testi o numeri registrati in un archivio. Nei servizi di home banking ad esempio, è possibile interrogare telefonicamente il proprio conto corrente. L elaboratore deve essere in grado di inserire in un messaggio vocale il saldo del conto corrente. Il dispositivo utilizzato è il sintetizzatore vocale. Nelle applicazioni multimediali, le casse acustiche, gli altoparlanti e le cuffie permettono di avere output sonoro. I registratori di tessere magnetiche consentono la scrittura iniziale e gli aggiornamenti successivi delle bande magnetiche. 16

17 1.2.5 Periferiche di input/output Periferiche di input/output [ ] Alcune unità periferiche svolgono sia le funzioni di input che quelle di output. In questa categoria troviamo: il modem, che, come vedremo meglio in seguito, permette di collegare il computer alle linee di trasmissione dei dati; gli schermi sensibili al tatto, che, soprattutto nei terminali selfservice, permettono di selezionare parti dello schermo utilizzando un dito come puntatore; unità che permettono di leggere e scrivere caratteri magnetici, come quelle inserite nei terminali selfservice bancari; le interfacce analogiche e digitali per collegare la strumentazione. 17

18 1.2.6 Dispositivi di memoria Dispositivi di memoria [ ] La memoria centrale non è l unico supporto di registrazione di dati e programmi. Infatti: ha una dimensione insufficiente per contenere tutti i dati e i programmi disponibili; è volatile; dati e programmi sono conservati sino a che la memoria è alimentata elettricamente. Allo spegnimento del computer i dati e i programmi in memoria vengono persi. Dati e programmi vengono conservati su dispositivi di memoria aggiuntivi, le memorie di massa (dette anche memorie secondarie). Nei dischi, i dati e i programmi sono registrati magneticamente (dischi magnetici) o con il laser (dischi ottici) sulla superficie di piatti, in piste concentriche. Come nel caso dei dischi musicali, è possibile accedere direttamente alla registrazione voluta (ricerca random o casuale). Nei nastri magnetici i dati e i programmi sono registrati magneticamente sulla superficie di una fettuccia che scorre sotto la testina di lettura e scrittura. Come nelle cassette musicali, per accedere a una registrazione è necessario far scorrere il nastro fino al punto desiderato (ricerca sequenziale). L hard disk è la principale unità di memoria di massa. È costituito da una pila di piatti, registrati su entrambe le superfici. È normalmente inserito all interno dell unità che ospita anche l unità centrale di elaborazione e la memoria centrale, ma può essere anche un unità esterna separata. La sua capacità (con la tecnologia attuale) è di qualche gigabyte. Il floppy disk è la principale unità di memoria di massa per il trasferimento di dati da un computer a un altro. È costituito da un solo piatto, del diametro di circa 3 1/2 pollici, inserito in un involucro di plastica. Ha capacità limitata, standard di 1,44 megabyte. Le sue caratteristiche positive sono la mobilità e il costo contenuto. La custodia del floppy ha una o due perforazioni quadrate. Quella sulla sinistra è dotata di uno sportellino che può essere aperto o chiuso e serve per la protezione dei dati: con lo sportello chiuso, si può scrivere sul floppy; con lo sportello aperto, il floppy può essere solo letto. La perforazione destra, quando è presente, indica che il floppy ha una capacità di 1,44 MB. Il CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory) è un disco a registrazione ottica, mobile e a elevata capacità (oltre 650 MB), di sola lettura. I CD-ROM vengono utilizzati per inserire nel sistema i programmi di base del personal computer (sistema operativo, Office etc.) e programmi applicativi prodotti in serie (giochi, corsi etc.) Il CD scrivibile ha in più, rispetto al CD-ROM, la possibilità di essere registrato mediante appositi dispositivi chiamati masterizzatori. I dati registrati sul CD non possono essere aggiornati. 18

19 1.2.6 Dispositivi di memoria Il DVD (Digital Versatile Disk) è un disco di sola lettura con capacità di diversi GB, usato attualmente per giochi elettronici, film digitalizzati, musica. Lo Zip-disk ha lo stesso aspetto del floppy; è mobile ma ha capacità di megabyte. I data-cartridge sono cartucce a nastro magnetico, utilizzate per fare copie di sicurezza (copie di backup) dei dischi fissi. Possono arrivare alla capacità di 34 gigabyte. Ecco un quadro riassuntivo: Tipo Funzione Capacità Velocità Aggiornamento Volatilità RAM Elaborazione bassa alta sì sì Hard disk Archiviazione alta bassa sì no Floppy disk Trasporto conservazione bassa bassa sì no CD DVD Trasporto alta bassa no no Zip disk Conservazione Trasporto media bassa sì no Data cartridge Backup alta bassa sì no Oltre alla capacità, un parametro fondamentale di valutazione delle memorie è la velocità di accesso alle registrazioni, cioè la rapidità con cui dati e programmi vengono trasferiti nella memoria centrale per essere elaborati. La tecnologia ha reso ultimamente disponibile unità di memoria mobili, che collegate al computer tramite la porta USB (Universal Serial Bus), sono riconosciute dal sistema come dischi fissi. Queste unità hanno aspetti fisici diversi. Alcune si presentano come penne, il cui cappuccio protegge la parte di connessione alla porta. Con la tecnologia attuale hanno capacità variabili da 128 MB a 1GB. Possono essere utilizzati anche come sistema di registrazione nelle macchine fotografiche e nelle telecamere digitali. [ ] Prima di essere utilizzati per la prima volta, i dischi magnetici devono essere formattati, vale a dire predisposti alla registrazione dei dati. L operazione può essere eseguita anche successivamente, per pulire il disco da tutte le registrazioni effettuate in precedenza. 19

20 1.2.6 Dispositivi di memoria La formattazione viene realizzata mediante un apposito programma e svolge le seguenti funzioni: cancella gli eventuali dati registrati in precedenza; verifica se le aree di registrazione non hanno difetti; prepara le aree di registrazione per l immissione di nuovi dati. Dopo aver analizzato i componenti hardware di un personal computer, vediamone la tipica struttura hardware. Il cuore del personal computer è costituito da una scatola (case) nella quale sono normalmente alloggiati i seguenti componenti: la Motherboard, la base sulla quale vengono fissati tutti gli altri componenti l Unità Centrale di Elaborazione la Memoria centrale l hard disk il floppy disk il lettore CD. Altre unità presenti possono essere: gli attacchi per tastiera, video, mouse; altri attacchi di tipo generale come le porte seriali (indicate con le sigle COM1 e COM2) e parallele (indicate con le sigle LPT1 e LPT2, alle quali vengono normalmente connesse le stampanti); la porta di tipo USB (Universal Serial Bus), che collega unità periferiche di tipo digitale a elevata velocità; eventuali attacchi specializzati per altre unità periferiche esterne; eventuali schede per il collegamento alla rete telefonica o alla rete locale; il bus, i componenti che costituiscono il canale per la trasmissione dei dati tra le varie unità; il masterizzatore. Al case si collegano mediante cavi le unità periferiche esterne: il mouse la tastiera 20

21 1.2.6 Dispositivi di memoria il video la stampante altre unità periferiche di input e di output. 21

22 1.3.1 Tipi di software Tipi di software [ ] L elaboratore, per poter svolgere un lavoro specifico, deve essere programmato. Il software è l insieme di programmi che istruiscono il computer per svolgere determinati compiti. Per il funzionamento del computer servono due tipi di software: il software di sistema, che garantisce le funzioni di base nell utilizzo del computer. Viene generalmente fornito come corredo dell hardware; il software applicativo, finalizzato alla soluzione di determinati problemi. Viene acquistato o sviluppato dall utente per risolvere specifici problemi. I software, sia di sistema che applicativi, non sono mai esenti da errori e imperfezioni, per cui sono soggetti a continuo aggiornamento. Inoltre, la disponibilità di sempre maggiori potenze elaborative porta a un incremento continuo delle potenzialità dei programmi con l aggiunta di nuove funzioni. Ciò comporta una continua revisione dei pacchetti software già disponibili. Vengono pertanto periodicamente rilasciate nuove versioni dello stesso programma che ne caratterizzano l evoluzione. Un esempio tipico è costituito dalle varie versioni del sistema operativo Windows e dei programmi applicativi che fanno parte dell ambiente MS Office. 22

23 1.3.2 Software di sistema Software di sistema [ ] Tra i software di base, particolare importanza riveste il sistema operativo. Compito del sistema operativo è di garantire le funzioni principali che permettono l uso del computer e fornire l interfaccia tra il computer e l utente. Fanno parte del sistema operativo: il supervisore, che governa il funzionamento di tutto il sistema, il caricamento dei programmi in memoria, la gestione delle unità periferiche e della memoria centrale; il programma di gestione delle librerie di programmi e di archivi elettronici di dati; i programmi di diagnosi delle malfunzioni e di correzione degli errori; i programmi di definizione della configurazione hardware del sistema. Uno degli elementi qualificanti di un sistema operativo è la gestione della multiprogrammazione, o multitask, vale a dire la possibilità di elaborare contemporaneamente più programmi (per esempio, navigare in Internet e stampare un documento). Ciò può avvenire solo se si dispone di memoria sufficiente. Esempi di sistemi operativi sono: il DOS (Disk Operating System), primo sistema operativo disponibile sui personal computer IBM compatibili; Windows, (nelle versioni 95, 98, NT, 2000, ME, XP) il più diffuso nei personal computer moderni; Unix, molto diffuso sulle workstation; Linux, il nuovo sistema operativo che rientra nella categoria dell Open Software (software di dominio pubblico); Mac Operating System, il sistema operativo utilizzato sui personal computer Apple. 23

24 1.3.3 Software applicativo Software applicativo [ ] La gamma dei problemi applicativi è molto vasta e riguarda esigenze diverse tra di loro. Alcuni programmi applicativi, di tipo general purpose, servono per affrontare temi di carattere generale. Altri programmi vengono invece studiati e realizzati per la soluzione di problemi specifici. I programmi general purpose riguardano, ad esempio, temi quali: l automazione d ufficio la progettazione il publishing la multimedialità. Normalmente questi programmi hanno bisogno di essere opportunamente personalizzati per essere utilizzati nella soluzione di problemi specifici. I programmi studiati per la soluzione di problemi ben individuati, riguardano attività gestionali come: la fatturazione la contabilità le paghe e stipendi la gestione dei magazzini i conti correnti bancari l anagrafe comunale. Altri programmi affrontano temi di calcolo scientifico tra cui i modelli matematici e il calcolo strutturale. Un ruolo significativo è svolto dai programmi multimediali che si caratterizzano per l utilizzo contemporaneo di più tipi di dati: testi, immagini, animazioni, filmati, suoni. Queste applicazioni trovano molte aree di impiego: editoria elettronica insegnamento e autoistruzione presentazioni supporto al marketing e alle vendite. 24

25 1.3.4 Graphic User Interface Graphic User Interface [ ] Per funzionare secondo le tue esigenze, il sistema operativo deve ricevere dei comandi. Con i sistemi operativi moderni, tutto questo si ottiene mediante un interfaccia grafica (G.U.I., Graphic User Interface), che ti facilita il compito. L ordine non viene dato mediante un comando come: delete file1.txt cioè cancella il file di nome file1 in formato testo, ma simulando l operazione mediante il trascinamento con il mouse dell immagine file1 sull immagine del cestino. L interfaccia visuale può essere utilizzata sia con i programmi di base che con i programmi applicativi. L uso dell interfaccia grafica presuppone la disponibilità del mouse. I vantaggi dell interfaccia grafica possono essere così sintetizzati: simboli e icone sono di facile comprensione; non è necessario ricordare la sintassi dei comandi associati alle varie funzioni; gli stessi simboli possono essere utilizzati in applicazioni diverse e diventare così degli standard. 25

26 1.3.5 Sviluppo di sistemi Sviluppo di sistemi [ ] Lo sviluppo di un sistema informatico prevede la definizione della sua configurazione hardware e software. In particolare, la realizzazione dei programmi applicativi, necessari a risolvere problemi specifici, comporta la realizzazione di una serie di attività che possono essere sintetizzate nelle seguenti fasi: Analisi: studio del problema da risolvere e individuazione della soluzione. Il risultato di questa fase è una descrizione dettagliata dei singoli passi logici di cui è composto il programma e dei dati coinvolti nelle operazioni di input e di output; Programmazione: il programma viene scritto utilizzando il linguaggio utente (esempio Basic), ossia un insieme di regole, di comandi e di vocaboli il più vicino possibile al modo di esprimersi dell utente. Viene in questo modo realizzato il programma sorgente; Traduzione: conversione del programma nel linguaggio macchina, ossia nel linguaggio proprio dell elaboratore. La traduzione viene fatta da programmi che ricevono in input le istruzioni nel linguaggio utente (programma sorgente) e producono in output le istruzioni in linguaggio macchina. Il programma tradotto, programma oggetto, viene memorizzato su disco magnetico, per essere successivamente utilizzato. I programmi di traduzione utilizzati sono: o o il compilatore, che traduce l intero programma, rendendolo disponibile per l esecuzione in una fase successiva l interprete che traduce ed esegue una istruzione dopo l altra Test: il programma viene verificato mediante casi di prova per individuare e correggere possibili errori. Superata la fase del test, il programma può essere messo in esercizio, per il suo funzionamento con i dati reali. Nello sviluppo delle applicazioni intervengono due figure professionali: l analista, che ha il compito di effettuare le fasi di analisi e di individuare la soluzione, descrivendo i programmi necessari mediante una loro rappresentazione simbolica; il programmatore, che, partendo dal lavoro dell analista, si occupa della scrittura dei programmi, utilizzando un linguaggio di programmazione. 26

27 1.4.1 LAN, WAN LAN, WAN [ ] Le informazioni che vengono prodotte da un sistema, devono essere distribuite agli utenti interessati dovunque essi si trovino. La rete è un insieme di apparecchiature, cavi di collegamento e programmi, che ha lo scopo di scambiare informazioni e condividere risorse. Quando il collegamento avviene nell ambito di una locazione fisica, per esempio un edificio, si utilizza la LAN (Local Area Network). Nelle LAN, i computer sono collegati mediante cavi dedicati, connessi ai computer attraverso ad apposite schede di interfaccia, le schede di rete. Quando il collegamento avviene passando su suolo pubblico, anche su grandi distanze, si utilizza la WAN (Wide Area Network). Nelle WAN i computer sono collegati mediante linea telefonica, alla quale si connettono con apposite schede o apparecchiature. Oltre alle due tipologie principali, viste in precedenza, si parla di: MAN, Metropolitan Area Network, per le reti geografiche che si estendono in una zona metropolitana; Networking, reti di reti, l interconnessione di reti geografiche e locali in una rete globale. Sistemi di interconnessione permettono quest ultima integrazione, grazie alla definizione di protocolli di comunicazione, ossia insiemi di regole utilizzate nella trasmissione dei dati tra i vari sistemi. [ ] Le reti permettono il lavoro di gruppo e la condivisione di risorse. Nel lavoro di gruppo più utenti possono: lavorare sullo stesso documento apportando aggiunte, correzioni e modifiche; gestire l iter di una pratica trasferendo il documento elettronico da un ufficio all altro, arricchendolo di documenti, approvazioni, commenti; ricavare informazioni da archivi in comune; scambiarsi informazioni con la posta elettronica. Il groupware è il software specializzato per la gestione del lavoro di gruppo. Ogni utente, inoltre, ha la possibilità di utilizzare risorse inserite nella rete, come stampanti di qualità o particolarmente veloci, unità periferiche particolari, collegamenti a reti esterne. La condivisione di risorse in rete comporta vantaggi economici. Permette infatti di limitare il numero di apparecchiature da acquistare e facilita i compiti di gestione e manutenzione. Nelle reti, i sistemi connessi possono operare come: server, quando hanno il compito di rendere disponibili servizi e risorse agli altri sistemi connessi in rete; client, quando costituiscono le postazioni di lavoro per gli utenti. 27

28 1.4.1 LAN, WAN Il concetto di server e client può essere esteso anche ad applicazioni delle quali una, di tipo server, può fornire servizi ad altre, di tipo client. In una rete possono essere inseriti più server e più client. Qualsiasi sia il tipo di rete, il modello utilizzato prevede: un chiamante, o sorgente, cioè il punto in cui si genera il messaggio (ad esempio la persona che parla al telefono); un trasmettitore, cioè un mezzo che adatta il messaggio al mezzo di comunicazione utilizzato (ad esempio l apparecchio telefonico); un canale, che permette di trasmettere il messaggio (ad esempio la linea telefonica); un ricevitore, che adatta al ricevente il messaggio proveniente dal canale (ad esempio l apparecchio telefonico); un destinatario, o ricevente, cioè il punto di ricezione del messaggio (ad esempio la persona che ascolta al telefono). In funzione del tipo di mezzo di trasmissione utilizzato, i canali possono essere: guidati, quando la connessione è di tipo fisico (ad esempio il cavo telefonico); non guidati, quando la connessione avviene via etere (ad esempio una trasmissione radio). Il tipo di trasmissione può essere: broadcast, quando si trasmette da uno a molti; point to point, o peer to peer, o punto a punto, quando la trasmissione avviene tra due soli utenti. Altra caratteristica fondamentale del canale è la larghezza di banda, la capacità del canale, espressa in numero di bit trasmessi nell unità di tempo. Una larghezza di banda sufficientemente ampia permette di rendere rapide le comunicazioni anche quando vengono trasmessi dati multimediali come immagini e filmati. 28

29 1.4.2 Intranet, Extranet Intranet, Extranet [ ] In ambito aziendale le reti hanno assunto un ruolo fondamentale come canale di comunicazione verso: gli utenti generici delle reti pubbliche che costituiscono un bacino di potenziali clienti. i clienti, i fornitori e, più in generale, i soggetti con i quali l'azienda ha rapporti continui. le sedi remote che possono accedere al sistema informativo aziendale con un canale a basso costo. Nel primo caso vengono fornite informazioni ed erogati servizi verso gli utenti di reti pubbliche, quali Internet, di cui parleremo in dettaglio in seguito. [ ] Nel secondo caso il sistema è aperto solo a particolari tipi di utenti: interlocutori abituali, quali clienti o fornitori. In questo caso si parla di servizio Extranet; dipendenti da locazioni remote (per esempio rappresentanti che inviano gli ordini acquisiti nella giornata): è il servizio Intranet. I servizi Intranet ed Extranet consentono l'accesso a informazioni e servizi riservati a determinate categorie di utenti; risulta pertanto necessario che vengano riconosciuti preventivamente in modo da poterli associare ai giusti livelli di autorizzazione. Esempi applicativi di servizi Intranet ed Extranet riguardano: in banca: o o il servizio Extranet permette l accesso di un cliente al proprio conto corrente per verificarne la situazione o per fare ordini di pagamento il servizio Intranet mette a disposizione l archivio centralizzato dei conti correnti ai funzionari delle agenzie distribuite sul territorio in un impresa commerciale: o o il servizio Extranet consente di effettuare via rete Internet l inoltro di ordini da parte di clienti abituali, già noti all impresa il servizio Intranet permette ai rappresentanti, operanti sul territorio, di inviare direttamente gli ordini acquisiti al sistema informativo aziendale 29

30 1.4.2 Intranet, Extranet L utilizzo dei servizi Intranet ed Extranet permette di realizzare l Electronic Data Interchange (EDI), ossia lo scambio diretto di dati in formato elettronico da due sistemi informativi. I vantaggi che ne derivano sono dovuti all eliminazione della riscrittura dei dati, con conseguenti: minori costi minori possibilità di errore maggiore tempestività. L operazione di filtro tra la rete Internet e il Sistema Informativo aziendale viene effettuata dal firewall, letteralmente porta tagliafuoco. Il firewall è un software, talvolta installato su hardware specializzato, che ha il compito di riconoscere l utente, al quale è associato un profilo di autorizzazioni, e di permettergli l accesso alle sole informazioni e servizi ai quali è abilitato. In tal modo viene effettuata una selezione tra gli utenti riconosciuti e gli utenti occasionali, per quanto riguarda l'accesso da Internet al sistema informativo aziendale. Il firewall inoltre abilita gli utenti interni ad accedere solo a servizi Internet ben individuati. 30

31 1.4.3 Internet Internet [ ] La prima rete di trasmissione dati, aperta a un elevato numero di utenti, nasce negli anni '60, su iniziativa del Ministero della Difesa degli USA. L'obiettivo è quello di creare un sistema di comunicazioni in grado di operare anche in situazioni molto critiche. Viene così sviluppata ARPAnet (Advanced Research Project Agency Network), una rete ad architettura decentrata con nodi in grado di operare in completa autonomia. Questa rete può considerarsi il prototipo dell'attuale Internet. Nel 1983 ARPAnet, come conseguenza del notevole incremento sia del numero degli utenti sia del traffico, viene suddivisa in due reti: MILnet, che conserva l'obiettivo originale di rete militare, e NSF (National Science Foundation), una nuova rete dedicata alla ricerca universitaria. Un ulteriore incremento degli utenti e del traffico porta alla realizzazione di nuove reti: Bitnet, Usenet, Fidonet. Contemporaneamente si ha lo sviluppo di nuovi tipi di servizi erogati tramite le reti. Attualmente Internet ha sostituito tutte queste reti, realizzando un unico sistema di trasmissione a livello mondiale. Internet viene spesso definita come la rete delle reti. In effetti si tratta di un sistema di comunicazioni globali che permette il collegamento di computer in tutto il mondo. Tale collegamento è reso possibile dall adozione di un unico protocollo di trasmissione (il TCP-IP, Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Il TCP-IP stabilisce le regole con le quali scrivere i dati che devono essere trasmessi e come indicare l indirizzo del computer al quale i dati devono essere inviati. Il computer mittente immette i dati in rete accompagnati dall indirizzo del computer destinatario. La rete si preoccupa di instradare i dati all indirizzo indicato. Tutte le risorse della rete sono identificate da un indirizzo IP, IP number. Per facilitare la navigazione gli indirizzi IP sono associati a indirizzi simbolici. La traduzione da indirizzi simbolici ad indirizzi fisici, numerici, avviene tramite il Domain Name System, che è costituito da una serie di tabelle in una struttura di tipo gerarchico. A livello mondiale, il coordinamento viene garantito dall Internet Society, l organizzazione mondiale dedicata a tale scopo. L evoluzione delle reti ha comportato una conseguente evoluzione dei servizi erogati. 31