CAPITOLO 1 - INTRODUZIONE ALL INFORMATICA

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1 Da sempre l uomo ha bisogno di rappresentare, trasmettere ed elaborare informazioni di varia natura, ad esempio numeri, frasi, immagini, suoni, concetti o addirittura sensazioni. Tutte le nostre attività quotidiane sono basate sulla gestione più o meno complessa delle informazioni. Ci sono molte discipline che si interessano della rappresentazione della informazioni per es. la Storia, la Critica d Arte, la Statistica, il Giornalismo e tante altre tra cui l informatica. Il termine informatica infatti è stato coniato a partire da due parole: informazione automatica. L informatica infatti è la disciplina che si occupa della gestione e dell elaborazione automatizzata delle informazioni. Il termine automatizzato contraddistingue il dominio applicativo dell informatica: l elaborazione va effettuata in maniera meccanica secondo modalità precise e predeterminate in cui nulla è lasciato indefinito. In effetti il soggetto che tipicamente provvede all elaborazione delle informazioni è una macchina specializzata, il calcolatore elettronico (o semplicemente calcolatore o computer) che è un esecutore preciso e veloce ma del tutto privo di creatività e buon senso. Se si vuole descrive in modo estremamente schematizzato il funzionamento di un computer si può pensare allo schema che segue INPUT ELABORAZIONE OUTPUT Con il termine input si intende l azione di immettere dati all interno del computer e con output viceversa la possibilità che il calcolatore fornisca al mondo esterno delle informazioni, cioè emetta, dei risultati che sono stati ottenuti durante la fase di elaborazione. In genere si utilizza in modo indifferente il termine dato o informazione. Per essere più precisi, in realtà un informazione è un dato arricchito di un significato es : 6 è un dato ogni giorno rimango a scuola per 6 ore è un informazione che arricchisce di significato il valore 6 Per assolvere alle sue funzioni, un calcolatore necessita di hardware (hard=duro) che ne costituisce la parte fisica cioè le varie apparecchiature di cui è composto e di software (soft= morbido) che rappresenta l insieme dei programmi che permettono al calcolatore di assolvere ai compiti ai quali è destinato. Il calcolatore è considerato come un sistema integrato di HW (abbreviazione di hardware) e SW (abbreviazione di software); queste due componenti infatti non possono prescindere l una dall altra. Senza un opportuno SW il calcolatore non sarebbe altro che un mucchio di ferraglia e senza l HW nessun programma sarebbe in grado di produrre i risultati richiesti. Diamo ora una descrizione un po più completa prima delle componenti HW e poi dei vari tipi di SW. 1

2 HARDWARE Miglioriamo lo schema precedente introducendo i nomi delle principali componenti del calcolatore UNITA CENTRALE (U.C.) MEMORIA CENTRALE INPUT (Periferiche di Input) RANDOM READ ACCESS ONLY MEMORY MEMORY (RAM) (ROM) PROCESSORE (C.P.U.) OUTPUT (Periferiche di Output) ARITHMETIC LOGIC UNIT (A.L.U.) UNITA DI CONTROLLO (C.U.) L UNITÀ CENTRALE L unità centrale è la componente principale di un elaboratore senza la quale il computer non è in grado di funzionare. Essa è composta dalla memoria centrale e dalla CPU La Memoria Centrale è un dispositivo Hw che permette la memorizzazione dei programmi e dei dati che sono in fase di elaborazione.e formata da micro interruttori che possono permettere il passaggio o no di corrente (oppure come lampadine che possono essere accese o spente) e che prendono nome di bit (binary digit) e possono quindi assumere due stati diversi che dal punto di vista logico si indicano con le cifre 0 (non passa corrente-lampadina spenta) e 1 (passa corrente - lampadina accesa). Il bit si può quindi definire come l unità minima di memoria. Se ne deduce che il calcolatore comprende solo informazioni sotto forma di sequenze di 0 e 1 ( es: ) chiamate linguaggio macchina. Un bit non è sufficiente per distinguere tutti i dati che devono essere inseriti nel calcolatore (a..z,0..9,%,$,, etc..) dato che in un bit possono stare al massimo due valori distinti. A tale scopo, invece del singolo bit, si utilizza il byte che è composto da 8 bit e in cui possono trovare posto 256=2 8 simboli diversi. La memoria centrale è composta da o La RAM è la parte principale della memoria centrale e ha come caratteristica quella di essere volatile cioè di perdere i dati contenuti qualora venga a mancare l elettricità. La Ram è una memoria che può essere sia letta che scritta e in cui vengono memorizzati i programmi lanciati dall utente e il sistema operativo. o La ROM è una memoria a sola lettura in cui vi sono caricati permanentemente i programmi fondamentali al momento dell accensione del computer. Tali programmi (firmware) sono memorizzati inizialmente dalla casa costruttrice e non possono poi più essere modificati. Le caratteristiche fisiche che contraddistinguono le memorie sono:capacità (in Byte), Velocità (Hz) e Volatilità. 2

3 La CPU è il cervello dell elaboratore ed è formata dall ALU e dall C.U. o L ALU effettua tutti i calcoli artmetici-logici cioè +-*/ AND OR NOT < > =... o Il C.U. presiede al funzionamento generale del calcolatore Le caratteristiche fisiche che contraddistinguono le CPU o processori sono: Velocità (Hz) e il parallelismo (contemporaneità di istruzioni eseguite) LE PERIFERICHE Le periferiche sono dispositivi esterni all unità centrale senza i quali il computer funziona comunque ma è limitato nelle sue funzioni. Fra le periferiche troviamo: Le unità di input: dispositivi HW che permettono l immissione dei dati all interno del calcolatore. Le principali sono: tastiera, mouse, joystick, tavoletta grafica, scanner, microfoni, webcam, tastiere musicali. Le unità di output: dispositivi HW che permettono l emissione di dati da parte del calcolatore. Le principali sono : video, stampante, casse acustiche, plotter,( hard disk, floppy disk, nastri, CD). Fra le periferiche di output soffermiamoci su quella più tipica : il video o il video è presente nella quasi totalità dei computer ed è formato da una serie di puntini adiacenti chiamati pixel (picture element) che vengono colorati in modo opportuno per ottenere l immagine. Il numero di pixel che compongono lo schermo si chiama risoluzione. Maggiore è il numero di pixel in un video maggiore è la risoluzione e migliore è la qualità dell immagine. L immagine può essere in bianco e nero nei video monocromatici, a tonalità di grigio e a colori. In ogni caso ad ogni pixel viene associata una quantità di memoria per memorizzare il colore che il pixel assume nel formare le immagini. Il dispositivo hardware che presiede alla gestione del video, dei pixel e dei relativi colori si chiama scheda video che è inserita sulla scheda madre in uno degli slot di espansione. la scheda video permette la gestione dei colori in uno dei seguenti modi : utilizza 1 bit per pixel nelle immagini in bianco e nero, 1 byte per distinguere 256 tonalità di grigio, 1 byte per distinguere 256 colori oppure 3 byte per memorizzare la quantità di rosso, di verde, di blu (RGB). Le memorie di massa: dispositivi che permettono l input e l output (I/O). Fra essi ci sono il CD,il floppy disk, pen drive, l hard disk, i nastri e DVD. Sono anch essi delle memorie ma a differenza della memoria centrale sono permanenti cioè i dati rimangono memorizzati anche a computer spento. Vengono anche chiamati memorie ausiliarie (perché vanno in aiuto alla memoria centrale per la memorizzazione dei dati) o memorie permanenti (perché i dati memorizzati in queste memorie rimangono in modo permanente finchè non vengono cancellati deliberatamente dall utente), memorie periferiche (perché non facenti parte dell Unità Centrale ), memorie di massa perché contengono grandi quantità di dati o memorie di I/O perché è permesso sia l input che l output dei dati. Sono anch esse formate da bit accorpati in byte. Descriviamole meglio : o Il floppy disk è una memoria di I/O di materiale magnetizzabile e quindi permanente che è rimovibile. La capacità di un floppy è di 1,44 Mb o 2,8 Mb. o Il CD (Compact Disk)è un dispositivo di memoria permanente che utilizza per la scrittura e la lettura la luce laser la quale altera in modo permanente (CD-ROM) o semipermanente (CD-RW) la superficie del disco. La capacità di un CD è di circa 700/800 MB. o Il DVD è un dispositivo permanente simile al CD con capacità di 4,7 Gb. 3

4 o L Hard disk o disco fisso è una memoria di I/O ricoperta di materiale magnetizzabile che permette di memorizzare in modo permanente decine/centinaia di Gigabyte. I valori nella scala dei byte che servono a misurare una memoria sono : kilobyte(kb) = 1024 byte, Megabyte(Mb) circa 1 milione di byte= 1024 Mb, il Gigabyte(Gb) circa 1 miliardo di byte=1024 Mb e Terabyte(Tb) circa 1000 miliardi di byte=1024 Gb. 4

5 SOFTWARE Il SW di un calcolatore è la parte impalpabile cioè l insieme dei programmi che permettono al computer di svolgere svariate funzioni. Senza il SW, anche il più sofisticato HW non può funzionare. Il SW e l HW di un computer devono essere fra loro compatibili. Il SW può essere suddiviso in diverse categorie : SW di base, SW di utilità e SW applicativo secondo la seguente struttura a livelli al di sotto della quale c è l HW SW APPLICATIVO SW DI UTILITA SW DI BASE O SISTEMA OPERATIVO HARWARE Ciascuno dei livelli di SW utilizza i livelli sottostanti per funzionare. Il SW di base o sistema operativo sta alla base del funzionamento degli altri SW e ha due funzioni fondamentali: 1. fare da tramite (interfaccia) fra l utente e la macchina (che capisce solo un linguaggio binario) 2. gestire tutte le componenti del computer (ram, cpu, monitor, stampante etc.) I sistemi operativi attualmente più diffusi su personal computer sono Windows XP, Apple, Windows Server 2003, Linux.. Il SW di utilità è un insieme di programmi che ampliano le funzioni del sistema operativo e che servono tipicamente ai programmatori per scrivere i loro programmi. Fanno parte del SW di utilità - editor : permettono di editare un programma o creare files di testo - traduttori : permettono di tradurre un programma scritto in un linguaggio di programmazione nel corrispondente linguaggio macchina (sequenza di 0 e 1) Il SW applicativo è composto da un insieme di programmi orientati alla soluzione di uno specifico problema complesso. Fanno parte del SW applicativo - elaboratori di testi o word processor (es. WORD) - fogli elettronici o spreadsheet (es. excel) - sistemi per la gestione di basi di dati o DataBase (access). Cosa succede quando accendo il computer? A computer spento la RAM è completamente vuota (infatti è volatile), la CPU è ferma cioè non sta elaborando nessun comando, la ROM contiene i programmi necessari all accensione del PC e le memorie di massa contengono tutti i programmi che l utente ha voluto salvare permanentemente. Al momento dell accensione del computer si attiva la CPU, la quale esegue le istruzioni contenute nella ROM e cerca il Sistema Operativo sulle memorie di massa (nel CD, nel floppy e negli hard disk) e, una volta trovato, lo carica in parte nella RAM. Da questo momento in poi il computer è funzionante e utilizzabile dall utente per lanciare i programmi che desidera. Quando l utente lancia un programma cioè fa doppio click per es. su word o excel, tale programma viene letto dall hard disk e caricato sulla RAM per poter essere eseguito. 5

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