Introduzione. INFORMATICA = INFORmazione automatica Automazione dell informazione

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1 Introduzione INFORMATICA = INFORmazione automatica Automazione dell informazione COMPUTER (elaboratore o calcolatore elettronico) Macchina per l elaborazione automatica e programmabile dei dati o programmabile: la macchina può svolgere diversi compiti a seconda del programma (von Neumann) o dati: possono essere informazioni numeriche o anche simboliche (parole, grafici, immagini, note nusicali) I primi computer: o la macchina analitica di Babbage (XIX secolo) mai realizzata per problemi tecnologici o i calcolatori usati nella II guerra mondiale per decriptare i codici segreti tedeschi (ENIGMA e COLOSSUS) o i moderni computer sono basati sull'architettura proposta da von Neumann (anni 40-50) COMPUTER = HARDWARE + SOFTWARE Introduzione 1/1

2 HARDWARE: insieme dei componenti fisici del computer o Unità Centrale di elaborazione o CPU (central processing unit): μprocessore: unità di controllo + unità aritmetico-logica Memoria interna (RAM / ROM / Cache) Porte I/O, Clock, Alimentatore o Unità Periferiche: Memoria di massa (hard-disk o disco fisso, unità dischetti) Lettore CD-ROM / masterizzatore / DVD Tastiera Monitor Stampante Mouse / Trackpad (o Touchpad) / Trackball Scanner Modem Telecamera o Interfacce, Bus dati Introduzione 2/2

3 SOFTWARE: insieme dei programmi che consentono di elaborare i dati o Software di sistema: BIOS: basic input/output system: gestisce il collegamento fra i componenti programma di setup (configurazione) sistema operativo (es., DOS / WINDOWS) o Programmi applicativi: elaborazione di testi grafica statistica / matematica archiviazione fogli elettronici o Linguaggi di programmazione: (BASIC / Pascal / C / Java) consentono di sviluppare software applicativo FIRMWARE: programmi applicativi registrati nella ROM -(utile per piccoli computer: palmtop) Introduzione 3/3

4 CODIFICA DEI DATI BIT (BInary digit): e' l'unità di misura dell'informazione e può assumere due valori: 0 oppure 1 BYTE: sequenza di otto bit (ottetto o parola) ES: I multipli del byte più spesso usati: Kilobyte (kb) = 2 10 byte = 1024 byte 10 3 byte (mille) Megabyte (Mb) = 2 20 byte = byte 10 6 byte (un milione) Gigabyte (Gb) = 2 30 byte = byte 10 9 byte (un miliardo) Terabyte (Tb) = 2 40 byte = byte (mille miliardi) Vantaggi dei numeri binari: possono essere facilmente manipolati tramite le porte logiche realizzate con transistor nei circuiti integrati per rappresentare un bit può usarsi: - un dipolo magnetico polarizzato (su = 1; giù = 0); - un livello di tensione (alto = 1; basso = 0); - una irregolarità su una superficie (buco = 0 ; liscio = 1) - una fonte luminosa (luce = 1; buio = 0) Introduzione 4/4

5 SISTEMA BINARIO E' un sistema di numerazione basato sulle due cifre 0-1 Sistema decimale Sistema binario Introduzione 5/5

6 Conversione da binario a decimale Sistema decimale Sistema binario (base 10) (base 2) x x x x x x x 10 0 = 1 x = = 9 (base 10) 1001 (base 2) = 9 (base 10) Introduzione 6/6

7 Conversione da decimale a binario Per convertire 19 (base 10) in un numero binario: La più grande potenza di 2 minore o uguale a 19: 2 4 = 16. Resto: = 3 La più grande potenza di 2 minore o uguale a 3: 2 1 = 2 Resto: 3 2 = 1 La più grande potenza di 2 minore o uguale a 1: 2 0 = 1 Resto: 1 1 = 0 Vale dunque: (base 10) (base 10) (base 2) x x = 1 x 2 0 = = (base 2) Introduzione 7/7

8 Quantità di informazione rappresentabile con un numero binario 1 bit 2 1 = 2 simboli (da 0 a 1) 2 bit 2 2 = 4 simboli (da 0 a 3) 3 bit 2 3 = 8 simboli (da 0 a 7) bit 2 7 = 128 simboli (da 0 a 127) 8 bit 2 8 = 256 simboli (da 0 a 255) <==== byte Una carattere - cioè una lettera di un alfabeto, un segno ortografico (virgola, punto e virgola, punto, spazio), un numero di una cifra - può essere rappresentato mediante un byte. Una pagina di testo corrisponde circa a 2000 caratteri, cioè a 2 kb. Una immagine, a seconda della qualità e del formato, può avere una dimensione compresa tra 50 kb e 1 Mb (grazie alla compressione). Un file audio (MP3) di una canzone a seconda della qualità e della durata, può avere una dimensione compresa tra 1 Mb e 10 Mb. Un CD musicale ha una dimensione di circa 500 Mb. Introduzione 8/8

9 Codice ASCII ASCII: ANSI: American Standard Code for Information Interchange Rappresenta 256 caratteri usando 8 bit. codice dell'american National Standard Institute) è un altro codice ad 8 bit, usato da Windows. I primi 128 caratteri ANSI e ASCII coincidono. Diamo solo i primi 128 (gli altri 128 si usano per le lettere accentate e per qualche lettera non appartente all'alfabeto romano). Introduzione 9/9

10 Caratteri non di stampa Caratteri di stampa Nome Ctrl Dec Hex Char Dec Hex Char Dec Hex Char Dec Hex Char null 0 00 NUL Space ` start of heading ctrl-a 1 01 SOH 33 21! A a start of text ctrl-b 2 02 STX " B b end of text ctrl-c 3 03 ETX # C c end of xmit ctrl-d 4 04 EOT $ D d enquiry ctrl-e 5 05 ENQ % E e acknowledge ctrl-f 6 06 ACK & F f bell ctrl-g 7 07 BEL ' G g backspace ctrl-h 8 08 BS ( H h horizontal tab ctrl-i 9 09 HT ) I i line feed ctrl-j 10 0A LF 42 2A * 74 4A J 106 6A j vertical tab ctrl-k 11 0B VT 43 2B B K 107 6B k form feed ctrl-l 12 0C FF 44 2C, 76 4C L 108 6C l carriage feed ctrl-m 13 0D CR 45 2D D M 109 6D m shift out ctrl-n 14 0E SO 46 2E. 78 4E N 110 6E n shift in ctrl-o 15 0F SI 47 2F / 79 4F O 111 6F o data line escape ctrl-p DLE P p device control 1 ctrl-q DC Q q device control 2 ctrl-r DC R r device control 3 ctrl-s DC S s device control 4 ctrl-t DC T t neg acknowledge ctrl-u NAK U u synchronous idel ctrl-v SYN V v end of xmit block ctrl-w ETB W w cancel ctrl-x CAN X x end of medium ctrl-y EM Y y substitute ctrl-z 26 1A SUB 58 3A : 90 5A Z 122 7A z escape ctrl-[ 27 1B ESC 59 3B ; 91 5B [ 123 7B { file separator ctrl-\ 28 1C FS 60 3C < 92 5C \ 124 7C group separator ctrl-] 29 1D GS 61 3D = 93 5D ] 125 7D } record separator ctrl-^ 30 1E RS 62 3E > 94 5E ^ 126 7E ~ unit separator ctrl-_ 31 1F US 63 3F? 95 5F _ 127 7F DEL Introduzione 10/10

11 ALTRE UNITA' DI MISURA BAUD (bd): indica la velocità di trasferimento dei dati 1 baud = unità di informazione per secondo In genere: 1 baud = 1 bps (bit/secondo) I modem usati per collegare i computer tramite le linee telefoniche hanno delle baud rate standard: baud baud baud baud baud modem 56K Es: un modem a bps = 56000/8 byte /s = 7000 byte /s (circa tre pagine e mezzo di un libro) Le velocità effettive però sono più basse perché vengono trasmessi anche molti byte di controllo e di intestazione. La rete Ethernet usata per collegare fra loro PC in rete locale ha una velocità di 10 Mbd ( 1 M baud = 10 6 baud). Introduzione 11/11

12 HERTZ (hz): un ciclo per secondo Si usa per misurare la frequenza di CLOCK, cioè la frequenza con cui vibra la piastrina di quarzo che fornisce gli impulsi di temporizzazione. Es: Nei moderni processori PENTIUM le frequenze della CPU vanno dai 133 Mhz ai 1,5 Ghz. La gestione del BUS dati è in genere più lenta ( Mhz). Maggiore è la frequenza di clock, più "veloce" è il computer. MIPS: Milioni di istruzioni per secondo Indica la quantità di istruzioni elementari elaborata da una CPU in un secondo (la velocita di un computer però dipende anche dal tempo richiesto per accedere al disco o per accedere alle altre componenti). Es: un PC 386 a 25 Mhz 3.5 MIPS RISC > 35 MIPS Introduzione 12/12

13 POLLICE: (inch) E' una unità di lunghezza anglosassone che corrisponde a 2,54 cm Si usa per misurare la grandezza di un monitor (diagonale) Es: I computer da tavolo hanno monitor da 14, 15 o 17. I computer portatili hanno schermi più piccoli (9-11 ). DPI: punti per pollice (dot per inches) Si usa per misurare la definizione o risoluzione di una stampante. Es: una stampante a 300 DPI stampa 300 punti in un pollice Una buona stampante laser ha una risoluzione di 600 DPI. PIXEL: punto che può illuminarsi singolarmente su uno schermo Si usa per misurare la definizione o risoluzione di un monitor. Es: un monitor con una risoluzione di 1024 x 768 corrisponde ad una matrice di 1024 punti sul lato orizzontale e 768 sul lato verticale Introduzione 13/13

14 TRASFERIMENTO DEI DATI Natura del segnale: ANALOGICO: e' un segnale continuo nel tempo V t DIGITALE: discreti (p.e., 0-1) e' un segnale che assume valori 1 V t Il MODEM converte da DIGITALE ad ANALOGICO e viceversa. Introduzione 14/14

15 Modalità del trasferimento: SERIALE: un bit alla volta BUS seriale PARALLELO: più bit alla volta a seconda del tipo di bus ( 8 / 16 / 32 bit) BUS parallelo a 8 bit Le informazioni all interno del computer viaggiano su un BUS parallelo. Il collegamento esterno si può fare tramite porte SERIALI o PARALLELE. Introduzione 15/15

16 Bluetooth E' una tecnologia wireless (ossia senza fili) che usa segnali radio a 2.45 Ghz. Permette di collegare fra loro computer e periferiche (tastiere, mouse, modem). Copre distanze sino a 10 metri. Le velocità tipiche di trasmissione sono: 721 kbps in una direzione e 57.6 kbps nell'altra. Infrarossi E' una tecnologia wireless (ossia senza fili) che usa segnali ad infrarosso (come i telecomandi). Richiede che i due dispositivi siano "allineati" e funziona a distanze di pochi metri (sino a 4 m). Consente velocità di trasmissione sino a 4 Mbps. Ethernet La tecnologia Ethernet consente di collegare fra loro più dispositivi (computer, stampanti) in una rete locale mediante un singolo cavo. I dispositivi devono essere abbastanza vicini, cioè distare meno di 200 m (ma successivi miglioramenti hanno portato tale limite a qualche decina di km). Le velocità di trasmissione vanno da 100 a 1000 Mbps (ma la linea è condivisa da più utenti). ADSL La tecnologia ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) permette di utilizzare le normali linee analogiche per attuare connessioni digitali. E' nata inizialmente per consentire la trasmissione di segnali video su linea telefonica senza la necessità di usare un apposito cavo video. Consente di realizzare velocità di trasmissione più alte in ricezione (da 256 kbps a 1.2 Mbps) che in trasmissione (da 128 kbps a 256 kbps ). Introduzione 16/16

17 CLASSIFICAZIONE DEGLI ELABORATORI COMPATIBILITA : indica la possibilità di collegare fra loro diversi sottosistemi (sia hardware che software). o IBM compatibili (PC): sono i personal computers basati su processori INTEL e sistema operativo WINDOWS (circa 80% del mercato dei personal) o Macintosh: sono i personal computers basati su processori MOTOROLA e sistema operativo Apple (circa 10% del mercato dei personal) STANDARD: è un metodo, strumento o formato accettato e riconosciuto al fine di rendere un ambiente ugualmente utilizzabile da tutti (es. ambiente WINDOWS, per cui diverse ditte creano prodotti). o Standard effettivo: stabilito da un organismo o Standard de facto : stabilito dal mercato (es. WINDOWS) Introduzione 17/17

18 CLASSIFICAZIONE: o Supercomputer: architetture parallele (Cray) per il calcolo scientifico Grandi centri di ricerca, installazioni militari, ecc. o Mainframe: fino a 16 processori. SO: Unix e VMS. Banche, amministrazioni pubbliche, ecc. o Minicomputer: processori RISC, usati come server di rete. SO: Unix Laboratori di ricerca e sviluppo o Microcomputer (o personal computer): processore INTEL o MOTOROLA. Desktop / tower: computer da tavolo o con case verticale Portatili: computer trasportabili e con batteria Notebook: portatili di dimensioni molto ridotte ( < 2 kg) Possono spesso essere collegati ad una docking station (fig. 1) Palmari (palmtop): (fig 2) senza tastiera, usano una pennina e riconoscimento caratteri Blackberry: (fig. 3) piccola tastiera, permette collegamento ad internet via GPRS Introduzione 18/18

19 IBM COMPATIBILI (PC) COMPATIBILITA : o Microprocessore INTEL (o AMD, ecc.) o Software di svariati produttori CLASSIFICAZIONE: o PC (1981) Processore I8088, bus 8 bit, 4,77 Mhz, 512 KB RAM, 2 dischetti, SO: MS-DOS o XT (1983) Extended Technology Processore I8086, bus 8/16 bit, 10 Mhz, 1 Mb RAM, disco fisso 10 Mb, SO: MS-DOS o AT (1984) Advanced Technology Processore I80286, bus 16 bit, 16 Mhz, 16 Mb RAM (non DOS) disco fisso 32 Mb, SO: MS-DOS 3.0 scheda grafica EGA a colori (2 Mb di memoria) Introduzione 19/19

20 PC 386 (1986) Processore I80386, bus 32 bit, 40 Mhz, 32 Mb RAM, cache, disco fisso 80 Mb, dischetti 1.44 Mb SO: MS-DOS 4.0 / + scheda grafica VGA a colori o PC 486 (1989) Processore I80486 (PS/2), bus 32 bit, Mhz, Mb RAM, cache, coprocessore matematico con CPU disco fisso 500 Mb, dischetti 1.44 Mb SO: Windows 3.0 / 3.1 scheda grafica supervga o PENTIUM (1993) Processore Pentium, 64 bit bus esterni, Mhz, Mb RAM, cache, coprocessore matematico con CPU disco fisso 1 Gb, dischetti 1.44 Mb, CD-ROM SO: Windows 95 scheda grafica supervga o PENTIUM II / III / IV ( ) Processore Pentium, 64 bit pieni, Mhz, 128/+ Mb RAM, cache disco fisso Gb, dischetti 1.44 Mb, Masterizzatore, DVD SO: Windows 98 / Millenium scheda video / audio Introduzione 20/20

21 APPLE/Macintosh Piccola fetta di mercato (grafica e desktop publishing) COMMODORE / AMIGA Il Commodore 64 (primi anni 80) è stato il primo personal alla portata del grande pubblico ATARI Per applicazioni quali videogioghi COMPUTER CON PROCESSORI RISC RISC: Reduced Instruction Set Computer Più veloci grazie ad un insieme di istruzioni più semplici. Architettura usata nelle workstation (Minicomputer) e ora anche nel PowerPC Macintosh. Introduzione 21/21