Il calcolatore: presupposti e teorie

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Patrizia Gianni
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1 Il calcolatore: presupposti e teorie Il digitale I primi calcolatori La struttura del computer Linguaggio binario: la convergenza al digitale La numerazione binaria è alla base della trasmissione usata dal computer 0 e 1 simbolizzano una coppia di possibilità (aperto/chiuso, on/off, ) Usando la numerazione binaria è possibile rappresentare qualunque cosa a patto di codificarla Testi, suoni, immagini, filmati Si ha un altissimo livello di integrazione fra codici diversi. Un cd-rom contiene immagini, video, suoni tutti nello stesso formato e con lo stesso supporto, trasmissibili in formato digitale (cavi, satelliti, onde radio). 1

è possibile rappresentare qualunque cosa a patto di codificarla Testi, suoni, immagini, filmati Si ha un altissimo livello di integrazione fra codici diversi.

2 Come si codificano in modo binario i TESTI? I testi possono essere visti come sequenze di caratteri alfabetici A ogni carattere dovrà corrispondere un numero (in un codice binario) Le caratteristiche del messaggio devono essere digitalizzate È necessario passare da analogico a digitale Codifica di caratteri testuali ASCII (/aski aski/) (American( Standard Code for Information Interchange) Alfabeto latino 128 caratteri 7 bit ASCII esteso e ISO Latin Alfabeto latino (con segni diacritici supplementari) 256 caratteri 8 bit Unicode Latino, cirillico, cinese, arabo (non ancora saturati) 16 bit 2

caratteristiche del messaggio devono essere digitalizzate È necessario passare da analogico a digitale Codifica di caratteri testuali ASCII (/aski

3 Per arrivare a determinare mediante scelte binarie ciascun carattere bisogna dunque attendere 8 passi, si dice dunque che ogni carattere misura 8 bit. Dunque 8 bit possono differenziare 256 combinazioni diverse. Una parola lunga 8 bit, di chiama byte. Codifica ASCII a 8 bit ASCII table Come si digitalizza un testo: Digitando da tastiera scanner accompagnato da un OCR (Optical Character Recognition) lettura ad alta voce (microfono, software di dettatura, e di riconoscimento vocale, addestramento) I pixel (Picture elements), punti luminosi e colorati. Griglia di pixel 16 bit avremo a disposizione colori diversi scanner testina che passa e illumina il foglio, passa una griglia e legge il colore (anche i toni di grigio) Come nei fax Anche i video,, essendo sequenze di fotogrammi a cui è associata una banda sonora, possono essere digitalizzati Digitalizzazione di immagini 80 colonne x 60 righe = 4800 pixel 800 colonne x 600 righe con 24 bit = colori 3

Codifica ASCII a 8 bit ASCII table Come si digitalizza un testo: Digitando da tastiera scanner accompagnato da un OCR (Optical Character Recognition) lettura ad alta voce (microfono, software di

4 La digitalizzazione dei suoni segmentazione o campionamento delle onde sonore CD vs. vinile digitale vs. analogico Acquisizione e digitalizzazione: scheda di acquisizione sonora da dispositivo esterno (radio, giradischi, registratore) Oppure mediante un registratore digitale che usa la tecnologia DAT (Digital Audio Tape). Come nasce il COMPUTER? La macchina di Turing Astratta Soft(ware ware) Manipolazione di SIMBOLI Nastro Celle testina Alan Turing ( ) 1954) 4

registratore) Oppure mediante un registratore digitale che usa la tecnologia DAT (Digital Audio Tape).

5 Cosa fa la macchina di Turing? La calcolabilità o computabilità La tesi di Church Un calcolo che può essere svolto da un qualunque computer quanto potente vogliamo può essere svolto (in linea di principio) da una macchina di Turing La macchina di von Neumann John von Neumann [f n n man] ( ) 1957) Primo calcolatore general- purpose: ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) Revisione: EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) Operazioni svolte in modo SERIALE (sequenziale) 5

vogliamo può essere svolto (in linea di principio) da una macchina di Turing La macchina di von Neumann John von Neumann [f n n

6 Il modello di EDVAC MEMORY INPUT Keyboard Mouse Scanner Disk MAR MDR PROCESSING UNIT ALU TEMP OUTPUT Monitor Printer LED Disk INPUT Unità di controllo PC Unità aritmetica (ALU) CONTROL UNIT Memoria PC IR OUTPUT L unità aritmetica e l algebra l Booleana A B A and B Compro una gonna E compro un paio di occhiali A B A OR B La ALU usa le operazioni logiche note come algebra booleana Operazioni logiche come AND OR NOT Basate sulla logica proposizionale Valori di verità: 0 = falso 1 = vero Compro una gonna O compro un paio di occhiali 6

1 Compro una gonna E compro un paio di occhiali A B A OR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 La ALU usa le operazioni logiche note come algebra booleana

7 Per approfondire: Ciotti, F. e Roncaglia,, G Il mondo digitale, Bari: Laterza Hodges,, A Storia di un enigma. Vita di Alan Turing. Milano: Boringhieri, 35,00 Harris,, R Enigma, Milano: Mondadori, 8,00 Su Alphabit e sul Web: ASCII la prima codifica caratteri standard. Unicode sito con tutte le informazioni sulla codifica del futuro. Il sito dedicato ad Alan Turing Applet java della macchina di Turing Articolo di Piergiorgio Oddifreddi su Von Neumann 7

Enigma, Milano: Mondadori, 8,00 Su Alphabit e sul Web: ASCII la prima codifica caratteri standard.

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