Hardware, software e periferiche. Facoltà di Lettere e Filosofia anno accademico 2008/2009 secondo semestre

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1 Hardware, software e periferiche Facoltà di Lettere e Filosofia anno accademico 2008/2009 secondo semestre

2 Riepilogo - Concetti di base dell informatica L'informatica è quel settore scientifico disciplinare che si occupa della rappresentazione, dell'elaborazione e della trasmissione dell'informazione. Il termine informatica deriva dall italianizzazione del neologismo francese "informatique", che nasce dalla contrazione dei termini "information" e "automatique" e che fa riferimento al concetto di trattamento automatico dell'informazione tramite una macchina automatica. L informazione è l insieme dei dati (testi, numeri, immagini, suoni) forniti dall'ambiente esterno ad un essere vivente, o ad una macchina, espressi in forma comprensibile e significativa. La codifica digitale (basata sulla numerazione binaria) è una modalità di rappresentazione dell informazione che la rende comprensibile alla macchina automatica (calcolatore). Ogni informazione per essere elaborata da un calcolatore deve essere digitalizzata e quindi rappresentata nella forma di una sequenza finita di cifre 0 e 1. Il ciclo di elaborazione dell informazione.

3 Riepilogo - Il ciclo di elaborazione dell informazione INPUT ELABORAZIONE OUTPUT MEMORIZZAZIONE DISTRIBUZIONE

4 Riepilgo - Strutture informative di base - Bit, byte, file Bit Il bit è l unità elementare dell informazione. Il termine deriva dalla contrazione delle parole inglesi binary e digit e significa letteralmente cifra binaria. E la più piccola quantità di informazione che si può pensare di rappresentare in modo astratto e poi anche fisico con un calcolatore elettronico. Byte Così come per altre discipline scientifiche, anche in informatica sono state introdotte delle nuove unità di misura basate sui multipli di bit. Il multiplo più usato è il byte corrispondente ad una sequenza di 8 bit. File Un file è un insieme di informazioni codificate, organizzate come una sequenza di byte ed archiviate nella memoria di un calcolatore. I file quindi sono insiemi ordinati di byte (cioè rappresentazione binaria di informazioni come suoni, immagini, testi o numeri) strutturati seguendo le convenzioni che consentono al calcolatore di rappresentarli ed elaborarli di volta in volta come immagine, suono, testo o numero.

5 Introduzione Nelle prossime slide vedremo le componenti essenziali di un calcolatore elettronico e cercheremo di descriverne le funzioni principali.

6 Introduzione I primi calcolatori elettronici sono stati realizzati nella seconda metà degli anni 40. Rispetto a quei primi esperimenti l evoluzione ha riguardato soprattutto la tecnologia costruttiva e non la logica che presiede al loro funzionamento.

7 Introduzione Un utente utilizza un calcolatore per effettuare un dato compito. Per compito si intende una qualsiasi attività tendente al conseguimento di un risultato desiderato, che si suppone ben chiaro all utilizzatore del mezzo informatico. L esperienza quotidiana ci fornisce innumerevoli esempi di compiti per i quali si utilizzano calcolatori elettronici: creare, modificare, impaginare e stampare dei testi; inviare e ricevere messaggi di posta elettronica; navigare in Internet o, più precisamente nel Web; gestire dei dati relativi a transazioni bancarie; effettuare dei calcoli scientifici; riprodurre della musica o dei video informato digitale; svagarsi con delle simulazioni di giochi in ambienti anche virtuali.

8 Algoritmo Quando si assegna un compito ad una macchina ed in particolare ad un calcolatore elettronico sarà necessario fornire informazioni assolutamente precise e rigorose, dove precisione sta ad indicare non solo le operazioni da compiere ma anche il giusto ordine con cui dovranno essere eseguite. Pertanto la possibilità di eseguire il compito richiesto dipende: dalla comprensione delle operazioni da svolgere per eseguirlo; dalla comprensione dell ordine con cui tali operazioni dovranno essere completate. Un algoritmo è costituito da un insieme di regole che, eseguite secondo un ordine prestabilito, permettono la soluzione di un problema in un numero finito di passi.

9 Problema: Si vuole ricercare, all interno di un mazzo di chiavi, quella che apre un dato lucchetto Algoritmo: 1. Si seleziona una chiave dal mazzo e la si marca con un pennarello 2. Si tenta di aprire il lucchetto con la chiave appena marcata; se funziona, si va al passo 6) 3. Altrimenti, si controlla la chiave successiva 4. Se non è marcata, la si marca e si torna al passo 2) 5. Viceversa, si prende atto che nel mazzo non è presente la chiave che apre il lucchetto 6. Fine della ricerca

10 Automa In informatica si presuppone che l esecutore delle operazioni indicate in un algoritmo sia una macchina, definita più propriamente automa. Perché un automa sia in grado di svolgere le operazioni indicate in un algoritmo deve ovviamente essere in grado di interpretarle e quindi deve conoscere il linguaggio in cui sono descritte. L automa poi sarà in grado di svolgere le operazioni automaticamente.

11 Algoritmo - Automa Gli automi, o le macchine, in grado di riconoscere un determinato linguaggio e di svolgere automaticamente alcune operazioni. Gli algoritmi che definiscono, in un linguaggio riconosciuto dagli automi, le operazioni che servono alla soluzione dei problemi, ovvero allo svolgimento di determinati compiti. A queste due componenti teoriche del modello informatico (automa e algoritmo) corrispondono due componenti reali dei calcolatori elettronici, rispettivamente: hardware; software.

12 Hardware - Software algoritmo e automa sono concetti elaborati in modo teorico prima della nascita dei calcolatori elettronici in termini generali, potremmo definire il calcolatore elettronico come l applicazione tecnologica degli studi teorici su tali concetti

13 Hardware - Software Alan Turing (matematico inglese)

14 Hardware - Software John von Neumann (matematico ungherese)

15 Hardware - Software L hardware è l insieme dei dispositivi meccanici, magnetici, elettronici ed ottici che costituiscono un calcolatore elettronico. Il software è l insieme delle istruzioni e dei programmi utilizzati per determinare le operazioni di un calcolatore elettronico. Il calcolatore elettronico composto da hardware e software, logicamente si colloca tra i sistemi digitali e fisicamente è una macchina elettronica finalizzata al trattamento automatico dei dati, rappresentati in forma binaria, secondo algoritmi a priori ben definiti.

16 Hardware - Software L hardware è l insieme dei dispositivi meccanici, magnetici, elettronici ed ottici che costituiscono un calcolatore elettronico. Il software è l insieme delle istruzioni e dei programmi utilizzati per determinare le operazioni di un calcolatore elettronico. Il calcolatore elettronico composto da hardware e software, logicamente si colloca tra i sistemi digitali e fisicamente è una macchina elettronica finalizzata al trattamento automatico dei dati, rappresentati in forma binaria, secondo algoritmi a priori ben definiti.

17 Hardware - Software

18 Hardware Il calcolatore elettronico è costituito da un insieme di parti interconnesse tra loro: periferiche o dispositivi di input processore memoria principale memoria secondaria periferiche o dispositivi di output

19 Hardware - Periferiche Le periferiche o dispositivi di input/output acquisiscono i dati dall esterno, normalmente dall utente e restituiscono all esterno i dati elaborati, normalmente all utente. INPUT tastiera mouse microfono OUTPUT monitor stampante casse audio scanner

20 Hardware - Periferiche - Input/Output

21 Hardware - Periferiche - Input - Tastiera

22 Hardware - Periferiche - Input - Mouse

23 Hardware - Periferiche - Input - Scanner

24 Hardware - Periferiche - Input - Camera digitale

25 Hardware - Periferiche - Input - Microfono

26 Hardware - Periferiche - Output - Monitor

27 Hardware - Periferiche - Output - Stampante

28 Hardware - Periferiche - Output - Altoparlanti

29 Hardware - Processore - Insieme delle istruzioni Il processore, indicato con la sigla CPU (dall inglese Central Processing Unit ovvero unità centrale di elaborazione) presiede a tutte le operazioni del calcolatore ed esegue le operazioni logico-aritmetiche elaborando i dati ricevuti. lettura, modifica e cancellazione dei dati contenuti nelle memoria principale; calcoli aritmetici sui dati presenti in memoria principale; confronto tra i valori dei dati o analisi dei risultati dei calcoli; scelta della prossima operazione da eseguire in base al risultato del confronto.

30 Hardware - Processore - Insieme delle istruzioni il calcolatore elettronico riesce ad eseguire un dato compito perché qualcuno (il programmatore) ha definito l algoritmo che consente lo svolgimento di quel compito tramite l esecuzione in sequenza di alcune delle istruzioni elementari che il processore è in grado di comprendere ed eseguire

31 Hardware - Processore - Frequenza di Clock Ogni processore ha al suo interno una sorta di orologio che scandisce il ritmo delle singole operazioni. Questo orologio interno è definito clock. Con il termine di frequenza di clock, che si misura in Hertz (Hz), si indica il numero di operazioni elementari che un processore può svolgere in un secondo, ovvero nell unitò di tempo. I processori dei calcolatori per uso domestico attualmente in commercio hanno delle frquenze di clock che possono arrivare fino a 2GHz, ovvero che sono in grado di effettuare circa due miliardi di operazioni in un secondo.

32 Hardware - Processore - Componenti Il processore, indicato con la sigla CPU (dall inglese Central Processing Unit ovvero unità centrale di elaborazione) comprende: l unità di controllo (CU), che decodifica e interpreta le istruzioni binarie contenute nella memoria principale e invia agli altri dispositivi i segnali adeguati perché eseguano i loro compiti; l unità logico aritmetica (ALU), che esegue i comandi per le operazioni logiche e aritmetiche; i registri di memoria, con capacità ridotta ma con tempi di accesso molto brevi; i bus, che sono i canali di comunicazione tra le varie unità.

33 Hardware - Memorie - Memoria principale o RAM La memoria principale (o centrale), detta RAM (Random Access Memory), contiene i programmi in esecuzione e i dati ad essi relativi. la RAM è una sequenza di celle di memoria; ogni cella è costituita da una sequenza di byte; ogni cella di memoria è identificata in modo univoco dal suo indirizzo; il contenuto di ogni cella può essere sia letto che scritto; la RAM è volatile: quando si spegne il calcolatore il suo contenuto viene perso; la dimensione della memoria è misurata in byte.

34 Hardware - Memorie - Memoria secondaria La memoria secondaria (detta anche memoria di massa o Hard Disk) contiene dati e programmi memorizzati come file in modo permanente, ovvero le informazioni sono mantenute anche a calcolatore spento. Non volatile: mantiene i dati anche quando si spegne il calcolatore; capacità maggiore rispetto alla memoria principale; più economica della RAM; tempo di accesso più lento rispetto alla memoria centrale.

35 Hardware - Memorie - Memoria secondaria DISPOSITIVI DI MEMORIA hard disk floppy disk pen drive cd-rom dvd-rom nastri magnetici

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