Fondamenti di Informatica

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1 Università Degli Studi di Ferrara Corso di Laurea in Scienze della Comunicazione - A.A Fondamenti di Informatica Lez Concetti Hardware e Software Fondamenti di Informatica - Docente: Giacomo Piva - giacomo.piva@unife.it

2 In questa lezione Cos è l informatica Il calcolatore L hardware e il software

3 L informatica Non è la scienza che "crea" o "studia" i computer.. È la scienza applicata che si occupa del trattamento dell'informazione mediante procedure automatizzate.

4 Il Calcolatore Il calcolatore (o elaboratore), è una macchina utilizzata per: Collezionare; Analizzare; Elaborare. In maniera precisa e (si spera) veloce, grandi quantità di informazioni per risolvere problemi di tipo deterministico.

5 Il Calcolatore Il calcolatore, è uno strumento in grado di: Trasmettere; Trasformare; Conservare. Solamente informazioni opportunamente codificate in maniera comprensibile dalla macchina.

6 Il Calcolatore Costituito da 2 macro-componenti: Hardware: (componenti elettroniche e meccaniche); Software: (programmi che sfruttano l hardware per eseguire calcoli e operazioni).

7 Hardware In poche parole, l hardware è tutto ciò che di un computer possiamo toccare : Monitor Tastiera Mouse

8 Hardware Anche parti più piccole e nascoste : Processore (CPU) Memoria (RAM) Disco rigido (C:)

9 Hardware

10 Hardware Periferiche (Porte) Periferiche Processore Memoria RAM Scheda Madre

11 Hardware L architettura hardware di un calcolatore moderno (e reale) è molto complessa ed è materia di studio dell ingegneria elettronica. Noi vedremo l architettura di Von Neumann (matematico ungherese) come modello semplificato di un moderno calcolatore.

12 L uomo e la macchina Sensori Display (output) Macchina Risponditori Controls (input) Uomo Interfaccia Computer Dal corso di Tecnologie Web dell Università di Ferrara A.A. 2016/2017

13 Le Periferiche Per rendere possibile l interazione fa l uomo e la macchina, sono quindi necessari dei dispositivi in grado di essere manipolati dall uomo. Questi dispositivi prendono il nome di Periferiche e possono essere predisposte per l immissione dei dati all interno del computer (controllers) o per l uscita dei dati dal computer (display).

14 Le Periferiche Input Output

15 Dispositivi di Input Altri dispositivi di input: Microfono Lettori di codici a barre Web cam Qualunque dispositivo hardware in grado di portare all interno del computer delle informazioni.

16 Dispositivi di Output Altri dispositivi di output: Casse acustiche Stampanti 3D Proiettori Qualunque dispositivo hardware in grado di portare all esterno del computer delle informazioni.

17 Informazioni e Dati Le informazioni, una volta codificate e rese comprensibili al computer, prendono il nome di Dati. I Dati sono gestiti dal calcolatore come insieme di Byte Informazioni Codifica Dati Decodifica Informazioni

18 John Von Neumann Budapest, 28 Dicembre 1903 Washington, 8 Febbraio 1957 Matematico, Fisico e Informatico. L architettura hardware di Von Neumann è stata pensata negli anni 40 ed oggi è ancora l architettura sulla quale si basa la maggior parte dei computer moderni.

19 Macchina di Von Neumann I calcolatori moderni sono ancora basati sull architettura della macchina di V. N. che è composta da 4 componenti: Dati (ingresso e uscita); Programma; Memoria; Agente.

20 Macchina di Von Neumann Memoria CU ALU input output Agente (CPU) Dati

21 CPU - Principali funzioni La CPU a sua volta è composta da due componenti: CU: Controller Unit Controllo del flusso delle istruzioni ALU: Arithmetic Logic Unit Esegue le istruzioni Aritmetiche e logiche

22 Memoria I dati, all interno del calcolatore devono essere conservati in memoria. Esistono più tipi di memoria: Dischi rigidi (Persistente) Memoria RAM (Principale) Cache (Riservata alla CPU) Registri (Riservata alla CPU)

23 Memoria La principale distinzione che si può fare è fra: Memoria Volatile Memoria Persistente

24 Memoria Volatile Memoria Principale Capacità ridotte (qualche GB) Prestazioni elevate (poche decine di ns) ns = nano-secondi => 10-9 secondi => 1 miliardesimo di secondo

25 Memoria Volatile Memoria Riservata Capacità ridotte (da alcuni KB fino a 1 MB) Prestazioni molto elevate (pochissimi ns)

26 Memoria Persistente Elevate capacità (TB) Prestazioni non elevate (ms) Le prestazioni della memoria persistente, sono oggi il vero collo di bottiglia delle prestazioni dei calcolatori

27 Memoria Dimensione della memoria Indirizzo Memoria Ampiezza della memoria

28 Unità di misura L unità di misura della memoria è il Byte 1 Byte è formato da 8 bit 1 bit è un valore binario (0,1) 1 bit nibble (4 bit) Byte (8 bit) Word (16bit)

29 Gerarchia della memoria Registri della CPU: qualche KB; Minore tempo di accesso Cache: da 32KB a 1024KB; Memoria principale: diversi GB; Dischi fissi: qualche TB. Maggiore capacità

30 Riassumendo Il Calcolatore attraverso i dispositivi di Input (Periferiche) raccoglie le informazioni e le trasforma in Dati per conservarle nella Memoria. Informazioni Dati Memoria

31 Riassumendo Il Calcolatore, recupera dalla Memoria i Dati per restituire le informazioni attraverso i dispositivi di Output Memoria Dati Informazioni

32 Software Il Software si divide in: Software di Base (OS); Software Applicativo (dipendente dal OS).

33 Sistema Operativo Il sistema operativo è il programma (cioè un software) responsabile del controllo e della gestione dei componenti hardware che costituiscono un computer e dei programmi che su di esso vengono eseguiti. Ha anche il compito di permettere all'uomo di interagire con la macchina.

34 Sistema Operativo In sintesi il S.O. ha come compiti principali: Avvio del computer Gestione del processore Gestione della memoria Gestione dei dispositivi di input/output Interazione con l utente

35 Sistema Operativo In passato i S.O. avevano una interfaccia detta A linea di comando o commandline

36 Sistema Operativo A partire dagli anni 80 (1984 Apple Lisa ) i computer hanno una interfaccia più user friendly

37 Sistema Operativo Windows macos Linux (Ubuntu, Fedora, CentOS )

38 Programma È l insieme delle istruzioni definite dal programmatore. È un entità statica tipicamente memorizzata su un supporto di archiviazione (disco). Scritto con un linguaggio di programmazione, viene eseguito tramite l ausilio del S.O.

39 Programma Si possono suddividere in 2 categorie: Programmi interattivi: programmi che durante la loro esecuzione dialogano con l utente attraverso una interfaccia; Programmi batch: programmi che non hanno interazione con l utente, non hanno una interfaccia per l utente.

40 Facciamo un esempio Il sistema operativo è il responsabile della gestione del calcolatore. Ad esempio, l utente può richiede al sistema operativo di eseguire un programma (facendo doppio click sull icona corrispondente). A questo punto, il sistema operativo, svolge le seguenti attività: 1) Individua il programma all interno del disco; 2) Copia il codice del programma nella memoria principale 3) Avvia l esecuzione del programma (compare la finestra sul nostro schermo)

41 I Processi Con il termine processo, si indica un programma in esecuzione, cioè, un entità in continuo mutamento. Nei sistemi attuali, più copie dello stesso programma si possono eseguire contemporaneamente, quindi, una definizione più formale di processo è: Una copia di un programma in esecuzione sul calcolatore più i dati necessari alla sua esecuzione.

42 Domande?

43 Quali nuovi termini possiamo aggiungere al nostro dizionario?