Relazione informatica

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1 Relazione informatica Che cos è un computer? Esistono principalmente due tipi di computer di uso comune: IL PC, PERSONAL COMPUTER: è un computer che viene posato su un tavolo e che per la sua considerevole mole ed accessori a seguito, non viene spesso spostato da un tavolo all altro; IL NOTEBOOK O LAPTOP: è un computer portatile che, dato il suo peso leggero ed il suo minimo ingombro, si può tranquillamente portare con se in ogni momento ed usarlo in ogni luogo, grazie alla sua alimentazione a batteria. Componenti principali Il computer è composto essenzialmente da due componenti: L HARDWARE ed il SOFTWARE. Hardware

2 COS E L HARDWARE L Hardware sono le componenti fisiche del computer, quelle che possiamo toccare con mano: IL MONITOR: il Monitor visualizza le istruzioni che vengono fornite al computer e visualizza il risultato delle elaborazioni richieste; La TASTIERA: è l elemento che sta sopra il tuo tavolo, composto da numerosi tasti; Il MOUSE: è quello che molto probabilmente stai maneggiando in questo momento con la mano; Il TOUCHPAD: se stai usando un Notebook (computer portatile), molto probabilmente stai maneggiando il touchpad invece del mouse; Il CASE: è quella scatola dove sono collegati con dei fili il Monitor la Tastiera, il Mouse, la Stampante ed altro. All interno del case ci sono i fondamentali componenti del computer, il vero Hardware (che posso toccare con mano. Ma mi raccomando, dopo aver spento e tolto la presa elettrica del computer!!). Nel Notebook non esiste il case, i componenti si trovano sotto (all interno) la tastiera. CASE Il case è uno dei componenti dell hardware ed è a sua volto composto da vari elementi quali: il lettore cd e dvd, unità del floppy disk, power (ovvero il pulsante di accensione), presa per le cuffie, presa per microfono, le varie prese USB, la fessura per il raffreddamento, presa per il cavo corrente, gli alloggiamenti (SLOT) per schede aggiuntive, porte di comunicazione con periferiche. MEMORIA CENTRALE La scheda madre è composta anche dalle memorie. Quelle più importanti sono la RAM, la ROM e la CACHE. La ram è una memoria di accesso casuale random acces memory- e ha la particolarità di essere una memoria volatile ovvero I dati che sono stati salvati verranno perduti una volta spento il pc. La rom è una memoria di sola lettura e contiene il programma di accensione BIOS. MEMORIA DI MASSA In informatica le memorie di massa vengono rappresentate principalmente da: gli hard disk, ma anche supporti rimovibili come dischi floppy, CD, DVD, nastri magnetici, memorie flash di ogni tipo ed altro ancora. La caratteristica principale della memoria di massa è la "non volatilità", ovvero la possibilità di memorizzare permanentemente i dati (per questo si parla anche di memoria di archiviazione). CPU Oltre alle memorie, la scheda madre e composta dalla cpu. Questa e in grado di eseguire milioni di istruzioni al secondo e in base alle isruzioni, incarica altri dipositivi di eseguire alcuni compiti. La CPU e composta dall ALU unita aritmetico-logica, dalla UC unita di controllo e dai registri interni. L UC riceve il comando di stampa di un documento dalla periferica di imput, mouse e tastiera.

3 Scheda madre La scheda madre o scheda di sistema, anche conosciuta come motherboard o mainboard (sinonimi mutuati dall'inglese), in sigla MB, è una parte fondamentale di un moderno personal computer: raccoglie in sé tutta la circuiteria elettronica di interfaccia fra i vari componenti principali e fra questi i bus di espansione e le interfacce verso l'esterno. È responsabile della trasmissione e temporizzazione corretta di molte centinaia di segnali diversi, tutti ad alta frequenza e tutti sensibili ai disturbi: per questo la sua buona realizzazione è un fattore chiave per la qualità e l'affidabilità dell'intero computer. Descrizione: È composta da un circuito stampato estremamente complesso, ricavato da un sandwich di strati di vetronite e rame: generalmente una scheda madre può avere da quattro a sei strati di rame. In questi sono ricavate le piste che collegano i componenti, che devono essere calcolate con molta cura: alle frequenze normalmente adoperate dalle CPU e dalle memorie RAM in uso oggi, infatti, la trasmissione dei segnali elettrici non si può più considerare istantanea ma deve tenere conto dell'impedenza propria della pista di rame e delle impedenze di ingresso e di uscita dei componenti connessi, che influenzano il tempo di volo dei segnali da un punto all'altro del circuito. Su questo circuito stampato vengono saldati una serie di circuiti integrati, di zoccoli e di connettori; gli integrati più importanti sono il chipset he svolge la gran parte del lavoro di interfaccia fra i componenti principali e i bus di espansione, la ROM (o PROM, EEPROM o simile), il Socket per il processore e i connettori necessari per il montaggio degli altri componenti del PC e delle schede di espansione. La struttura attuale delle schede di sistema dei computer è il frutto di un'evoluzione tecnologica che ha portato a definire una architettura di sistema valida, in linea di massima, per tutti i sistemi di classe personal computer o di potenza paragonabile Software

4 Il software è un programma o un insieme di programmi in grado di funzionare su un computer o qualsiasi altro apparato con capacità di elaborazione. Il termine è un vocabolo della lingua inglese costituito dall unione di due parole, soft (morbido) e ware (manufatto, componente, oggetto, cosa). Il termine si contrappone tradizionalmente a hardware (la componente fisica di un sistema di calcolo). Nel tempo sono entrati nell'uso altri termini che descrivono elementi di un computer, come il firmware. SOFTWARE DI BASE Il software di base è la parte del software più vicina all'hardware della macchina. Il software di base si divide in tre categorie principali: sistemi operativi; compilatori e interpreti; librerie. Le origini del software di base risalgono agli anni 1940, quando i primi programmatori compresero l'utilità di avere una collezione di programmi standard che facilitasse l'interazione tra l'utente e la macchina. Grazie al software di base infatti è possibile sviluppare programmi applicativi in maniera agevole, senza ricorrere alla complessa programmazione in linguaggio macchina. SISTEMI OPERATIVI In informatica il sistema operativo, abbreviato in SO (in inglese OS, "operating system") è un particolare software, installato su un sistema di elaborazione, senza il quale non è possibile l'utilizzo di altri software più specifici, come applicazioni o librerie software, e quindi in ultimo del computer stesso. Esso quindi funge da "base" al quale si appoggiano gli altri software, che dunque dovranno essere progettati in modo da essere riconosciuti e supportati da quel particolare sistema operativo. Per sistema operativo intendiamo quindi l'insieme dei componenti software che hanno il duplice scopo di gestire le risorse hardware e software del computer, e fare da interfaccia tra l'utente e l'hardware. Assieme al processore, con cui è strettamente legato, costituisce la cosiddetta piattaforma del sistema di elaborazione. FUNZIONI PRICIPALI Secondo una definizione più rigorosa, il sistema operativo è un insieme di subroutine e strutture dati responsabili: del controllo e della gestione delle componenti hardware che costituiscono il computer (processi di imput/output da e verso le periferiche collegate al sistema) dell'esecuzione dei programmi che su di esso vengono eseguiti. Se il sistema di elaborazione prevede la possibilità di memorizzazione aggiuntiva dei dati su memoria di massa, come accade nei computer general purpose, esso ha anche il compito di: gestire l'archiviazione e l'accesso ai file. I programmi possono gestire l'archiviazione dei dati su memoria di massa (ottenendo strutture complesse, come un database), servendosi delle

5 procedure messe a disposizione del sistema operativo. La componente del SO che si occupa di tutto ciò viene chiamata file system. Infine, se è prevista interazione con l'utente, viene solitamente utilizzata allo scopo un'interfaccia software (grafica o testuale) per accedere alle risorse hardware (dischi, memoria, I/O in generale) del sistema. D'altra parte, un sistema operativo può essere utilizzato anche su una macchina che non preveda interazione diretta con un essere umano (per un esempio, vedi smart card o determinati sistemi embedded) spesso dunque più leggero e semplificato. Solitamente un sistema operativo installato su computer fornisce anche degli applicativi di base per svolgere elaborazioni di diverso tipo. Sebbene molte delle funzionalità sopraddette non siano spesso immediatamente visibili/percepibili dall'utente, l'importanza del sistema operativo di un calcolatore è cruciale: oltre alla necessità di gestione delle funzionalità di base sopraddette, al di là delle prestazioni massime offerte dall'hardware dell'elaboratore stesso, il sistema operativo determina di fatto efficienza e buona parte delle prestazioni effettive di funzionamento dell'intero sistema ad esempio in termini di latenze di processamento, stabilità, interruzioni o crash di sistema. IL GESTORE DEI FILE SYSTEM Gestisce i dati in memorie di massa,struttura i dati in modo gerarchico utilizzando file e directory. Protegge i dati da accessi esterni e garantisce la connessione sicura del file. Il file system consente: Possibilità di memorizzare grandi quantità di dati. Di effettuare le operazioni: creare,cancellare,spostare,modificare documenti in memoria di classe. Alle applicazioni di accedere ai dati in concorrenza. Il gestore dei processi Il gestore dei processi gestisce l esecuzione dei programmi. Le unità di esecuzione sono chiamate Processi. Per eseguire un programma occorre mantenere il corrispondente processo attivo nella CPU. Il programma che si occupa della distribuzione del tempo CPU tra i vari processi attivi decidendone l avvicendamento è chiamato Skeduler Il gestore della memoria La gestione della memoria deve allocare la memoria, partizionarla tra i processi che lo richiedono. Grazie a questo gestore gli strati superiori hanno l illusione che ogni processo abbia una memoria dedicata a se stesso. Per ragioni di efficienza dobbiamo mantenere più programmi in memoria centrale, ciò comporta il partizionamento della memoria centrale e del suo spazio di indirizzi.

6 .il gestore delle periferiche Gestisce l input e l output mascherando le caratteristiche hardware delle perifieriche in uso. Fornisce procedure di alto livello cioè lettura e scrittura dati su memorie secondarie. Per ogni dispositivo input/output esiste un processo del sistema detto Driver del dispositivo che funge da interfaccia tra il dispositivo fisico e l utente. Bios È il programma che il microprocessore usa per inizializzare il computer dopo che avete premuto il bottone di accensione. E' anche responsabile per la comunicazione tra il sistema operativo e le periferiche di input e output(come hard disk, scheda video, scheda audio, tastiera, mouse etc.etc.). Il BIOS e' parte integrale del PC e viene salvato su una EPROM. Quando avviate il vostro computer, il processore avvia il BIOS, questi controlla che quanto e' collegato al processore sia funzionante e quindi carica il sistema operativo in memoria. Sebbene il BIOS sia l'intermediario tra il microprocessore e le periferiche di input e output, in alcuni casi puo' fare in modo che il flusso di dati venga deviato direttamente nella memoria. Interfaccia utente In ambito informatico il termine Interfaccia utente viene utilizzato per riferirsi ad una parte del sistema operativo che ha la funzione di dialogare con l'utente. Ci sono interfacce di tipo testuale (come nei sistemi operativi DOS e Unix) in cui i comandi devono essere digitati sulla tastiera (e quindi serve una certa preparazione nel settore), ed interfacce grafiche di tipo GUI (come quelle dei sitemi operativi MacOS e Windows, che permettono un utilizzo più semplice del computer. Kernel La parte principale del sistema operativo. Viene caricato in memoria subito dopo il BIOS e si occupa del trasferimento dei dati fra le componenti del sistema (disco fisso, RAM, CPU, schede, interfacce...) e della gestione della CPU. Riceve ed inoltra i comandi dell'utente tramite la shell.

7 La macchina di von neuman Con l'espressione architettura di von Neumann (o macchina di von Neumann) ci si riferisce a uno schema di progettazione di calcolatori elettronici che prende nome dal matematico John von Neumann e che fu sviluppato per il sistema IAS machine dell'institute for Advanced Study Schema dell'architettura di von Neumann. L'Unità di Controllo e l'unità aritmetica e logica rappresentano i principali componenti dell'unità centrale di elaborazione (CPU) Descrizione Lo schema si basa su cinque componenti fondamentali: 1. CPU o unità di lavoro che si divide a sua volta in 1. Unità operativa, nella quale uno dei sottosistemi più rilevanti è l'alu (Arithmetic Logic Unit) 2. Unità di controllo 2. Unità di memoria, intesa come memoria di lavoro o memoria principale (RAM, Random Access Memory) 3. Unità di input, tramite la quale i dati vengono inseriti nel calcolatore per essere elaborati 4. Unità di output, necessaria affinché i dati elaborati possano essere restituiti all'operatore 5. Bus, un canale che collega tutti i componenti fra loro All'interno dell'alu è presente un registro detto accumulatore, che fa da buffer tra input e output grazie a una speciale istruzione che carica una parola dalla memoria all'accumulatore e viceversa. È importante sottolineare che tale architettura, a differenza di altre, si distingue per la caratteristica di immagazzinare all'interno dell'unità di memoria, sia i dati dei programmi in esecuzione che il codice di questi ultimi. Bisogna comunque precisare che questa è una schematizzazione molto sintetica, sebbene molto potente: basti pensare che i moderni computer di uso comune sono progettati secondo l'architettura Von Neumann. Difatti essa regola non solo gli insiemi, ma l'intera architettura logica interna degli stessi, ovvero la disposizione delle porte logiche, perlomeno per quanto riguarda la parte elementare, sulla quale si sono sviluppate le successive progressioni. Inoltre, quando si parla di unità di memoria si intende la memoria primaria, mentre le memorie di massa sono considerate dispositivi di I/O. Il motivo di ciò è innanzitutto storico, in quanto negli anni quaranta, epoca a cui risale questa architettura, la tecnologia non lasciava neanche presupporre dispositivi come hard disk, CD-ROM, DVD-ROM o anche solo nastri magnetici, ma anche tecnico, se si considera che in effetti i dati da elaborare devono comunque essere caricati in RAM, siano essi provenienti da tastiera o da harddisk.