IL COMPUTER. INTRODUZIONE - un po di storia CPU

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1 IL COMPUTER INTRODUZIONE - un po di storia Il computer è una macchina, uno strumento diventato ormai indispensabile nella vita di tutti i giorni per la maggior parte delle persone dei Paesi sviluppati. I primi computer non erano come li vediamo noi oggi, ma erano dei calcolatori e archivi elettronici molto più semplici e meno funzionali, ma che hanno comunque rivoluzionato la vita dell epoca. Una delle prime macchine che svolgevano la funzione di calcolatore è stata la macchina di Babbage. Charles Babbage ( ) ha, infatti, creato una macchina che era in grado di leggere un comando di operazione su un nastro perforato, eseguiva l operazione e faceva avanzare il nastro fino all operazione successiva. Johannes von Neumann ( ) ha migliorato l automatismo dei processi dei calcolatori. L architettura di von Neumann si basava su uno schema preciso (fig. sotto). Bus CPU ROM RAM I/O Le unità funzionali e fondamentali sono: Processore; Memorie centrali RAM e ROM; Ingressi input/output; Bus. Con le innovazioni di von Neumann sono nati i primi elaboratori. Negli anni Cinquanta, dopo l era industriale, l utilizzazione, e quindi la produzione, di elaboratori è stata sempre più necessaria; le prime macchine erano riservate al calcolo scientifico, gli elaboratori si sostituirono invece alla meccanografia tradizionale e affrontarono il mercato della gestione assicurando un rapido sviluppo. L enorme potenza intellettuale, industriale e commerciale richiesta dallo sviluppo di una gamma di elaboratori con tutte le loro unità periferiche e

2 con la loro logica e l obsolescenza rapida dei materiali hanno fortemente limitato il numero dei costruttori i quali hanno la tendenza a raggrupparsi per avere una sufficiente potenzialità. In compenso, lo sviluppo più recente dei controlli di processo industriale tramite elaboratore e, soprattutto, quello della teleinformatica hanno determinato la nascita di un gran numero di società di minor importanza, che costruiscono minicalcolatori, unità periferiche e terminali. IL COMPUTER OGGI Le scoperte e le innovazioni realizzate da grandi ingegneri e ricercatori, quale Steve Jobs, hanno portato i moderni computer a un livello tecnologico avanzatissimo, una volta addirittura impensabile. Questo non significa però che non si possa più migliorare. Anche adesso, infatti, ci sono sicuramente specialisti incaricati e occupati nella ricerca di innovazioni. Un esempio può l invenzione dell i-pad della Apple, una via di mezzo tra uno smartphone e un computer portatile, entrato in commercio da circa un paio d anni. PARTIAMO DALL INIZIO - il software Il software è l insieme di tutti i programmi che consentono il funzionamento del computer. Esso si può dividere in software di base e software applicativo. Il software di base è costituito dal sistema operativo, il programma che permette al computer di accendersi e di svolgere le operazioni fondamentali. Il software applicativo è invece costituito dall insieme dei programmi che svolgono i compiti più disparati. Il software applicativo, inoltre, non può funzionare se non è affiancato dal funzionamento del software di base. Il software ha inoltre l importante compito di gestire e coordinare il funzionamento dell hardware. I compiti del sistema operativo sono divisi tra varie gestioni: Gestione dei PROCESSI: è il modulo che si occupa di controllare la sincronizzazione, internazione e attivazione dei programmi in esecuzione a cui viene assegnato un processore. La gestione dei processi viene compiuta in funzione del tipo di utilizzo cui il sistema è

3 rivolto. Il programma che si occupa della distribuzione del tempo di CPU decidendone l avvicendamento è chiamato scheduler; Gestione della MEMORIA: deve allocare la memoria, partizionarla tra i processi che la richiedono. Grazie al gestore della memoria gli strati superiore hanno l illusione che ogni processo abbia una memoria dedicata. I processi si alternano durante l esecuzione nella CPU. Per ragioni di efficienza dobbiamo mantenere più programmi in memoria centrale, ciò comporta il partizionamento della memoria centrale e del suo spazio di indirizzi; Gestione del FILE SYSTEM: è quel modulo che 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 condivisione sicura dei file. Il file system consente di memorizzare grandi quantità di informazioni,la persistenza delle informazioni tra diverse istanze o richieste di un applicazione, di accedere ai dati in concorrenza, di creare, cancellare, spostare, recuperare e modificare documenti di massa, di modificare gli attributi di un file e rinominare un file; Gestione delle PERIFERICHE: gestisce le operazioni di input/output mascherando le caratteristiche fisiche delle periferiche in uso, fornisce procedure di alto livello (lettura e scrittura di dati su memorie e interfacce). Per ogni operazione di input/output esiste un processo di sistema, detto driver del dispositivo, che funge da interfaccia tra il dispositivo fisico e l utente. IL COMPUTER DENTRO E FUORI - l hardware Con il termine hardware intendiamo tutto ciò che c è di solido in un computer. Partendo dall interno del case del computer possiamo trovare la scheda madre, sulla quale è montata l unità di elaborazione CPU (la quale comprende le memorie ALU, UC e cache), la memoria RAM, la memoria ROM e le schede di espansione che sono messe in comunicazione tra di loro e con le periferiche di input e di output. La parte esterna del case si può dividere in pannello anteriore e pannello posteriore. Il pannello anteriore è costituto dal lettore del floppy disk, il lettore del CD-ROM o del DVD, le prese per le memorie USB, le prese per le cuffie e per i microfoni e il pulsante di power e quello di reset. Ci sono inoltre degli alloggiamenti aggiuntivi che possono ospitare altri lettori. Il pannello posteriore è invece costituito

4 principalmente dalle porte di comunicazione del PC con le periferiche. Le porte si distinguono in seriali, parallele, USB, audio/video e di alimentazione. Inoltre è presente una presa per il cavo della corrente, degli alloggiamenti per delle schede aggiuntive, una fessura con ventola per il raffreddamenti del computer e, a volte, un pulsante di accensione. LE MEMORIE DEL COMPUTER Le memorie del computer sono quei componenti che permettono la lavorazione e il salvataggio dei file. Le memorie principali sono la memoria centrale e le memorie di massa. La memoria centrale,contenuta nella scheda madre, è un dispositivo che contiene un numero limitato di informazioni. Essa si divide in memoria RAM, memoria ROM e memoria cache. La RAM è la memori anche contiene i dati e i programmi in corso di esecuzione e per questo è una memoria volatile. La ROM contiene il bios, il programma che fa accendere il computer. La cache svolge un compito di memorizzazione temporanea dei file. Le memorie di massa hanno lo scopo di conservare i programmi e i dati in modo permanente. Esse si possono dividere tra interne ed esterne. Le memorie interne sono gli hard disk, in grado di memorizzare una grande quantità di file e che vengono prodotti in due varianti che si differenziano per la diversa velocità di connessione: Serial ATA e Serial ATA2. Le memorie esterne vanno dai più vecchi floppy disk, con una velocità di lettura/scrittura molto bassa, ai più recenti e versatili CD e DVD, fino ai modernissimi blu-ray disk, un supporto ottico molto capiente. Un altro tipo di memoria di massa esterna è la memoria USB, le quali sono di dimensioni ridotte ma con una elevata capacità di memoria. Ci possono essere diversi tipi di memorie USB, tra cui le pen drive, sono le più comuni e possono essere collegate al computer attraverso le prese USB, gli hard disk USB, molto più capienti ma più lenti e grossi delle pen drive, i solid state disk, sono delle unità USB che utilizzano la tecnologia solid state che dà delle memorie dalle altissime capacità ma dalle dimensioni ridottissime, e, infine, le jet flash, simili alle pen drive ma molto più sottili. COMUNICHIAMO CON IL COMPUTER

5 Il computer non è in grado di capire il nostro linguaggio (cioè il linguaggio ad alto livello ), ma solo il suo linguaggio (cioè il linguaggio macchina ) Per questo deve esistere un interprete dei comandi che trasformi il linguaggio ad alto livello in linguaggio macchina. Il computer, infatti, è formato da dei circuiti che sono in grado di comprendere soltanto due valori diversi: acceso e spento. È acceso quando passa l energia elettrica e il computer comprende questo segnale come 1. È spento quando non passa l energia elettrica e il computer comprende questo segnale come 0. Sono proprio questi due segnali che consentono ad un computer di comprendere; le informazioni che il computer comprende sono dette bit. Più bit vengono utilizzati da un computer, più valori riesce a comprendere. Dopo diversi studi si è deciso di adoperare un insieme di 8 bit che permette al computer di distinguere 256 stati diversi. Questo insieme prende il nome di Byte. I caratteri alfabetici, i numeri e i caratteri di punteggiatura che vengono inseriti nel computer sono trasformati automaticamente in una serie di Byte che ne esprimono l equivalente valore in forma comprensibile al calcolatore. Tale associazione viene fatta rispettando le disposizioni di una tabella standard, chiamata tabella ASCII, secondo la quale a ogni lettera, numero o carattere viene attribuito un valore, detto codice, che va da 0 a 255. PROTEGGIAMO IL COPUTER E I SUOI DATI I peggiori nemici dei computer sono i malware. Essi si posso dividere in 4 tipi: Virus (i più comuni): sono piccoli programmi che si diffondono copiandosi all interno di altri programmi, in modo da essere eseguiti ogni volta che il file infetto viene aperto; Worm: non hanno bisogno di infettare altri file per diffondersi, perché modificano il sistema operativo della macchina ospite in modo da essere eseguiti automaticamente e tentare di replicarsi sfruttando per lo più Internet; Trojan: sono file che contengono istruzioni dannose che vengono eseguite all insaputa dell utilizzatore. Non possiedono funzioni di auto replicazione, quindi per diffondersi devono essere consapevolmente inviati alla vittima. Spesso si ricevono se si naviga su siti non attendibili;

6 Spyware: è un software usato per raccogliere informazioni dal sistema su cui è installato e per trasmettere a un destinatario interessato. Spesso vengono carpite all utente le password personali. Per fortuna esistono in commercio dei programmi che svolgono il compito di combattere i malware e preservare la sicurezza del computer. Esistono gli antivirus, che consentono di identificare e rimuovere i virus e i worm, e i firewall, che consentono di eliminare i trojan e i spyware. I malware non sono però l unico problema che può avere un computer. basta infatti un banale incidente per rischiare di perdere tutti i dati. Un buon rimedio può essere quello di fare un backup completo per poi poter fare un ripristino dei dati; per backup s intende, infatti, la copia su supporti di sicurezza di file, cartelle o intere partizioni di dischi fissi che poi si potranno recuperare attraverso la fase di recupero.