Informatica. Modulo 1: Hardware

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1 Informatica l'insieme dei processi e delle tecnologie che rendono possibile la creazione, raccolta, elaborazione, immagazzinamento e la diffusione delle informazioni 4

2 Società dell Informazione La società dell informazione = la collettività nella quale la condivisione ed il reperimento dell informazione è reso più agevole dalla tecnologia Definizioni Informazione : atto di informare o di essere informati; comunicazione della conoscenza; conoscenza derivata dallo studio, dall esperienza o dall istruzione. Tecnologia : applicazione della scienza, specialmente in campo industriale e commerciale Fattori determinanti dello sviluppo: Miniaturizzazione componenti elettronici Riduzione prezzo componenti elettroniche Maggior facilità di utilizzo tramite interfacce user-friendly Diffusione di Internet 5

3 Che cos è un Computer? E' il centro delle moderne tecnologie informative. E' definito come un Elaboratore Elettronico Digitale: Elaboratore: macchina in grado di immagazzinare ed elaborare dati in base ad una serie di istruzioni (programma) Elettronico: il computer utilizza componenti elettroniche Digitale: il computer elabora e memorizza segnali digitali basati sulle cifre binarie (0 e 1). Combinazioni di bit per parole, suoni, video Definizione: Computer : dispositivo elettronico progettato per ricevere dati, elaborarli ad alta velocità e visualizzare i risultati dell elaborazione 6

4 Analogico - Digitale Segnale analogico Segnale digitale 7

5 Decimale - Binario 8

6 Hardware e Software Hardware: la struttura fisica del computer. E' costituita da vari componenti elettronici che svolgono specifiche funzioni. Sono compresi i componenti esterni e le periferiche (video, cavi, antenne...) Software: L'insieme dei programmi (istruzioni) che consentono all'hardware di svolgere i propri compiti 9

7 Storia dei Computer Primo computer elettronico ENIAC: tecnologia a valvole, programmi scritti in binario, connessioni fisiche dei circuiti Primo utilizzo di computer UNIVAC per previsioni elettorali Primo utilizzo dei transistor Sviluppo del linguaggio BASIC IBM introduce la serie di mainframe 360: tecnologia a circuiti integrati Nasce ARPA-Net, la rete che darà origine all Internet Primo microcomputer Altair 8800 all MIT Primo microcomputer Apple II Primo Personal Computer IBM con MS-DOS Intel Apple MacIntosh, il mouse e l ambiente grafico, stampanti laser Processore Intel Prima versione di Linux Microsoft Windows Nasce il World Wide Web, Processore Intel Pentium Prima versione del browser Netscape Processore AMD Athlon Processore Intel Pentium III Windows XP, affermazione di Linux 2004 Affermazione di Google e delle connessioni ADSL 2006 Diffusioni di applicazioni in rete (Google Applications: Writely etc.) 10

8 Tipi di Computer (prima) Mainframe: computer grande e veloce, controlla(va) molte periferiche. Oggi sostituiti dai server 11

9 Tipi di Computer (prima) Personal Computer: una qualsiasi unità autosufficiente per l'utilizzo di un utente per volta. 12

10 Tipi di Computer (oggi) Server Computer centrale collegato in rete con i computer client Contiene raccolte di dati (database) e/o programmi per i client ai quali offre servizi Possono essere server generici oppure File Server, Database Server, Printer Server a seconda dei servizi che rendono disponibili Client Usano i servizi messi a disposizione dai server Connessi tramite una rete cablata o senza filo (wireless) PC, workstation e altri dispositivi 13

11 L architettura Client - Server 14

12 Componenti di base di un PC Case: involucro di metallo che contiene la scheda madre e altri componenti. Orizzontale o Verticale (tower) Case: Unità per dischi floppy 15

13 Componenti di base di un PC Definizioni Unità centrale di elaborazione (CPU) : la componente chiave di un sistema, quella che interpreta ed esegue le istruzioni dei programmi. Input : l inserimento di dati nel computer per l elaborazione. Output : il trasferimento di dati dal computer a dispositivi che permettono all utente di vedere o ascoltare i risultati dell elaborazione. 16

14 Componenti di base di un PC Unità centrale (CPU - Central Processing Unit): il microprocessore, il cervello del computer. Esegue istruzioni inserite nei programmi caricati nella memoria RAM Due componenti principali: Unità di controllo: sovrintende alla giusta esecuzione dei programmi e coordina i componenti hardware L'unità logico aritmetica (ALU) è il componente della CPU che effettua le operazioni. Costituita da un unico circuito integrato: matrice di componenti elettronici fissati su una base di silicio Oggi due principali produttori: Intel (Pentium, Core, Xeon) e AMD (Athlon, Opteron) 17

15 Componenti di base di un PC Segue Unità centrale (CPU) Velocità di Elaborazione: misurata in cicli al secondo. Orologi incorporati (clock) misurano i "battiti" del computer: un battito corrisponde a un ciclo, approssimativamente corrisponde ad una unità di elaborazione. Unità di misura Hertz: cicli al secondo, MegaHertz milioni di cicli al secondo CPU attuali: migliaia di Mhz (GigaHertz). Oggi PC da Mhz a Mhz Confrontabilità: si posso confrontare velocità in Mhz solo tra CPU della stessa classe di computer. 18

16 Componenti di base di un PC Scheda madre (motherboard):scheda su cui alloggiano CPU, circuiti integrati, i connettori (slot) per aggiungere schede. 19

17 Componenti di base di un PC 20

18 Componenti di base di un PC Chip di supporto: fissati sulla scheda madre, aiutano la CPU a svolgere i propri compiti. Es.: clock, ROM del BIOS, etc Chip memoria: fissati su connettori. Formano la RAM. Bus: circuiti per lo scambio dei dati tra i dispositivi presenti sulla scheda madre. Scheda espansione: collocate sui circuiti stampati alloggiate sulla scheda madre o inserite in appositi slot. Consentono la comunicazioni tra dispositivi e CPU. Es.: scheda video, scheda audio. 21

19 Componenti di base di un PC Porte: ingresso della scheda di espansione. Permette il collegamento alla scheda del dispositivo. Tipi: Parallela (LPT): collegamento a stampante Seriale (COM): per il modem PS/2: per mouse e tastiera USB (universal serial bus): la più veloce e flessibile. Unità disco: Hard Disk, Floppy Disk, lettore CDROM, DVD. Alimentatore: L'alimentatore fornisce corrente a tutti i componenti. Tutti i computer hanno una ventola di raffreddamento. 22

20 Componenti di base di un PC 23

21 Dispositivi di Input Tastiera Tasti alfanumerici a - z, 1-0 Tasti simboli: \! $%&/()=?^><,.-;:_ Tasti funzione: per dare ordini ai programmi F1 a F12 Tastierino numerico: uso del BlocNum Tasti di direzione: Tasti Freccia, Home, Pag, Pag, Tasti speciali: Alt (Alternate) Backspace ( ) cancella carattere a sinistra Canc cancella carattere a destra Ctrl (Control), usato per comandi abbreviati Ins Inserimento/Sovrascrittura Invio (Enter) per confermare un comando Shift ( Maiusc) per il maiuscolo (o simbolo superiore) Tab ( ) per creare spazi di tabulazione o muoversi tra campi... 24

22 Dispositivi di Input Mouse: funzionamento, elementi importanti. Tasto sinistro : Clic semplice Tasto destro : Menu contestuale Standard recente: pulsante sinistro, destro, rotellina autoscroll Trackball : altro dispositivo di puntamento Scanner : per l acquisizione di immagini Lettore di codice a barre: per l acquisizione di codici identificativi 25

23 Dispositivi di Output Monitor: la dimensione è espressa in pollici e corrisponde alla diagonale. La scheda video fa dialogare il computer con lo schermo. Risoluzione di un monitor: pixel (punto). VGA a 640X480. SVGA consente: 800X600, 1024X768, 1280X1024. Velocità di aggiornamento verticale: velocità di ridisegno. Stampante: per stampare testo e immagini (b/n e colori) Risoluzione: densità dei punti utilizzati. Si misura in DPI (dot per inch, punti per pollice). Velocità: misurata in pagine al minuto (ppm) Tipi: Laser, ad aghi, getto di inchiostro Altoparlanti: collegati a schede audio. Modem: dispositivo di input e output. Per trasferire dati e fax. Velocità misurata in kilobit al secondo (kbit/s). Oggi da 56 kbps fino a 12 Mbit/s con ADSL. Interni e esterni. 26

24 Dispositivi di Input /Output 27

25 Memorizzazione dei Dati Bit (Binary digit) : unità elementare di informazione: impulsi elettrici, acceso/spento, 0/1. Tutti i dati nel computer sono convenzionalmente rappresentati dalle cifre 0 e 1 28

26 Memorizzazione dei Dati Bit e byte: il raggruppamento di 8 bit è chiamato Byte. Il Byte è per convenzione l'unità di misura della quantità di dati. Rappresenta normalmente un carattere alfanumerico Multipli: Kbyte=1024 byte, Megabyte, Gigabyte, Terabyte. 29

27 Memorizzazione dei Dati Bit e byte: 1 bit (Binary Digit) e cioè 0 o 1 corrispondenti agli stati spento e acceso 1 byte = 8bit (28= 256 stati) 1 Kilobyte (Kbyte o Kb) = 210 byte = byte 1 Megabyte (Mbyte o Mb) = 210 Kbyte = byte 1 Gigabyte (Gbyte o Gb) = 210 Mbyte = byte 1 Terabyte (Tbyte o Tb) = 210 Gbyte = byte 30

28 Memorizzazione dei Dati Codifica ASCII (American Standard Code Information Interchange): un byte rappresenta un numero o lettera. Necessaria per rappresentare i caratteri (lettere, numeri e simboli) in termini di sistema binario. Ora in via di superamento da parte della codifica UNICODE, che usa almeno 16 bit 31

29 I Tipi di Memoria RAM: Random Access Memory: la memoria principale del computer. In RAM vengono caricati dati e programmi nel momento in cui vengono usati. Accesso casuale alle celle (diretto). Accesso della CPU alla RAM contro accesso all'hd. Configurazioni attuali: Mbyte di RAM per i PC, da uno a molti Gbyte per i server. La RAM è una memoria volatile. Se si spegne il computer, perde tutto: importanza del salvataggio dei lavori in esecuzione. ROM: Read Only Memory: memoria permanente. Usata per immagazzinare parte del sistema operativo per l'avvio (BIOS): Identificare il processore, controllare la RAM, esaminare le periferiche, leggere sull'hard disk le istruzioni per l'avvio 32

30 Memorizzazione dei Dati 33

31 Memorizzazione dei Dati Memorie di massa: memorie permanenti dove vengono conservati i dati. La memoria di massa principale è l'hard disk: Hard disk: le dimensioni attuali sono calcolate in Gigabyte. Contiene il sistema operativo, i programmi applicativi e i dati personali. Unità drive "C:\". Floppy disk: dimensione max: 1,44 Mbyte. Formattazione. Riscrittura. Unità drive "A:\" Altre unità: dischi Zip ( Mbyte); Unità a nastro DAT (fino a 40 Gbyte): accesso sequenziale, utili per backup; Unità magnetiche rimovibili dalla forma di cartuccia Supporti ottici: CD-ROM (fino a 800 Mbyte), DVD (fino a 17 volte di più). CD-R (recordable) e CD-RW (rewritable). Per leggere occorre una unità di lettura CD-Rom, per registrare occorre un "Masterizzatore". I CD-R costano meno di un euro, i CD-RW circa il triplo. 34

32 Memorizzazione dei Dati La struttura di un disco fisso 35

33 Memorizzazione dei Dati Dispositivi di memoria di massa quali i dischi fissi o i CD sono detti ad accesso diretto: il sistema per accedere alle informazioni ricercate posiziona direttamente la testina di lettura/scrittura nella zona del disco in cui è memorizzato il file, impiegando normalmente qualche millisecondo (in opposizione a accesso sequenziale) Ciò è reso possibile da una particolare operazione, detta formattazione, che organizza ogni faccia del disco suddividendola in porzioni (di solito da 512/1024 Byte) ognuna delle quali è univocamente individuata da coordinate fisiche come la faccia del disco, il settore, il numero di traccia, etc. 36

34 Memorizzazione dei Dati 37

35 Configurazione Configurazione attuale di un Personal Computer ( più o meno) CPU: Intel o AMD oltre 2 GHz RAM: almeno 512 Mbyte (meglio 1 Gbyte) HD: minimo 100 Gbyte Monitor: 15 o 17 pollici TFT (Thin Film Transistor - schermo piatto a matrice attiva) Scheda video SVGA: almeno 64 Mbyte di RAM Scheda di rete: 100 Mbit/s Modem: ADSL 38

36 Configurazione Le prestazioni dei Computer dipendono da Frequenza di clock: orologio interno della CPU (MegaHertz, GigaHertz). Comparabili solo tra famiglie di processori simili Architettura interna : velocità del BUS della Scheda Madre e altri parametri Memoria RAM disponibile Velocità e capacità dei dischi Velocità della scheda video (solo per applicazioni particolari, come il CAD e i giochi!) Numerosi fattori: è difficile prevedere a priori le prestazioni di un computer. Uso di programmi di benchmark 39

37 webografia Storia: Hardware Computer Termini Informatici Codici ASCII Per tutto : Oppure in inglese 40