Laboratorio di Informatica (Chimica) Lezione 01: Architettura del Computer. Walter Cazzola Dipartimento di Informatica e Comunicazione Università à degli Studi di Milano. e-mail: cazzola@dico.unimi.it Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 1
Nozioni Generali L informatica è la disciplina scientifica che studia: I calcolatori, nati in risposta all esigenza di eseguire meccanicamente operazioni ripetitive, e Gli algoritmi, nati in risposta all esigenza di definire procedure meccaniche per la soluzione di problemi. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 2
Nozioni Generali Obiettivi: Progettare calcolatori sempre più efficienti sempre più aperti a possibili integrazioni con altri artefatti tecnologici sempre più facilmente utilizzabili da chiunque Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 3
Tassonomia: criteri I parametri sulla base dei quali generalmente vengono classificati i calcolatori sono: Il numero di utenti che vi possono accedere contemporaneamente La capacità di memoria La velocità di elaborazione L affidabilità Il costo Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 4
Tassonomia: classi Mainframe Grande capacità di memoria e di elaborazione Accessibili da centinaia di utenti contemporaneamente. Utenti: grandi imprese, enti pubblici. Minicomputer Elevata capacità di elaborazione Accessibili da decine di utenti contemporaneamente. Utenti: medie e grandi imprese Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 5
Tassonomia: classi Workstation Elevata capacità di eleborazione Accessibili da pochi utenti contemporaneamente. Utenti: piccole imprese, laboratori di ricerca Personal computer (il nostro caso) Buona capacità di elaborazione Accessibile da un solo utente alla volta Automazione di ufficio, uso personale Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 6
Tassonomia: classi Supercalcolatori Grande capacità di elaborazione Elaborazione scientifica, modelli matematici. in via di estinzione per elevato rapporto costo/prestazioni. Sistemi multiprocessore. Grande capacità di elaborazione Elaborazione scientifica, modelli matematici. Rapporto costo/prestazioni inferiore rispetto ai supercalcolatori Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 7
Funzioni Le funzioni svolte da un computer sono: Elaborazione di informazioni Memorizzazione di informazioni Trasferimento di informazioni Controllo Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 8
Architettura del PC: HW Hardware: equipaggiamento fisico del computer. Parte attiva: : processore Parte passiva: : memoria, canali di comunicazione, dispositivi I/O Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 9
Architettura del PC: HW (segue) Un computer è costituito da 3 principali componenti: processore, memoria, e periferiche Interconnesse attraverso il bus Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 10
Architettura del PC: HW (segue) processore (CPU: Central Processing Unit) memoria centrale ad accesso diretto (RAM: Random Access Memory) Canale di comunicazione (bus) Periferiche Interfaccia di I/O Interfaccia di I/O Interfaccia di I/O Interfaccia di I/O ALU CPU Memoria Centrale (RAM) Bus Dati Bus Indirizzi Bus di Controllo Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 11
Architettura del PC: SW Software: equipaggiamento logico del computer, costituito dai programmi che fanno svolgere al calcolatore un insieme di funzioni. (programma è un algoritmo codificato in un linguaggio di programmazione) Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 12
Architettura del PC: SW (segue) Sw di sistema: programmi per la gestione delle risorse del sistema (es( es., drivers, fs) Programmi per lo sviluppo di software applicativo (es( es., compilatori) la GUI di interfaccia con l utente (es( es., X11, windows). Sw applicativo applicativo: programmi destinati all utente finale (es. editor, word processor, etc...) Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 13
Architettura del PC: HW/SW La distinzione tra HW e SW spesso viene sintetizzata in: HW è la parte del computer che puoi prendere a calci, SW quella contro cui puoi solo imprecare Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 14
Schema Generale Programmi Applicativi Programmi di Sistema Utility Gestione Biblioteca Sistema Operativo UtilityShell Gestione Gestione Banca Banca HW Compilatori Compilatori CAD Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 15
Il Sistema Operativo È un insieme di programmi che gestiscono g le risorse hw e sw del computer, come: L allocazione ed il reperimento delle informazioni nella memoria; La comunicazione con ed il passaggio dati alle periferiche L esecuzione dei programmi da parte del processore Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 16
Il Sistema Operativo (segue) È un insieme di programmi che permettono p all utente di interagire con la macchina, come: la gestione delle informazioni che risiedono sul disco fisso (file system); la gestione di una interfaccia con l utente; la gestione dell accesso alla macchina da parte di più utenti Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 17
Sistemi Operativi per PC I sistemi operativi per personal computer più diffusi sono: Windows (Microsoft) Linux (Freeware) MacOS (Apple) Il laboratorio verterà su Windows Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 18
Il File System Il file system è la componente del sistema operativo preposta alla gestione delle informazioni permanenti, che risiedono su disco. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 19
Struttura Logica del File System Le informazioni memorizzate su disco sono oggetti chiamati file (o anche documenti). Ogni file è caratterizzato dal nome, dalla posizione all interno del file system e da altre informazioni Il contenuto di un file è definito dall utente proprietario del file. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 20
Struttura Logica del File System Esiste un altro tipo di file, la directory (o anche cartella o folder) ) che è un contenitore di file (documenti o altre cartelle). L utente può organizzare l insieme dei propri file attraverso le directory. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 21
Struttura Logica del File System Il file system è strutturato gerarchicamente (in particolare è strutturato ad albero): i i file di dati sono in fondo alla gerarchia (cioè sono le foglie dell albero); esiste un unica directory cui tutta la struttura fa capo (la radice dell albero) Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 22
Struttura Logica del File System Esempio root applicazioni Lezioni informatica Cartella sistema videoscrittura accesso a Internet prima settimana seconda settimana lezione laboratorio Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 23
Struttura Logica del File System Ogni file all interno del file system è individuato in base alla sua posizione nell albero, cioè al cammino (path)) che si deve percorrere per raggiungerlo partendo dalla radice. Per esempio se voglio indicare la lezione della prima settimana del corso di informatica devo specificare il cammino: radice/lezioni di informatica/prima settimana/lezione Ogni sistema operativo prevede una sintassi per la specificazione dei cammini. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 24
Struttura Fisica del File System La struttura fisica del file system è gestita dal sistema operativo, che, su richiesta di memorizzazione di un file su disco, di volta in volta deve: Trovare spazio sufficiente (non necessariamente contiguo) per memorizzare il file Attivare il trasferimento dei dati Aggiornare delle tabelle opportune per essere in grado di recuperare il file nella sua interezza quando verrà nuovamente richiesto dall utente. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 25
Struttura Fisica del File System Pertanto: La struttura fisica del file system può essere anche molto frammentata La gestione della struttura fisica del file system richiede un impegno computazionale non indifferente da parte del sistema operativo. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 26
Visualizzazione del File System Quando si accende il personal computer ci si trova davanti un desktop su cui compaiono cartelle e documenti. Ogni sistema operativo visualizza in modo particolare i contenuti del file system. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 27
Visualizzazione del File System La radice della struttura gerarchica In Windows è la directory C:\ In Linux è la directory root,, indicata con / Nella specifica di un cammino sul file system i nodi sono separati: In Windows dal simbolo \ In Linux dal simbolo / Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 28
Il Formato dei File Le informazioni contenute in un file creato con una data applicazione vengono memorizzate secondo un particolare formato. Ciascuna applicazione è in grado di riconoscere e operare su file il cui formato è noto all applicazione stessa. In ambiente Windows il formato dei file è visibile nell estensione che compare nel loro nome Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 29
Il Formato dei File (segue) Alcuni formati: prova.txt è il file di nome prova di tipo testo; prova.doc è il file nome prova creato con il programma di videoscrittura Word; prova.exe è il file di nome prova creato con un traduttore, e scritto quindi in linguaggio macchina, pronto per essere eseguito; prova.xls è il file nome prova creato con il programma di gestione di foglio elettronico Excel; prova.bmp è il file nome prova creato con un programma di acquisizione o manipolazione di immagini. Walter Cazzola Lezione 01: Architettura. 30