: INTRODUZIONE 1
L informatica È la disciplina scientifica che studia I calcolatori nati in risposta all esigenza di eseguire meccanicamente calcoli complessi e trattare grosse moli di dati I multiformi aspetti relativi alla realizzazione di calcolatori sempre più efficienti e facilmente utilizzabili ai problemi che si pongono in relazione all utilizzo dei medesimi. 2
Obiettivi del corso Introduzione rudimentale all informatica, con lo scopo di fornire insieme di conoscenze minime, che diano almeno un idea di cosa accade quando si usa un Computer Utilizzo degli strumenti informatici più comuni, in particolare editing (programmi di video-scrittura) accesso ad internet, fogli elettronici (elaborazione dati) basi dati (elaborazione dati). 3
Precisazione Il corso sarà orientato all uso di un Personal Computer; per chiarire meglio, e utile un cenno alla tassonometria dei calcolatori ovvero ad una loro classificazione 4
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 5
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 6
Tassonomia: classi Workstation Elevata capacità di eleborazione Accessibili da pochi utenti contemporaneamente. Utenti: piccole imprese, laboratori di ricerca Personal computer Buona capacità di elaborazione Accessibile da un solo utente alla volta Automazione di ufficio, uso personale 7
Supercalcolatori Tassonomia: classi 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 8
Lezione 1. Calcolatore, Sistema Operativo e File System Obiettivi: Nozioni: prime nozioni elementari sul funzionamento di un PC e sui sistemi operativi Laboratorio: saper muovere i primi passi e saper lavorare con files e cartelle 9
Funzioni svolte da un computer Elaborazione di informazioni Es: calcolo scientifico, ricerca in un catalogo, Memorizzazione di informazioni Es: archivio anagrafico, Trasferimento di informazioni Es: internet, Controllo Es: controllo delle varie fasi di un esperimento scientifico, 10
Come tali funzioni sono svolte? A) Un computer è una macchina in grado di svolgere operazioni assai elementari, ma con grandissima rapidità (milioni o miliardi di operazioni per secondo) B) Un computer è programmabile un programma è un insieme di istruzioni, che il computer è in grado di interpretare ed eseguire; eseguendo programmi diversi, il computer svolge compiti diversi. 11
Ma cos è un programma? A) Un programma rappresenta un algoritmo Esempio: alle elementari, tutti avete imparato ad eseguire la somma di due numeri; le istruzioni che la (il) maestra(o) vi ha fornito sono un esempio di algoritmo B) Le istruzioni di un programma sono date in un linguaggio di programmazione linguaggio macchina: direttamente interpretabile ed eseguibile dal computer; linguaggio di alto livello: eseguibile indirettamente... 12
Precisando ulteriormente: L algoritmo della somma indica come eseguire la somma di due numeri di lunghezza arbitraria conoscendo le tabelline, cioè l operazione elementare: somma di due numeri di una sola cifra ovvero un algoritmo indica come eseguire un operazione complessa (sommare due numeri) attraverso una successione di operazioni elementari (calcolare la cifra somma, da scrivere sotto, ed il riporto, da riportare nella colonna successiva, utilizzando le tabelline) Così un programma indica al calcolatore come svolgere un compito complesso attraverso le operazioni elementari che esso sa eseguire 13
Dati e programmi: Un algoritmo indica come operare su dei dati rappresentati in modo da poter applicare le operazioni elementari disponibili nel caso delle somma i DATI sono i numeri da sommare ed il risultato ottenuto per operare su essi cifra per cifra, i numeri debbono essere scritti nella rappresentazione decimale ed incolonnati con allineamento a destra Così un programma indica al calcolatore come operare su dei dati; i dati su cui operare sono memorizzati in formato opportuno (binario) su opportuni supporti di memoria 14
Abbiamo ora i concetti per esaminare meglio il funzionamento di un computer Computer = macchina che svolge rapidamente operazioni elementari Algoritmo = insieme di istruzioni che indicano come svolgere operazioni complesse su dei dati attraverso successioni di operazioni elementari Programma = algoritmo in un linguaggio comprensibile dal computer. Dato = informazione da elaborare rappresentata in un formato che consenta al programma di operare su di essa 15
Hardware E bene partire con uno sguardo alla struttura e all equipaggiamento fisico del computer (si dice all hardware) Un computer è costituito da 3 principali componenti il processore (CPU, Central Processing Unit) la memoria centrale (RAM, Random Access Memory) le periferiche connesse attraverso il bus 16
Struttura hw del computer periferiche Memoria centrale CPU bus 17
Dispositivi memorizzazione permanente porte bus Slot espansione CPU 18 Memoria centrale
Una distinzione di fondamentale importanza Dispositivi di memorizzazione permanente: consentono di immagazzinare programmi e dati in modo permanente (anche se spengo la macchina, non li perdo) il disco fisso (o hard disk), i dischetti (o floppy disk), eventuale CD (Compact Disk),... Memoria centrale: contiene temporaneamente i programmi in esecuzione ed i dati (o parte di essi) su cui si sta operando in quel momento; è volatile (se spengo la macchina, perdo quanto non ho salvato su memoria permanente) la memoria centrale del mio portatile in questo momento contiene il programma POWER POINT che uso per la lezione ed i dati sono la rappresentazione interna delle diapositive che state vedendo 19
Distinzione HW/SW Dato uno sguardo all hardware, torniamo ai programmi, il cui insieme costituisce il: Software: equipaggiamento logico del computer, costituito dai programmi che fanno svolgere al calcolatore un insieme di funzioni. 20
Si distingue fra Sw di sistema per gestire il computer ed utilizzarne le risorse: SISTEMA OPERATIVO Compilatori Driver di I/O... Sw applicativo: programmi per l esecuzione di compiti particolari: Videoscrittura Compilazione 740 Gestione biblioteca Visualizzazione molecole... 21
Tornando alla domanda di partenza, il calcolatore svolge i suoi compiti in base al seguente SCHEMA GENERALE Ciò che vedete quando accendete un computer non è l HW, ma il SISTEMA OPERATIVO 22
Il sistema operativo È un insieme di programmi che: 1 Gestiscono le risorse hw e sw del computer, come: allocazione e reperimento delle informazioni nella memoria comunicazione (e passaggio dati) con le periferiche avvio dell esecuzione dei programmi da parte del processore 23
Il sistema operativo (È un insieme di programmi che:) 2 Permettono all utente di interagire con la macchina, in particolare: A) Gestione delle informazioni che risiedono sul disco fisso: file system B) Gestione di una interfaccia amichevole con l utente C) Gestione dell accesso alla macchina da parte di più utenti 24
A) Il file system Il file system è la componente del sistema operativo preposta alla gestione delle informazioni permanenti, che risiedono su disco. NOTA. Siccome è importante saper operare con i files, riprenderemo il file system con maggior dettaglio. 25
B) L interfaccia utente Può essere A caratteri (o testuale) il sistema operativo accetta comandi sotto forma di linee di testo Visuale Es.: copy file1 file2 si agisce con un sistema a finestre ed icone, tramite il mouse, come vedremo nel caso di Windows 26
C) Gestione di più utenti Nel caso di più utenti, la condivisione delle risorse è gestita dal S.O. Tempo di calcolo e memoria centrale: più processi di calcolo gestiti simultaneamente Files nel file system: attribuzione ad ogni file del suo proprietario gestione di un meccanismo di protezione Diritti di accesso attribuzione ad ogni utente di login, password, livello di privilegio possibile gestione di gruppi 27
Ancora sul file system. Struttura logica Le informazioni memorizzate su disco sono oggetti chiamati file di dati (o anche documenti). Ogni file è caratterizzato dal nome dalla posizione all interno del file system da informazioni sul tipo di dati contenuto dal proprietario Il contenuto di un file è definito dall utente proprietario del file. 28
Struttura logica Esiste un altro tipo di file, la directory (o anche cartella o folder) che è un contenitore di file (documenti o altre cartelle). Il file system ha dunque una struttura gerarchica (in particolare ad albero) nella quale: i file di dati sono le estremità (le foglie) esiste un unica directory cui tutta la struttura fa capo (la radice). 29
Esempio root applicazioni Cartella sistema Lezioni informatica videoscrittura accesso a Internet prima settimana seconda settimana lezione laboratorio 30
Struttura logica: i cammini 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 31
Struttura logica: la proprietà di un file Nel caso di più utenti, ogni utente possiede i propri files e può gestirne i diritti d accesso; può renderli privati (utilizzabili solo a lui), visibili ad altri in sola lettura o in lettura e scrittura, eseguibili da altri (nel caso di programmi). Il gestore del sistema è un utente privilegiato (superuser), l unico con diritto di accesso a tutti i files. Nel caso dei PC la situazione comune è di un solo utente; in questo caso i meccanismi di proprietà e di protezione diventano di scarso rilievo, a meno che non si abbia condivisione in rete 32
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. 33
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. 34