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Appunti di INFORMATICA DI BASE PARTE 1: come è fatto un PC PARTE 2: struttura del sistema e codifica delle informazioni.

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Presentazione sul tema: "Appunti di INFORMATICA DI BASE PARTE 1: come è fatto un PC PARTE 2: struttura del sistema e codifica delle informazioni."— Transcript della presentazione:

1 Appunti di INFORMATICA DI BASE PARTE 1: come è fatto un PC PARTE 2: struttura del sistema e codifica delle informazioni

2 Il PC é una macchina programmabile utilizzata per coadiuvare luomo. Essa assume funzioni in ragione di un insieme di istruzioni (il programma) che la guidano nellespletamento dei compiti Macchina : non entità oscura, ma creazione umana… Programmabile : una stessa macchina può eseguire compiti diversi purché dotata di opportuni programmi E composto da: COS È IL PERSONAL COMPUTER Hardware Costituito dalle componenti fisiche, elettroniche e meccaniche del computer Software Costituito dallinsieme di istruzioni e programmi che permettono al computer di funzionare

3 Riceve dei panni (i dati) e li tratta in modo diverso a seconda del programma prescelto fornendo diversi risultati (non necessariamente giusti…) Non abbiamo bisogno di una lavatrice per la seta e di una per il cotone (basta cambiare programma) Con il PC non abbiamo bisogno di macchina da scrivere, fax, impianto stereo, calcolatrice... Un unico PC può eseguire tutti questi compiti purché si scelga il programma adatto La lavatrice è una macchina programmabile

4 Come si seleziona il programma in un PC? (non ruotando una manopola…) Come si forniscono i dati alla macchina? (non aprendo uno sportello) Come si leggono i risultati delle elaborazioni? Per rispondere a queste domande dobbiamo avere unidea di come è fatto e come funziona un PC In particolare, ci sarà utile capire di che natura sono le informazioni che può elaborare Domande:

5 COME E FATTO UN PC

6 HARDWARE Schema funzionale mette in evidenza le parti di cui è composto un computer (Unità funzionale: insieme di apparecchiature che svolgono ununica funzione) Unità di input Unità di Memoria Centrale Unità di Output Central Processing Unit (CPU) Control Unit Arithmetic Logic Unit insieme di apparecchiature che permettono al computer di acquisire dati dallesterno apparecchiature che permettono di comunicare allesterno i risultati delle elaborazioni contiene i dati in arrivo dalle unità di input, i dati inviati verso le unità di output, i risultati intermedi, i programmi per le elaborazioni da effettuare svolge le elaborazioni e coordina il lavoro delle altre unità parte della CPU adibita al coordinamento del lavoro: interpreta le istruzioni del programma da eseguire, manda segnali di controllo alle altre unità e trasferisce i dati da elaborare ha il compito di effettuare le operazioni richieste

7 SOFTWARE Un computer senza software non può assolvere ad alcun compito Le funzioni svolte dal software dipendono dalla sua tipologia Software di base Software applicativo programmi per lutilizzo e la manutenzione del computer programmi per lutilizzo specifico del computer in un determinato campo

8 SOFTWARE DI BASE Riunisce tutti gli strumenti che consentono al computer di operare. Il software di base per eccellenza è il Sistema Operativo Serve per poter gestire e mettere a disposizione dellutente linsieme delle risorse di cui si compone lHW interfaccia utente A seconda di come il SO dialoga con lutente (interfaccia utente), esso puo essere: Compiti : controllo corretto funzionamento di ogni componente gestione errori gestione memorizzazione informazioni gestione vie di comunicazione nelle reti supporto SW applicativo compatibile Command Line Graphic User Interface (GUI) linterfaccia è scarna e lutente deve conoscere i comandi permessi e la loro sintassi (Es: MS-DOS) l tutti i programmi e le funzioni sono mostrate sullo schermo mediante simboli immediatamente riconoscibili (icone), lapproccio è intuitivo e facile da gestire (Es: Windows)

9 SOFTWARE APPLICATIVO Categoria che raggruppa le applicazioni dinteresse generale (Es: elaborazione di testi) ed i programmi più settoriali (Es: programmi di contabilità) ( Qui rientra anche il SW utilizzato nellautomazione del lavoro di ufficio (office automation): Elaborazione di testi Fogli di calcolo Database Programmi di presentazione

10 La grande flessibilità del personal computer deriva dal fatto che coesistono queste due componenti: una materiale e una logica HARDWARE: la macchina SOFTWARE: le istruzioni, i programmi Una METAFORA musicale: lhardware è lo strumento il software è la partitura linformazione elaborata è la musica eseguita

11 Unità centrale (UC / Case) contiene i componenti elettronici fondamentali per il funzionamento del computer Periferiche dispositivi che consentono al PC di comunicare con lesterno. Sono di INPUT e OUTPUT Se osserviamo la scatola... interruttore lettore CD drive per floppy disk tasto di RESET … masterizzatore … lettore DVD cavo di alimentazione porte di comunicazione interruttore cavo di alimentazione cavo di collegamento con UC pulsanti di regolazione Se osserviamo il monitor... COMPONENTI DEL PC

12 Se osserviamo la parte dove si collegano le PERIFERICHE … Sulla parte posteriore dellUC sono disposti degli ingressi, le PORTE, in cui inserire i connettori dei cavi che collegano le periferiche: in genere sono contrassegnati da simboli porta per la tastiera porta parallela per la stampante LPT1 porte seriali per il mouse ed il modem COM1 e COM2 porta video VGA ingressi e uscite audio porta joystick o MIDI prese USB COMPONENTI DEL PC

13 Scheda madre: MOTHERBOARD Componente principale su cui si innestano tutti gli altri E un grosso circuito stampato rettangolare che contiene: MICROPROCESSORE (CPU) MEMORIA RAM CIRCUITI CHE COLLEGANO LE ALTRE MEMORIE SCHEDE PER IL CONTROLLO DELLE PERIFERICHE COSA CE DENTRO?

14 Il microprocessore (CPU: central processing unit) è la parte più importante del PC E un circuito miniaturizzato che controlla e dirige ogni attività del computer Diviso in 2 parti: 1- unità di controllo : controlla le informazioni inserite e le rende comprensibili agli altri componenti 2- unità aritmetico-logica : esegue tutte le operazioni che le vengono passate dallunità di controllo IL CERVELLO DEL COMPUTER

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16 BUS Gli impulsi elettrici sulla scheda madre viaggiano su piste di rame. Il BUS di sistema è definito da un valore che misura il numero di bit di informazioni che possono essere trasferite contemporaneamente. Una volta erano 16 poi 64, 128 bit. Se la CPU è il cervello, i bus rappresentano il sistema nervoso della scheda madre VELOCITÀ DEL MICROPROCESSORE Le operazioni della CPU sono temporizzate da un cronometro (clock), la cui frequenza viene misurata in milioni di cicli al secondo (megahertz - MHz) Da 4,77 MHz delle prime CPU siamo arrivati a 1500 MHz (1,5 gigahertz GHz) AUTOSTRADE PER I DATI

17 MEMORIA CENTRALE Si tratta della memoria di lavoro della CPU. I programmi, per essere eseguiti, devono essere presenti in memoria centrale, così come i dati per lelaborazione È gestita dalla CPU: la CPU accede in memoria per prelevare programmi da eseguire e dati da elaborare È limitata: la quantità massima di memoria installabile in un computer dipende dalla potenza della CPU stessa È volatile: le informazioni contenute in essa si perdono facilmente. Questo è legato alla programmabilità del computer: il contenuto della memoria è facilmente modificabile, così da poter eseguire diversi programmi in minor tempo

18 MEMORIA CENTRALE In un computer la memoria centrale è di due tipi: Memoria volatile in cui si può sia leggere che scrivere. È questo il posto dove vengono conservati dati e programmi Memoria a sola lettura. Non è flessibile in quanto non si possono cambiare i dati inseriti durante la produzione. Utilizzata dal costruttore dell'HW per inserire il programma ed i dati di avvio RAM ROM Random Access Memory Read Only Memory

19 MEMORIE DI MASSA I dati e i programmi conservati nelle memorie di massa non possono essere immediatamente utilizzabili, ma il loro contenuto deve essere ricopiato in memoria centrale. Dischetti CD ROM DVD Hard disk Hanno capacità massima di 1.44 MB, sono facilmente trasportabili e vengono comunemente utilizzati per registrare copie di riserva e per trasportare dati da un computer all'altro Con capacità di 700 MB, utili per la distribuzione di grandi quantità di dati, soprattutto quelli che includono immagini, suoni e testo, come enciclopedie o corsi multimediali. Grazie alla diminuzione dei costi dei masterizzatori (apparecchiature per la scrittura di CD-ROM), anche i CD-ROM vengono utilizzati per conservare copie di riserva di dati e programmi, così come avviene coi dischetti CD con capacità fino a 17 GB per software e interi filmati Hanno dimensioni notevolmente superiori, capaci di memorizzare decine di GB. Sono molto veloci sia in lettura che in scrittura e vengono utilizzati come deposito di dati su cui lavorare.

20 E una specie di computer nel computer (ha un suo processore, e una sua memoria RAM e ROM). Permette la visualizzazione delle immagini attraverso il monitor. Il monitor visualizza le immagini dividendo lo schermo in migliaia di piccoli quadratini colorati, i PIXEL che sono così vicini luno allaltro da apparire uniti Il numero di bit utilizzati per rappresentare ogni pixel determina il n° di colori che possono essere visualizzati sullo schermo: 8 bit (1 byte) = 256 colori 16 bit (2 byte) = colori 24 bit (3 byte per pixel) = 16 milioni di colori (true color) SCHEDA VIDEO

21 RISOLUZIONE: è la qualità dellimmagine sullo schermo che dipende a)dal numero di pixel sullasse orizzontale e su quello verticale (lo standard attuale può essere: 640 righe x 480 colonne; 800 x 600; 1280 x 1024 ) b) dal numero di colori visualizzati contemporaneamente sullo schermo (quantità di bit utilizzati per rappresentare ogni pixel: 8; 16 o 24) SCHEDA VIDEO

22 MOUSE: periferica di INPUT pulsante sx : seleziona icone, bottoni, lancia applicazioni pulsante dx : attiva menu di scelta rapida, visualizza proprietà di un oggetto (puntatore, fare clic, doppio clic, selezionare, trascinare) TRACKBALL: è un mouse rovesciato dove lo spostamento del cursore sullo schermo è determinato dai movimenti impressi a una pallina con la mano TOUCHPAD: è il mouse dei portatili. Scorrendo il dito sulla superficie si controlla il movimento del puntatore TASTIERA: periferica di INPUT tastierino numerico, tasti alfanumerici (lettere e numeri 0 -9 ), tasti punteggiatura, tasti speciali (tasti funzione, tasti di controllo, tasti freccia): ALT, BACKSPACE, BARRA INVERSA ( \ back slash), BLOC NUM, CANC, CRTL, ESC, INVIO, INS, CAPS LOCK, SHIFT, ALTGR PRINT SCREEN, TAB PERIFERICHE

23 MONITOR: periferica di OUTPUT Maggiore è la frequenza più nitida e stabile è limmagine (frequenza di refresh 120 HZ significa che limmagine viene ridisegnata 120 volte al secondo) La dimensione, come per le TV, è misurata in base alla lunghezza della diagonale, in pollici (14, 15, 17, 19, 21 pollici) - a tubo catodico (detti video CRT) - a cristalli liquidi ( detti LCD) STAMPANTE: periferica di OUTPUT - a getto di inchiostro (b/n e a colori), - laser (b/n), - ad aghi. La qualità di stampa dipende dalla risoluzione che si misura in DPI (dot x inch: punti per pollice). PERIFERICHE

24 MODEM: periferica di INPUT - OUTPUT Trasforma i dati digitali in onde elettroacustiche ( MOD ulation) per farli viaggiare sui cavi telefonici. Converte le onde elettroacustiche ( DEM odulation) nel formato digitale che può essere elaborato dal computer. La velocità dipende dal n° di bit di dati che può trasmettere in un secondo (56 Kbps = 56 Kilobit per secondo) SCANNER : periferica di INPUT è un fotocopiatore che permette di copiare nel PC testi e/o immagini stampati su carta. La risoluzione dello scanner si misura in DPI PERIFERICHE

25 MACCHINA FOTOGRAFICA DIGITALE: periferica di INPUT Permette di acquisire immagini digitali CASSE ACUSTICHE: periferica di OUTPUT LETTORE CD ROM e/o MASTERIZZATORE : periferica di INPUT e/o OUTPUT FLOPPY DISK (A): periferica di INPUT-OUTPUT LETTORE DVD: periferica di INPUT HARD DISK (C): periferica di INPUT-OUTPUT MICROFONO: periferica di INPUT PERIFERICHE

26 Quattro fasi: Caricamento del programma (ruotiamo la manopola) –le istruzioni vengono trasferite dalle memorie magnetiche (o memorie di massa) alla RAM Caricamento dei dati (riempiamo il cestello) –i dati vengono trasferiti dalla tastiera o dalle memorie di massa alla RAM Elaborazione dei dati (lavaggio) –la CPU legge le istruzioni dalla RAM e le esegue sui dati contenuti anchessi nella RAM Output (svuotiamo il cestello) –la CPU invia i risultati al monitor o ad altre periferiche di output (stampanti, hard disk, casse acustiche, monitor, dischetti,…) FUNZIONAMENTO DEL PC

27 Il computer è programmabile: come fa a funzionare prima di aver caricato il programma? In altre parole, chi gestisce le fasi 1 e 2 ? (Chi carica il cestello e ruota la manopola?) Queste operazioni (input/output di base) vengono gestite da un programma particolare, detto sistema operativo Questo programma è lunico che non dovete caricare voi, perché si carica da sé durante la fase di bootstrap e rimane sempre presente in memoria Sono sistemi operativi (o ambienti) DOS, LINUX, e naturalmente … WINDOWS FUNZIONAMENTO DEL PC

28 Per approfondire questi concetti relativi ai programmi e alluso che se ne fa è essenziale capire di che natura sono i dati e le istruzioni che il PC può elaborare Il processore è costituito da un insieme di transistor (interruttori), dispositivi elettronici che possono lasciar transitare o interrompere un flusso di corrente Di conseguenza, il PC è in grado di comprendere un linguaggio costituito da un insieme di segnali positivi e negativi (aperto/chiuso) Per questo motivo il PC viene definito come macchina digitale che usa una codifica binaria… DIGITALE è la traduzione (infelice) dellaggettivo inglese digital. Digital deriva da digit, che in inglese significa cifra IL LINGUAGGIO DEL PC

29 RAPPRESENTAZIONE DEI DATI Principio di funzionamento del computer è basato sulla logica binaria : opera con dati espressi utilizzando 2 stati. Es: luce spenta ed accesa, assenza e presenza di corrente, oppure interruttore aperto e chiuso BInary digiT Un singolo interruttore o bit (BInary digiT) può assumere 2 stati. Per convenzione i valori sono: 0 interruttore aperto 1 interruttore chiuso Lunità minima di informazione nel computer è un insieme di 8 bit: 1 byte = 8bit

30 RAPPRESENTAZIONE DEI DATI Per rappresentare più dati, occorre considerare come unità di informazione un gruppo di bit. Es: per rappresentare le prime 4 lettere dellalfabeto si può usare una coppia di bit 00 lettera A 01 lettera B 10 lettera C 11 lettera D Ad ogni insieme di 8 bit corrisponde un carattere dellalfabeto, un simbolo di punteggiatura, una cifra, fino alla rappresentazione di 256 caratteri I dati presenti in memoria centrale sono rappresentati come sequenze di byte La capacità di memoria del computer si misura quindi in byte e nei suoi multipli: 1 kilobyte (KB) = 1024 byte 1 megabyte (MB) = 1024 KB 1 gigabyte (GB) = 1024 MB 1 terabyte(TB) = 1024 GB

31 Codice ASCII Non è difficile immaginare una codifica per la digitalizzazione dei testi Le lettere dellalfabeto sono 24, considerando le maiuscole si arriva a 48, con i segni diacritici (accenti, cediglie, tilde,…) arriviamo a unottantina, con i segni di interpunzione rimaniamo sotto il centinaio E possibile associare ad ogni carattere (lettera minuscola, lettera maiuscola, vocale accentata, segno di interpunzione,…) un numero per trasferirlo al calcolatore (codifica dei caratteri). Esiste una codifica standard che si chiama ASCII: American Standard Code for Information Interchange, che utilizza un codice a 8 bit ( 2 8 = da 0 a 255 codici ) CODIFICA DELLE INFORMAZIONI

32 Esempio di codifica ASCII Il testo: Tradotto (cioè cifrato) in ASCII (utilizzando tre cifre per ogni numero; ad es.: 005, 046, 114, …) diventa: E rappresentato in aritmetica binaria (un byte per lettera) diventa (limitandoci alle prime tre parole delloriginale):


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