Competenze Informatiche Modulo Base – Sezione 1 Ideato e realizzato dal Centro ICT di Ateneo nell’ambito della Convenzione con la Facoltà di Lettere e Filosofia

INTRODUZIONE Concetti base relativi all’ICT Definizione di computer Hardware e software

Introduzione all’Information Technology La parola “Informatica” deriva dal francese “Informatique” e dall’unione di due termini infor(mazione) + (auto)matica. Il termine è stato coniato per denotare la disciplina che studia l’uso dei calcolatori elettronici per elaborare l’informazione. La parola informatica può essere vista come corrispondente dell’inglese Computer Science (Scienza dei Calcolatori). L’ICT (Information & Communication Technology) indica l’insieme delle tecnologie che uniscono le funzioni dell’informatica alla trasmissione dei dati, in modo da poter realizzare applicazioni distribuite attraverso la cooperazione di più computer.

Che cos’è il computer? Il mezzo che permette l’elaborazione e la fruizione delle informazioni è il calcolatore elettronico o computer. Il computer come noi lo conosciamo nasce da studi condotti durante la II guerra mondiale ed ha, quindi, poco più di 50 anni di vita. Si tratta certamente di una delle macchine di maggior successo nella storia delle scienze ed oggi conta innumerevoli campi di applicazione. Ecco una lista di alcuni settori nei quali l’introduzione del calcolatore ha avuto un impatto molto significativo: calcolo scientifico; automazione industriale; didattica multimediale; comunicazione (posta elettronica, internet); grafica computerizzata; commercio elettronico; intrattenimento (videogames); ecc., ecc.

Com’è fatto il computer? Uno dei punti di forza del computer consiste nella sua duplice natura hardware e software. Possiamo iniziare lo studio del nostro calcolatore osservando che il computer non è altro che un elaboratore elettronico, cioè una macchina in grado di elaborare le informazioni utilizzando componenti elettrici, elettronici e meccanici. Anche se oggi la cosa ci appare del tutto naturale, fino a pochi decenni or sono l’idea di una macchina fisica in grado di manipolare una cosa immateriale come l’informazione era considerata irrealizzabile.

Hardware: definizione L’hardware è l’insieme dei dispositivi fisici, elettronici e meccanici che costituiscono l’elaboratore e che permettono l’esecuzione materiale delle operazioni. Di solito si dice che è la parte che si può “toccare” o “prendere a calci”. In realtà l’hardware non comprende solo l’esterno del calcolatore, ma anche il suo interno.

Hardware: esempi Ad esempio, se provassimo a costruire una lista di componenti hardware potremmo elencare: il processore; l’hard disk; la scheda video; la scheda di rete; il monitor; la tastiera; il mouse; l’alimentatore; la webcam; la stampante… … e chi più ne ha più ne metta!

Software: definizione Il software, invece, è l’insieme delle applicazioni, dette anche “programmi”, finalizzate alla risoluzione di un determinato problema o allo svolgimento di particolari attività. Il software consiste in una serie di istruzioni date alla macchina hardware affinchè essa svolga determinati compiti. Il punto di forza dei computer, l’idea di fondo alla base del loro successo, sta nel fatto che queste istruzioni possono essere codificate e conservate nella macchina stessa. Ma anche nel fatto che…

Software: definizione (2) …Il software cambia a seconda dell’utilizzo che se ne deve fare! In questo modo la stessa macchina hardware diviene, di volta in volta, una macchina diversa. Per fissare questo concetto pensiamo a come il nostro personal computer divenga una macchina da scrivere, uno strumento per disegnare, una consolle da videogiochi, ecc. a seconda del software che stiamo utilizzando…

Software: esempi E’ possibile distinguere tra due principali categorie di software: il software di sistema e quello applicativo. Il software di sistema, il cui esempio principale è il cosiddetto sistema operativo, ha lo scopo di permettere all’utente di interagire facilmente con l’hardware, sfruttandone a pieno le potenzialità . Esempi di sistemi operativi sono: Microsoft Windows Xp; Linux; MAC OSX.

Software: esempi (2) Il software applicativo, è formato dall’insieme di programmi che permettono lo svolgimento di uno specifico compito. Studieremo in maggior dettaglio alcuni software applicativi nelle sezioni 2, 3 del Modulo Base. Alcuni esempi di software applicativi famosi sono: il pacchetto Office della Microsoft, che permette la scrittura (Word), la gestione di database (Access), la creazione di presentazioni (Power Point) e la gestione di Fogli Elettronici (Excel); Firefox, famoso browser ovvero un software che permette la navigazione in Internet; Eudora, notissimo programma che gestisce la ricezione e l’invio di e-mail.

Tipi di computer Supercomputer Mainframe e Mini Personal Computer Server Notebook Palmari

Tipi di Computer: i Supercomputer I computer non sono tutti uguali, ma possono essere classificati in base alla loro potenza ed al loro utilizzo. Nelle prossime diapositive descriveremo alcuni esempi. i Supercomputer: sono i computer più potenti e vengono impiegati, tra l’altro, nella progettazione industriale e nelle previsioni atmosferiche; Ad esempio, il supercomputer SX-8 progettato dalla NEC è composto da 4096 processori capaci di eseguire 65 trilioni di operazioni al secondo. Evidentemente, queste macchine sono estremamente costose e di difficile impiego e quasi sempre sono utilizzati da organismi statali e militari.

Tipi di Computer: Mainframe e Mini I Mainframe: Sono computer progettati per essere usati da molti utenti contemporaneamente attraverso i terminali. Questi ultimi sono composti essenzialmente da uno schermo e da una tastiera che devono comunicare con il sistema centrale. In realtà, i terminali non sono dei computer, ma piuttosto delle periferiche input/output. Soprattutto nel passato sono stati impiegati da banche, linee aeree, compagnie di assicurazioni e università. I Minicomputer I minicomputer (anche detti semplicemente “mini”) possono essere descritti come dei mainframe meno potenti (ovvero pensati per essere utilizzati da un numero minore di utenti). Anch’essi sono posti al centro di una rete di terminali, ognuno dei quali lavora con il minicomputer come se fosse indipendente dagli altri. Quando necessario, gli utenti possono condividere direttamente sia programmi e dati, sia le periferiche (ad es., le apparecchiature di stampa).

Tipi di computer: le workstation Le workstation sono state i primi computer progettati per uso individuale; hanno alto rendimento e medio-piccole dimensioni; Sono impiegate soprattutto in ambienti lavorativi di calcolo scientifico e matematico e per lo sviluppo di grafica tridimensionale. Un tipico studio per applicazioni audio/video basato su workstation.

Tipi di computer: Personal Computer La grande diffusione e l’enorme successo dell’informatica, assieme alle evoluzioni tecnologiche che hanno consentito la costruzione di calcolatori di piccole dimensioni, bassi consumi e costi contenuti, hanno portato nei primi anni ’80 all’introduzione del personal computer (PC). Studieremo tra poco in maggior dettaglio le caratteristiche del PC, per ora ci limitiamo a considerarne l’enorme diffusione che ha portato allo sviluppo di tutta una serie di prodotti. Ad esempio: i Desktop, sono i cosiddetti computer “da scrivania”, dedicati al singolo utente che hanno costi contenuti e capacità elaborative autonome e sono progettati per essere posizionati permanentemente in casa o in ufficio.

Tipi di computer: I Server Server computer Con la diffusione delle reti di calcolatori (alle quali è dedicato una successiva sezione di questo Modulo Base) sono stati introdotti i cosiddetti Server Un Server è un elaboratore che, all’interno di una rete di calcolatori, offre qualche servizio di comunicazione o elaborazione. Spesso i server ospitano raccolte di dati (DataBase) e programmi a cui si può accedere da un Client, cioè da un qualsiasi altro elaboratore della rete che chiede un servizio. Oggi i server sono spesso realizzati in forma e dimensioni tali da poter essere ospitati in appositi “armadi”.

Tipi di computer: i Notebook I Notebook o “Laptop”: sono computer portatili, leggeri e maneggevoli, progettati per un utilizzo pratico e frequente in qualunque situazione grazie ad una batteria ricaricabile che ne consente il funzionamento autonomo; sono progettati per essere estremamente leggeri anche a scapito della dotazione di periferiche (schermi piccoli, memorie limitate, poche porte di connessione, ecc.); Nel 2006, per la prima volta, la vendita di portatili ha superato quella di pc desktop. Molti modelli di Notebook sono corredati da una apposita unità detta “docking station”, che ne rende possibile l’uso in maniera equivalente ad una postazione fissa da ufficio (ad esempio, mediante la connessione ad uno schermo più grande e a delle memorie di maggiore capacità

Tipi di computer: Palmari I Palmari: Sono piccoli computer designati in inglese con il termine “palmtop” o con la sigla PDA (Personal Digital Assistant); hanno la grandezza di un palmo della mano, originariamente erano stati pensati come una sorta di agenda (organizer) elettronica, ma sono diventati sempre più complessi e sofisticati, tanto da diventare un vero e proprio pc, o meglio un pocket pc (pc tascabile); Si prestano molto bene a determinate applicazioni (ad esempio, il GPS – Global Positioning System) e tendono ad integrare le funzioni di telefonia cellulare.

Il Modello di Von Neumann Componenti fondamentali di un moderno calcolatore elettronico

Una macchina universale Verso la metà del secolo scorso, sotto l’impulso dello sforzo bellico dovuto alla II guerra mondiale, gli sviluppi dell’elettronica hanno reso possibile costruire dispositivi che sono particolarmente adatti ed efficienti per la memorizzazione e la successiva elaborazione di stringhe di bit. La disponibilità di una macchina in grado di elaborare l’informazione in formato binario e di farlo in maniera “programmata” sono la base dell’architettura dei moderni calcolatori elettronici. I computer che utilizziamo oggi hanno tutti una struttura che può essere descritta mediante un modello che ha preso il nome da un matematico ungherese, John Von Neumann.

Una macchina universale (2) Durante gli anni della II guerra mondiale ed in quelli immediatamente successivi, Von Neumann fece parte del team che progettò questo nuovo tipo di macchina che avrebbe avuto la larghissima diffusione che oggi conosciamo. Utilizzando la codifica universale fornita dal codice binario, l’idea fu quella di memorizzare nella macchina non solo i dati, ma anche le istruzioni che le occorrevano per svolgere determinate operazioni. Ciò rendeva la macchina “programmabile”, cioè non era più necessario reinserire le istruzioni a ogni esecuzione ottenendo un minor spreco di tempo ed una maggiore velocità di operazione. Lo scopo originale di queste macchine era quello di calcolare a grandissima velocità le complesse tabelle numeriche che occorrevano per i calcoli balistici relativi alle traiettorie dei proiettili (da qui il nome di “calcolatori”).

Le componenti fondamentali di un moderno calcolatore elettronico Modello di Von Neumann La struttura descritta dal Modello di Von Neumann comprende sei unità fondamentali: L’Unità di controllo si occupa di controllare tutte le operazioni del calcolatore, interpretare le istruzioni prelevate dalla memoria e inviare alle altre unità i segnali per l'esecuzione delle operazioni L’Unità aritmetico-logica, detta ALU (Arithmetic & Logic Unit), fornisce la capacità di effettuare operazioni aritmetiche di base Queste due unità sono spesso integrate in una CPU, Central Processing Unit – Unità di Elaborazione Centrale CPU ALU Controllo MEMORIA PERIFERICHE dati istruzioni Ingresso Uscita BUS Le componenti fondamentali di un moderno calcolatore elettronico

Modello di Von Neumann (2) La Memoria che ha lo scopo di conservare le istruzioni e i dati da elaborare e i risultati ottenuti dalle elaborazioni; L’Unità di ingresso (Input) che immette le informazioni nel calcolatore per farle elaborare; L’Unità di uscita (Output) che riceve le informazioni dalla memoria del calcolatore per renderle pronte all’uso; le unità di ingresso e uscita sono anche dette periferiche Il Bus, vero e proprio canale di comunicazione che consente ai dati di transitare fra diversi componenti del calcolatore. CPU ALU Controllo MEMORIA PERIFERICHE dati istruzioni Ingresso Uscita BUS Le componenti fondamentali di un moderno calcolatore elettronico

Modello di Von Neumann: funzionamento (2) In queste ipotesi, per ogni istruzione del programma: la CPU, tramite la sua parte Controllo, ordina il prelevamento di una istruzione dalla Memoria; la decodifica, cioè la interpreta capendo quali azioni comporta; la esegue utilizzando le opportune unità coinvolte durante l’esecuzione può, di volta in volta: usare la ALU effettuare altri accessi in Memoria per leggere o scrivere dati effettuare operazioni di ingresso (per es. leggi un dato dalla tastiera) o di uscita (per es. visualizza il risultato sul video). CPU ALU Controllo MEMORIA PERIFERICHE dati istruzioni Ingresso Uscita Segnali di controllo Spostamento dati e/o istruzioni