Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande - 2005
Da Informazione automatica Studia le macchine e le procedure per il trattamento automatico delle informazioni Informatica Da Telecomunicazioni + Informatica Studia l’impiego delle tecnologie informatiche alle telecomunicazioni Telematica Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Computer programmabile Sistema di elaborazione delle informazioni
costituito da Hardware Software + Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Categorie di computer Supercomputer Mainframe Minicomputer Workstation Personal computer Laptop computer o notebook Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

I supercomputer sono sistemi con enorme potenza e velocità di calcolo e vengono usati per scopi particolari che richiedono la soluzione di complessi sistemi di equazioni matematiche come le simulazioni di fenomeni fisici o i calcoli astronomici. I mainframe sono sistemi di grandi dimensioni con elevatissima capacità di memoria (centrale ed esterna) e potenza di calcolo, sono in grado di gestire centinaia di terminali. I minicomputer sono sistemi di dimensioni inferiori a quelle dei mainframe e possono servire contemporaneamente decine di terminali. Un terminale è composto da una tastiera e un monitor che consentono soltanto di inserire e ricevere dati senza capacità elaborativa propria. In questo caso si parla di terminale “stupido” Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

I Personal Computer sono sistemi utilizzati da singole persone per attività individuali. Sempre più spesso oggi i PC sono collegati in rete e quindi consentono anche un lavoro di gruppo. Se un personal computer viene utilizzato come terminale di un mainframe, avendo capacità elaborativa propria, viene detto terminale “intelligente” I notebook o computer portatili sono sistemi molto simili ai Personal computer da tavolo per quanto riguarda le prestazioni, la dotazione di periferiche e i campi di uso, pur essendo molto più leggeri e facilmente trasportabili. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Hardware e Software L’hardware è l’insieme di tutti i dispositivi fisici (elettrici, elettronici, meccanici, magnetici, ecc.) che costituiscono il sistema Il software è l’insieme dei programmi che funzionano sul sistema, utilizzano l’hardware e formano un filtro tra utente e hardware Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Hardware Memorizzazione Elaborazione Periferiche di uscita (Output)
Periferiche di ingresso (Input) Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Le principali periferiche
Ingresso (Input) Uscita (Output) Ingresso/Uscita (I/O) Tastiera Mouse Scanner Microfono Videocamera Fotocamera Lettore CD ROM o DVD Digitalizzatore vocale Touchpad Track ball Modem Drive Floppy Disk Drive Hard Disk Masterizzatore CD ROM o DVD Touchscreen Monitor Stampante Plotter Altoparlanti Sintetizzatore vocale Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Uno schema logico del computer Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Unità centrale Secondo lo schema di Von Neumann il programma, registrato in memoria centrale, viene letto, decodificato ed eseguito dalla CU (Control Unit) che emette i segnali di controllo verso tutte le altre componenti del sistema: l’Arithmetic & Logic Unit (ALU), la memoria centrale e le periferiche. CU e ALU costituiscono la CPU (Central Processing Unit) Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

C P U L’Unità Centrale di Elaborazione (Unità di Controllo + Unità Aritmetico Logica) è il componente principale di un computer, nei personal computer coincide con il microprocessore La velocità del processore è data dalla frequenza del suo orologio interno (clock) e si misura in MHz (Megahertz = milioni di cicli al sec) La potenza di calcolo di un processore si misura invece in MIPS (Milioni di Istruzioni Per Secondo) Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

C.P.U. & R.A.M. La memoria centrale del computer si indica con la sigla RAM (Random Access Memory) e contiene il programma in esecuzione e i dati coinvolti nell’elaborazione La cache (interna o di I livello ed esterna o di II livello) è una memoria ad alta velocità che si interpone tra CPU e RAM per velocizzare il prelievo delle informazioni da parte della CPU. Nella cache vengono mantenuti i dati che, in ogni fase, sono più usati dalla CPU Memoria cache Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Il ciclo di lavoro della CPU
Fetch preleva dalla memoria centrale l’istruzione da eseguire Decode interpreta l’istruzione prelevata Execute esegue l’istruzione attivando i segnali di controllo Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Diversi tipi di memoria
R.A.M Random Access Memory R.O.M Read Only Memory Memoria centrale Floppy disk ,4 MB (Magnetico) Hard disk da 20 GB (Magnetico) CD-ROM MB (Ottico) DVD GB (Ottico) Memorie esterne o di massa Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Caratteristiche delle memorie
RAM Memoria di lettura/scrittura Temporanea (volatile) ROM Memoria di sola lettura Permanente Memorie esterne o di massa: Floppy disk Hard disk CD-ROM DVD Contenitori di dati e programmi Permanenti Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Riepilogando La memoria R.A.M. contiene il programma e i dati coinvolti nell’elaborazione in corso e perde tutti i suoi contenuti quando il computer viene spento. La memoria R.O.M. contiene informazioni che il computer deve sempre avere per poter effettuare la fase di avviamento e quindi è permanente e non si può modificare (di sola lettura). Le memorie esterne (dischi) mantengono nel tempo dati e programmi, quindi sono permanenti e di grande capacità. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Gerarchia delle memorie
Abbiamo sottolineato come in un computer ci siano diversi tipi di memoria: si può stabilire una “gerarchia delle memorie” che mette in evidenza le loro caratteristiche e le loro differenze di capacità e velocità andando dall’esterno verso l’interno o viceversa Esterno Interno Aumenta capacità *** Diminuisce velocità Registri della CPU Cache interna (I livello) Cache esterna (II livello) Hard disk locale Hard disk su Server di rete RAM Interno Esterno Diminuisce capacità *** Aumenta velocità Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

0 1 1 1 0 0 1 0 La memorizzazione delle informazioni
Nei sistemi digitali tutte le informazioni sono memorizzate in forma binaria in quanto questa è la forma che richiede il minor numero di simboli (due soli 0 e 1) e quindi di stati elettrici dei circuiti (acceso/spento; on/off). I simboli binari sono detti bit (binary digit). Il bit è anche la più piccola informazione possibile in quanto rappresenta la scelta tra due sole possibilità e viene quindi usato come unità di misura dell’informazione. L’unità di misura della capacità di memoria è invece il BYTE costituito da otto bit Un esempio di byte è BYTE BIT Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Codifica delle informazioni
In generale un codice è un’associazione tra un significato e un insieme di simboli di un alfabeto. Un codice binario usa un alfabeto di due soli simboli (i bit 0 e 1). Con un tale alfabeto con un bit si possono rappresentare 21=2 informazioni (0 e 1), con due bit 22=4 informazioni (00, 01, 10, 11); con tre bit 23=8, in generale con n bit si possono rappresentare 2n informazioni diverse. Le informazioni coinvolte nei processi di elaborazione, specialmente nelle applicazioni multimediali, sono di tipi diversi: Dati numerici Testi Immagini ferme e in movimento Suoni I vari tipi di informazione sono convertiti in binario (digitalizzazione) attraverso codici diversi che hanno in comune la caratteristica di essere binari Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Codifica binaria delle informazioni (1)
I numeri sono codificati nel sistema di numerazione binario, che utilizza le due sole cifre 0 e 1, con modalità diverse a seconda che si tratti di numeri interi o numeri reali I testi sono codificati con codici standard binari che associano a ciascun carattere alfanumerico un gruppo di bit, ad esempio A ? E così via ………. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Il codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange) codifica ogni carattere con 7 bit e quindi, dal momento che 7 bit si possono combinare in 27=128 modi diversi, si rappresentano 128 caratteri diversi: 26 lettere minuscole (a – z) 26 lettere maiuscole (A – Z) 10 cifre numeriche (0 – 9) Segni di punteggiatura (. , : ; ? ! …..) Caratteri speciali (“ £ $ % & / ( ) ^ = * § + - …………) Caratteri di controllo (caratteri non stampabili) Per esigenze di completezza e di internazionalizzazione : codifica di testi con vocali accentate, in greco, cirillico, cinese, giapponese etc sono stati creati codici più estesi che utilizzano un maggior numero di bit per ogni carattere come l’ASCI esteso a 8 bit o l’UNICODE, inizialmente a 16 bit, e in seguito esteso a 32, di cui l’ASCII è un sottoinsieme. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Le immagini sono scomposte in punti (PIXEL da Picture Element) ciascuno dei quali, poi, è codificato con un certo numero di bit. E’ abbastanza evidente che quanto maggiore è il numero dei pixel tanto migliore è la qualità dell’immagine. La risoluzione è data dal numero di pixel in orizzontale per quello in verticale, ad esempio 800X600. La profondità di colore è data dal numero di bit usati per codificare i colori fondamentali di ciascun pixel, ad esempio in una codifica RGB (Red-Green-Blue) 8 bit per il rosso, 8 per il verde e 8 per il blu, per un totale di 24 bit e un totale di colori possibili di 224= Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

I suoni sono digitalizzati per campionamento temporale e ogni campione è codificato con un certo numero di bit. Anche in questo caso quanto maggiore è il numero di campioni di suono prelevati in un secondo (frequenza di campionamento) tanto migliore è la qualità del suono. Ogni campione è codificato con un certo numero di bit, più alto è questo numero migliore è la qualità della riproduzione. Il numero di bit necessari raddoppia per la codifica di segnali stereo. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Il file Sulle memorie di massa tutte le informazioni sono memorizzate all’interno di una struttura detta file Ciascun file è caratterizzato da un nome, da un tipo, da una dimensione e da una posizione all’interno di una struttura più ampia chiamata file system Un esempio di file system è quello usato dal sistema operativo Windows costituito dall’insieme di cartelle, sottocartelle e file residenti su ciascun disco presente nel sistema. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Informazioni e file Avremo quindi file di tipo diverso a seconda delle informazioni contenute: Testi Immagini Suoni Video Programmi File di sistema All’interno di ciascuna categoria si possono avere diversi tipi di codifica che danno origine a formati di file diversi. Oltre che dalla forma dell’icona ad essi associata i diversi tipi di file si distinguono anche da una estensione che viene aggiunta al nome: ad esempio per i testi alcune estensioni sono doc, txt, rtf, pdf; per le immagini: jpg, bmp, gif e così via. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Tipi di file Abbiamo già accennato al fatto che, come esistono diversi tipi di informazione, così esistono diversi tipi di file Soprattutto quando si usano o si realizzano applicazioni multimediali è necessario avere dimestichezza con diversi tipi di file Le principali categorie di file sono: estensioni File di sistema sys, lib File eseguibili com, exe, bat File di testo txt, rtf, pdf, doc File grafici gif, jpg, bmp, ….. File video mov, mpg, avi, …. File audio wav, mid, mp3, ….. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Compressione dei file Come si è visto sia per le informazioni grafiche che per quelle audio sono necessarie grandi quantità di bit per la loro codifica, questo comporta problemi di capacità per la memorizzazione e di tempo per la trasmissione a distanza di questi file. Per diminuire le dimensioni dei file sono disponibili due sistemi: Uso di programmi di compressione per ridurre le dimensioni dei file che poi, per essere utilizzati, sono riportati alle dimensioni originali (scompattati) . Esempio winzip Uso di codici di compressione che codificano le informazioni (audio, grafiche e video) con un minore numero di bit, mantenendo il più possibile inalterata la qualità della rappresentazione. Esempio file mp3 per la musica, mpeg per il video etc. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Misura delle memorie Per indicare la capacità delle memorie e le dimensioni di un file si usano i multipli del BYTE KB (Kilobyte) = = Byte MB (Megabyte) = KB GB (Gigabyte) = MB TB (Terabyte) = GB ………………………. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Le copie di sicurezza dei dati
I contenuti delle memorie possono essere persi per cause accidentali: guasti, virus ecc. E’ opportuno quindi fare delle copie dei dati importanti. Questa operazione viene spesso indicata col termine BACKUP Per il backup dei dati vengono utilizzati dei supporti di memoria che, a seconda della quantità di dati da copiare, vanno dai semplici floppy disk agli ZIP disk ai CD-ROM e alle unità a nastro magnetico (Data cartridge). Il backup deve essere eseguito ogni volta che i dati sono variati. I dati importanti di un’azienda possono essere salvati una o più volte al giorno. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Protezione dei dati Per limitare l’accesso ai dati solo alle persone autorizzate si può fare uso di password (gruppi di caratteri alfanumerici) che devono essere digitate per accedere all’uso del computer o di alcuni archivi in esso memorizzati. Alcune volte alla password può essere abbinato un badge (scheda da inserire in una apposita periferica di lettura) Per proteggere i dati da danneggiamenti dovuti a mancanza di alimentazione elettrica si possono usare dispositivi UPS (Uninterruptible Power Supply o gruppi di continuità) che garantiscono un’alimentazione elettrica sufficiente per salvare i dati e chiudere il sistema in modo corretto. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

I virus informatici I virus del computer sono programmi nascosti, capaci di diffondersi e di replicarsi trasmettendosi da un computer all’altro attraverso i dischi e le reti. Possono provocare effetti fastidiosi o veri e propri danni come la cancellazione dei dati o il blocco del sistema. La difesa consiste nell’uso di programmi antivirus che però, per essere efficaci, devono essere continuamente aggiornati. Alcuni tipi di virus: Cavalli di Troia Bombe a orologeria Bombe logiche Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Software di sistema & Software applicativo Il software di sistema (o di base) non svolge nessuna applicazione particolare ma è indispensabile al funzionamento generale dell’hardware con cui è in contatto diretto e offre una macchina virtuale al software applicativo e all’utente Il software applicativo esegue specifiche applicazioni (elaborazione testi, contabilità, giochi, ecc.) e utilizza l’hardware attraverso il software di sistema Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Firmware BIOS (Basic Input Output System)
Il BIOS, memorizzato nella ROM, svolge le seguenti funzioni principali: gestisce l’avvio del computer esegue il POST (Power-On Self-Test) memorizza le impostazioni di sistema riguardanti il processore, la memoria centrale e le periferiche Le impostazioni del BIOS possono essere modificate tramite il Setup del BIOS Il programma di setup può essere lanciato digitando combinazioni di tasti subito dopo l’accensione. Comunemente è sufficiente premere il tasto Canc Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Classificazione del software Sistema Operativo Drivers dei dispositivi Utilities Software di sistema Produttività individuale Comunicazione Gestione aziendale Applicazioni scientifiche Multimedialità Didattica Studi professionali Giochi Software Software applicativo Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Il Sistema Operativo E’ il software fondamentale del computer e gestisce tutto il suo funzionamento dall’accensione allo spegnimento. Le sue funzioni principali sono: La gestione delle risorse del computer (unità centrale e periferiche) La gestione dei file (i contenuti delle memorie esterne) La gestione dei programmi applicativi La gestione dell’interfaccia con l’utente La gestione della sicurezza Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Tipi di Sistema Operativo
A interfaccia utente testuale (a comandi) A interfaccia grafica (GUI Graphical User Interface) Multitasking in grado di gestire più attività contemporaneamente Multiutente in grado di far lavorare più utenti contemporaneamente Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Esempi di Sistemi Operativi
DOS Interfaccia testuale Monotasking Microsoft Windows Interfaccia grafica Multitasking Unix Bell Laboratories Linux Interfaccia testuale e grafica Open source (gratuito) OS 2 IBM Mac OS Apple Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

SW applicativo Programmi generici o general purpose Programmi specifici Giochi Contabilità Gestione aziendale Didattica Studi professionali Desktop publishing Multimedialità Elaborazione testi Tabelle di calcolo Gestione archivi e database Comunicazioni Presentazioni Grafica E molto altro ancora…… Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Installazione dei programmi
Normalmente il software viene distribuito su CD-ROM o, recentemente, su DVD. Per utilizzarlo è necessario eseguire l’installazione sull’hard disk dove poi il programma rimarrà e potrà essere usato ogni volta che si vuole. L’installazione copia il programma sull’hard disk e crea le condizioni per la sua esecuzione sul sistema operativo in funzione sulla macchina. Le procedure di installazione sono abbastanza standardizzate e guidano l’utente passo passo fino alla conclusione dell’operazione. Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

Diritti d’autore (copyright) del software Quando si acquista un programma non se ne acquisisce la proprietà ma il diritto di usarlo, cioè la licenza d’uso. Licenza monoutente Licenza multiutente Shareware software distribuito gratuitamente ma soggetto ai diritti d’autore, si può usare per un certo periodo di tempo, al termine del quale è necessario acquistarlo. Freeware software completamente gratuito, può essere liberamente copiato e distribuito. Open source software gratuito di cui è disponibile anche il codice sorgente. Gli utenti possono contribuire al suo sviluppo e ampliamento Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande

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