Da
Informatica
Informazione
automatica
Studia le macchine e le procedure per
il trattamento automatico delle
informazioni
Da Telecomunicazioni +
Informatica
Telematica
Studia l’impiego delle tecnologie
informatiche alle telecomunicazioni
Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande - 2005
1
Computer
Sistema di elaborazione delle informazioni
programmabile
costituito da
Hardware
+
Software
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2
Categorie di computer
•
•
•
•
•
•
Supercomputer
Mainframe
Minicomputer
Workstation
Personal computer
Laptop computer o notebook
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3
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.
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5
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
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6
Hardware
Memorizzazione
Periferiche di
ingresso
(Input)
Elaborazione
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Periferiche
di uscita
(Output)
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Le principali periferiche
Ingresso (Input)
•
•
•
•
•
•
•
Tastiera
Mouse
Scanner
Microfono
Videocamera
Fotocamera
Lettore CD
ROM o DVD
• Digitalizzatore
vocale
• Touchpad
• Track ball
Uscita (Output)
•
•
•
•
•
Monitor
Stampante
Plotter
Altoparlanti
Sintetizzatore
vocale
Ingresso/Uscita (I/O)
• Modem
• Drive Floppy Disk
• Drive Hard Disk
• Masterizzatore CD
ROM o DVD
• Touchscreen
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8
Uno schema logico del computer
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9
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)
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10
CPU
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)
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11
C.P.U. & R.A.M.
Memoria
cache
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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
12
Il ciclo di lavoro della CPU
1. Fetch
preleva dalla memoria centrale l’istruzione da
eseguire
2. Decode
interpreta l’istruzione prelevata
3. Execute
esegue l’istruzione attivando i segnali di controllo
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13
Diversi tipi di memoria
Memoria
centrale
Memorie
esterne o
di massa
R.A.M
Random Access Memory
R.O.M
Read Only Memory
Floppy disk
1,4
MB
(Magnetico)
Hard disk
da 20 GB
(Magnetico)
CD-ROM
650-700 MB (Ottico)
DVD
4-17
GB (Ottico)
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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
Contenitori di dati e programmi
CD-ROM
Permanenti
DVD
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15
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.
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16
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
Interno
Aumenta capacità *** Diminuisce velocità
Registri della
Cache interna
Cache esterna
CPU
(I livello)
(II livello)
Interno
RAM
Hard disk
Hard disk su
locale
Server di rete
Diminuisce capacità *** Aumenta velocità
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Esterno
Esterno
17
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
01110010
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18
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
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19
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
01000001
3
00110011
?
00111111
E così via ……….
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20
Codifica binaria delle informazioni (2)
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.
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21
Codifica binaria delle informazioni (3)
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-GreenBlue) 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=16.777.216 .
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22
Codifica binaria delle informazioni (4)
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.
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23
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.
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24
Informazioni e file
Avremo quindi file di tipo diverso a seconda delle informazioni contenute:
•Testi
•Video
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
•Programmi
per i testi alcune estensioni sono doc, txt, rtf, pdf;
•File di sistema
per le immagini: jpg, bmp, gif
•Immagini
•Suoni
e così via.
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25
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
File eseguibili
File di testo
File grafici
File video
File audio
sys, lib
com, exe, bat
txt, rtf, pdf, doc
gif, jpg, bmp, …..
mov, mpg, avi, ….
wav, mid, mp3, …..
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26
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:
1.
Uso di programmi di compressione per ridurre le dimensioni dei
file che poi, per essere utilizzati, sono riportati alle dimensioni
originali (scompattati) . Esempio winzip
2.
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.
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27
Misura delle memorie
Per indicare la capacità delle memorie e le dimensioni di un file si
usano i multipli del
BYTE
KB (Kilobyte) = 210 = 1024 Byte
MB (Megabyte) = 1024 KB
GB (Gigabyte)
= 1024 MB
TB (Terabyte) = 1024 GB
……………………….
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28
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.
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29
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.
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30
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
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31
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
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32
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
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33
Classificazione
• Sistema Operativo
del
software
Software di sistema
• Drivers dei dispositivi
• Utilities
• Produttività individuale
• Comunicazione
Software
• Gestione aziendale
• Applicazioni scientifiche
Software applicativo
• Multimedialità
• Didattica
• Studi professionali
• Giochi
• ---------Corso di Informatica - Concetti di base - Raffaele Grande - 2005
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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
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35
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
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36
Esempi di Sistemi Operativi
DOS
Interfaccia
testuale
Monotasking
Microsoft
Windows
Interfaccia
grafica
Multitasking
Microsoft
Unix
Interfaccia
testuale
Multitasking
Bell Laboratories
Linux
Interfaccia
Multitasking
testuale e grafica
Open source
(gratuito)
OS 2
Interfaccia
grafica
Multitasking
IBM
Mac OS
Interfaccia
grafica
Multitasking
Apple
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37
SW applicativo
Programmi generici o general purpose
• Elaborazione testi
• Tabelle di calcolo
• Gestione archivi e
database
• Comunicazioni
• Presentazioni
• Grafica
Programmi specifici
•
•
•
•
•
•
Giochi
Contabilità
Gestione aziendale
Didattica
Studi professionali
Desktop publishing
• Multimedialità
E molto altro ancora……
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38
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.
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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
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