Storia Dell’Informatica
L’informatica è la disciplina che si occupa della raccolta, del trattamento delle informazioni
e dell’elaborazione di dati per mezzo di calcolatori elettronici.
STORIA DELL’INFORMATICA
Fin dall'antichità gli uomini hanno sempre cercato di rendere meno laboriosi i calcoli.
Tra le tappe fondamentali dell’illimitato processo di informatizzazione nella storia
dell’uomo, bisogna ricordare le origini di questa disciplina:
- VIII secolo a.C
In Cina fu inventato il primo pallottoliere mentre presso i Romani era diffuso uno strumento
di calcolo simile detto abaco.
- 1642
Il filosofo francese Pascal costruisce la prima macchina calcolatrice (la pascalina) che
funzionava con ruote dentate e poteva eseguire solo le addizioni. Nel 1671 il meccanismo fù
perfezionato da Guglielmo Leibniz consentendo anche le moltiplicazioni e divisioni.
- Nell’800
Lo sviluppo del calcolo meccanico fu molto veloce, anche se bisogna attendere la fine del
secolo per vedere la nascita delle apparecchiature a schede perforate, che costituirono un
punto di svolta molto significativo.
Questo è il secolo della prima macchina anagrafica e della prima programmatrice (Ada
Lovelace).
Verso la fine del 1800, negli Stati Uniti si presentò un problema molto concreto e urgente:
Uno studioso di statistica, Herman Hollerith adattò la scheda perforata per l'elaborazione
dei dati
del censimento americano del 1890 e fondò la Società IBM (International Business Machine).
- Nel 900
Viene costruito il primo grande computer elettromeccanico (opera di Howard Aiken e di IBM
nel 1937) che prende il nome di MARK 1.
Computers vengono utilizzati per scopi bellici durante la guerra. Nel 1943 viene costruita la
macchina COLOSSUS, per decifrare i messaggi radio dei tedeschi.
A partire dagli anni '50 si parla di "generazioni", basandosi essenzialmente sull'evoluzione
della tecnologia impiegata:
Prima generazione (valvole)
Con l'avvento delle valvole elettroniche nel 1951 si realizzò l'UNIVAC 1 primo calcolatore
elettronico in grado di conservare il programma all'interno della memoria (nel 1950 nasce la
programmazione).
Seconda generazione (transistor) dal 1959
Terza generazione (circuiti integrati = chip) dal 1964
Quarta generazione (microprocessore) dal 1971
vengono realizzate delle Unità Centrali (CPU) ottenute su un unico circuito integrato.
L'avvenimento di maggior rilievo di questa generazione è la diffusione del personal
computer, che ha favorito rivoluzione informatica degli ultimi 30 anni.
I Computer in Generale
COMPUTER
Macchina (calcolatore elettronico) programmabile strutturata attorno ad un
microprocessore, in grado di eseguire calcoli ad altissima velocità. Le applicazioni dei
computer sono infinite ma, da un punto di vista oggettivo, il computer è utile e applicabile
in tutte quelle situazioni in cui esistono problemi che possono essere tradotti in formule di
tipo matematico. È un trasformatore INPUT-OUTPUT per la metabolizzazione di
informazioni, composto da software e hardware.
Hardware
Tutti i componenti fisici del computer (circuiti elettrici ed elettronici, cavi, supporti, e in
generale tutto ciò che si può toccare materialmente);
Software
Tutti i programmi, i dati e i documenti che stabiliscono le procedure di funzionamento della
macchina e che si trovano registrati sui dischi o nella memoria.
Firmware
Software contenuto in una memoria capace di mantiene il programma anche in assenza di
alimentazione elettrica. Una forma intermedia tra hardware e software.
BIT E BYTE
Il funzionamento del computer si basa tutto sulla presenza/assenza di segnale elettrico
all’interno dei milioni e milioni di circuiti che lo compongono.
L’attività del computer consiste essenzialmente nella continua rapidissima combinazione e
propagazione di tutti questi segnali al proprio interno, sotto il controllo del clock.
Tutti i dispositivi informatici di memoria rispecchiano questo dualismo del segnale
(presente/assente, acceso/spento, aperto/chiuso, carico/scarico, on/off, 0/1).
L’elemento minimo di memoria è dunque sempre costituito da un’unità binaria (cioè
un'unità che può trovarsi solo in due possibili stati, senza vie di mezzo) e viene detto bit.
Nei calcolatori, due stati di sollecitazione (acceso o spento) elettrica vengono tradotti nel
linguaggio aritmetico in 0 e 1 del sistema binario (sistema di numerazione in base 2), in Bit
(Binary digit = cifra binaria).
Il Bit è quindi l’unità base dell'informazione per il computer.
Una sequenza ordinata di 8 bit genera il Byte (binary term = termine binario), unità
elementare di memorizzazione dell'informazione.
Dal momento che ogni singolo bit può assumere due stati, un byte può assumere tutti gli
stati da 00000000 a 11111111, con tutte le situazioni intermedie, per un totale di 256
diverse combinazioni (2×2×2… 8 volte =256); il byte viene perciò usato come codice di base,
cioè come un “alfabeto”, per rappresentare le varie informazioni in memoria e su disco.
Tutti i file, di qualunque tipo essi siano, sono sempre composti da sequenze di byte, o
meglio: sono composti da sequenze bit che vengono sempre considerati a gruppi di 8 per
volta.
LA TABELLA ASCII
è un codice convenzionale usato per la rappresentazione dei caratteri di testo attraverso i
byte: ad ogni byte viene fatto corrispondere un diverso carattere della tastiera (lettere,
numeri, segni).
Categorie
I computer sono divisi per categorie secondo la potenza e l'utilizzo.
La distinzione prende in considerazione:
Velocità di calcolo
Velocità di trasferimento dati
Memoria di massa
Memoria centrale
Numero di stazioni
Valore commerciale
Le categorie principali sono:
- PC
I normali computer da casa o da ufficio (detti Personal Computer o semplicemente PC) si
usano per lo più come elaboratori di testo (word processor), per reperire o gestire
informazioni (Internet, basi di dati), come strumenti da ufficio (amministrazione, programmi
gestionali), per la comunicazione (e-mail), per la creatività (audio, video e grafica),
l’intrattenimento multimediale.
I PC possono essere ulteriormente classificati in base alla forma e alle dimensioni della
macchina:
Desktop PC
Vengono detti Desktop Computer i PC con la cassa orizzontale. In origine i PC erano sempre
orizzontali, ma in seguito si sono affermati i modelli a cassa verticale che occupano meno
spazio sulla scrivania
Tower PC
I computer a cassa verticale sono detti Tower Computer. Ne esistono più o meno tre misure
principali: Minitower, Midtower e Fulltower (o Bigtower).
Laptop (Computer portatile)
I computer portatili (Laptop) sono usati da chi deve spostarsi spesso per lavoro avendo
sempre il proprio computer a portata di mano (il che non è ovviamente possibile con un
normale PC). Sono dotati di una batteria che consente un'autonomia di alcune ore per
lavorare anche durante gli spostamenti. I modelli più recenti, di peso e di spessore sempre
minori, vengono detti anche Notebook o TabletPC. A parità di potenza, i portatili sono
molto più costosi dei normali PC e anche più scomodi da usare per via delle dimensioni
ridotte.
Palmare
I Palmari (Palmtop o Pocket PC) sono dei computer di capacità ridotta nati dall'evoluzione
delle agende elettroniche tascabili. Oltre alle normali funzioni delle agende
(appuntamenti, rubrica telefonica, calcolatrice), i palmari sono in grado di svolgere alcune
funzioni base dei computer, come la navigazione in Internet, la posta elettronica,
l'elaborazione di testi, ecc.
- Workstation
Nei laboratori di ricerca e nelle università si trovano spesso computer più potenti (detti
Workstation) usati ancora per il calcolo e la programmazione oppure per la grafica avanzata
(set virtuali, montaggio video, effetti speciali cinematografici, ecc.) e per la ricerca.
- Mainframe
In grandi aziende, nelle banche e ovunque ci sia bisogno di gestire una complessa e delicata
rete di computer e apparecchiature, sono usati grandi computer, detti Mainframe, per la
gestione centralizzata di tutto il sistema.
I mainframe sono macchine centrali a cui fanno capo diversi terminali secondari; in questo
ambito viene usato il termine Minicomputer, per riferirsi ad una macchina che sta a metà
strada fra mainframe e PC, e il termine Microcomputer per riferirsi ad un PC o ad un
terminale di pari potenza. Si tratta comunque di termini piuttosto antiquati e poco
utilizzati.
A volte nelle grandi aziende o negli enti si trovano delle postazioni composte solo da
monitor e tastiera (senza "corpo"). Si tratta di terminali detti dumb terminals (terminali
stupidi) perché non hanno capacità elaborative proprie, ma si appoggiano con un
collegamento via cavo ad un unico mainframe centrale che fornisce da solo tutta la potenza
di elaborazione.
Un caso analogo è quello dei Network computer, che sono sì in grado di elaborare i dati
autonomamente (perciò non sono terminali stupidi), ma non possiedono dischi propri (né
Hard disk, né floppy, né CD). Lo spazio su disco viene loro fornito da un computer centrale
attraverso un collegamento via cavo, senza il quale i network computer non potrebbero
comunque funzionare.
I Network computer presentano un corpo molto piccolo rispetto alle normali dimensioni di
un PC.
- Supercomputer
Infine in ambienti con necessità di calcolo avanzato si usano dei Supercomputer potentissimi
e costosissimi (possono arrivare a costare anche molti milioni di Euro). Si trovano solo presso
i grandi centri di ricerca.
Hardware
I computer funzionano mediante un rapidissimo e continuo trasferimento di segnali elettrici
fra i componenti interni e fra questi e le periferiche esterne.
Propagandosi fra i milioni di circuiti che compongono il computer questi segnali attivano o
disattivano continuamente altri circuiti producendo nuovi segnali che vanno a comandare
altre parti, per centinaia di milioni di volte ogni secondo.
PRINCIPALI COMPONENTI INTERNI DEL COMPUTER
I COMPONENTI INTERNI sono i principali costituenti di un computer che ne permettono il
funzionamento.
Scheda Madre (Motherboard)
La scheda madre fa da supporto e connessione per tutti i componenti interni del computer e
contiene inoltre una serie di circuiti adibiti al controllo delle varie parti. In alcuni casi
svolgono anche le funzioni audio, video e di rete.
Sulla scheda madre si inseriscono come componenti separati il Microprocessore (o CPU), la
RAM e le varie schede di espansione; vi si trovano inoltre le prese per il collegamento
dell'hard disk e dei drive per i dischi mobili (floppy, CD e DVD).
Un componente che fa parte integrante della scheda madre è il BIOS (Basic Input/Output
System). Il suo scopo è quello di gestire la fase di accensione del computer.
Il BIOS conserva in una ROM la sequenza di istruzioni di avvio che viene eseguita
automaticamente ad ogni accensione del computer. L'operazione di avvio è detta boot che
comprende 3 fasi:
- Verifica dell'hardware
- Attivazione dell'hardware installato
- Verifica della presenza del sistema operativo e suo caricamento.
In una piccola memoria RAM (alimentata da una batteria interna) sono conservate le
informazioni relative all'hardware installato ed alcuni parametri che possono essere
impostati dall'utente.
Microprocessore o CPU (Central Processing Unit)
Parte fondamentale dell'hardware del computer.
Questo componente esegue tutti i calcoli, gestisce il trasferimento di dati attraverso la
memoria e i dischi, attiva o disattiva i componenti della macchina.
Il ritmo di lavoro della CPU è cadenzato da un segnale elettrico detto clock, costituito da
rapidissimi impulsi che si ripetono centinaia di milioni di volte per secondo. La velocità del
clock (e quindi della CPU) si misura in MegaHertz (MHz: milioni di impulsi per secondo) o in
GigaHertz (GHz: miliardi di impulsi per secondo).
In alcuni computer questo componente può essere direttamente integrato sulla scheda
madre, ma di solito viene tenuto come componente separato e comunque dotato di un
dissipatore di calore e una ventola di raffreddamento (il lavoro della CPU produce molto,
molto calore).
I BUS sono set di conduttori (fili, connessioni in un circuito integrato, ecc.) che connettono
le varie unità funzionali di un computer. Ci sono bus all’interno della CPU e bus che
connettono la CPU con le periferiche e la memoria. L’ampiezza del bus, come per esempio il
numero di fili che lo compongono, determina la quantità di dati che questo può trasportare.
La maggior parte dei microprocessori attuali ha bus interni ed esterni a 32 o a 64 bit.
Memoria centrale o RAM (Random Access Memory)
Memoria temporanea dove vengono conservati i dati in corso di elaborazione e le istruzioni
del programma in esecuzione. Si cancella completamente
Quando si interrompe l'alimentazione elettrica (es: spegnendo il computer) essa si cancella
completamente. Quindi i calcolatori sono dotati anche di altri tipi di memoria (memoria di
massa) verso cui, la RAM trasferisce i dati memorizzati per una memorizzazione
permanente.
Attualmente la capacità della RAM si misura in MegaByte (Mbyte) o Gigabyte (Gbyte).
Se la RAM non è sufficiente per contenere tutti i dati necessari ad una elaborazione, il
computer esegue un'operazione detta swap (baratto) che consiste nel liberare spazio dalla
RAM copiando temporaneamente informazioni su disco rigido (memoria di massa) per essere
recuperate in un secondo tempo.
Questa operazione tende a rallentare ogni elaborazione del calcolatore perchè la
lettura/scrittura su disco è enormemente più lenta rispetto alla lettura/scrittura su RAM.
La ROM (Read Only Memory): contrariamente alla RAM, la memoria ROM non esiste in
forma di componente separato e individuale, esistono invece numerose piccole ROM
incorporate all'interno dei vari circuiti integrati (sulla scheda madre, sulle schede
d'espansione, ecc.) come nel BIOS.
Aree di memoria usate per immagazzinare temporaneamente dati
- Cache
Quando un'applicazione richiede informazioni, controlla prima l'area cache per vedere se
quei dati sono già disponibili e in caso positivo li preleva velocizzando il caricamento.
- Buffer
Memoria tampone nel trasferimento dati (es: ad una stampante)
Disco Fisso (Hard Disk)
Memoria permanente del computer, in cui si conservano tutti i documenti, i dati e i
programmi. La sua capacità si misura in GigaByte (Gbyte: miliardi di byte).
Esistono in commercio diversi modelli, più o meno veloci e capienti. In più, oltre ad essere i
principale componente interno per la memorizzazione permanente del computer, è
disponibile anche in versioni estraibili o come periferica esterna mobile per la
memorizzazione.
Drive per unità ottiche o magnetiche
I componenti hardware definiti Drive permettono la lettura o la lettura/scrittura di supporti
di memorizzazione come:
- Floppy: dischi magnetici oggi in disuso.
- CD e DVD: dischi ottici in materiale plastico letti e scritti mediante laser.
Scheda d'espansione
Espandono le funzioni della scheda madre per pilotare dispositivi interni od esterni.
Tali componenti possono essere già integrati nella scheda madre.
Le più importanti sono:
- La scheda video (su cui si connette il monitor) da cui dipende tutto ciò che riguarda in
generale le prestazioni grafiche;
- La scheda audio, attraverso cui il computer è in grado di produrre o registrare suoni.
- La scheda di rete, per le connessioni alla rete o tra elaboratori.
- Altri tipi di schede, per funzioni particolari (es: acquisizione video o audio).
DISPOSITIVI PERIFERICI
LE PERIFERICHE (o dispositivi periferici di Input/Output o di I/O, o di Ingresso/Uscita) sono
tutti i dispositivi che mettono in comunicazione il computer con l’esterno.
Possono essere:
- Solo di ingresso: inviano dati al computer senza riceverne (es: mouse, tastiera)
- Solo di uscita: ricevono dati dal computer senza inviarne (es: monitor e casse audio)
- Di ingresso e di uscita: inviano e ricevono dati (es: dischi e memorie).
I dispositivi di I/O più comuni sono:
Tastiera, Monitor, Masterizzatori, Modem, Mouse, Stampanti, Videocamera, Casse, Scanner,
Tavoletta grafica , ecc.
MEMORIE DI MASSA
Sono tutti i supporti (dischi e nastri) su cui vengono registrati i dati da conservare, sono
quindi memorie di massa i DVD e i CD come gli hard disk.
Lo spazio di memoria, come abbiamo già accennato in precedenza, viene espresso in Byte
(memoria richiesta da un carattere) e i sui multipli.
Le principali memorie di massa sono:
- Dischi magnetici: Floppy, Hard Disk e Zip
- Dischi ottici: CD e DVD
- Dischi magneto-ottici: MOD (Magneto Optical Disk)
- Nastri magnetici: DAT (Digital Audio Tape)
Software
Il Software è l'insieme di programmi e tecniche di programmazione che permettono il
funzionamento degli elaboratori.
Si può suddividere in 3 categorie:
- Di base;
- Applicativo;
- Di rete.
Software di base
Moduli e programmi che interagiscono con Firmware e Hardware a loro volta classificabili in:
- Interfaccia utente: interfaccia uomo/macchina (bios).
- Sistema operativo: coordinatore dei vari componenti.
- Software di utilità: configurazione del sistema.
SISTEMA OPERATIVO
Per Sistema Operativo (OS o software di sistema) si intende un gruppo di programmi che
gestisce il funzionamento di base del computer. Il sistema operativo rimane sempre attivo
dal momento in cui viene caricato (all’accensione della macchina) fino allo spegnimento.
L'OS gestisce tutte le funzioni generali della macchina, come l’aspetto grafico delle
visualizzazioni su monitor, la scrittura e la lettura dai dischi, la messa in esecuzione e la
chiusura dei vari programmi, la ricezione e trasmissione di dati attraverso tutti i dispositivi
di I/O.
Il sistema operativo risiede sull’hard disk come tutti gli altri programmi e viene caricato
nella memoria RAM all’accensione della macchina.
I sistemi operativi più diffusi oggi sono:
- Windows della Microsoft
- MacOS della Apple per i computer Macintosh,
- Linux e Unix
Software applicativo
Programmi realizzati utilizzando le prestazioni che offre il sistema operativo, come le
applicazioni gestionali destinate alle esigenze specifiche di un utente o di un'azienda e tutto
ciò che riguarda l'office automation (software necessario al lavoro d'ufficio. Es: Word, Excel,
ecc.).
Volendo classificare gli applicativi per categoria potremmo dividerli in:
- Utilità di Sistema
programmi per migliorare la gestione e la sicurezza della macchina (antivirus, programmi
per l'ottimizzazione delle risorse, per il controllo dello stato del sistema o la pulizia
dell'hard disk).
- Office Automation
programmi di ausilio nei normali lavori d'ufficio
(creazione e elaborazione di testi (word processor), gestione di basi di dati (database), fogli
di calcolo, posta elettronica, navigazione in Internet).
- Applicazioni aziendali
create per le necessità specifiche delle aziende
(programmi per la fatturazione o per la gestione del personale, dei magazzini, dei
macchinari industriali).
- Strumenti di sviluppo
programmi per la creazione di oggetti multimediali (pagine Web, animazioni e CD
interattivi), elaborazione audio/video/immagini, programmi che servono per la creazione
di nuovi applicativi (authoring tools).
- Giochi e svago
giochi, emulatori, lettori audio e video.
Software di rete
La scienza che si occupa delle trasmissioni dei dati mediante elaboratori è la Telematica
(Termine che nasce dalla fusione dei termini TELEcomunicazione e InforMATICA).
I software di rete sono programmi realizzati per permettere ad un insieme di computer e
dispositivi connessi fra di loro, di condividere file e altre risorse. Una rete può connettere un
piccolo numero di utenti, ad esempio all'interno di un dipartimento, in questo caso
parleremo di rete locale (LAN) oppure può connettere diversi utenti dislocati su un'ampia
area geografica (WAN).
La rete permette una relazione che avviente tra 2 programmi (client e server) che per
interagire usano un sistema comune di comunicazione (protocolli di comunicazione) fatto di
un insieme di regole e convenzioni mediate da determinati supporti hardware.
Il client è il programma che fa le richieste e il server quello che le soddisfa. Nonostante
l’idea client/server possa essere utilizzata anche su un singolo computer, rimane un idea
concepita per le reti. In una rete, infatti, la modalità client/server permette di
interfacciare differenti prorammi distribuiti nella rete stessa.
I dati possono essere trasmessi mediante collegamento fisico (cavo in rame, coassiale, fibra
ottica) o mediante infrarossi e onde radio.
La trasmissione dati può avvenire mediante segnale Analogico (che può rappresentare un
numero infinito di valori) o Digitale (che può rappresentare un numero finito di valori). I
dati analogici provengono abitualmente da misurazioni, il suono di un modem sulla linea
telefonica è analogico, perché può assumere un ampio spettro di frequenze, la rete GSM è
invece digitale.
Oggi, la rete più famosa al mondo è internet, una rete mondiale di computer interconnessi
mediante protocollo TCP/IP (dal 1982), alla quale si può accedere e trovare informazioni,
fare acquisti, parlare con altri utenti e molto altro.
Nasce nel 1958 negli Stati Uniti come ARPAnet.
Lo scopo originale di internet era militare, in seguito è stata usata per collegare le
Università statunitensi ma una evoluzione inarrestabile l'ha diffusa su scala mondiale e usata
per innumerevoli scopi.
