01 Architettura del Computer

Laboratorio di Informatica (Chimica)
Lezione 01: Architettura del Computer.
Walter Cazzola
Dipartimento di Informatica e Comunicazione
Università degli Studi di Milano.
e-mail: [email protected]
Walter Cazzola
Lezione 01: Architettura.
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Nozioni Generali
L’informatica
è la disciplina scientifica che studia:
Î I calcolatori, nati in risposta all’esigenza di eseguire
“meccanicamente” operazioni ripetitive, e
Î Gli algoritmi, nati in risposta all’esigenza di definire
procedure “meccaniche” per la soluzione di problemi.
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Nozioni Generali
Obiettivi: Progettare calcolatori
Îsempre più efficienti
Îsempre più aperti a possibili integrazioni con
altri artefatti tecnologici
Îsempre più facilmente utilizzabili da chiunque
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Tassonomia: criteri
I parametri sulla base dei quali generalmente
vengono classificati i calcolatori sono:
– Il numero di utenti che vi possono accedere
–
–
–
–
“contemporaneamente”
La capacità di memoria
La velocità di elaborazione
L’affidabilità
Il costo
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Tassonomia: classi
Mainframe
– Grande capacità di memoria e di elaborazione
– Accessibili da centinaia di utenti “contemporaneamente”.
– Utenti: grandi imprese, enti pubblici.
Minicomputer
– Elevata capacità di elaborazione
– Accessibili da decine di utenti “contemporaneamente”.
– Utenti: medie e grandi imprese
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Tassonomia: classi
Workstation
– Elevata capacità di eleborazione
– Accessibili da pochi utenti “contemporaneamente”.
– Utenti: piccole imprese, laboratori di ricerca
Personal computer (il nostro caso)
–
–
–
Buona capacità di elaborazione
Accessibile da un solo utente alla volta
Automazione di ufficio, uso personale
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Tassonomia: classi
Supercalcolatori
–
–
–
Grande capacità di elaborazione
Elaborazione scientifica, modelli matematici.
in via di estinzione per elevato rapporto
costo/prestazioni.
Sistemi multiprocessore.
– Grande capacità di elaborazione
– Elaborazione scientifica, modelli matematici.
– Rapporto costo/prestazioni inferiore rispetto ai
supercalcolatori
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Funzioni
Le funzioni svolte da un computer sono:
Î Elaborazione di informazioni
Î Memorizzazione di informazioni
Î Trasferimento di informazioni
Î Controllo
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Architettura del PC: HW
Hardware: equipaggiamento fisico del computer.
Parte attiva: processore
Parte passiva: memoria, canali di comunicazione,
dispositivi I/O
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Architettura del PC: HW (segue)
Un computer è costituito da 3 principali componenti:
– processore,
– memoria, e
– periferiche
Interconnesse attraverso il bus
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Architettura del PC: HW (segue)
Îprocessore (CPU: Central Processing Unit)
Îmemoria centrale ad accesso diretto (RAM: Random Access Memory)
ÎCanale di comunicazione (bus)
ÎPeriferiche
ALU
Interfaccia
di I/O
Interfaccia
di I/O
Interfaccia
di I/O
Interfaccia
di I/O
CPU
Memoria
Centrale
(RAM)
Bus Dati
Bus Indirizzi
Bus di Controllo
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Architettura del PC: SW
Software: equipaggiamento logico del computer,
costituito dai programmi che fanno svolgere al
calcolatore un insieme di funzioni.
(programma è un algoritmo codificato in un
linguaggio di programmazione)
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Architettura del PC: SW (segue)
Sw di sistema:
– programmi per la gestione delle risorse del
sistema (es., drivers, fs)
– Programmi per lo sviluppo di software
applicativo (es., compilatori)
– la GUI di interfaccia con l’utente (es.,
X11, windows).
Sw applicativo: programmi destinati all’utente
finale (es. editor, word processor, etc ...)
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Architettura del PC: HW/SW
La distinzione tra HW e SW spesso viene
sintetizzata in:
ÎHW è la parte del computer che puoi
prendere a calci,
ÎSW quella contro cui puoi solo imprecare
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Schema Generale
Programmi
Applicativi
Sistema Operativo
Shell
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CA
D
ri
o
t
pila
m
o
C
HW
anca
e B
tion
Ges
Programmi di
Sistema
Uti
lity
Gestione Biblioteca
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Il Sistema Operativo
È un insieme di programmi che gestiscono le
risorse hw e sw del computer, come:
– L’allocazione ed il reperimento delle informazioni
nella memoria;
– La comunicazione con ed il passaggio dati alle
periferiche
– L’esecuzione dei programmi da parte del
processore
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Il Sistema Operativo (segue)
È un insieme di programmi che permettono all’utente
di interagire con la macchina, come:
–
–
–
la gestione
disco fisso
la gestione
la gestione
più utenti
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delle informazioni che risiedono sul
(file system);
di una interfaccia con l’utente;
dell’accesso alla macchina da parte di
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Sistemi Operativi per PC
I sistemi operativi per personal computer più
diffusi sono:
– Windows (Microsoft)
– Linux (Freeware)
– MacOS (Apple)
Il laboratorio verterà su Windows
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Il File System
Il file system è la componente del sistema
operativo preposta alla gestione delle
informazioni permanenti, che risiedono su
disco.
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Struttura Logica del File System
– Le informazioni memorizzate su disco sono oggetti
chiamati file (o anche documenti).
– Ogni file è caratterizzato dal nome, dalla posizione
all’interno del file system e da altre informazioni
– Il contenuto di un file è definito dall’utente
proprietario del file.
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Struttura Logica del File System
– Esiste un altro tipo di file, la directory (o
anche cartella o folder) che è un contenitore
di file (documenti o altre cartelle).
– L’utente può organizzare l’insieme dei propri
file attraverso le directory.
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Struttura Logica del File System
Il file system è strutturato gerarchicamente (in
particolare è strutturato ad albero):
Îi file di dati sono in fondo alla gerarchia (cioè
sono le foglie dell’albero);
Îesiste un’unica directory cui tutta la struttura
fa capo (la radice dell’albero)
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Struttura Logica del File System
Esempio
root
Lezioni informatica
applicazioni
Cartella sistema
videoscrittura
accesso a
Internet
prima settimana
lezione
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seconda settimana
laboratorio
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Struttura Logica del File System
Î Ogni file all’interno del file system è individuato in
base alla sua posizione nell’albero, cioè al cammino
(path) che si deve percorrere per raggiungerlo
partendo dalla radice.
Î Per esempio se voglio indicare la lezione della prima
settimana del corso di informatica devo specificare
il cammino:
radice/Lezioni di informatica/prima settimana/lezione
Î Ogni sistema operativo prevede una sintassi per la
specificazione dei cammini.
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Struttura Fisica del File System
La struttura fisica del file system è gestita dal
sistema operativo, che, su richiesta di memorizzazione
di un file su disco, di volta in volta deve:
– Trovare spazio sufficiente (non necessariamente
contiguo) per memorizzare il file
– Attivare il trasferimento dei dati
– Aggiornare delle tabelle opportune per essere in
grado di recuperare il file nella sua interezza quando
verrà nuovamente richiesto dall’utente.
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Struttura Fisica del File System
Pertanto:
Î La struttura fisica del file system può essere anche
molto frammentata
Î La gestione della struttura fisica del file system
richiede un impegno computazionale non indifferente da
parte del sistema operativo.
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Visualizzazione del File System
Quando si accende il personal computer ci si trova
davanti un desktop su cui compaiono cartelle e
documenti.
Ogni sistema operativo visualizza in modo
particolare i contenuti del file system.
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Visualizzazione del File System
La radice della struttura gerarchica
Î In Windows è la directory C:\
Î In Linux è la directory root, indicata con /
Nella specifica di un cammino sul file system i
nodi sono separati:
Î In Windows dal simbolo \
Î In Linux dal simbolo /
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Il Formato dei File
Î Le informazioni contenute in un file creato con una
data applicazione vengono memorizzate secondo un
particolare formato.
Î Ciascuna applicazione è in grado di riconoscere e
operare su file il cui formato è noto all’applicazione
stessa.
Î In ambiente Windows il formato dei file è visibile
nell’estensione che compare nel loro nome
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Il Formato dei File (segue)
Alcuni formati:
– prova.txt è il file di nome prova di tipo testo;
– prova.doc è il file nome prova creato con il programma di
–
–
–
videoscrittura Word;
prova.exe è il file di nome prova creato con un
traduttore, e scritto quindi in linguaggio macchina,
pronto per essere eseguito;
prova.xls è il file nome prova creato con il programma di
gestione di foglio elettronico Excel;
prova.bmp è il file nome prova creato con un programma
di acquisizione o manipolazione di immagini.
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