Informatica Il computer

Informatica
per Igienisti Dentali
LEZIONE 1
Il computer
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Lezione 1. Il calcolatore
INTRODUZIONE
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Lezione 1. Il calcolatore
L’informatica
È la disciplina scientifica che studia
• I calcolatori
nati in risposta all’esigenza di eseguire “meccanicamente”
calcoli complessi e trattare grosse moli di dati
• I multiformi aspetti relativi
• alla realizzazione di calcolatori sempre più efficienti e
facilmente utilizzabili
• ai problemi che si pongono in relazione all’utilizzo dei
medesimi.
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Lezione 1. Il calcolatore
L’informatica
Obiettivi: Progettare calcolatori
• sempre più efficienti
• sempre più aperti a possibili integrazioni con
altri artefatti tecnologici
• sempre più facilmente utilizzabili da chiunque
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Lezione 1. Il calcolatore
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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Lezione 1. Il calcolatore
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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Lezione 1. Il calcolatore
Tassonomia:classi
• Workstation
• Elevata capacità di elaborazione
• Accessibili da pochi utenti “contemporaneamente”.
• Utenti: piccole imprese, laboratori di ricerca
• Personal computer
• Buona capacità di elaborazione
• Accessibile da un solo utente alla volta
• Automazione di ufficio, uso personale
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Lezione 1. Il calcolatore
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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Lezione 1. Il calcolatore
Nel corso di queste lezioni ci
occuperemo esclusivamente di
personal computer
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Lezione 1. Il calcolatore
Funzioni
Le funzioni svolte da un computer sono:
• Elaborazione di informazioni
• Es: calcolo scientifico, ricerca in un catalogo, …
• Memorizzazione di informazioni
• Es: archivio anagrafico, …
• Trasferimento di informazioni
• Es: internet, …
• Controllo
• Es: controllo delle varie fasi di un esperimento scientifico, …
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Lezione 1. Il calcolatore
Come sono svolte tali funzioni?
A) Un computer è una macchina in grado di
• svolgere operazioni assai elementari,
• ma con grandissima rapidità
(milioni o miliardi di operazioni per secondo)
B) Un computer è programmabile
• un programma è un insieme di istruzioni, che il
computer è in grado di interpretare ed eseguire;
eseguendo programmi diversi, il computer svolge
compiti diversi.
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Lezione 1. Il calcolatore
ALCUNI ASPETTI della
ARCHITETTURA DEL PC
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Lezione 1. Il calcolatore
Distinzione HW/SW
• Hardware:
equipaggiamento fisico del computer.
Parte attiva:
processore
Parte passiva: memoria,
canali di comunicazione,
dispositivi I/O
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Lezione 1. Il calcolatore
Struttura hw del computer
Un computer è costituito da 3 principali componenti:
• il processore
(CPU, Central Processing Unit)
• la memoria centrale
(RAM, Random Access Memory)
• le periferiche
Interconnesse attraverso il bus
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Lezione 1. Il calcolatore
Struttura hw del computer
periferiche
Memoria centrale
CPU
bus
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Lezione 1. Il calcolatore
La scheda madre
Dispositivi memorizzazione permanente
porte
bus
Slot espansione
CPU
Memoria centrale
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Lezione 1. Il calcolatore
Distinzione HW/SW
• Software:
equipaggiamento logico del computer, costituito
dai programmi che fanno svolgere al calcolatore
un insieme di funzioni.
(un programma è un algoritmo codificato in un
linguaggio di programmazione)
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Lezione 1. Il calcolatore
Software
Sw di sistema. programmi
Sw applicativo:
per gestire il computer e
utilizzarne le risorse:
programmi destinati
all’utente finale
ESEMPI
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Sistema operativo
Compilatori
Driver di I/O
Interfaccia con l’utente
...
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ESEMPI
Videoscrittura
Compilazione 740
Gestione biblioteca
Visualizzazione molecole
Controllo impianto industriale
Sequenziazione genoma
…
Lezione 1. Il calcolatore
Distinzione HW/SW
Qualcuno la ha sintetizzata così:
L’hardware è la parte del computer che
puoi prendere a calci,
il software quella contro cui puoi solo
imprecare
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Lezione 1. Il calcolatore
Schema generale
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Lezione 1. Il calcolatore
Il sistema operativo
È un insieme di programmi che:
1. Gestiscono le risorse hw e sw del computer, come:
• L’allocazione e il reperimento delle informazioni nella
memoria
• La comunicazione con e il passaggio dati alle
periferiche
• L’esecuzione dei programmi da parte del processore
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Lezione 1. Il calcolatore
Il sistema operativo
(È un insieme di programmi che:)
2. Permettono all’utente di interagire con la macchina,
come:
A. La gestione per conto dell’utente delle informazioni
che risiedono sul disco fisso (file system)
B. La gestione di una interfaccia con l’utente
C. La gestione dell’accesso alla macchina da parte di
più utenti
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Lezione 1. Il calcolatore
Sistemi operativi per PC
I sistemi operativi per personal computer più
diffusi sono:
• Windows (Microsoft)
• Linux (freeware)
• MacOS (Apple)
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Lezione 1. Il calcolatore
A) 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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Lezione 1. Il calcolatore
B) L’interfaccia utente
• A caratteri (o testuale)
il sistema operativo accetta comandi sotto forma
di linee di testo
Es.:
copy file1 file2
• Visuale
si agisce con un sistema a finestre ed icone,
tramite il mouse, come vedremo nel caso di
Windows
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Lezione 1. Il calcolatore
C) Gestione di più utenti
Nel caso di più utenti, la condivisione delle risorse è
gestita dal sistema operativo.
• Tempo di calcolo e memoria centrale:
più processi di calcolo gestiti simultaneamente
• File nel file system:
• attribuzione ad ogni file del suo proprietario
• gestione di un meccanismo di protezione
• Diritti di accesso
• attribuzione ad ogni utente di login, password, livello di
privilegio
• possibile gestione di gruppi
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Lezione 1. Il calcolatore
Ancora sul file system.
Struttura logica
• Le informazioni memorizzate su disco sono oggetti
chiamati file di dati (o anche documenti).
• Ogni file è caratterizzato da:
•
•
•
•
un nome
la posizione all’interno del file system
alcune informazioni sul tipo di dati contenuto
il proprietario
• Il contenuto di un file è definito dall’utente proprietario
del file.
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Lezione 1. Il calcolatore
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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Lezione 1. Il calcolatore
Struttura logica del file system
• Il file system ha dunque una struttura gerarchica
(in particolare ad albero) nella quale:
• i file di dati sono le estremità (le foglie)
• esiste un’unica directory cui tutta la struttura fa capo
(la radice)
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Lezione 1. Il calcolatore
Struttura logica del file system
Esempio
root
applicazioni
videoscrittura
Cartella sistema
Lezioni informatica
prima settimana
accesso a Internet
lezione
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seconda settimana
laboratorio
Lezione 1. Il calcolatore
Struttura logica del file system
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.
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
Ogni sistema operativo prevede una sintassi per la specificazione
dei cammini.
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Lezione 1. Il calcolatore
Struttura logica del file system
• Nel caso di più utenti, ogni utente possiede i propri file e può
gestirne i diritti d’accesso; può renderli privati (utilizzabili solo
a se stesso), visibili ad altri in sola lettura o in lettura e scrittura,
eseguibili da altri (nel caso di programmi).
• Il gestore del sistema è un utente privilegiato (superuser),
l’unico con diritto di accesso a tutti i file.
• Nel caso dei PC la situazione comune è di un solo utente; in
questo caso i meccanismi di proprietà e di protezione diventano
di scarso rilievo, a meno che non si abbia condivisione in rete
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Lezione 1. Il calcolatore
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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Lezione 1. Il calcolatore
Struttura fisica del file system
Pertanto:
• La struttura fisica del file system può essere
anche molto frammentata
• La gestione della struttura fisica del file system
richiede un impegno computazionale non
indifferente da parte del sistema operativo.
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Lezione 1. Il calcolatore
Visualizzazione del file system
• Quando si accende il personal computer ci si
trova davanti una scrivania (desktop) su cui
compaiono cartelle e documenti.
• Ogni sistema operativo visualizza in modo
particolare i contenuti del file system.
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Lezione 1. Il calcolatore
Visualizzazione del file system
La radice della struttura gerarchica
• In Windows è la directory C:\
• In Linux è la directory root, indicata con /
Nella specifica di un cammino sul file system
i nodi sono separati:
• In Windows dal simbolo \
• In Linux dal simbolo /
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Lezione 1. Il calcolatore
Il formato dei file
• Le informazioni contenute in un file creato con una
data applicazione vengono memorizzate secondo un
particolare formato.
• Ciascuna applicazione è in grado di riconoscere e
operare su file il cui formato è noto all’applicazione
stessa.
• In ambiente Windows il formato dei file è visibile
nell’estensione che compare nel loro nome
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Lezione 1. Il calcolatore
Il formato dei file
• 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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Lezione 1. Il calcolatore