Università degli Studi di Napoli “Federico II” Facoltà di Medicina e Chirurgia Corso di Laurea in Infermieristica Corso di “Sistemi di Elaborazione delle Informazioni” A.A. 2011/2012 Prof. Ing. Ivan Giammona [email protected] 15.05.2011 1 Modulo 1 Concetti base delle Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione (ICT) 15.05.2011 2 Informatica • Il termine informatica deriva dalla contrazione delle parole INFORmazione e autoMATICA, e fa riferimento a tutti quei contesti in cui l’informazione viene elaborata, memorizzata e trasmessa mediante apparecchiature elettroniche in modo automatico. 15.05.2011 3 Hardware e Software Hardware Software ⇒è il termine utilizzato per indicare un qualunque componente fisico di un computer: i circuiti elettronici, la tastiera, il lettore CD-Rom, il monitor, ecc. ⇒ in italiano programmi. Il termine fa riferimento ad una sequenza di istruzioni che guidano il processore verso la risoluzione di un problema e permettono all’hardware di funzionare. Nota: un programma è una sequenza di istruzioni scritte in un linguaggio di programmazione. 15.05.2011 4 Tipi di computer 1. Supercomputer ⇒ 2. Mainframe ⇒ 3. elaboratore meno potente di un mainframe, ma utilizzabile da più utenti contemporaneamente attraverso terminale. Workstation ⇒ 5. elaboratore centrale molto potente e veloce in grado di gestire centinaia o migliaia di utenti collegati tramite terminali. Mini computer ⇒ 4. elaboratore potentissimo, costoso e di grosse dimensioni, in grado di gestire migliaia di utenti e svolgere calcoli complessi in poco tempo. computer utilizzati per specifiche applicazioni (es. calcoli scientifici, progettazione grafica CAD) Personal computer (PC) ⇒ è un computer utilizzabile da un utente per volta, da cui il termine personal. Esiste anche in versione portatile (Laptop o Notebook). 15.05.2011 5 Tipi di computer 6. Palmare, PDA, SmartPhone ⇒ computer di dimensioni tali da stare nel palmo della mano. Spesso con caratteristiche e prestazioni paragonabili a quelle di un PC. Nel caso di uno smartphone con tutte le caratteristiche proprie di un telefono cellulare. 7. Server di rete ⇒ computer configurato come gestore di una rete, che determina a quali risorse possono accedere gli altri computer collegati (documenti, immagini, audio, video, programmi). 8. Network computer ⇒ È un computer non dotato di memoria di massa locale, ma capace di avviarsi e caricare il Sistema Operativo dalla rete. In pratica è una nuova forma di terminale. 15.05.2011 6 Utilizzatori di computer 1. Operatore ⇒ 2. Programmatore ⇒ 3. è l’utente che conosce uno o più programmi ed utilizza il computer solo attraverso essi. è colui che conosce almeno un linguaggio di programmazione ed è in grado di tradurre l’algoritmo nelle istruzioni del linguaggio conosciuto. Analista o Ingegnere del software ⇒ si occupa di studiare una problematica e sviluppare una soluzione o procedimento risolutivo del problema (algoritmo). Di solito il lavoro dell’analista passa nelle mani del programmatore per la codifica del programma (traduzione dell’algoritmo in un linguaggio di programmazione). Nota: esempi di linguaggi di programmazione sono: C/C++, Java, Pascal, Basic, Cobol, Fortran. 15.05.2011 7 Esempio di Problema Sviluppare un software in grado di far calcolare e visualizzare al computer la somma tra due numeri interi. Nota: il problema viene commissionato ad un Analista o Software Engineer. 15.05.2011 8 Esempio di Algoritmo Inizio In pratica l’algoritmo si compone di una sequenza finita di passi elementari che permettono, partendo dai dati iniziali, di calcolare i risultati finali attesi. Leggi A Passi dell’algoritmo Leggi B SA+B Visualizza S Fine Nota: l’algoritmo sopra mostrato è descritto con un formalismo chiamato Diagramma a blocchi. 15.05.2011 9 Esempio di Algoritmo (2) 1. Chiedi il primo numero N1 2. Chiedi il secondo numero N2 Passi dell’algoritmo 3. Calcola la somma di N1 e N2 e poni il risultato in S 4. Visualizza S Nota: lo stesso algoritmo per il calcolo della somma di 2 numeri descritto in linguaggio naturale. 15.05.2011 10 Requisiti fondamentali di un Algoritmo Un algoritmo deve: 1. avere un numero finito di passi 2. essere fatto di passi elementari (eseguibili materialmente dall’esecutore) 3. avere passi che non siano ambigui 4. arrivare a termine (produrre dei risultati) 15.05.2011 11 Esempio di Programma Program Somma; Var A,B,S: integer; Begin read(A); read(B); S : = A + B; write(S); End. Istruzioni del programma In pratica un programma si compone di una sequenza finita di istruzioni scritte in un determinato linguaggio di programmazione. Nota: il programma sopra riportato è scritto in linguaggio Pascal. 15.05.2011 12 Il PC può eseguire tale programma? Program Somma; Var A,B,S: integer; Begin read(A); read(B); S : = A + B; write(S); End. Il programma scritto in un linguaggio ad alto livello, quale ad esempio il Pascal, non è direttamente eseguibile dal Computer. E’ necessaria una operazione di traduzione dal linguaggio ad alto livello verso il linguaggio macchina, le cui istruzioni risulteranno finalmente comprensibili al Processore del PC. L’operazione di traduzione è svolta da un particolare software detto compilatore, da cui il nome dell’operazione compilazione. Nota: il programma sopra riportato è scritto in linguaggio Pascal. 15.05.2011 13 L’Hardware del PC Componenti base del Personal Computer Il Case: ⇒ è il contenitore dei componenti del PC; ⇒ disposto verticalmente (tower o miditower); ⇒ orizzontalmente (desktop); case tower case miditower 15.05.2011 case desktop 15 Componenti base di un Personal Computer Il case contine: ⇒ la Scheda madre o Motherboard su di essa sono stampati i circuiti e alloggiati i seguenti componenti hardware: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ CPU o Processore Memoria centrale (ROM e RAM) Clock (orologio di sistema) Bus di sistema Slot per Schede di espansione Porte di connessione delle periferiche. 15.05.2011 16 La scheda madre (Motherboard o Mainboard) Aggiornato al 06-04-2009 15.05.2011 17 Componenti base di un Personal Computer Il case contiene anche i Dispositivi di memorizzazione di massa, tipo: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ disk drive hard disk lettore CD/DVD masterizzatore CD/DVD lettore di schede di memoria (SD, CF, MMC) 15.05.2011 18 Memorie di massa - Dispositivi Hard disk Disk drive Lettore CD/DVD Masterizzatore CD/DVD 15.05.2011 19 Memorie di massa - Supporti Floppy Disk Hard disk DVD CD 15.05.2011 20 Componenti di un Personal Computer esterni al case Dispositivi di Input / Output (ingresso/uscita) ⇒ tastiera ⇒ monitor ⇒ stampante ⇒ scanner ⇒ modem ⇒ ecc. 15.05.2011 21 Macchina di Von Neumann Con il termine elaboratori elettronici si designano sistemi informatici basati su un medesimo modello teorico chiamato macchina di Von Neumann, ma dotati di caratteristiche ed utilizzi molto diversi. Il modello o macchina di Von Neumann nasce nel 1945 e sulla base di esso viene realizzato il primo calcolatore digitale a programma memorizzato, l’EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). 15.05.2011 22 Macchina di Von Neumann 15.05.2011 23 CPU (Unità centrale di elaborazione) o Processore CPU: Central Processing Unit Controlla il funzionamento delle componenti hardware Esegue le istruzioni dei programmi (milioni di istruzioni al secondo) La CPU contiene: l’unità di controllo (CU: Control Unit) l’unità aritmetico logica (ALU: Arithmetic Logic Unit) registri bus (dati, indirizzi, controllo) memoria cache (nei moderni processori – L1, L2) La velocità di elaborazione della CPU si misura in MHz (milioni di cicli al secondo) ed attualmente anche in GHz (miliardi). Produttori di CPU: ⇒ Intel (Pentium, Celeron, Centrino, Dual Core); ⇒ AMD (Athlon, Sempron, Phenom) 15.05.2011 24 Processore Schema logico-funzionale BUS INDIRIZZI Registri Memoria Cache A.L.U. BUS DATI INTERNO C.U. BUS CONTROLLO 15.05.2011 25 Struttura interna del Processore Memoria e periferiche Processore 15.05.2011 26 Elaborazione (esecuzione dei programmi) L’esecuzione di una singola istruzione in codice macchina da parte della CPU avviene secondo tre passi in sequenza. • fetch (lettura) legge dalla memoria la prossima istruzione da eseguire. • decode (decodifica) determina il tipo di istruzione che deve essere eseguito. • execute (esecuzione) richiede lo svolgimento di tutte le azioni necessarie (micro-operazioni) per l’esecuzione dell’istruzione. Ciascuna azione viene richiesta al componente opportuno. 15.05.2011 27 Il Clock (orologio del sistema) Il clock scandisce il tempo con cui il PROCESSORE e gli altri componenti del PC devono lavorare. Quando il PROCESSORE riceve un impulso (un battito) dal clock, allora svolge una operazione, ad esempio la somma tra due numeri. Quindi la velocità del clock, cioè il numero di impulsi al secondo, regola la velocità con la quale la CPU svolge le operazioni. Se il clock è pari a 1 kilohertz, allora questo invierà 1000 impulsi al secondo alla CPU ed essa eseguirà 1000 operazioni al secondo. Clock di 1MHz = CPU eseguirà 1 milione di operazioni al secondo Clock di 1GHz = CPU eseguirà 1 miliardo di operazioni al secondo Clock di 3GHz = CPU eseguirà 3 miliardi di operazioni al secondo 15.05.2011 28 Prestazioni del Processore Le prestazioni del processore dipendono da molti fattori tra cui: • Set di istruzioni: le istruzioni semplici (tipo addizione) vengono eseguite in breve tempo, quelle complesse (tipo moltiplicazione) richiedono tempi di esecuzione più lunghi • CISC possiedono istruzioni che vengono eseguite in molti cicli di clock • RISC svolgono solo semplici istruzioni di un ciclo di clock • Grado di parallelismo dell’ALU: più grandi (quantità di bit) sono i numeri sui quali la ALU può operare, cioè svolgere addizioni, sottrazioni, ecc. maggiore è la capacità di elaborazione del processore. • Frequenza di clock: la frequenza di clock è direttamente proporzionale al numero di istruzioni svolte nell’unità di tempo e quindi alla velocità di esecuzione dei programmi (esempio un processore ad 1Ghz esegue 1.000.000.000 di istruzioni al secondo). 15.05.2011 29 Generazioni di processori Marca Modello Clock Mhz Anno Mos Technology 6510 1 1981 Intel 8088 4.77-8 1979 Intel 8086 8-12 Intel 80286 Intel Bus dati Bus indir. 8 bit 16 bit 20.000 16 bit 20 bit 1979 29.000 16 bit 20 bit 8-20 1982 134.000 16 bit 24 bit 80386 16-40 1985 275.000 32 bit 32 bit Intel 80486 25-100 1989 1,2 milioni 32 bit 32 bit Intel Pentium I 60-200 1994 3,1 milioni 32 bit 32 bit Intel Pentium II 233-450 1997 7,5 milioni 32 bit 36 bit Intel Pentium III 450-1.200 1998 9,5 milioni 32 bit 36 bit Intel Pentium IV 1.300-2.200 2001 42 milioni 32 bit 36 bit AMD Athlon64 2.000-2.600 2003 154 milioni 64 bit 40 bit 15.05.2011 Transistor circa 1000 30 Esempi di Processore Processore Athlon64 della AMD Processore Pentium 4 della INTEL 15.05.2011 31 Esempi di Processore Processore Core 2 Duo della INTEL Processore Core i7 della INTEL 15.05.2011 32 Gerarchia di memorie del PC 15.05.2011 33 Memoria centrale - ROM ROM è acronimo di Read Only Memory La memoria ROM è costituita da circuiti elettronici a semiconduttore è collegata alla CPU tramite il bus dati esterno; La ROM come dice il nome è una memoria a sola lettura; La ROM è non volatile, cioè non perde il contenuto se il PC non è alimentato dalla corrente il tempo di accesso per leggere un dato è dell’ordine dei nanosecondi (miliardesimi di secondo); 15.05.2011 34 Memoria centrale - ROM La funzione della ROM è quella di contenere alcuni programmi fondamentali per permettere l’avvio del PC alla sua accensione, cioè quando la memoria RAM è vuota, ovvero senza Sistema Operativo; I programmi contenuti nella ROM sono: il P.O.S.T. che ha il compito di controllare e verificare la funzionalità dei componenti del PC; il B.I.O.S. che contiene i programmi più elementari per gestire l’Input/Output, tra cui il programma che si occupa di caricare il S.O. dalla memoria di massa nella RAM (Bootstrap); 15.05.2011 35 Memoria centrale - RAM RAM è acronimo di Random Access Memory La memoria RAM è costituita da circuiti elettronici a semiconduttore; Essa è collegata alla CPU tramite un bus dati esterno; La RAM rappresenta la memoria di lavoro, in essa sono memorizzati i programmi e i dati sui quali lavora la CPU; La RAM è volatile, cioè perde il contenuto se il PC non è alimentato dalla corrente; 15.05.2011 36 Memoria centrale - RAM Il tempo di accesso alla RAM (lettura e scrittura di un dato) è dell’ordine delle decine di nanosecondi; L’unità elementare di memorizzazione è il BIT ma l’accesso in lettura/scrittura avviene per gruppi di 8 bit (Byte) o multipli del byte; 15.05.2011 37 Unità di misura della memoria BIT: unità elementare di informazione, può valere 0 o 1 BYTE: gruppo di 8 bit, esempio: 01101010 La capacità di immagazzinamento della memoria si misura in numero di byte e suoi multipli tipo: 1KiloByte 1MegaByte 1GigaByte 1TeraByte = 1024 Byte = 1024 KByte = 1024 MByte = 1024 GByte = circa 1.000 Byte = circa 1.000.000 Byte = circa 1.000.000.000 Byte = circa 1.000.000.000.000 Byte Nota: Ogni carattere viene memorizzato nella memoria attraverso il suo codice ASCII ad 8 bit, e quindi occupa un BYTE. 15.05.2011 38 Il codice ASCII A ciascun carattere corrisponde una seuqenza di 8 bit (1 byte), che rappresenta la sua codifica ASCII. 15.05.2011 39 Memoria centrale RAM Indirizzo Esempio di memoria RAM di capacità pari ad 1 Kilobyte, cioè 1024 byte. Contenuto 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 2 1 0 0 0 0 0 0 1 3 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 Ad ogni locazione di memoria corrisponde un byte (8 bit), quindi in base al sistema di numerazione binario, in ogni cella possiamo memorizzare valori compresi tra 0 e 255. 0 1 0 0 0 1 0 0 1023 0 1 0 0 1 0 0 0 15.05.2011 40 Esempio di memoria RAM Lato dei contatti da inserire nello slot. Le memorie RAM dei moderni PC si presentano sotto forma di schedine, che vanno inserite negli appositi alloggiamenti della scheda madre. Ogni modulo (schedina) può avere una capacità variabile da 1GByte a 4GByte. Un modulo di memoria RAM della capacità di 2 GByte costa circa € 25,00. Il prezzo varia a seconda della velocità di accesso ai dati. Maggiore è la velocità, maggiore sarà il costo. 15.05.2011 41 Il Bus di sistema Il bus è un circuito di collegamento, che si occupa di: fare in modo che ciascun componente possa collegarsi a tutti gli altri per trasferire dati di controllare che due componenti non cerchino di trasferire dati contemporaneamente. È un mezzo di trasmissione condiviso, e quindi: tutti i dispositivi vedono i dati trasmessi affinché venga garantita l’integrità dei dati, una sola componente per volta può trasmettere sul bus 15.05.2011 42 Il Bus di sistema (2) È composto da più conduttori disposti in parallelo sui quali viaggiano i segnali elettrici che trasportano i dati da un componente all’altro ed è logicamente diviso in: Bus dati, trasferisce i dati tra le componenti dell’elaboratore Bus indirizzi indica la sorgente o la destinazione dei dati RAM CPU Esempio di bus dati a 8 bit (8 fili) 15.05.2011 43 Altre componenti hardware Le Schede di espansione consentono ai vari dispositivi di comunicare con la CPU, ad esempio: ⇒ scheda video (gestisce le comunicazioni tra CPU e MONITOR) ⇒ scheda audio (gestisce le comunicazioni tra CPU e ALTOPARLANTI) Una scheda con 3 porte USB e 2 porte Firewire. Una scheda video con uscita VGA e uscita TV. 15.05.2011 44 Porte di connessione delle periferiche Le schede di espansione o di interfaccia hanno delle porte che servono a collegare i dispositivi esterni alla CPU: Parallela (sigla LPT): collegamento stampante e scanner Seriale (sigla COM): connessione modem Porte per il collegamento di mouse e tastiera USB (Universal Serial Bus): porta veloce per la connessione dei nuovi tipi di periferiche (stampante, scanner, webcam, fotocamere e videocamere digitali) a riconoscimento automatico (plug and play). VGA: serve per collegare il Monitor Audio In/Out: per collegare altoparlanti e microfono 15.05.2011 45 La memoria di massa I dispositivi appartenenti alla categoria delle memorie di massa servono per l’archiviazione permanente di dati e programmi, in quanto trattengono le informazioni memorizzate anche in assenza di alimentazione. Tra i principali dispositivi abbiamo: • Hard disk drive • Floppy disk drive • CD-ROM, CD-R, CD-RW • DVD • Pen Drive • Schede di memoria (SD, CF, MMC, ecc.) • Tape Drive (nastro magnetico) 15.05.2011 46 HARD DISK Hard disk (disco fisso): Tecnologia magnetica per la registrazione dei bit (ogni bit è impostato all’equivalente magnetico di 0 o 1) inserito e fissato al case del personal computer Un certo numero di dischi è impilato in un perno centrale Ogni superficie ha una serie di cerchi concentrici detti tracce Ogni traccia è divisa in aree per la memorizzazione di dati dette settori grande capacità (fino a migliaia di GB) contiene il sistema operativo e i programmi installati identificato dalla lettera C: e successive se presente più di uno o risulta suddiviso in partizioni. 15.05.2011 47 HARD DISK Traccia Settore Braccio con testine Piatti 15.05.2011 Gli attuali Hard Disk hanno una velocità di rotazione dei piatti pari a 7200 giri al minuto. 48 FLOPPY DISK Floppy disk (dischetto flessibile): dimensione di 3.5 pollici capacità (floppy high density): 1.44 Mbyte dotato di finestrella per la protezione da cancellazioni (aperta = protetto) Il lettore di floppy (driver) è identificato con la lettera A: 15.05.2011 49 CD-ROM, CD-R, CD-RW CD ROM (Compact Disk Read Only Memory): capacità di circa 650 MB (attualmente 700 MB) tecnologia ottica per la registrazione dei bit Il lettore di CD è identificato di solito con la lettera D:, ovvero la prima lettera disponibile dopo quella assegnata all’hard disk CD-R (CD Recordable): CD registrabili una sola volta tramite masterizzatore CD-RW (CD ReWriteble): CD riscrivibili più volte tramite masterizzatore 15.05.2011 50 DVD DVD (Digital Versatile Disk) è nato per la memorizzazione di film in digitale. Ne esistono diversi tipi: Tipo base, lato e strato singolo con capacità di 4,7 GB Lato singolo e doppio strato con capacità di 8,5 GB Lato doppio e doppio strato con una capacità di 17 GB 15.05.2011 51 Blu Ray Disc (BD) Nato come evoluzione del DVD allo scopo di memorizzare in digitale film in alta definizione, grazie all’utilizzo di un laser blu riesce a memorizzare su un disco delle stesse dimensioni di un DVD una quantità di dati molto maggiore. Ne esistono diversi tipi: con una capacità di 25 GByte con una capacità di 50 GByte di prossima commercializzazione. 15.05.2011 52 Pen Drive • E’ costituita da un involucro tipo penna (più corta e un po’ più spessa) che contiene una memoria flash realizzata con tecnologia molto simile a quella della RAM del computer, ma con la caratteristica di conservare i dati in assenza di alimentazione. • E’ disponibile in diverse capacità: 2 GByte • 4 GByte • 8 GByte • 16 GByte e superiore. • Rappresenta il futuro della memoria di massa portatile. Ha già sostituito totalmente i vecchi floppy disk e prossimamente potrebbe arrivare a sostituire gli attuali hard-disk a tecnologia magnetica. • 15.05.2011 53 Dispositivi di Input / Output input output Periferiche di input: Tastiera, Mouse, Track ball, Scanner, Touch pad Periferiche di output: Monitor, Stampante, Altoparlanti, Plotter Periferiche di input/output: Touch screen, Modem, Scheda di rete 15.05.2011 54 Dispositivi di Input Si intende un dispositivo hardware in grado di acquisire dati dal mondo esterno, trasformarli in digitale ed inviarli alla CPU che provvede a conservarli nella memoria centrale RAM. Alcuni esempi di periferiche di input sono: Tastiera Mouse Track ball Scanner Touch pad 15.05.2011 55 Dispositivi di Input – Lo Scanner Lo Scanner è un dispositivo in grado di leggere documenti e foto e di trasformarli in un formato digitale da trattare col computer. Lo scanner opera digitalizzando il documento e trasformandolo in una griglia di pixel (1 bit nel caso di scansione B/N, 24 o più bit per scansioni a colori) e salvandolo in un formato grafico per computer. Il file immagine creato prende il nome di BITMAP. Durante l’acquisizione lo scanner non distingue tra documenti testuali e fotografie, per cui nel caso di acquisizione di testi, si rende necessario l’utilizzo di un software di OCR (Optical Character Recognition) al fine di trasformare l’immagine acquisita in un testo a caratteri. 15.05.2011 56 Dispositivi di Output Si intende un dispositivo hardware che ricevendo i dati che la CPU preleva dalla memoria centrale RAM, li trasforma da digitali in segnali analogici comprensibili dal mondo esterno. Alcuni esempi di periferiche di output sono: Stampante Monitor Altoparlanti Plotter (traccia disegni su carta usando dei pennarelli) 15.05.2011 57 Dispositivi di Output – Il Monitor Principali caratteristiche del Monitor • dimensione: • lunghezza della diagonale in pollici, es: 15”, 17”, 19” (1 pollice = 2,54 cm) • risoluzione: • n. pixel orizzontali per n. pixel verticali • per i formati 4:3, risoluzioni tipiche sono (800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024) • per i formati 16:10, risoluzioni tipiche sono (1440 x 900, 1680 x 1050, 1920 x 1080) • i pixel sono i punti dello schermo che compongono l’immagine risoluzione pari a 14 x 11 pixel 15.05.2011 58 Dispositivi di Output – La Stampante Principali caratteristiche delle Stampanti • risoluzione: • si misura in punti per pollice (DPI: dot per inch), risoluzioni tipiche sono 600 dpi, 1200 dpi • velocità: • pagine per minuto 16 PPM, 24 PPM • differenti velocità per stampa monocromatica e colore • tecnologia: • laser (monocromatiche e colori) per stampe di alta qualità • ink-jet o getto d’inchiostro (colore) • ad aghi (monocromatiche, modulo continuo) 15.05.2011 59 Prestazioni di un personal computer Tra i componenti che influenzano maggiormente le prestazioni di un PC abbiamo: 1. 2. La Velocità del processore espressa in Mhz o GHz La quantità di Memoria RAM es: 512 MB, 1 GB, 2 GB, 4 GBytes altri componenti a seconda del computer e dell’utilizzo: 1. 2. Workstation Grafica: in questo caso è fondamentale utilizzare una scheda grafica con processore e memoria video dedicata. Server di rete: in questo caso è fondamentale utilizzare uno o più hard disk molto veloci (SCSI a 10.000 rpm o Serial ATA), eventualmente in configurazione RAID con mirroring. 15.05.2011 60 Esempio di configurazione di un Personal computer • • • • • • • • • • • Case Miditower Scheda madre ASUS con socket per Intel Dual-core Processore Intel Pentium Dual-Core a 3.0 Ghz RAM 2 GBytes DDR2 Hard Disk 250 GB Serial ATA 7200 rpm Scheda Grafica NVIDIA GeForce 6600 256MB AGP 8x Unità Floppy Disk da 3,5” Monitor a colori LCD da 17 pollici Masterizzatore DVD -R -RW Dual Layer 1 porta parallela, 6 porte USB Sistema operativo: Windows XP Professional 15.05.2011 61 Il Software Software Il software, ossia l’insieme di programmi che permettono all’hardware di funzionare, è suddiviso in due categorie: software di base software applicativo Per comprendere meglio il legame che esiste tra hardware, software di base e software applicativo potrà tornare utile il seguente schema: Software applicativo Software di base Hardware 15.05.2011 63 Software di base Il Software di sistema o software di base istruisce il processore su come governare l’hardware consente l’esecuzione dei programmi applicativi permette di archiviare e gestire i file (funzioni di file system) Esempi di software di base sono: Sistema operativo Microsoft WINDOWS Sistema operativo Linux Sistema operativo Mac OS X Quasi tutti i sistemi operativi attuali sono caratterizzati da: un’interfaccia grafica con l’utente (GUI: Graphical User Interface) capacità multitasking (permettono di eseguire più programmi contemporaneamente). 15.05.2011 64 Sistema Operativo Il Sistema Operativo svolge molti compiti tra cui: Gestione delle periferiche Gestione memoria centrale (RAM, ROM) Gestione memoria di massa (Floppy disk, Hard disk, CDRom, ecc.) Gestione periferiche di Input/Output Esecuzione dei programmi Esecuzione programmi di sistema Esecuzione programmi utente Interfaccia amichevole con l’utente Avvio e arresto del sistema 15.05.2011 65 Sistema Operativo (2) Moduli software che compongono un S.O. Il nucleo detto Kernel che si occupa di gestire i processi (programmi in esecuzione) I driver delle periferiche (cioè, i programmi che gestiscono la comunicazione tra le periferiche ed il nucleo del S.O.) Il File System che si occupa di gestire la memorizzazione dei dati nelle memorie di massa (HD, CD, DVD, ecc.) L’interfaccia grafica con l’utente (G.U.I.) Editor, compilatori, debugger, utilità di sistema 15.05.2011 66 Software applicativo Il Software applicativo Fanno parte di questa categoria, tutti i programmi che svolgono un lavoro specifico per l’utente. Categorie di programmi applicativi: elaborazione di testi (word processor) foglio elettronico (spread shet) software per gestire basi di dati strumenti di presentazione browser, per navigare in Internet client di posta elettronica programmi di getione paghe e contributi gestione magazzino, gestione stipendi videogiochi … 15.05.2011 67 Il Copyright Il copyright è il diritto d’autore che protegge gli autori di software originali frutto dell’ingegno. Possiamo catalogare il software in quattro tipologie in funzione del copyright: Software con licenza d’uso a pagamento ⇒ Si acquistano una o più licenze che danno diritto all’installazione su altrettanti PC. Software shareware ⇒ in prova gratuita per un determinato periodo di tempo, scaduto il quale, l'utente deve versare il prezzo d’acquisto della licenza all'autore. 15.05.2011 68 Software con licenza d’uso Diritti concessi specificati nella licenza d’uso: si può fare copia da usare al posto dell'originale si può usare sulle macchine per le quali è stata concessa la licenza d'uso si possono sfruttare economicamente i prodotti ottenuti col software 15.05.2011 69 Software con licenza d’uso (2) Cosa non si deve fare col software con licenza d'uso: Non si devono fare copie per amici o per uso personale installandolo su PC al di fuori delle macchine autorizzate all'uso. • Non si possono dare a terzi file del software se non espressamente previsto dal contratto di licenza. • Il codice civile e la normativa esistente in merito ai diritti d'autore regolano i rapporti fra diritti e doveri nel contratto fra le parti. • 15.05.2011 70 Il Copyright (2) Software freeware ⇒ per il quale nulla è dovuto all'autore, ma ciò non vuol dire che il software può essere sfruttato direttamente a scopo di lucro. Software opensource ⇒ per il quale si concede il libero utilizzo personale e commerciale sia del sorgente che del programma eseguibile. 15.05.2011 71 La sicurezza dei dati 1. 2. Per garantire la sicurezza dei dati esistono diverse procedure. E’ buona norma effettuare con cadenza periodica delle copie di sicurezza dei dati memorizzati su computer (operazione di Backup) E’ consigliabile che ogni utente che utilizza un computer, acceda ad esso tramite il proprio Account, ovvero la coppia: Nome_utente Password che gli sono stati attribuiti. Tramite l’account è possibile identificare in modo univoco l’utente del PC, consentirgli l’accesso riservato al computer e ai propri dati. 15.05.2011 72 La sicurezza dei dati (2) 1. Un altro grosso problema, è caratterizzato dai Virus informatici e più in generale dai Malware. Malware: è un termine che deriva dalla contrazione delle parole “Malicious Software”. In questa categoria rientrano diversi tipi di programmi tra cui: 1. Spyware: programmi che si inseriscono nel sistema e permettono ad altri utenti di spiare i nostri dati. 2. Trojan horse: programmi che entrano nel sistema al fine di consentire ad altri utenti di accedere al nostro PC come se fossero loro gli utilizzatori (quindi allo scopo di prenderne il controllo). 3. Virus: programmi che si inseriscono nel sistema allo scopo di danneggiare i dati ed i programmi dell’utente. 15.05.2011 73 La sicurezza dei dati (3) 1. Virus: si tratta di un programma che si inserisce all’interno del computer all’insaputa dell’utente, si replica con tutti i mezzi a disposizione e crea disagi (cancellazione di dati, programmi e malfunzionamenti vari) all’utilizzatore. Contro tali programmi, sono stati sviluppati altri programmi, i cosiddetti Anti-virus, che intercettano ed eliminano i Virus, quando è possibile. Per i programmi Anti-virus si rende necessario un aggiornamento quasi giornaliero, dato che ogni giorno vengono sviluppate decine di nuovi virus. 15.05.2011 74 La Privacy o riservatezza dei dati Il diritto alla riservatezza (privacy) è tutelato dalla legge anche per ciò che riguarda l’uso dei sistemi informatici e di Internet riguardo al trattamento di dati sensibili. La memorizzazione dei dati personali nel computer e la trasmissione di questi ad altri computer non garantisce l’individuo sulla riservatezza del trattamento di queste informazioni. 15.05.2011 75 La Privacy o riservatezza dei dati In tal senso ha fatto strada la legge 675/96, che garantisce il diritto alla riservatezza dei dati (privacy) e impedisce che i nostri dati personali possano essere utilizzati per fini diversi da quelli da noi concessi, dandoci anche la possibilità di richiederne la cancellazione. Sempre in questa direzione è arrivato ultimamente il Decreto Legislativo 196/2003, un testo unico sull’argomento che ha semplificato notevolmente la legislazione in materia. 15.05.2011 76 Le Reti di Calcolatori e Internet Rete di computer Due o più computer in grado di comunicare e condividere risorse Hardware e Software. Esempi: ⇒ stampare un documento su una stampante remota. ⇒ accedere ad un file situato su un computer remoto. 15.05.2011 78 Rete di computer (2) Architetture di rete: Client / Server Peer-to-peer Nelle reti Client / Server, esiste una assegnazione rigida dei compiti ai PC, che svolgono quindi una specifica funzione. Nelle reti Peer-to-peer, non esistono vincoli riguardo alla funzione svolta da un PC, che può essere Client o Server a seconda dell’utilizzo momentaneo. 15.05.2011 79 Rete di computer (3) Un ruolo fondamentale per il funzionamento della rete è svolto dal protocollo di comunicazione. Il protocollo di comunicazione è l’insieme delle regole che ciascun PC deve rispettare al fine di poter effettuare una comunicazione con gli altri PC della rete. In pratica, la complessità delle funzioni da svolgere per effettuare la comunicazione tra PC in rete è tale da preferire una scomposizione in sotto-problemi che conducono allo sviluppo e all’utilizzo di più protocolli. 15.05.2011 80 Classificazione delle reti Una possibile classificazione delle reti viene fatta in base all’estensione: • • • Rete Locale (LAN: Local Area Network) collega computer posti a breve distanza tra loro senza attraversare suolo pubblico Rete Metropolitana (MAN: Metropolitan Area Network) collega computer posti in un’area di qualche decina di chilometri, tipicamente su area cittadina o metropolitana Rete Geografica (WAN: Wide Area Network) collega computer geograficamente remoti, cioè distanti centinaia o migliaia di chilometri 15.05.2011 81 Classificazione delle reti wireless • Rete locale senza fili (WLAN: Wireless LAN), se la rete locale è basata su una tecnologia di trasmissione in radio frequenza (RF), permettendo la mobilità all'interno dell'area di copertura, solitamente intorno al centinaio di metri all'aperto. Lo standard attuale per le reti locali wireless è lo IEEE 802.11 conosciuto anche come Wifi • Rete metropolitana senza fili (WMAN: Wireless MAN), nel caso di tecnologia a radio frequenza (RF) con una copertura di fino a qualche decina di KM in spazio aperto. Lo standard attuale per le reti metropolitane wireless è lo IEEE 802.16 conosciuto anche come WiMax • Rete geografica senza fili (WWAN: Wireless WAN), nel caso di tecnologia a radio frequenza (RF) o satellitare con una copertura anche di centinaia di KM. Tra gli standard attualmente più diffusi abbiamo GSM, GPRS, UMTS, ecc. 15.05.2011 82 Le topologie LAN Topologia a bus Topologia a stella Standard Ethernet Standard IEEE 802.3 (evoluzione di Ethernet) Topologia ad anello Standard Token ring della IBM 15.05.2011 83 Internet INTERNET (la rete delle reti) è una rete geografica che collega università, aziende, centri di ricerca, biblioteche, utenti privati, numerose reti informatiche. In pratica Internet mette in comunicazione tutte le reti locali e metropolitane ad essa collegate creando una topologia complessa. 15.05.2011 84 I protocolli di Internet I protocolli che hanno permesso la nascita e lo sviluppo di internet, vengono globalmente indicati con il nome TCP/IP. Quindi TCP/IP è il nome della suite di protocolli di Internet. Il nome deriva dai due più importanti protocolli del gruppo, cioè TCP ed IP. Alcuni dei protocolli che appartengono alla suite TCP/IP sono: HTTP FTP TELNET TCP UDP IP DNS ecc, ecc. 15.05.2011 Architettura TCP/IP 85 Il WWW – World Wide Web E’ nato ad opera del ricercatore Tim Berners Lee che nel 1989 si trovava al CERN di Ginevra e che sviluppò il protocollo HTTP. HTTP (HyperText Transport Protocol) ovvero il protocollo per il trasporto di Ipertesti, quindi le pagine Web da un PC all’altro della rete. Il linguaggio utilizzato per la creazione degli ipertesti è l’HTML (Hyper Text Markup Language). Il Web ha potuto diffondersi grazie alla nascita del primo Browser grafico “Mosaic” da cui poi sono nati i più famosi: Internet Explorer Netscape navigator Firefox Opera google Chrome ecc. 15.05.2011 86 Connessione ad internet RETE TELEFONICA CLASSICA • velocità di trasmissione fino a 56 Kbps (kilobits per seconds) • linea analogica condivisa con la telefonia RETE TELEFONICA ISDN (Integrated Service Digital Network) • velocità di trasmissione fino a 128 Kbps (kilobits per seconds con accoppiamento dei due canali a 64Kbps) • doppia linea digitale condivisa con la telefonia • è possibile navigare e telefonare contemporaneamente CONNESSIONE ADSL • velocità di trasmissione fino a 7 Mbps in ricezione e fino a 384 Kbps in trasmissione • È possibile navigare e telefonare contemporaneamente grazie all’utilizzo di bande di frequenza separate per la fonia e per i dati CONNESSIONE CON FIBRA OTTICA • velocità di trasmissione di 10 Mbps bidirezionale e superiore 15.05.2011 87 Il Modem Il PC sfrutta il MODEM per trasmettere e ricevere dati attraverso la linea telefonica Il MODEM adatta il segnale elettrico DIGITALE utilizzato dal computer (010010001000…) in segnale elettrico ANALOGICO adatto alla trasmissione sulla rete telefonica.. 1 0 Computer Rete Telefonica 1 0 0 MODEM Segnale Analogico Segnale digitale ISP MODulazione del segnale in trasmissione DEModulazione del segnale in ricezione 15.05.2011 88 Internet Service Provider Un Internet Service Provider (ISP) è un’organizzazione operante nel settore delle telecomunicazioni, che offre servizi come: l’accesso ad internet la pubblicazione di un sito Internet il servizio di posta elettronica (e-mail) Collegamento telefonico Computer dell’utente Service Provider INTERNET 15.05.2011 89 Il WWW e i Browser Un sito web è un insieme di pagine contenenti testi, immagini, suoni e filmati, collegati per mezzo di collegamenti ipertestuali (link). La pagina principale di un sito web è detta home page HTML: Hyper Text Markup Language è il linguaggio utilizzato per la creazione delle pagine dei siti web. WWW: WORLD WIDE WEB (ragnatela planetaria) è un termine che fa riferimento all’insieme delle pagine web e ai link di tutti i siti Internet. Un browser è un programma che consente di sfogliare le pagine web dei siti Internet, tipo Microsoft Internet Explorer 15.05.2011 Indirizzamento delle pagine web Per URL (Uniform Resource Locator: localizzatore universale di risorse) si intende l’indirizzo di un file nel web. Per esempio: http://www.microsoft.com/index.htm • HTTP: Hyper Text Transfer Protocol indica il protocollo che deve essere utilizzato per comunicare con il server al fine di ottenere il trasferimento del documento HTML tramite Internet • COM: il dominio COM indica che si tratta di un sito di natura commerciale (dominio di 1°livello) • MICROSOFT: indica il nome di dominio del server, in questo caso si deduce che il sito è gestito dalla Microsoft (dominio di 2°livello) • Percorso e nome del file per accedere alla pagina web 15.05.2011 (index.htm è il nome di file predefinito) Struttura dei nomi a dominio edu com ibm net gov digital it org fiat fr olidata Domini di 1° livello: .EDU: università; .COM: sito a carattere commerciale; .GOV: indirizzo di sito governativo; .NET: nodo di gestione della rete; .MIL: organizzazioni militari; .ORG: organizzazioni non profit I domini geografici sono facilmente riconoscibili (ad esempio, .IT: Italia, .FR: Francia, ecc.) 15.05.2011 Internet Explorer Principali elementi della finestra di Explorer: • barra del titolo, che riporta il titolo della pagina visualizzata • barra dei pulsanti standard • barra dei menù • barra degli indirizzi, in cui inserire l'URL di un sito a cui accedere • area del documento • barra di stato, che mostra la velocità di trasmissione corrente 15.05.2011 Barra dei pulsanti standard Significato di alcuni pulsanti: • Indietro: torna alla pagina precedente • Avanti: vai alla pagina successiva • • • Termina: tronca il caricamento di una pagina che risulta lento o non è possibile portare a termine per problemi di linea Aggiorna: ricarica l’ultima versione della pagina visualizzata sullo schermo (e non la pagina non aggiornata contenuta nella cartella dei file temporanei del programma) Pagina iniziale: visualizza la pagina iniziale, ossia la pagina caricata all'avvio del programma 15.05.2011 Barra dei pulsanti standard (2) Significato di alcuni pulsanti: •Cronologia: lista dei collegamenti ai siti visitati lista dei collegamenti ai siti preferiti, a cui si accede più frequentemente •Preferiti: •Stampa: per stampare la pagina visualizzata Nota: per stampare tutto il documento, alcune pagine oppure il testo selezionato, usare il Comando File / Stampa … 15.05.2011 Comando Strumenti / Opzioni Internet Scheda generale: • cambiare la pagina iniziale • gestire i file temporanei (in una cartella di sistema sono salvate le pagine visitate) • gestire la cronologia Scheda avanzate: • cambiare alcune impostazioni nel funzionamento del browser (per esempio, scegliere di visualizzare solo i testi o anche le immagini) 15.05.2011 Salvare pagine web e immagini Per salvare una pagina web completa: • Comando File / Salva con nome … Se la pagina web contiene immagini, automaticamente verrà creata una cartella con le immagini Per salvare un’immagine: • Fare Clic con il tasto destro sull’immagine da salvare e scegliere l’opzione Salva immagine con nome … Per scaricare un file (DOWNLOAD) senza aprirlo nella finestra del browser: • Fare Clic con il tasto destro sul collegamento al file da scaricare e scegliere l’opzione Salva oggetto con nome … 15.05.2011 Motori di ricerca I motori di ricerca sono programmi utilizzati per eseguire ricerche su tutta la rete Internet o su qualche dominio intermedio. Un motore di ricerca gestisce e aggiorna grandi archivi contenenti gli URL di milioni di pagine WEB. Le ricerche si effettuano attraverso due modalità: • consultando elenchi suddivisi per argomento (directory) • cercando gli URL dei siti che contengono una o più parole chiave da ricercare Alcuni motori di ricerca Per l’Italia • • • • • • • • • www.google.com www.altavista.com www.yahoo.com www.lycos.com. 15.05.2011 www.arianna.it www.virgilio.it www.yahoo.it www.lycos.it www.google.it Ricerche con Google Cercare tutti i documenti che contengono sia giacomo che leopardi con tutte le combinazioni di maiuscole e minuscole Stringa di ricerca: giacomo leopardi Per migliorare l’esito della ricerca : • si possono usare i segni + (INCLUDI) o (ESCLUDI) davanti alle parole da cercare • si possono racchiudere le parole da cercare tra virgolette 15.05.2011 Ricerche con Google (2) Cercare tutti i documenti che contengono sia Giacomo che Leopardi Stringa di ricerca: +giacomo +leopardi Cercare tutti i documenti che contengono leopardi ma non giacomo Stringa di ricerca: -giacomo +leopardi Cercare tutti i documenti che contengono la sequenza Giacomo Leopardi con le iniziali maiuscole Stringa di ricerca: “Giacomo Leopardi” Cercare tutti i documenti che contengono la sequenza Giacomo Leopardi e non contengono la parola recanati Stringa di ricerca: +“Giacomo Leopardi” -recanati 15.05.2011 Ricerche avanzate Per raffinare la ricerca, si possono utilizzare i connettivi logici: AND si usa quando le due parole devono essere entrambi presenti nel risultato • OR si usa quando una tra due parole deve essere presente nel risultato • AND NOT si usa quando la parola che segue non deve essere inclusa nel risultato • 15.05.2011 Ricerche avanzate (2) Cercare tutti i documenti che contengono Alessandro Manzoni e “Promessi Sposi” Stringa di ricerca: alessandro AND manzoni AND “promessi sposi” • Cercare tutti i documenti che contengono Alessandro Manzoni ma non “Promessi Sposi” Stringa di ricerca: alessandro AND manzoni AND NOT “promessi sposi” • Cercare tutti i documenti che contengono Manzoni con Alessandro oppure Sandro Stringa di ricerca: manzoni AND (alessandro OR sandro) • 15.05.2011 Servizio di posta elettronica Servizio asincrono per inviare e ricevere messaggi di posta elettronica (Electronic Mail: e-mail). I messaggi di posta elettronica sono file di testo. E’ possibile inviare file allegati (attachment) contenenti documenti agli altri utenti. Ogni utente ha un indirizzo e-mail, in cui compare il simbolo @ che significa presso (at). La sintassi è la seguente: username@hostcomputer Ad esempio: [email protected] indica che l’utente franco ha un account di e-mail presso l’internet provider libero.it 15.05.2011 Funzionamento del servizio e-mail [email protected] Internet 3 1 [email protected] 2 Invio di un messaggio e-mail dall’utente1 a utente2: 1. Utente1 spedisce una e-mail ad utente2, consegnandolo al suo server di posta elettronica 2. Il servizio di e-mail instrada il messaggio, che sarà depositato presso il server del destinatario 3. Utente2, quando si collegherà al suo server, scaricherà la posta ricevuta 15.05.2011 Quattro cartelle per la gestione dell’e-mail Posta in arrivo: mostra tutti i messaggi che sono arrivati • Posta in uscita: mostra tutti i messaggi pronti per essere spediti • Posta inviata: mostra tutti i messaggi spediti • Posta eliminata: mostra i messaggi cancellati, ma non definitivamente • Nota: Per archiviare meglio la posta è possibile creare nuove cartelle 15.05.2011 Scrittura di un e-mail In un messaggio di e-mail bisogna specificare: • casella a: indirizzi dei destinatari separati da punto e virgola, oppure virgola • casella cc: indirizzi dei destinatari a cui inviare messaggi di e-mail per conoscenza • casella ccn: indirizzi dei destinatari a cui inviare messaggi di e-mail senza che i loro indirizzi siano visti dagli altri destinatari • oggetto: una breve descrizione del contenuto dell’e-mail • contenuto E’ inoltre possibile: • Assegnare una priorità all’e-mail da inviare • Aggiungere un biglietto da visita che riassume alcune informazioni sul mittente 15.05.2011 Principali funzionalità del servizio e-mail E’ possibile: • scrivere un e-mail • spedire un e-mail • leggere un e-mail • eliminare un e-mail • stampare un e-mail • rispondere ad un messaggio • rispondere a tutti, nel caso non foste l’unico destinatario, per rispondere contemporaneamente a tutti con un solo messaggio • inoltrare un e-mail, per spedire ad altri un messaggio che avete ricevuto 15.05.2011 Rubrica La rubrica è un elenco degli indirizzi di e-mail utilizzati. E’ utile per non dover ricordare a memoria gli indirizzi quando è necessario specificarli. Alla rubrica è possibile associare una o più liste di distribuzione (mailing list), in cui inserire più indirizzi logicamente collegati, ai quali si inviano frequentemente le stesse email. 15.05.2011 Creazione di un account di e-mail Per ottenere un account (una casella) e-mail basta scegliere un ISP che fornisce gratuitamente il servizio e procedere alla registrazione, spesso è necessario specificare: • alcuni dati anagrafici • l’assenso al trattamento dei dati (legge 675/96) • l’eventuale assenso a ricevere al massimo una mail al giorno di natura pubblicitaria • un nome utente (username) univoco (per esempio, pippo, pippo61, pippo1961, mario.rossi, …) • una password segreta da non dimenticare Se l’ISP scelto è libero.it, il nostro indirizzo e-mail sarà del tipo [email protected] 15.05.2011 Microsoft Outlook Express Outlook Express è uno dei programmi per la gestione della posta elettronica (anche più caselle), basta configurarlo. Modalità di accesso alla casella di posta: 1. Nel caso di utilizzo di Outlook Express per la ricezione della posta, questa verrà di volta in volta scaricata dal server di posta sul nostro PC 2. Nel caso di accesso alla casella di posta attraverso il web, quindi utilizzando Internet Explorer per accedere al sito del nostro provider di e-mail, la posta verrà comunque conservata sul server. 15.05.2011 Configurazione di Outlook Express Per utilizzare un account di posta elettronica fornito dall’ISP Libero con Outlook Express: comando Strumenti / Account... / Opzione Aggiungi Posta elettronica e specificare: • Nome visualizzato (nickname), che i destinatari delle e-mail visualizzeranno alla ricezione • Indirizzo di posta elettronica (es.: [email protected]) • Password • Nome del server posta in arrivo (popmail.libero.it) • Nome del server posta in uscita (mail.libero.it) 15.05.2011 Conclusioni I concetti fondamentali trattati in questo modulo possono essere approfonditi attraverso svariati testi specifici, quali: Architettura e organizzazione dei calcolatori – 6a ed. – W. Stallings – Pearson Education Italia Ingegneria del Software – Ian Sommerville – Pearson Addison Wesley Reti di Calcolatori e Internet – 4a ed. – Kurose, Ross – Pearson Addison Wesley 15.05.2011