Il calcolatore:
presupposti e teorie
Il digitale
I primi calcolatori
La struttura del computer
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(2004/2005) – dott. Isabella Chiari
Linguaggio binario: la
convergenza al digitale
La numerazione binaria è alla base della
trasmissione usata dal computer
0 e 1 simbolizzano una coppia di possibilità
possibilità
(aperto/chiuso, on/off, …)
Usando la numerazione binaria è possibile
rappresentare qualunque cosa a patto di
codificarla
Testi, suoni, immagini, filmati
Si ha un altissimo livello di integrazione
fra codici diversi.
diversi.
z
Un cdcd-rom contiene immagini, video, suoni
tutti nello stesso formato e con lo stesso
supporto,
supporto, trasmissibili in formato digitale
(cavi, satelliti, onde radio).
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Come si codificano in modo
binario i TESTI?
I testi possono essere visti come sequenze
di caratteri alfabetici
A ogni carattere dovrà corrispondere un
numero (in un codice binario)
Le caratteristiche del messaggio devono
essere digitalizzate
z
È necessario passare da analogico a digitale
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Codifica di caratteri testuali
z
ASCII (/aski
/) (American
(/aski/)
(American Standard
Code for Information Interchange)
Interchange)
z
z
Alfabeto latino
128 caratteri
7 bit
ASCII esteso e ISO Latin
Unicode
Latino, cirillico, cinese,
arabo
65.536 (non ancora
saturati)
16 bit
Alfabeto latino (con segni
diacritici supplementari)
256 caratteri
8 bit
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Codifica ASCII a 8 bit
Per arrivare a
determinare mediante
scelte binarie ciascun
carattere bisogna
dunque attendere 8
passi, si dice dunque
che ogni carattere
misura 8 bit.
bit.
Dunque 8 bit possono
differenziare 256
combinazioni diverse.
Una parola lunga 8 bit,
di chiama byte.
byte.
Come si digitalizza un testo:
z
z
z
Digitando da tastiera
scanner accompagnato da
un OCR (Optical Character
Recognition)
Recognition)
lettura ad alta voce
(microfono, software di
dettatura, e di riconoscimento
vocale, addestramento)
ASCII table
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Digitalizzazione di immagini
I pixel (Picture
elements),
elements), punti luminosi
e colorati.
Griglia di pixel
16 bit avremo a
disposizione 65.536
colori diversi
scanner
z
z
80 colonne x 60 righe = 4800 pixel
800 colonne x 600 righe con 24 bit
= 11.520.000 colori
testina che passa e
illumina il foglio, passa
una griglia e legge il
colore (anche i toni di
grigio)
Come nei fax
Anche i video,
video, essendo
sequenze di fotogrammi
a cui è associata una
banda sonora, possono
essere digitalizzati
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La digitalizzazione dei suoni
segmentazione o campionamento delle onde sonore
CD vs. vinile
digitale vs. analogico
Acquisizione e digitalizzazione:
digitalizzazione:
z
z
scheda di acquisizione sonora da dispositivo esterno (radio,
giradischi, registratore)
Oppure mediante un registratore digitale che usa la tecnologia DAT
(Digital Audio Tape).
Tape).
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Come nasce il
COMPUTER?
La macchina di Turing
z
z
z
z
z
z
Astratta
Soft(ware
Soft(ware))
Manipolazione di SIMBOLI
Nastro
Celle
testina
Alan Turing
(1912(1912-1954)
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Cosa fa la macchina di
Turing?
La calcolabilità o computabilità
La tesi di Church
z
Un calcolo che può essere svolto da un
qualunque computer quanto potente
vogliamo può essere svolto (in linea di
principio) da una macchina di Turing
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La macchina di von Neumann
John von Neumann
[fnnman]
nnman] (1903(1903-1957)
Primo calcolatore generalgeneralpurpose:
purpose: ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and
Computer)
Revisione:
Revisione: EDVAC
(Electronic Discrete Variable
Automatic Computer)
Computer)
Operazioni svolte in modo
SERIALE (sequenziale)
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Il modello di EDVAC
MEMORY
MAR
MDR
INPUT
OUTPUT
Keyboard
Mouse
Scanner
Disk
Monitor
Printer
LED
Disk
PROCESSING UNIT
ALU
TEMP
• INPUT
•Unità
Unità di
controllo PC
• Unità
Unità
aritmetica
(ALU)
CONTROL UNIT
•Memoria
PC
•OUTPUT
IR
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L’unità aritmetica e l’algebra Booleana
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
A and B
0
0
0
1
Compro una gonna E compro un paio di occhiali
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
A OR B
0
1
1
1
La ALU usa le operazioni
logiche note come
algebra booleana
Operazioni logiche come
AND OR NOT
Basate sulla logica
proposizionale
Valori di verità
verità:
z
z
0 = falso
1 = vero
Compro una gonna O compro un paio di occhiali
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Per approfondire:
Ciotti, F. e Roncaglia, G. 2000.
Il mondo digitale, Bari: Laterza
Hodges, A. 2003. Storia di un
enigma. Vita di Alan Turing.
Milano: Boringhieri, € 35,00
Harris, R. 1997. Enigma,
Milano: Mondadori, € 8,00
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Su Alphabit e sul Web:
ASCII la prima codifica caratteri standard.
Unicode sito con tutte le informazioni sulla
codifica del futuro.
Il sito dedicato ad Alan Turing
Applet
java della macchina di Turing
Articolo
di Piergiorgio Oddifreddi su Von
Neumann
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