Hardware, software e periferiche
Facoltà di Lettere e Filosofia
anno accademico 2008/2009
secondo semestre
Riepilogo - Concetti di base dell’informatica
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L'informatica è quel settore scientifico disciplinare che si occupa della
rappresentazione, dell'elaborazione e della trasmissione dell'informazione.
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Il termine informatica deriva dall’italianizzazione del neologismo francese
"informatique", che nasce dalla contrazione dei termini "information" e
"automatique" e che fa riferimento al concetto di trattamento automatico
dell'informazione tramite una macchina automatica.
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L’informazione è l’insieme dei dati (testi, numeri, immagini, suoni) forniti
dall'ambiente esterno ad un essere vivente, o ad una macchina, espressi in forma
comprensibile e significativa.
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La codifica digitale (basata sulla numerazione binaria) è una modalità di
rappresentazione dell’informazione che la rende comprensibile alla macchina
automatica (calcolatore). Ogni informazione per essere elaborata da un
calcolatore deve essere digitalizzata e quindi rappresentata nella forma di una
sequenza finita di cifre 0 e 1.
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Il ciclo di elaborazione dell’informazione.
Riepilogo - Il “ciclo di elaborazione dell’informazione”
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INPUT
ELABORAZIONE
OUTPUT
MEMORIZZAZIONE
DISTRIBUZIONE
Riepilgo - Strutture informative di base - Bit, byte, file
Bit
Il bit è l’unità elementare dell’informazione. Il termine deriva dalla contrazione delle
parole inglesi “binary” e “digit” e significa letteralmente cifra binaria. E’ la più piccola
quantità di informazione che si può pensare di rappresentare in modo astratto e poi
anche fisico con un calcolatore elettronico.
Byte
Così come per altre discipline scientifiche, anche in informatica sono state introdotte
delle nuove unità di misura basate sui multipli di bit. Il multiplo più usato è il byte
corrispondente ad una sequenza di 8 bit.
File
Un file è un insieme di informazioni codificate, organizzate come una sequenza di byte
ed archiviate nella memoria di un calcolatore. I file quindi sono insiemi ordinati di byte
(cioè rappresentazione binaria di informazioni come suoni, immagini, testi o numeri)
strutturati seguendo le convenzioni che consentono al calcolatore di rappresentarli ed
elaborarli di volta in volta come immagine, suono, testo o numero.
Introduzione
Nelle prossime slide vedremo le
componenti essenziali di un calcolatore
elettronico e cercheremo di descriverne
le funzioni principali.
Introduzione
I primi calcolatori elettronici sono stati
realizzati nella seconda metà degli anni
’40. Rispetto a quei primi esperimenti
l’evoluzione ha riguardato soprattutto la
tecnologia costruttiva e non la logica che
presiede al loro funzionamento.
Introduzione
Un utente utilizza un calcolatore per effettuare un dato compito.
Per compito si intende una qualsiasi attività tendente al conseguimento di un
risultato desiderato, che si suppone ben chiaro all’utilizzatore del mezzo
informatico.
L’esperienza quotidiana ci fornisce innumerevoli esempi di compiti per i quali si utilizzano
calcolatori elettronici:
•
creare, modificare, impaginare e stampare dei testi;
•
inviare e ricevere messaggi di posta elettronica;
•
•
navigare in Internet o, più precisamente nel Web;
•
effettuare dei calcoli scientifici;
•
riprodurre della musica o dei video informato digitale;
•
svagarsi con delle simulazioni di giochi in ambienti anche virtuali.
gestire dei dati relativi a transazioni bancarie;
Algoritmo
Quando si assegna un compito ad una macchina ed in particolare ad un calcolatore
elettronico sarà necessario fornire informazioni assolutamente precise e rigorose, dove
precisione sta ad indicare non solo le operazioni da compiere ma anche il giusto ordine
con cui dovranno essere eseguite.
Pertanto la possibilità di eseguire il compito richiesto dipende:
•
•
dalla comprensione delle operazioni da svolgere per eseguirlo;
dalla comprensione dell’ordine con cui tali operazioni dovranno essere
completate.
Un algoritmo è costituito da un insieme di regole che, eseguite secondo un ordine
prestabilito, permettono la soluzione di un problema in un numero finito di passi.
Problema: Si vuole ricercare, all’interno di un mazzo di
chiavi, quella che apre un dato lucchetto
Algoritmo:
1. Si seleziona una chiave dal mazzo e la si marca con
un pennarello
2. Si tenta di aprire il lucchetto con la chiave appena
marcata; se funziona, si va al passo 6)
3. Altrimenti, si controlla la chiave successiva
4. Se non è marcata, la si marca e si torna al passo 2)
5. Viceversa, si prende atto che nel mazzo non è
presente la chiave che apre il lucchetto
6. Fine della ricerca
Automa
In informatica si presuppone che l’esecutore delle operazioni indicate in un algoritmo
sia una macchina, definita più propriamente automa.
Perché un automa sia in grado di svolgere le operazioni indicate in un algoritmo
deve ovviamente essere in grado di interpretarle e quindi deve conoscere il
linguaggio in cui sono descritte.
L’automa poi sarà in grado di svolgere le operazioni automaticamente.
Algoritmo - Automa
Gli automi, o le macchine, in grado di riconoscere un determinato linguaggio e di
svolgere automaticamente alcune operazioni.
Gli algoritmi che definiscono, in un linguaggio riconosciuto dagli automi, le operazioni
che servono alla soluzione dei problemi, ovvero allo svolgimento di determinati compiti.
A queste due componenti teoriche del modello informatico (automa e algoritmo)
corrispondono due componenti reali dei calcolatori elettronici, rispettivamente:
•
•
hardware;
software.
Hardware - Software
algoritmo e automa sono concetti
elaborati in modo teorico prima della
nascita dei calcolatori elettronici
in termini generali, potremmo definire
il calcolatore elettronico come
l’applicazione tecnologica degli studi
teorici su tali concetti
Hardware - Software
Alan Turing 1912-1954
(matematico inglese)
Hardware - Software
John von Neumann 1903 - 1957
(matematico ungherese)
Hardware - Software
L’hardware è l’insieme dei dispositivi meccanici, magnetici, elettronici ed ottici che
costituiscono un calcolatore elettronico.
Il software è l’insieme delle istruzioni e dei programmi utilizzati per determinare le
operazioni di un calcolatore elettronico.
Il calcolatore elettronico composto da hardware e software, logicamente si colloca
tra i sistemi digitali e fisicamente è una macchina elettronica finalizzata al
trattamento automatico dei dati, rappresentati in forma binaria, secondo algoritmi a
priori ben definiti.
Hardware - Software
L’hardware è l’insieme dei dispositivi meccanici, magnetici, elettronici ed ottici che
costituiscono un calcolatore elettronico.
Il software è l’insieme delle istruzioni e dei programmi utilizzati per determinare le
operazioni di un calcolatore elettronico.
Il calcolatore elettronico composto da hardware e
software, logicamente si colloca tra i sistemi
digitali e fisicamente è una macchina elettronica
finalizzata al trattamento automatico dei dati,
rappresentati in forma binaria, secondo algoritmi a
priori ben definiti.
Hardware - Software
Hardware
Il calcolatore elettronico è costituito da un insieme di parti interconnesse tra loro:
•
periferiche o dispositivi di input
•
•
•
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processore
memoria principale
memoria secondaria
periferiche o dispositivi di output
Hardware - Periferiche
Le periferiche o dispositivi di input/output acquisiscono i dati dall’esterno,
normalmente dall’utente e restituiscono all’esterno i dati elaborati, normalmente
all’utente.
INPUT
OUTPUT
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tastiera
•
monitor
•
mouse
•
stampante
•
microfono
•
casse audio
•
scanner
Hardware - Periferiche - Input/Output
Hardware - Periferiche - Input - Tastiera
Hardware - Periferiche - Input - Mouse
Hardware - Periferiche - Input - Scanner
Hardware - Periferiche - Input - Camera digitale
Hardware - Periferiche - Input - Microfono
Hardware - Periferiche - Output - Monitor
Hardware - Periferiche - Output - Stampante
Hardware - Periferiche - Output - Altoparlanti
Hardware - Processore - Insieme delle istruzioni
Il processore, indicato con la sigla CPU (dall’inglese “Central Processing Unit”
ovvero unità centrale di elaborazione) presiede a tutte le operazioni del calcolatore
ed esegue le operazioni logico-aritmetiche elaborando i dati ricevuti.
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•
lettura, modifica e
cancellazione dei dati
contenuti nelle memoria
principale;
calcoli aritmetici sui dati
presenti in memoria
principale;
confronto tra i valori dei dati o
analisi dei risultati dei calcoli;
scelta della prossima
operazione da eseguire in
base al risultato del
confronto.
Hardware - Processore - Insieme delle istruzioni
il calcolatore elettronico riesce ad
eseguire un dato compito perché
qualcuno (il programmatore) ha
definito l’algoritmo che consente lo
svolgimento di quel compito tramite
l’esecuzione in sequenza di alcune
delle istruzioni elementari che il
processore è in grado di
comprendere ed eseguire
Hardware - Processore - Frequenza di Clock
•
Ogni processore ha al suo interno una
sorta di orologio che scandisce il ritmo
delle singole operazioni. Questo
orologio interno è definito clock.
•
Con il termine di frequenza di clock,
che si misura in Hertz (Hz), si indica il
numero di operazioni elementari che
un processore può svolgere in un
secondo, ovvero nell’unitò di tempo.
•
I processori dei calcolatori per uso
domestico attualmente in commercio
hanno delle frquenze di clock che
possono arrivare fino a 2GHz, ovvero
che sono in grado di effettuare circa
due miliardi di operazioni in un
secondo.
Hardware - Processore - Componenti
Il processore, indicato con la sigla CPU (dall’inglese “Central Processing Unit” ovvero
unità centrale di elaborazione) comprende:
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•
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l’unità di controllo (CU), che
decodifica e interpreta le istruzioni
binarie contenute nella memoria
principale e invia agli altri dispositivi
i segnali adeguati perché eseguano
i loro compiti;
l’unità logico aritmetica (ALU), che
esegue i comandi per le operazioni
logiche e aritmetiche;
i registri di memoria, con capacità
ridotta ma con tempi di accesso
molto brevi;
i bus, che sono i canali di
comunicazione tra le varie unità.
Hardware - Memorie - Memoria principale o RAM
La memoria principale (o centrale), detta RAM (Random Access Memory), contiene i
programmi in esecuzione e i dati ad essi relativi.
•
la RAM è una sequenza di
celle di memoria;
•
ogni cella è costituita da una
sequenza di byte;
ogni cella di memoria è
identificata in modo univoco
dal suo indirizzo;
il contenuto di ogni cella può
essere sia letto che scritto;
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la RAM è volatile: quando si
spegne il calcolatore il suo
contenuto viene perso;
la dimensione della memoria
è misurata in byte.
Hardware - Memorie - Memoria secondaria
La memoria secondaria (detta anche memoria di massa o Hard Disk) contiene dati e
programmi memorizzati come file in modo permanente, ovvero le informazioni sono
mantenute anche a calcolatore spento.
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Non volatile: mantiene i
dati anche quando si
spegne il calcolatore;
capacità maggiore
rispetto alla memoria
principale;
più economica della RAM;
tempo di accesso più
lento rispetto alla memoria
centrale.
Hardware - Memorie - Memoria secondaria
DISPOSITIVI DI MEMORIA
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hard disk
floppy disk
pen drive
cd-rom
dvd-rom
nastri magnetici
