1.3 Concetti base dell'Informatica: Elaboratore
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1.3 Concetti base dell’Informatica: Elaboratore
Insegnamento di Informatica
Elisabetta Ronchieri
Corso di Laurea di Economia, Università di Ferrara
I semestre, anno 2014-2015
Elisabetta Ronchieri (Università) Insegnamento di Informatica I semestre, anno 2014-2015
Argomenti
Componenti
Hardware
Software
Generazioni di calcolatori
Prima
Seconda
Terza
Quarta
Quinta
Categorie di elaboratori
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Argomenti
Componenti
Hardware
Software
Generazioni di calcolatori
Prima
Seconda
Terza
Quarta
Quinta
Categorie di elaboratori
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Componenti
L’hardware rappresenta il mezzo con il quale l’informazione è
elaborata.
I Identifica tutto ciò che è materiale, ossia che ha un peso fisico.
I È tutto ciò che si può danneggiare dal punto di vista
meccanico ed elettronico.
Il software rappresenta il metodo con il quale l’informazione è
elaborata.
I Identifica i programmi e i dati, ossia tutto ciò che non ha un
peso fisico.
I È l’insieme delle istruzioni che consentono all’elaboratore di
funzionare e di svolgere il proprio lavoro.
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Componenti
Senza hardware non esisterebbe il software, ma è vero
anche il viceversa.
Con l’evoluzione della parte hardware e software si ha lo
sviluppo dell’Informatica.
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Hardware
Elemento Descrizione
Unità di elaborazione o proces-
sore (CPU)1
Svolge le elaborazioni e il trasferimento dei dati,
quindi esegue i programmi.
Memoria principale o centrale
(RAM)2
Serve per memorizzare i dati e i programmi.
Ha dimensioni limitate.
È volatile, ossia perde il contenuto quando il cal-
colatore viene spento.
Permette un accesso rapido all’informazione.
Unità di Ingresso e Uscita (I/O)3
Fa comunicare il calcolatore con l’esterno.
1
CPU sta per Central Processing Unit.
2
RAM sta per Random Access Memory.
3
I/O sta per Input/Output.
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Hardware
Elemento Descrizione
Bus di sistema
Collega gli elementi funzionali (già elencati).
Memoria secondaria o Memoria
di massa
Serve per memorizzare grandi quantità di infor-
mazioni.
È persistente.
Permette un accesso meno rapido
all’informazione.
È collegata ai dispositivi di Ingresso e Uscita
(I/O).
Periferiche
Trattano le informazioni in modo specifico.
Sono collegate ai dispositivi di Ingresso e Uscita
(I/O).
6 / 29Software
È un insieme complesso di programmi.
Si divide in due categorie:
1 Software di base o di sistema
(livello più basso):
I fa da base per i programmi
appartenenti al livello più alto.
2 Software applicativo (livello più
alto):
I redige testi;
I effettua calcoli;
I compie operazioni utili con il
computer.
7 / 29Software di sistema
I Permette all’elaboratore di funzionare e di svolgere le
operazioni.
I Indica alla CPU come impiegare, al meglio, e usare le risorse.
I È l’elemento fondamentale per l’utilizzo di tutte le risorse
hardware e software.
I Si compone di molti programmi separati che funzionano
contemporaneamente.
I Ogni programma è organizzato in modo modulare.
I Si adatta alle richieste dell’utente, dei software applicativi e
dell’hardware.
I Gestisce al meglio i numerosi moduli, dispositivi e programmi
che compongono il computer.
8 / 29Software di sistema
I Organizzato in vari livelli o moduli software.
I Spesso impiega un numero consistente di risorse di
elaborazione e di memoria per svolgere queste funzioni.
Livello Modulo Descrizione
0 Driver Gestisce le periferiche e gli altri componenti hardware
1 Kernel Distribuisce le risorse di calcolo tra le applicazioni in uso
2 Gestore dei processi Fa comunicare tra loro vari software applicativi in uso
3 Gestore della memo- Gestisce le risorse di memoria tra i software in uso
ria
4 Gestore di Ingresso e Fa comunicare il Kernel con le periferiche di Ingresso e
Uscita Uscita
Usa il gestore di memoria per immagazzinare le infor-
mazioni di Ingresso e Uscita
5 Filesystem Gestisce la memoria di massa del sistema
6 Interprete dei co- Consente l’interazione tra sistema e utente
mandi
9 / 29Software applicativo
I Include i programmi usati dagli utenti.
I Non ha una definizione precisa, poichè i software che ne fanno
parte hanno diversi impieghi.
I È detto applicativo, in contrapposizione a quello di sistema, il
quale serve solo per far funzionare il computer.
I Esempi di questo software sono:
I programmi per elaborare i testi;
I fogli elettronici;
I database;
I browser Web.
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Componenti
Hardware
Software
Generazioni di calcolatori
Prima
Seconda
Terza
Quarta
Quinta
Categorie di elaboratori
11 / 29Prima generazione
I Dal punto di vista hardware, ha
Coincide con il calcolatore una scarsa capacità di
IAS (Institute for Advanced memorizzazione e una bassa
Studies) ed altri. velocità.
I Dal punto di vista software:
I richiede la programmazione in
codice binario;
I non prevede la definizione di
variabili e la realizzazione del
ciclo di attesa;
I non supporta la
programmazione e la
Provenienza della figura http: struttura dei programmi
//informaticaitaliana. (quindi assenza di librerie,
blogspot.it/2012/04/ compilatori e monitor);
il-calcolatore-ias.html I supporta la soluzione di
problemi prettamente
numerici.
12 / 29Seconda generazione
Coincide con l’arrivo dei transistor nel 1948.
I Dal punto di vista software:
I realizza cicli d’attesa e definisce variabili;
I usa linguaggi come FORTRAN e COBOL (tralascia la
programmazione puramente binaria);
I supporta la programmazione e la struttura dei programmi;
I usa elaboratori specializzati per la parte di Input e Output.
13 / 29Terza generazione
Coincide con l’avvento dei circuiti integrati nel 1965.
I Dal punto di vista hardware:
I usa memorie prodotte con tecnologia a semiconduttore;
I sfrutta il concetto di parallelismo che permette a vari livelli (per
esempio di istruzione) di velocizzare l’esecuzione di una certa
funzione eseguendo più passi in parallelo su moduli diversi.
I Dal punto di vista software, sfrutta i primi sistemi operativi
per gestire la condivisione da parte di più utenti delle risorse di
un computer, quali memoria e processore.
14 / 29Quarta generazione
Coincide con l’era VLSI4 .
I Dal punto di vista hardware:
I usa circuiti ad elevata integrazione potenziando i concetti di
parallelismo, aumentando le funzionalità di elaborazione e le
capacità di memorizzazione;
I usa i primi microprocessori, elaboratori paralleli o
supercomputer.
I Dal punto di vista software, usa linguaggi orientati al
parallelismo, quali C++, e al problem solving.
4
VLSI sta per Very Large Scale Integration
15 / 29Quinta generazione
Punta ad affrontare i problemi tipici dell’intelligenza umana, come
la comprensione del linguaggio naturale.
I Migliora la capacità di apprendere automaticamente;
I Controlla l’elaborazione in modo parallelo;
I Usa un grande numero di elaboratori molto semplici in
analogia con i neuroni.
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Componenti
Hardware
Software
Generazioni di calcolatori
Prima
Seconda
Terza
Quarta
Quinta
Categorie di elaboratori
17 / 29Categorie classiche
I Supercomputer, l’elaboratore più potente al mondo, in grado
di effettuare operazioni estremamente pesanti per processi di
calcolo intensivi (quali simulazioni fisiche, analisi molecolari e
previsione meterologiche).
I Mainframe in grado di spartire le risorse di calcolo tra molti
utenti anche collegati a distanza.
I Minicomputer, elaboratore intermedio di media potenza, offre
meno del mainframe disponibile in diverse dimensioni (da
quella paragonabile ad un frigorifero, a quella di un PC).
I Personal Computer (PC) che gestisce 1 solo utente.
I Terminale, simile al PC ma con prestazioni limitate, in grado
di comunicare con il computer a cui sono connessi ma non
effettua elaborazioni: è un elaboratore elementare non avendo
capacità di calcolo.
18 / 29Supercomputer
I È il più grande e costoso, ma ha una
potenza di calcolo impressionante.
I Sfrutta la procedura dell’elaborazione
parallela, eseguendo un numero elevato
di operazioni con elevate prestazioni.
I Gestisce migliaia di risorse di calcolo.
I Esempio: Tianhe-2 in Cina, consuma
Provenienza della 17 MW (come 17 pale eoliche da
figura 1MW, o centrale a biomassa), elabora
http://www.netlib. 33.86 quadrilioni (1015 ) di operazioni
org/utk/people/ al secondo.
JackDongarra/PAPERS/ I Informazioni sui top supercomputer al
tianhe-2-dongarra-report. mondo:
pdf http://top500.org/
Fujitsu K è al 4 posto.
19 / 29Mainframe
I È noto come big iron o il big di
ferro.
I Ha un costo molto elevato.
I Generalmente usato per scopi
specifici, come archiviazione di
grandi quantità di dati.
Provenienza della figura
http://www-03.ibm.com/ I È una tecnologia utilizzata in vari
ibm/history/exhibits/ ambiti, quali quello degli affari, del
mainframe/mainframe_ governo e della scienza.
album.html
20 / 29Mainframe
I Ha una elevata velocità di calcolo,
utilizzando molte risorse di calcolo
contemporaneamente.
I È in grado di gestire milioni di
operazioni, richieste
contemporaneamente da più utenti.
Provenienza della figura I Ha inglobato nuove tecnologie,
http://www-03.ibm.com/ come la virtualizzazione.
ibm/history/exhibits/ I Garantisce elevati livelli di
mainframe/mainframe_ sicurezza.
album.html
Gli utenti inseriscono i dati tramite un terminale dotato di monitor
e tastiera, ma non effettuano l’elaborazione eseguita dal
mainframe.
21 / 29Personal Computer
I È il meno costoso e di dimensioni contenute.
I È prevalentemente per uso personale.
I Può essere fisso o portatile.
Categoria Tipi
PC Fisso Desktop, Workstation e Server
PC Portatile Laptop, Notebook, Smartphone, Palmare
(PDA) e Tablet
22 / 29Personal Computer: fisso
Workstation
Desktop
Ha un compito specifico, quale la
Non ha un compito specifico. elaborazione di un disegno
Hanno un orientamento aperto. tridimensionale o il montaggio di
un video.
I Necessita di una costante alimentazione dalla rete elettrica.
I Composto da un’unità centrale, una tastiera e un monitor.
23 / 29Personal Computer: fisso
Server
I È specializzato nella
connessione di rete.
I Spesso immagazzina grandi
archivi di dati usabili da più
utenti.
24 / 29Personal Computer: portatile
I È molto leggero e usabile con facilità.
I Integra nello stesso corpo monitor, tastiera, unità disco fisso e
batteria.
I Usa batterie ricaricabili.
I Ha dimensioni ridotte che li rende usabili ovunque.
25 / 29Personal Computer: portatile
Laptop
Notebook
I È più ingombrante di un
Notebook.
I Contiene un maggior numero
di periferiche, come le unità
ottiche per la lettura di CD
e DVD e una dotazione
Laptop
completa per la connessione
di periferiche sterne.
I È usabile al posto del
desktop, ma ha poca
autonomia.
I Offre una minore velocità di
calcolo rispetto al desktop, a
favore di una maggiore
autonomia delle batterie.
26 / 29Personal Computer: portatile
Tablet I È privo di tastiera fissa, o
munito di tastiera che
scompare dietro il monitor.
I È dotato di schermo
sensibile al tocco (con
sensori touch screen) usato
per introdurre dati.
27 / 29Personal Computer: portatile
Palmare o PDA (Personal Digital I È un piccolo computer con
Assistant) un peso di circa 400 gr.
I È usato per organizzare e
pianificare impegni, ma
anche per visualizzare
documenti, navigare in
Internet e inviare messaggi
di posta elettronica.
28 / 29Personal Computer: portatile
Smartphone o telefono
intelligente
I È tra i più piccoli elaboratori in
assoluto.
I Consente di effettuare chiamate
vocali, ma anche di navigare in
Internet e ricevere diversi tipi di
informazione, quali e-mail,
quotazioni di borsa e risultati
sportivi.
I Integra le funzioni PDA e quelle del
cellulare.
I Usato per applicazioni semplici,
come registrazione di un
appuntamento.
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