Hardware, software e periferiche - Facoltà di Lettere e Filosofia anno accademico 2008/2009 secondo semestre

Hardware, software e periferiche

Facoltà di Lettere e Filosofia
anno accademico 2008/2009
secondo semestre

Riepilogo - Concetti di base dell’informatica

•   L'informatica è quel settore scientifico disciplinare che si occupa della
    rappresentazione, dell'elaborazione e della trasmissione dell'informazione.
•   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.
•   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.
•   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.
•   Il ciclo di elaborazione dell’informazione.

Riepilogo - Il “ciclo di elaborazione dell’informazione”

                                                      •    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;
•   gestire dei dati relativi a transazioni bancarie;

•   effettuare dei calcoli scientifici;

•   riprodurre della musica o dei video informato digitale;

•   svagarsi con delle simulazioni di giochi in ambienti anche virtuali.

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
 •   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

 •   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.

•   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:

•   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;
 •   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.

•   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

•   hard disk
•   floppy disk
•   pen drive
•   cd-rom
•   dvd-rom
•   nastri magnetici