Cosa è l'informatica? Gestione automatica dell'informazione

Cosa è l'informatica?

L'informatica studia la gestione dell'informazione in modo automatico, ovvero attraverso l'uso di macchine (computer) in grado di elaborare qualsiasi dato codificato (tradotto) in formato numerico, cioè in formato digitale.

L'epistemologia di una parola

INFORMATICA

INFORMAZIONE AUTOMATICA interpretazione DATIUn computer è una macchina elettronica capace di ricevere, trasmettere, immagazzinare ed elaborare informazioni, risolvendo i più svariati problemi con straordinaria velocità ed affidabilità

Il computer, in generale, riceve le informazioni, cioè i dati, al suo ingresso (INPUT) e dopo averli elaborati in base ad un prestabilito PROGRAMMA li restituisce in uscita (OUTPUT) trasformati in risultati.

Cos'è un computer?

Un sistema che elabora informazione digitale

Dati Input 9 Dati Output

INFORMAZIONE

segnali da: 1. modem, 2. scanner, 3. tastiera, ecc.

• Risultati numerici o grafici di elaborazioni numeriche;
• Visualizzazione di video;
• Visualizzazione d'immagini;
• Emissione di suoni;
• Videoscrittura

Hardware e Software

L'hardware è costituito dall'insieme di tutti i componenti fisici del computer, compresi quelli modificabili: posso cambiare i componenti del computer o aggiungerne nuovi: sostituisco la scheda audio, collego uno scanner, cambio la stampante, aumento la memoria ecc.

Il software è l'insieme di tutti i programmi nella memoria di un computer: il sistema operativo, i programmi, i driver delle periferiche, il browser, sono tutti parte del software.

Hardware & Software

Windows Vista® Insieme dei componenti meccanici, elettrici e elettronici (tutto ciò che è fisico)

McAfee' VirusScan® Plus Insieme dei programmi che svolgono funzioni specifiche e controllano le componenti fisiche

ubuntu -- - Vase 2 launch Pupirms OpenOffice.org . -- ...

Digitale

• Con digitale o numerico, in informatica ed elettronica, ci si riferisce a tutto ciò che viene rappresentato con numeri discreti, o che opera manipolando tali numeri, contrapposto all'analogico, che opera invece su grandezze continue.
• Il segnale analogico è di natura continua poiché è ben definito per ogni momento specifico. Più precisamente è quella definita in modo continuo per un intervallo di valori nel tempo. Questi sono rappresentati come una forma d'onda sinusoidale.
• Un tipo di segnale che è di natura non continua in quanto è definito solo per un insieme di tempi discreti è noto come segnale digitale. I dati sono posizionati discretamente nell'asse del tempo, quindi sono mostrati sotto forma di bit, ovvero 0 e 1.

CHE COS'E' UN PROGRAMMA?

Un programma è un insieme finito e ordinato di ISTRUZIONI

Definizione di programma

Un programma è un insieme di istruzioni la cui esecuzione in sequenza produce la risoluzione di un determinato problema.

• Un computer, per svolgere una qualsiasi attività deve aver memorizzato nella sua memoria un programma.
• I programmi vengono preparati da tecnici specifici detti PROGRAMMATORI.
• L'attività che consiste nella preparazione dei programmi si chiama PROGRAMMAZIONE.
• L'insieme di tutti i programmi che consentono un'efficiente utilizzazione delle risorse del calcolatore si indica genericamente con il termine SOFTWARE.

Caratteristiche dei computer

Il termine computer ha assunto un significato sempre più vasto comprendendo la semplice calcolatrice fino ai grandi sistemi di calcolo e venendo dunque ad assumere il significato più generale di sistema di elaborazione dati

Tuttavia i computer possono essere idealmente divisi in alcune categorie molto generali, a seconda delle loro caratteristiche salienti, dell'uso che in generale se ne fa, del software e dei sistemi operativi che fanno girare e dell'epoca in cui sono comparsi.

• Computer general purpose: riprogrammabili per svariate applicazioni dall'utente
• Computer special purpose: sistemi embedded dedicati ad una sola applicazione specifica

Differenze: dimensioni, velocità, potenza di elaborazione, e prezzo ma sono molto simili per quanto riguarda le tecnologie e i criteri di progettazione e i linguaggi di programmazione utilizzabili.

Mainframe

Mainframe: realizzano lo schema di elaborazione centralizzato, secondo il quale a un elaboratore centralizzato sono collegati un grande numero di terminali 500 e oltre, non dotati di capacità di calcolo autonoma, che devono interagire con la macchina centrale per l'esecuzione dei programmi e la fruizione delle risorse.

Mainframe: From Computer Desktop Encyclopedia @ 1990 The Computer Language Co. Inc.

Terminals Disk Drives COMPUTER (CPU) Tape Drives

Supercomputer

Supercomputer: Il supercomputer è un tipo di sistema di elaborazione progettato per ottenere potenze di calcolo estremamente elevate, dedicato ad eseguire calcoli ad elevate prestazioni.

La velocità dei supercomputer viene generalmente misurato in "FLOPS" (Floating Point Operations Per Second) o in suoi multipli come il TeraFLOPS (1012 ) FLOPS.

.... .... .... .... .... .... Il più potente SuperComputer di oggi Tianhe-2 in Cina

SuperComputer Cray-2 degli anni '80

Computer dedicati

Computer dedicati: Sono realizzati per specifiche applicazioni, quali possono essere le console per i videogiochi o i dispositivi utilizzati nell'automazione industriale.

€ WiiU 6141 Console WII della Nintendo

Personal Computer

Personal Computer: (espressione inglese che significa letteralmente calcolatore personale), solitamente abbreviato in PC, è un qualsiasi computer di uso generico le cui dimensioni, prestazioni e prezzo di acquisto lo rendono adatto alle esigenze del singolo individuo nell'uso quotidiano.

PC Desktop Notebook hp Mini Netbook

Personal Digital Assistant e smartphone

Personal Digital Assistant e smartphone: il PDA è un computer nato dall'evoluzione delle agende elettroniche, dispositivi che integrano una rubrica, un calendario, un orologio e un'agenda che da la possibilità di memorizzare note e appuntamenti. La caratteristica principale è la sua dimensione contenuta, tanto da poter essere racchiusa nel palmo di una mano, da cui palmare.

Lo smartphone è il telefono intelligente sul quale si possono installare applicazioni, navigare in internet riprodurre audio e video.

DELL

Architettura di Von Neumann

Tutti gli elaboratori, anche di ultima generazione, si basano sull'architettura fondamentale di Von Neumann, matematico e informatico di origine ungherese che negli anni '40 ha lavorato e studiato a Princeton, negli USA.

• CPU (Central Processing Unit)
• Rom (Read only memory)
• Ram (Random access memory)
• I/O dati in ingresso e in uscita
• Bus di sistema

MACCHINA DI VON NEUMANN

cpu dati controllo bus indirizzi rom ilo ram

UNITÀ FUNZIONALI fondamentali

• Processore (CPU)
• Memoria Centrale (RAM & ROM)
• Unità di I/O (ingresso / uscita)
• Bus di sistema

La CPU

La CPU è una delle componenti principali del computer: legge, interpreta ed esegue istruzioni generate in linguaggio macchina

Struttura di una generica CPU

• L'unità di controllo CU (Control Unit): esegue sequenzialmente le istruzioni che compongono il programma che legge nella memoria centrale (RAM) e memorizza il risultato delle operazioni
• L'unità logico aritmetica ALU (Arithmetic Logic Unit): esegue le operazioni aritmetiche e logiche come una sorta di calcolatrice
• Registri: aree limitate di memoria ad accesso molto veloce che memorizzano sia gli operandi che i risultati delle istruzioni e i riferimenti alle locazioni di memoria centrale

Azioni della CPU

La CPU è il "cervello" del sistema ed in generale svolge le seguenti azioni:

• Esegue in sequenza le istruzioni del programma in corso di esecuzione
• Esegue i calcoli
• Coordina e sincronizza tutte le attività dei dispositivi che costituiscono il computer e che sono a essa collegati tramite BUS

L'esecuzione di un'istruzione in linguaggio macchina avviene in una serie di passi:

1. prelievo dell'istruzione: l'istruzione in linguaggio macchina viene trasferito dalla RAM all'interno della CPU
2. decodifica del codice operativo: attraverso il codice operativo dell'istruzione, che è una sequenza di bit che indicano un'azione da seguire, la CU attiva i dispositivi coinvolti dall'istruzione
3. esecuzione dell'istruzione: la CPU preleva gli operandi (se ci sono), la ALU esegue i calcoli e la CU memorizza l'eventuale risultato, se previsto

L'orologio interno (clock) del microprocessore emette un segnale di sincronizzazione per tutto il sistema e si misura in periodi al secondo (Hz).

Il "linguaggio" del processore

Il computer non è in grado di capire direttamente il linguaggio naturale quindi per poter comunicare con lui bisogna trovare un altro modo: il sistema binario.

Il sistema binario ha due soli valori: 0, 1

• 0 corrisponde alla mancanza di tensione, quindi a 0 volt;
• 1 corrisponde invece alla presenza di tensione, in genere 5 volt.

Il computer prima converte un numero, un simbolo o una parola nel sistema binario, poi esegue i dovuti calcoli nella CPU, infine, una volta convertiti i risultati dal sistema binario al sistema decimale, restituisce le parole, le immagini, i video, i suoni, e in generale qualsiasi altra tipologia di informazione necessaria.

La memoria centrale

Esistono varie forme di memoria centrale che differiscono per velocità e modalità di accesso: la cache, la RAM e la ROM

La cache

La memoria cache o semplicemente cache è un tipo di memoria utilizzata per velocizzare l'esecuzione dei programmi, può essere situata fra la CPU e la RAM o integrata direttamente nella CPU.

La cache viene gestita dall'hardware per memorizzare i dati maggiormente utilizzati dalla RAM allo scopo di incrementare la velocità di risposta del computer e quindi le sue prestazioni.

RAM

La Ram (Random Access Memory), è una memoria ad accesso casuale perché l'accesso a qualsiasi locazione di memoria è costante

Tutti i programmi scritti vengono memorizzati ed immagazzinati in memorie di massa (Hard Disk) in attesa di essere eseguiti.

Quando un programma entra in esecuzione viene definito processo

1. Il processo viene trasferito dalla memoria di massa alla RAM
2. Qui sono contenuti sia il programma in esecuzione che i dati sui quali opera
3. La CPU legge o scrive la RAM

Le caratteristiche principali che distinguono la RAM dalla memoria a sola lettura (Rom) sono le seguenti:

Volatilità, se al computer manca l'alimentazione (manca la corrente elettrica o si scarica la batteria) tutto il contenuto è perduto La possibilità di leggere e scrivere le locazioni di memoria