Sinossi di Informatica di Base per Operatori Indagini Telematiche

Indice

Introduzione

Capitolo 1 - Architettura e Componenti di un Elaboratore

1. Introduzione
2. Il Personal Computer (PC)
3. Il processore
4. La memoria

Capitolo 2 - Sistemi Operativi

1. Il sistema operativo
2. Processi concorrenti e processi paralleli
3. Gestione della Memoria
4. Sicurezza e Protezione
5. I sistemi operativi Windows
6. Studio di Windows

Allegato 1. Un altro esempio di sistema operativo: UNIX Allegato 2. Un figlio importante di Unix: LINUX Allegato 3. L'alternativa: MAC OS & MAC OS X

Capitolo 3 - Reti di calcolatori

1. Introduzione
2. Aspetti generali

Capitolo 4 - Nozioni di Sicurezza Informatica

1. Definizione
2. Da chi e da cosa proteggersi
3. Strumenti e tecniche di difesa informatica

Capitolo 5 - Basi di Dati

1. Introduzione
2. Basi di dati e sistemi di gestione di basi di dati
3. Modelli dei dati
4. Linguaggi per la gestione dei dati
5. Utenti delle basi di dati

Capitolo 6 - Crittografia

1. Introduzione
2. Cenni storici
3. Crittografia classica
4. Crittografia moderna
5. Crittoanalisi
6. Steganografia

Architettura e Componenti di un Elaboratore Elettronico

CAPITOLO 1 ARCHITETTURA E COMPONENTI DI UN ELABORATORE ELETTRONICO

Raggruppamento Carabinieri Investigazioni Scientifiche - Reparto Tecnologie Informatiche - Corso Operatori Indagini Telematiche Anno 2016

Architettura e Componenti di un Elaboratore Elettronico Pagina 1

1. INTRODUZIONE

Un sistema informatico è fondamentalmente un insieme di molte parti che cooperano per memorizzare e manipolare le informazioni digitali (elaborazione). Una prima, iniziale suddivisione delle componenti di un sistema informatico viene fatta distinguendo tra: hardware software.

Con il termine hardware si intende l'insieme delle componenti fisiche, in particolare circuiti elettronici, che eseguono operazioni elementari, mentre il software è l'insieme dei programmi (algoritmi codificati con un linguaggio di programmazione) che possono essere eseguiti dal sistema nel suo insieme al fine di raggiungere degli obiettivi definiti. Ogni circuito digitale hardware è il risultato di una progettazione logica che coinvolge sistemi teorici basati sull'algebra di Boole. In modo corrispondente, ogni software è il risultato della traduzione di un algoritmo (sequenza finita e determinata di istruzioni elementari), in un selezionato linguaggio di programmazione interpretabile ed eseguibile da una macchina reale.

Con il termine elaboratore elettronico (computer o calcolatore elettronico) si designano sistemi informatici basati su un medesimo modello teorico, ma con caratteristiche ed utilizzi variegati. Vengono quindi definite alcune categorie di seguito anche se la differenziazione tra esse non è sempre netta:

• Mainframe (server): Grandi sistemi di elaborazione dati utilizzati a livello aziendale, con costi e prestazioni elevate che in genere servono migliaia di utenti;
• Minicomputer (server): Sistemi di elaborazione simili ai precedenti ma con costi e prestazioni minori, dedicati ad aziende di limitate dimensioni;
• Network Computer: Single user, hanno prestazioni e costi decisamente limitati e necessitano del collegamento a macchine del tipo 1 e 2 per il corretto funzionamento;
• Personal Computer: sono calcolatori single user con costi contenuti e prestazioni limitate (se comparate alle macchine di cui ai punti precedenti), ma capacità elaborative autonome (laptop, desktop, workstation);
• Virtual &Cloud Computer: personal computer realizzati da una macchina virtuale installata su dei server in locale o in rete Internet/Cloud (sono macchine totalmente software).

Soprattutto in ambito di rete di computer è consueto impiegare dei termini specifici per indicare elaboratori che svolgono particolari funzioni:

Server: in un ambiente basato su protocollo client/server, il server è l'elaboratore che fornisce servizi (varie tipologie di funzionalità) alle macchine richiedenti (client). Per molti elaboratori attuali, date le numerosissime funzionalità che offrono, è possibile che in istanti diversi rivestano entrambi i ruoli descritti di richiedenti e fornitori di servizi.

Supercomputer: particolare mainframe dotato di enormi capacità di calcolo e memorizzazione che il più delle volte riveste funzione di server di rete su larga scala risolvendo complesse problematiche industriali di calcolo o gestione dati.

Le tipologie di macchine sopra indicate si basano su principi di funzionamento sostanzialmente identici ma la loro implementazione fisica ed elettronica è sostanzialmente diversa.

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L'architettura dei moderni elaboratori è basata ancora sul modello della macchina di Von Neumann, ricercatore ungherese che per primo individuò una struttura regolare comune per dei sistemi di calcolo automatico non specializzati (general purpose). Tale modello fu elaborato nei tardi anni '40 presso l'Institute for Advanced Study di Princeton. La macchina di Von Nuemann è un modello strutturale che prevede:

• Unità centrale di elaborazione (Central Processing Unit o CPU),
• Memoria centrale,
• Periferiche (I/O),
• Bus di sistema.

BUS di SISTEMA I Unità di elaborazione CPU MEMORIA CENTRALE PERIFERICHE I/O

Il processore o CPU (Central Processing Unit) contiene i dispositivi elettronici che consentono di svolgere effettivamente le elaborazioni. È il modulo che coordina il flusso dei dati all'interno del computer. Compito principale di questa unità di elaborazione è quello di eseguire i programmi, interpretando ed eseguendo le singole istruzioni che li compongono. Le istruzioni vengono eseguite in sequenze stabilite.

La memoria centrale contiene sia le istruzioni che i dati (informazioni necessarie per eseguire un programma). Ha dimensioni limitate ed nel modello della macchina di Von Neuman è volatile (cioè le informazioni memorizzate vengono perse allo spegnimento del computer).

Il bus di sistema collega tutti gli elementi funzionali. Fornisce il supporto fisico per la trasmissione dei dati tra i vari elementi. Nella macchina di Von Neumann, le fasi di elaborazione si susseguono in modo sincrono con una scansione temporale dettata da un orologio di sistema (detto clock).

Le periferiche consentono uno scambio di informazioni fra l'elaboratore e l'ambiente esterno (tastiere, monitor, memorie secondarie, reti, attuatori, ecc.).

All'interno di un calcolatore qualsiasi tipo di informazione ha una rappresentazione numerica. Tali numeri da elaborare devono essere codificati in maniera opportuna e convertiti in segnali elettrici affinché possano essere tra loro compatibili ed utilizzabili da ognuno dei componenti elettronici. Poiché gli elaboratori attuali sono sistemi digitali essi si realizzano mediante componenti elettronici con funzionalità logico-aritmetiche booleane in grado di effettuare operazioni su numeri in rappresentazione binaria. Quindi, i citati numeri, che costituiscono i dati da trattare o elaborare, sono codificati in sequenze di 0 e 1 e convertiti in valori di tensione (o corrente) riconosciuti come "basso" (0) o "alto" (1) o viceversa, dai circuiti elettronici impiegati.

2. IL PERSONAL COMPUTER (PC)

Si vanno ora a prendere in considerazione gli elementi hardware fondamentali che sono alla base di un PC, omettendo di illustrare la struttura in dettaglio delle altre categorie citate di elaboratori in quanto dedite ad applicazioni di nicchia.

È possibile individuare l'hardware di un PC su due livelli:

• uno esterno in cui si distinguono le periferiche di cui alla definizione di Von Neumann;

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• uno interno in cui si distinguono le circuiterie elettroniche (schede) più vicine alla CPU.

I termini "esterno" ed "interno" si riferiscono (visivamente) fondamentalmente al case ossia al contenitore principale della scheda madre del computer che ospita la CPU (vedere successivamente).

a. Hardware di tipo esterno

Con questo termine si indicano tutte le possibili periferiche di un PC. In tal senso, gli elementi maggiormente ricorrenti in una stazione di lavoro computerizzata vengono elencati di seguito:

(1) Tastiera

Periferica che permette di immettere i caratteri standard tramite la pressione di tasti presenti in numero variabile a seconda del modello. Si parte in genere da 102 tasti per arrivare a 110 ed oltre per tastiere specialistiche. La tastiera estesa si può considerare come formata da 5 parti:

1. tastiera alfanumerica
2. il tastierino numerico
3. i tasti di funzione
4. i tasti di spostamento rapido e controllo
5. le spie (led) di controllo

Le tastiere migliori dispongono del doppio click ossia la pressione del tasto avviene in due tempi.

Esistono tastiere specialistiche che dispongono di tasti aggiuntivi che richiamano funzioni specifiche di determinati S.O ..

Attualmente sono molto utilizzate le tastiere tipo wireless (senza fili) il cui funzionamento avviene tramite collegamento radio ad una stazione ricevente collegata o integrata al PC.

(2) Mouse

Questa periferica, introdotta sui PC compatibili IBM nell'anno '94 con l'avvento delle interfacce GUI (Graphic User Interface), consente il movimento della freccia di puntamento sulle finestre dei moderni S.O., permettendo di compiere numerose funzioni ed operazioni.

• Mouse meccanico: Il suo meccanismo è molto semplice, una sfera libera che, ruotata mediante il contatto sul tappetino, agisce su due cilindretti, uno per i movimenti verticali e uno per i movimenti orizzontali, che combinati, permettono lo spostamento del puntatore sullo schermo in ogni direzione.

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