Università degli Studi di Salerno

Università degli Studi di

Salerno

Ing. Fabio Clarizia

Informatica

Contenuti del corso

n Introduzione all'Informatica e alla rappresentazione dell'informazione

n Architettura di un Calcolatore e alle sue principali caratteristiche tecniche e tecnologiche

n Il concetto di Software ed introduzione al Sistema Operativo

n Elaborazione testi e Office Automation

n Reti di Calcolatori e principali strumenti di comunicazione in rete

Architettura di un Calcolatore e alle

sue principali caratteristiche tecniche

e tecnologiche

Gerarchia e tipi di memoria [6]

Il progettista di calcolatori vorrebbe una memoria veloce, non volatile, di capacità illimitata e poco costosa. Introduzione del concetto di gerarchia delle memorie basata s u due principi:

Località spaziale: se accedo ad un dato, probabilmente accederò anche a quelli vicini in un

tempo non lontano.

Località temporale: se accedo ad un dato è probabile che debba accedervi nuovamente nel breve

tempo.

E’ possibile lavorare con memorie piccole nelle quali “spostare” di volta in volta ciò che serve.

CPU (registri &

cache L1)

cache L2 Memoria _Centrale HardDisk

Altre Memorie di Massa (CD, DVD, Nastri)

Tecnologie elettroniche

Tecnologie magnetiche e ottiche

In un moderno calcolatore sono

presenti numerose memorie realizzate con tecnologie differenti che giocano ruoli diversi nel processo di

elaborazione:

Solitamente le memorie realizzate con tecnologie elettroniche sono le

memorie di lavoro mentre quelle

realizzate con tecnologie magnetiche e ottiche sono le memorie di massa.

velocità e costo in diminuzione capacità in aumento

Gerarchia e tipi di memoria [7]

In un moderno PC le dimensioni delle memorie sono esprimibili come segue: cache L1 = qualche KB

cache L2 = qualche centinaio di KB

Memoria Centrale = da qualche centinaio di MB a qualche GB Memoria di Massa = diversi GB – (si parla di TB)

CPU (registri &

cache L1)

cache L2 Memoria _Centrale HardDisk

Altre Memorie di Massa (CD, DVD, Nastri)

Tecnologie elettroniche

Tecnologie magnetiche e

ottiche

velocità e costo in diminuzione capacità in aumento

Gerarchia e tipi di memoria [8]: la memoria CENTRALE

La memoria centrale costituisce l’originale memoria di lavoro del modello di Von Neumann. q è solitamente realizzata con una tecnologia detta DRAM (dynamic RAM) meno veloce ma

più economica della SRAM (static RAM) utilizzata nelle cache.

q è una memoria ad accesso casuale/diretto, cioè il tempo di reperimento delle informazioni non dipende dalla loro posizione nella memoria stessa.

q viene messa in comunicazione con il microprocessore dal memory bus integrato sulla scheda madre.

q viene assemblata sotto forma di moduli (di memoria) costruiti in modo da poter essere allocati negli appositi slot della scheda madre.

q Il numero di slot disponibili definisce la cosiddetta “espandibilità” di memoria (cioè le dimensioni massime che la memoria centrale di un dato PC può raggiungere).

Gerarchia e tipi di memoria [9]: la memoria CACHE

La memoria CACHE, che in inglese significa “nascondiglio” o “deposito segreto”, è

quna memoria speciale della CPU e, a differenza della memoria centrale (RAM), è più ridotta in termini di capacità di memorizzazione ma più veloce.

qcontiene una copia temporanea delle istruzioni e dei dati che vengono maggiormente utilizzati dalla CPU.

qQuando è necessario l'accesso ad un dato, questo viene prima cercato nella cache e in seguito nella memoria centrale.

qNei moderni PC esistono vari tipi che si differenziano a seconda del luogo dove sono collocate: qcache di primo livello (L1) viene integrata sullo stesso chip del processore, in tal modo

essa, pur essendo di dimensioni molto piccole (qualche KB), è estremamente veloce e consente al processore di operare efficacemente;

qcache secondaria o di secondo livello (L2) è invece esterna al processore in modo da poter

raggiungere dimensioni più significative (qualche centinaio di KB).

• estremamente veloce, ha lo scopo di realizzare un livello intermedio tra la memoria centrale ed il processore.

Gerarchia e tipi di memoria [10]: la memoria di MASSA

quna memoria non volatile che memorizza i dati in modo permanente

qè realizzata con tecnologie magnetiche ed ottiche (a differenza dalla RAM e ROM) e viene vista come una categoria di memoria destinata alla archiviazione.

qha costi nettamente più bassi rispetto alla memoria centrale ed i tempi di accesso sono molto più lenti a causa delle diverse caratteristiche tecnologiche.

Esistono varie categorie di memorie di massa:

qI Dischi (floppy disk e hard disk) nei quali i dati sono registrati su piste magnetiche o

ottiche concentriche ricavate su di un disco;

qI Nastri magnetici nei quali i dati sono registrati lungo una fettuccia di materiale magnetico

che può scorrere sotto le stazioni di lettura e di scrittura;

qLe memorie ottiche (CD, CD-ROM, DVD) ovvero dischi sui quali viene utilizzato un laser per

riconoscere sulla superficie parti nere (pits) o luminose riflettenti (lands) che codificano i bit 0 e 1;

Gerarchia e tipi di memoria [11]: la memoria di MASSA

massa e viene utilizzato per la memorizzazione permanente dei dati nel computer:

qla capacità (ai nostri giorni) è generalmente espressa in GB/TB.

qè possibile dotare un PC di più HD in modo da aumentare la sua capacità totale di memorizzazione.

qè costituito da uno o più dischi (in alluminio o vetro) rivestiti di

materiale ferromagnetico in rapida rotazione e da due testine poste a piccolissima distanza dalle superfici in grado di leggere e scrivere i dati. qil tempo di accesso alle informazioni non è costante (diversamente da

RAM e ROM) ma funzione della posizione del dato sul disco.

§ dipende sia dallo spostamento della testina di lettura che dalla rotazione del disco fin quando non viene trovato il dato.

§ può variare notevolmente in funzione della velocità di rotazione del disco e di altre caratteristiche costruttive.

Gerarchia e tipi di memoria [12]: la memoria di MASSA

Il Compact Disc (CD) ed il Digital Versatile Disk (DVD) sono dischi a registrazione ottica, mobile e con buona capacita di memorizzazione (CD 700MB – DVD 5GB c.a.)

q composti da un disco di resina trasparente, solitamente di 12 centimetri di diametro, ricoperto da un sottile foglio di materiale metallico sul quale sono memorizzate le informazioni.

q sono i dispositivi di memorizzazione di massa di tipo rimovibile più diffusi.

q erano originariamente di tipo ROM (read only). Successivamente sono state introdotte opportune periferiche (masterizzatori), e opportuni supporti che possono essere scritti una o più volte.

q per le loro capacità sono utilizzati per memorizzare film, software, file mp3, foto, immagini di tutti i formati, video, driver, file mutimediali, ecc.

Una chiave usb, detta pendrive, è un dispositivo portatile per la memorizzazione di massa di ultima generazione. I dati vengono immagazzinati in una memoria flash contenuta nella chiave.

Data la notevole capacità di memoria, le piccole dimensioni

e la velocità di lettura e scrittura, la chiave usb ha

recentemente conquistato il ruolo di principale dispositivo rimovibile per la memorizzazione.

1)Connettore USB; 2)Chip di gestione; 3)Pin per test

industriali; 4)Memoria; 5)Oscillatore; 6)Diodo led di funzionamento; 7)Interruttore per il blocco della scrittura;

8)Spazio per una seconda memoria non utilizzato.

Dispositivi comuni di input/output [1]

q nel modello di Von Neumann per poter introdurre i dati in un elaboratore e rendere possibile

l’interazione tra questo e il mondo esterno, è necessaria la presenza di periferiche di Ingresso e di Uscita (input/output).

q La periferica non è altro che un dispositivo hardware collegato al computer e gestito dal sistema operativo attraverso l’utilizzo di opportuni “driver” software.

Dispositivi comuni di input/output [2]: INPUT

Tastiera: “figlia” della macchina da scrivere, viene utilizzata per poter

immettere dati in formato alfabetico e numerico.

• costituita da una serie di tasti su cui vi è una serigrafia che indica il carattere che si ottiene con la pressione e che manda il relativo segnale al computer.

• diverso posizionamento dei tasti a seconda del paese di destinazione, design e modalità di collegamento al pc (wireless, usb, PS2).

Mouse: è un dispositivo in grado di inviare al sistema un comando da

parte dell'utente in modo tale che a un suo movimento su una base solida lineare ne corrisponda uno analogo da parte di un indicatore sullo schermo del monitor detto puntatore.

è dotato di

• uno o più tasti ai quali possono essere assegnate varie funzioni.

può

• essere con filo oppure wireless, ottico(led o laser) oppure

meccanico (rotellina) e le componenti principali sono: rotelle 1) di scorrimento pagina; rotelle di rilevazione 2) movimento; sfera 3) di movimento; vano 4) batterie.

Scanner: dispositivo simile ad una fotocopiatrice che permette di

digitalizzare (trasformare in sequenza di bit) un’immagine, affinché

possa essere trattata da un computer.

• Attraverso un riconoscimento ottico di caratteri - software OCR (Optical Character Recognition) - si p o s s o n o acquisire pagine di testo da trattare come se fossero state introdotte nativamente per mezzo della tastiera(modificabili/editabili).

Dispositivi comuni di input/output [3]: OUTPUT

Monitor: dispositivo che mostra dati ed immagini a video elaborate dal

computer. Le immagini sono disegnate illuminando in vari modi i puntini luminosi(detti pixel) che costituiscono lo schermo.

• La quantità di pixel che si possono illuminare determina la risoluzione del video espressa in numero di pixel per colonna e per riga

oes. 1 2 8 0 x 1 0 2 4 vuol dire 1 0 2 4 righe ciascuna composta da 1 2 8 0 di pixel.

• la grandezza è misurata in pollici (come per i televisori)

Stampante: permette un output su supporto cartaceo(e non solo). Il

modo con cui i dati sono rappresentati sul supporto cambia in ragione della tecnologia con cui è costruita la stampante stessa.

Le stampanti più comunemente utilizzate sono:

• Inkjet (a getto di inchiostro): l’immagine sul foglio è il frutto della presenza di

tante goccioline di inchiostro. E’ poco adatte a grandi quantità di stampe per la scarsa velocità e l’alto consumo;

• laser: la stampa sul foglio è frutto di un procedimento fotografico. E’adatta

Dispositivi comuni di input/output [4]

Oltre a tutte le componenti elencate, al suo interno l’elaboratore supporta altri tipi di schede che curano alcune sue caratteristiche specifiche. Tra di esse le principali sono:

La scheda video ha la funzione di inviare al monitor le informazioni da visualizzare:

• è, generalmente, una scheda d'espansione rimovibile posta all'interno del PC.

• gestisce i pixel, minuscoli puntini che compongono la rappresentazione di un'immagine sullo schermo.

La scheda di rete permette ad un calcolatore di poter comunicare con uno o più calcolatori. Le schede di rete si differenziano sia per la

velocità a cui trasferiscono il segnale che per la tipologia di connessione (con o senza cavo).

La scheda audio consente al PC di gestire il suono.

• si sono sviluppate raggiungendo alti livelli tecnologici fino ad arrivare all’audio dolby digital che dà profondità al suono, rendendo incredibilmente realistica

l’ambientazione sonora.

• Questa caratteristica permette ai musicisti di comporre, modificare e suonare i loro brani utilizzando il PC come una vera orchestra.

Tipologie di computer [1]

§

Supercomputer

§

Mainframe e Mini

§

Personal Computer

§

Notebook

§

Server

I computer non sono tutti uguali, ma possono essere classificati

in base alla loro potenza ed al loro utilizzo.

Tipologie di computer [2]: supercomputer e mainframe

Supercomputer:

sono i computer più potenti e vengono impiegati, tra l’altro, nella progettazione industriale e nelle previsioni atmosferiche;

Es.il supercomputer SX-8 progettato dalla NEC è composto da 4096 processori capaci di eseguire 65 trilioni di

operazioni al secondo.

Macchine estremamente costose, di difficile impiego e quasi sempre utilizzate da organismi statali/militari.

Mainframe:

Sono computer progettati per essere usati da molti utenti contemporaneamente attraverso terminali.

Questi ultimi sono composti essenzialmente da uno

schermo e da una tastiera che devono comunicare

con il sistema centrale.

I terminali non sono dei computer, ma piuttosto delle periferiche input/output.

Tipologie di computer [3]: mini e workstation

Minicomputer o mini:

possono essere descritti come dei mainframe meno potenti ovvero pensati per essere utilizzati da un numero minore di utenti.

posti al centro di una rete di terminali, ognuno dei quali lavora con il mini come se fosse indipendente dagli altri. quando necessario, gli utenti possono condividere

direttamente sia programmi e dati, sia le periferiche (es. apparecchiature di stampa).

Workstation:

sono state i primi computer progettati per uso individuale;

hanno alto rendimento e medio/piccole dimensioni; Sono impiegate soprattutto in ambienti lavorativi di calcolo scientifico e matematico e per lo sviluppo di grafica tridimensionale (es. studio per applicazioni audio/video basato su workstation).

Tipologie di computer [4]: personal computer e notebook

Personal Computer (PC):

La grande diffusione e l’enorme successo dell’informatica, assieme alle evoluzioni tecnologiche che hanno

consentito la costruzione di calcolatori di piccole dimensioni, bassi consumi e costi contenuti, hanno

portato nei primi anni ’80 all’introduzione del personal computer. Un esempio di PC sono i Desktop, ovvero i cosiddetti computer “da scrivania”, dedicati al singolo utente e che hanno costi contenuti, capacità elaborative autonome e sono progettati per essere posizionati

permanentemente in casa o in ufficio.

Notebook o “Laptop”:

computer portatili, leggeri e maneggevoli, progettati per un utilizzo pratico e frequente in qualunque situazione (batteria ricaricabile) che ne consente il funzionamento autonomo;

estremamente leggeri anche a scapito della dotazione di periferiche (schermi piccoli, memorie limitate, poche porte di connessione, ecc.); Molti modelli di Notebook sono corredati da una apposita unità detta “ docking station ”, che ne rende possibile l ’uso in maniera equivalente ad una postazione fissa da ufficio (ad esempio, mediante la

Tipologie di computer [5]: I server

Server:

è usata come denominazione per modelli destinati ad essere utilizzati nella gestione di applicazioni (server) di rete con pesanti carichi di lavoro, spesso senza il controllo di operatori e per un periodo di tempo prolungato.

qualsiasi workstation è in grado di agire come server, tuttavia i server in genere hanno caratteristiche speciali al fine di renderlo più adatto, come sistemi di alimentazione e

connessioni di rete ridondanti, o grandi capacità di memoria di massa.