Sintesi teorica: Appunti di Abilità Informatiche

SLIDE ABILITA' INFORMATICHE

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In informatica è essenziale comprendere il concetto di informazione digitale. Il termine deriva dall'inglese digit (cifra, numero) ed indica un

evoluzione del concetto di informazione intesa come qualunque notizia, racconto, comunicazione scritta o orale. Diciamo intanto che tipi diversi di

informazione portano sempre ad una scelta tra alternative. L'informazione digitale si basa sulla codifica binaria, quella che utilizza 2 cifre, 0 e 1. Il

bit rappresenta la quantità di informazione fornita dalla scelta tra 2 alternative diverse. Il nostro sistema numerico, ad esempio, è un sistema

decimale, basato su 10 cifre; il sistema numerico digitale, invece, è un sistema binario, basato su 2 cifre. E' possibile tuttavia effettuare delle

operazioni di conversione che ci permettono di trasformare un numero binario in decimale, e viceversa (anche per altri sistemi).

Esempi:

1457 (base 10) = 1x10(3) + 4x10(2) + 5x10(1) + 7x10(0) = 1000 + 400 + 50 + 7 = 1457 (base 10)

1101 (base 2) = 1x2(3) + 1x2(2) + 0x2(1) + 1x2(0) = 8 + 4 + 0 + 1 = 13 (base 10) (CONVERSIONE 2 – 10)

La conversione da base 10 a base 2, invece, si effettua utilizzando un semplice algoritmo di conversione. Si divide continuamente il numero digitale

per 2 e si contano i resti dal basso in alto fino ad arrivare a 1.

Esempio:

13 (base 10) = 13 : 2 = 6 (resto 1) = 6 : 2 = 3 (resto 0) = 3: 2 = 1 (resto 1) = 1 : 2 = 0 (resto 1) = 1101 (base 2)

( CONVERSIONE 10 – 2)

La differenza tra l'informazione analogica è quella digitale sta nel fatto che la prima è un' informazione continua mentre la seconda è una

discreta di determinate grandezze.

Esempio: tempo – orologio

analogico = quadrante, lancette...

digitale = numeri

La digitalizzazione è quel processo di conversione dell'informazione analogica in digitale al fine di migliorare la qualità e la precisione

dell'informazione. E' necessario però per fare ciò che la grandezza sia codificabile attraverso un numero di bit e un valore massimo e minimo. Ciò è

detto quantizzazione. La misura del valore di un segnale analogico in diversi istanti di tempo è detto campionamento, che si basa su una frequenza.

La codifica dell'informazione ha diverse caratteristiche in base all'elemento da codificare:

Codifica di un testo = Basta pensare che un testo non è altro che una successione di lettere, e che queste lettere (o simboli) possono essere

– rappresentati in numeri. Una tabella di questo tipo viene detta tabella di codifica dei caratteri. La codifica di riferimento si basa sul codice

ASCII (American Standard Code Information Interchange). La tabella di caratteri più usata è la Iso Latin 1, con 256 caratteri. I caratteri

qui vengono espressi attraverso 8 cifre binarie, quindi 8 bit. Per convenzione una parola lunga 8 bit viene chiamata byte.

Codifica di un immagine = Quando guardiamo una fotografia digitale o la tv, notiamo che se ci avviciniamo allo schermo un immagine

– nitida sgrana in tanti piccoli puntini luminosi: sono i pixel, l'unità base dell'immagine digitale. Questi puntini, diversi per colore e

luminosità, vanno rappresentati in numeri. Per fare ciò utilizziamo un altra tabella di conversione, dove ad ogni numero corrisponde un

valore specifico. La quantità di bit spesi per rappresentare un singolo pixel si definisce profondità dell'immagine. Il numero di colori

distinti che possono essere rappresentati da un pixel dipende dal numero di bit per pixel (bpp). Valori comuni sono: 8 bpp (256

colori); 16 bpp (65.536 colori). Il numero di pixel presenti in un immagine determina la qualità dell'immagine. Essa si esprime in ppi. La

risoluzione indica il grado di qualità di un'immagine. Essa si misura in dpi.

Codifica audio = In questo caso la conversione si basa su un processo di segmentazione dell'onda sonora. Il miglior modo per

– rappresentare un'onda è attraverso una funzione. Poi essa viene scomposta in regioni abbastanza piccole da poter essere considerati punti

sul piano cartesiano. La successione di questi valori (attraverso una frequenza) ci fornisce la rappresentazione numerica e quindi la

digitalizzazione dell'onda sonora.

Codifica video = I filmati sono immagini in movimento con audio incorporato: il numero di bit impiegati nell'operazione aumenta

– considerevolmente in quanto bisogna tener conto della lunghezza del filmato, della risoluzione, dei colori, dei fps e della qualità del

sonoro

Con il termine compressione dati indichiamo quella tecnica di elaborazione dati che, per mezzo di algoritmi, permette di ridurre la quantità di bit

necessari alla rappresentazione digitale dell'informazione. Senza di essa non potremmo avere spazio sufficiente sul computer. Esistono 2 tecniche

di compressione dati:

compressione dati lossy = con perdita d'informazione (Jpeg, Mp3, Divx)

– compressione dati lossless = senza perdita d'informazione, consente di preservare l'informazione in ogni sua parte; è l'unica via possibile

– quando si devono comprimere documenti, programmi... (Zip, Rar)

Le immagini computerizzati si trovano in diversi formati (Jpeg, Bmp, Gif), ma possiamo suddividerle in 2 gruppi:

immagini bitmap = sono quelle immagini basate su programmi che utilizzano una griglia di pixel per la rappresentazione, anziché oggetti

– o forme. Se ingrandite perdono molto di qualità

immagini vettoriali = sono quelle immagini basate su programmi che utilizzano linee o curve definite da entità chiamate vettori; esse sono

– indipendenti dalla risoluzione e non perdono di precisione.

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Il protagonista dell'informatica è il computer. Esso è una macchina calcolatrice in grado di eseguire automaticamente diverse sequenze di

operazioni logico-aritmetiche. Il computer nasce a partire dal 1937, quando lo studioso Turing elabora il primo modello di calcolo; la macchina

invece verrà perfezionata da Von Neumann nel 1945. Oggi i computer sono enormemente potenti rispetto al passato e non si basano solo sul

calcolo, ma anche sull'elaborazione di dati enormi e di diversa natura (audio, video...). I computer possono essere divisi secondo alcune categorie

generali: general purpose = riprogrammabili per diverse applicazioni

– special purpose = dedicati ad un'applicazione specifica

– mainframe = sono i primi computer degli anni 40', enormi e dispendiosi, la comunicazione avveniva attraverso l'utilizzo di schede

– perforate

minicomputer = nascono negli anni 60', grandi quanto un armadio e utilizzati da aziende

– microcomputer = nascono negli anni 70', quando venne introdotto il primo microprocessore, l'intel 4004, che permette l'ingombro di

– meno spazio e un risparmio dei costi

homecomputer = tra essi troviamo il Commodore 64', primo computer a diffondersi enormemente con 10.000.000 di copie vendute; si

– basano su processori a 8 bit e interfacce esclusivamente testuali

personal computer = computer di oggi: piccolo, economico e destinato ad uso personale con una grande multimedialità

–

Tutti i computer presentano un architettura composta da diversi pezzi fondamentali:

1) CPU = E' il componente fondamentale nonché il cervello del computer; la sigla sta per Central Processing Unit. E' il dispositivo che ha il

compito di elaborare le informazioni provenienti dalla memoria decodificando le istruzioni operative. Si suddivide in CU (unità di

controllo) e ALU (unità logico-aritmetica). La CPU esegue le istruzioni di un programma. La CU legge le istruzioni, la ALU esegue le

operazioni logico-aritmetiche. Possono affiancare la Cpu 2 altre unità come la FPU (calcoli con virgola) e MMU (traduce indirizzi logici in

fisici)

2) MICROPROCESSORE = E' il cuore del computer, contiene la CPU ed utilizza per tutte le sue elaborazioni un insieme di istruzioni

fondamentali di base. Dei parametri valutano le prestazioni della CPU e sono: dimensione registro cpu (quantità di dati elaborati e inviati

in un'unità di tempo); frequenza di clock (numero di volte al secondo in cui vengono eseguite le operazioni fondamentali)

3) MEMORIA = Si occupa di conservare le informazioni per un certo periodo di tempo. Essa si divide in Memoria Primaria e Memoria

Secondaria.

La Memoria Primaria comprende 4 tipi di memoria:

- RAM (Random Access Memory) = E' la memoria in cui vengono caricati i dati che devono essere utilizzati dal calcolatore per elaborare;

essa è volatile, si cancella spontaneamente ed ha bisogno di essere aggiornata

- ROM (Read Only Memory) = E' una memoria permanente di sola lettura con contenuto fisso che non può essere cancellato, presente

sulla scheda madre, e contiene le istruzioni che la CPU deve caricare per consentire l'avvio del sistema

- EPROM = memoria di sola lettura cancellabile in determinate condizioni

- CACHE RAM = memoria integrata nel processore molto veloce

La Memoria Secondaria comprende tutti quei dispositivi che consentono all'utente la memorizzazione di dati in maniera permanente di dati

e programmi. Fanno parte di questi dispositivi: Dischi Magnetici, Floppy Disk, CD, DVD, Blu-Ray Disc, Memorie Flash e Chiavette USB

4) CASE = E l'involucro che racchiude il computer

5) SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO = Sono ventole, aperture e altri sistemi di circolazione dell'aria in modo da raffreddare i

componenti interni del computer, attualmente vengono montati sui singoli chip come CPU e GPU

6) GPU = processore grafico specializzato nelle immagini

7) SCHEDA VIDEO E D'ESPANSIONE = La prima si occupa dell'elaborazione delle immagini e di come esse vengono visualizzate sul

monitor; le seconde servono per diversi scopi (scheda audio, wi-fi...)

8) PERIFERICHE = Sono quelle apparecchiature elettroniche hardware che possono essere connesse al computer e comunicano con lui. Si

suddividono in Periferiche Input (inviano dati ) e Output (ricevono dati)

he Tra i dispositivi Input troviamo:

- TASTIERA = serve ad inserire dati e scritte nel computer, i tasti sono disposti secondo lo schema qwerty

- DISPOSITIVI DI PUNTAMENTO = si basano su un puntatore, di solito una freccia; tra essi troviamo mouse, joystick, track-ball e i più

recenti touchpad e touchscrenn (si utilizza il dito su una superficie sensibile); le persone con gravi disabilità non possono utilizzare questi

dispositivi, per questo motivo utilizzano i sensori, dispositivi speciali che trasformano grandezze fisiche in segnali elettrici (pulsanti,

leve...)

Tra i dispositivi Output troviamo:

- MONITOR = Apparecchio che consente la visualizzazione dei dati sotto forma di immagini, in cui i segnali elettrici vengono trasformati

in segnali visivi. Il componente principale di un monitor è il display (dispositivo elettronico per la visualizzazione). I display si

suddividono in:

CRT (a tubo catodico) = ingombranti, ma con miglior velocità di reazione ed immagini