Appunti Abilità informatiche

Microprocessori e Frequenza di Clock

ARM. Ogni microprocessore è caratterizzato da un clock che scandisce la sequenza delle operazioni da eseguire. Ogni operazione può richiedere uno (nel caso di operazioni elementari) o più cicli di clock. La frequenza di clock è uno dei parametri con i quali si valuta la velocità di calcolo di un microprocessore. L'unità di misura della frequenza di clock è l'hertz (1 hertz corrisponde a un ciclo al secondo). I microprocessori attualmente in commercio raggiungono frequenze di clock nell'ordine dei Gigahertz (10 hertz). Microprocessori più piccoli e veloci sono difficili da costruire per via di alcuni limiti fisici; dunque, per la produzione di calcolatori più performanti la tecnologia moderna si sta concentrando nella realizzazione di microprocessori che contengono più CPU (chiamate core) in modo che queste possano svolgere più compiti in parallelo.

Memoria primaria. Un calcolatore possiede due tipi di

memoria: la memoria primaria (chiamata anche centrale o di lavoro) e la memoria secondaria o di massa. La memoria primaria è quella che conserva i programmi in esecuzione e i dati in uso all'interno della CPU. È organizzata come una successione di bit raggruppati in unità dotate di indirizzo (un numero progressivo a partire da 0) dette celle. La velocità di accesso a questa memoria è cruciale perché da essa dipende la reattività del calcolatore alle richieste dell'utente. Il metodo di accesso alla memoria primaria è casuale, nel senso che, conoscendo l'indirizzo, è possibile accedere a una qualsiasi cella di memoria in modo diretto e il tempo di accesso alla cella non dipende dalla sua posizione. Per questo motivo, la memoria primaria è anche detta Random Access Memory o RAM. Un'altra caratteristica distintiva della memoria primaria è la sua volatilità: questo significa che, spegnendo

testina di lettura/scrittura. Inoltre, la memoria secondaria è non volatile, il che significa che i dati memorizzati rimangono anche quando il computer viene spento. La memoria secondaria svolge un ruolo fondamentale nel salvataggio e nel recupero dei dati. È utilizzata per archiviare file di sistema, programmi, documenti, foto, video e altri tipi di dati. Grazie alla sua capacità di memorizzazione elevata, consente di conservare grandi quantità di informazioni a lungo termine. Tuttavia, è importante tenere presente che la memoria secondaria non offre la stessa velocità di accesso della memoria primaria. Ciò significa che il recupero dei dati dalla memoria secondaria richiede più tempo rispetto alla memoria primaria. Pertanto, è consigliabile utilizzare la memoria secondaria per archiviare dati che non richiedono un accesso immediato o frequente. Inoltre, è importante sottolineare che la memoria secondaria può essere soggetta a guasti o danni. Ad esempio, un disco rigido potrebbe smettere di funzionare o un CD potrebbe graffiarsi. Pertanto, è consigliabile effettuare regolarmente il backup dei dati importanti per evitare la perdita irreversibile delle informazioni. In conclusione, la memoria secondaria svolge un ruolo cruciale nel salvataggio e nel recupero dei dati a lungo termine. Sebbene non offra la stessa velocità di accesso della memoria primaria, è essenziale per archiviare grandi quantità di informazioni in modo permanente.

dispositivo di lettura e scrittura per raggiungere la zona di memoria richiesta. Per questo motivo, il tempo di accesso ad un dato dipende dalla posizione della cella sul disco.

I principali dispositivi di memoria secondaria (Figura 3.2) sono:

• dischi fissi (hard disk): utilizzati per l'archiviazione di programmi e dati e generalmente collocati all'interno del calcolatore. Esistono anche hard disk esterni, di solito collegabili tramite porte USB. Questi dispositivi sono composti da una pila di dischi metallici rotanti collegati a due testine di lettura/scrittura ciascuno (una per lato del disco). Le testine possono spostarsi dalla parte più esterna del disco alla parte più interna (il funzionamento è pressoché identico a quello dei vecchi lettori di dischi in vinile) e possono magnetizzare o smagnetizzare i vari blocchi dati in cui i dischi sono suddivisi;
• supporti a lettura ottica (CD-ROM, DVD, Blu-Ray): sono utilizzati per la distribuzione

delsoftware e di grossi archivi di dati multimediali (testi audio, foto, video). Sono generalmente usati come supporto alla memorizzazione di dati in sola lettura e richiedono dispositivi dedicati, cioè i masterizzatori, per poter eseguire operazioni di scrittura. Il funzionamento meccanico di questi dispositivi è praticamente identico a quello degli hard disk: la principale differenza riguarda l'interazione della testina con il disco che, in questo caso, è basata su un principio ottico (la testina emana luce e riceve la luce riflessa dal disco); - memorie flash (chiavette USB, Solid State Drive, memory card): questa tipologia di memorie è di recente introduzione e funziona, come la memoria primaria, senza l'ausilio di parti meccaniche. Le memorie flash, generalmente basate su principi di fisica quantistica (come l'effetto tunnel), sono ad accesso casuale, molto più veloci di tutte le altre tipologie di memorie secondarie e permettono una

Notevole riduzione dei consumi (dovuta all'assenza di parti meccaniche). Negli ultimi anni si sta assistendo all'introduzione di supporti chiamati SSD (Solid State Drive) utilizzati come sostituti dei vecchi hard disk: questi nuovi dischi sono ancora molto costosi e non riescono a raggiungere la capacità di memorizzazione dei vecchi hard disk, ma garantiscono enormi incrementi della velocità di lettura e scrittura oltre che consumi ed emissioni sonore estremamente ridotte.

Le periferiche

Oltre alla CPU e alla memoria primaria e secondaria, il calcolatore ha bisogno di dispositivi di input e output chiamati periferiche per supportare l'interazione con l'ambiente esterno.

Le periferiche si collegano al calcolatore mediante interfacce di comunicazione (comunemente dette porte), e possono variare a seconda del tipo e della velocità di trasmissione. Inoltre, per ogni tipo di periferica esiste una scheda chiamata controller che viene connessa alla scheda madre.

di trasferire dati in modo rapido e semplice. Lo scanner consente di digitalizzare documenti o immagini, trasformandoli in file digitali che possono essere visualizzati o modificati sul computer. Il microfono è un dispositivo di input utilizzato per registrare suoni o voci. Viene spesso utilizzato per creare registrazioni audio o per comunicare con altri utenti attraverso programmi di messaggistica istantanea o chiamate vocali. Le macchine fotografiche e le videocamere digitali sono dispositivi di input utilizzati per catturare immagini o video. Le immagini o i video possono essere successivamente trasferiti sul computer per essere visualizzati, modificati o condivisi. Ogni dispositivo di input ha un driver, che è un software che permette al dispositivo di comunicare con il computer. Il driver traduce le informazioni provenienti dal dispositivo in un formato comprensibile per il computer e viceversa. In conclusione, i dispositivi di input sono fondamentali per consentire all'utente di interagire con il computer e di comunicare informazioni o dati.

dirappresentare digitalmente una sorgente cartacea (una fotografia o un documento scritto). Microfoni, macchine fotografiche e videocamere digitali sono dispositivi analoghi a quellitradizionalmente conosciuti, con la differenza che sono in grado di comunicare al calcolatore unaversione digitale del suono, delle fotografie e dei video realizzati.

I dispositivi di output consentono al calcolatore di comunicare all'esterno informazioni in esso contenute. I principali dispositivi di output (Figura 3.4) sono: lo schermo, la stampante e le casse per la riproduzione del suono.

E' importante notare che nella maggior parte dei casi il collegamento al calcolatore di una periferica richiede, oltre al collegamento dei cavi alla porta adeguata, l'installazione di un specifico software chiamato driver che ha il compito di gestire il flusso di dati diretto al e proveniente dal dispositivo, facendo in modo che la periferica funzioni correttamente. Esso rappresenta in pratica il vocabolario

contenente il "linguaggio" di comunicazione della periferica. Oltre a quelle menzionate, esistono altre tipologie di periferiche. Tra le più comuni è possibile citare la scheda di rete, che permette di collegare un calcolatore ad altri calcolatori tramite una rete locale o la rete Internet, e il modem, che consente di far comunicare due calcolatori tramite la rete telefonica. Si tratta di due esempi di periferiche che sono simultaneamente di input e di output.

PROGRAMMI E SOFTWARE

Il ruolo del software

Se l'hardware è la componente materiale di un calcolatore, il software ne costituisce la componente immateriale.

Il termine software (letteralmente "materia morbida") è l'insieme dei programmi che possono essere eseguiti da un calcolatore. In particolare, un singolo programma software è un insieme di istruzioni che un calcolatore, e più precisamente la CPU, deve eseguire per portare a compimento un certo compito.

(task).Microsoft Word è un esempio di programma software che contiene istruzioni per la creazione e lagestione di documenti. Nel contesto di Word, il pulsante che consente di formattare in grassettoun testo selezionato è una funzione software associata a un insieme di istruzioni che consentonodi raggiungere l'obiettivo (cioè visualizzare in grassetto una data porzione di testo).Firefox o Chrome sono invece esempi di programmi software che si propongono come strumentiper reperire e visualizzare pagine web. E' facile pensare a numerosi altri esempi di programmisoftware, ciascuno con le proprie caratteristiche e finalità.Ne risulta che esistono diverse tipologie di programmi software di cui è opportuno conoscere lespecificità.Tipologie di softwareE' consuetudine suddividere il software in due macro-categorie: il software di sistema eil software applicativo.Il software di sistema è l'insieme dei programmi che

gestiscono le risorse e il comportamento del calcolatore. In questa categoria, il software più importante è il sistema operativo, un insieme di programmi che controlla e gestisce le funzionalità legate a CPU, memoria, periferiche e dispositivi di input/output collegati al calcolatore. Nel software di sistema sono inclusi i firmware e i driver. Il firmware è un software integrato in un dispositivo elettronico per svolgere funzioni specifiche, come l'avvio del dispositivo stesso. Un esempio di firmware è il BIOS (Basic Input-Output System) che è un firmware integrato sulla scheda madre del calcolatore con il compito di eseguire la procedura di avvio all'accensione della macchina. Il driver è un software che affianca uno specifico dispositivo e ne consente il corretto funzionamento. Il driver è normalmente installato all'interno del sistema operativo e consente al calcolatore di utilizzare il dispositivo. Ogni dispositivo.esempio, un driver per una stampante potrebbe includere procedure per stampare un documento, controllare lo stato della stampante e gestire gli errori di stampa. Il driver è essenziale per il corretto funzionamento del dispositivo, in quanto permette al sistema operativo di comunicare con esso e utilizzarne le funzionalità. Senza un driver adeguato, il dispositivo potrebbe non essere riconosciuto o non funzionare correttamente. Per installare un driver, di solito è sufficiente seguire le istruzioni fornite dal produttore del dispositivo. Spesso è possibile scaricare il driver dal sito web del produttore o utilizzare un disco di installazione incluso con il dispositivo. Una volta installato il driver, il sistema operativo sarà in grado di utilizzare il dispositivo e le sue funzionalità. In alcuni casi, potrebbe essere necessario riavviare il computer dopo l'installazione del driver per renderlo pienamente operativo. In conclusione, il driver è un componente fondamentale per il corretto funzionamento di un dispositivo e permette al sistema operativo di comunicare con esso.