Appunti Informatica

ARDWARE E OFTWARE

In termini molto generici, si può defnire il computer come un dispositivo che riceve

dati dall’esterno (input), li memorizza e li elabora per poi comunicare i risultati

all’esterno (output). “Elaborare un’informazione” signifca trasformarla in un’altra

informazione.

Il termine hardware rappresenta l’insieme dei componenti fsici del computer.

La defnizione di software comprende, invece, tutti i componenti immateriali

(programmi) del computer necessari per impartire istruzioni all’elaboratore.

Hardware e software si integrano a vicenda per il funzionamento dei computer.

P I O

ERIFERICHE DI NPUT E UTPUT

Un dispositivo di input è una periferica che organizza i dati provenienti dall’esterno e

li converte in un formato che il computer è in grado di elaborare.

Un dispositivo di output è una periferica che rende disponibile al mondo esterno il

risultato dell’elaborazione efettuata dal computer.

Esistono periferiche che sono sia di input e output, come per esempio il touch screen.

È inoltre possibile aggiungere nuove periferiche al computer.

Normalmente, le periferiche si collegano al computer via cavo, utilizzando apposite

“porte”:

porte seriali, dove i bit vengono inviati uno alla volta lungo il cavo, facendo

 risultare la comunicazione molto lenta;

porte parallele, dove i bit vengono inviati a gruppi di 8 alla volta (byte), risultando

 quindi più veloci delle porte seriali;

porte USB, nettamente più veloci delle precedenti e attualmente più difuse nel

 mercato;

porte FireWire, ancora più veloci delle porte USB ma anche più costose,

 consentono di collegare tra loro le periferiche senza l’intermediazione del

computer;

porte di rete, che servono per collegare il computer alla rete locale o a un router.

 M EMORIA

L’informazione digitale, costituita da stringhe di bit (o di suoi multipli), viene

conservata all’interno del computer in apposite celle di memoria. I supporti di

memorizzazione sono diversi a seconda della funzione che devono assolvere. Esistono

infatti memorie per immagazzinare in modo stabile i dati (memorie non-volatili) e

memorie che vengono utilizzate soltanto durante il ciclo di elaborazione e lavorazione

dei dati (memorie volatili).

Le memorie di massa sono supporti su cui il computer può registrare i dati e

conservarli in modo permanente.

La capacità indica la quantità massima di dati che un supporto di memorizzazione

può contenere.

Il tempo di accesso indica invece la velocità con cui il computer riesce a leggere i dati

sul supporto di memorizzazione. Il tempo impiegato è solitamente dell’ordine di

millisecondi (ms) per il disco fsso, mentre è un po’ maggiore per i supporti esterni ad

accesso casuale. I supporti letti in modo sequenziale hanno un tempo d’accesso

variabile a seconda della posizione del fle ricercato.

M P

EMORIE RIMARIE

La memoria operativa, detta anche “centrale”, è la Random Access Memory (RAM),

dove vengono conservati momentaneamente i dati in formato digitale in corso di

elaborazioni, nonché le istruzioni dei programmi. Ha la peculiare caratteristica di

essere estremamente veloce, ma ha lo svantaggio di perdere i dati ogni qualvolta

avviene una privazione dell’alimentazione elettrica. Nonostante ciò, permette alla

Central Processing Unity (CPU) di svolgere al meglio il proprio lavoro, garantendo

velocità di calcolo e di esecuzione dei programmi. Proprio per la sua diretta

correlazione con la CPU, la memoria RAM è considerata la memoria primaria di un

computer.

Attualmente, i computer in commercio sono dotati di molteplici alloggiamenti per

memorie RAM.

Le memorie ad accesso casuale permettono di accedere alle informazioni

desiderate senza doverne scorrere altre. Al contrario, nelle memorie ad accesso

sequenziale, per accedere alle informazioni è necessario passare per quelle

memorizzate in precedenza.

Le Static Random Access Memory (SRAM o RAM statiche) sono costituite da celle

disposte a matrice in cui l’accesso avviene specifcando la riga e la colonna

dell’informazione desiderata. Queste memorie consentono di mantenere le

informazioni per un tempo infnito, sono molto veloci e consumano poca energia

(quindi dissipano poco calore). La necessità di usare molti componenti, però, le rende

molto costose e incapaci di contenere grandi quantità di dati. Proprio per tali ragioni,

sono solitamente utilizzate per le memorie cache (che permettono di ridurre il tempo

medio di accesso a una risorsa di memoria).

Le Dynamic Random Access Memory (DRAM o RAM dinamiche) sono costituite da

semiconduttori che, grazie alle loro proprietà elettrico/capacitative, permettono di

aumentare notevolmente la densità di memoria. Per ogni cella sono presenti un

basso numero di componenti che permettono di ottenere un’alta capacità

complessiva con un basso assorbimento di potenza e costi ridotti. Per queste ragioni,

sono generalmente utilizzate per le memorie principali del sistema.

Le Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM o DRAM sincrone)

temporizzano le operazioni di scambio di dati con il processore, raggiungendo velocità

molto elevate.

Oltre alle RAM, esistono anche un secondo tipo di memorie non-volatili dette Read

Only Memory (ROM). Questo tipo di memoria è anch’essa primaria ma svolge una

funzione di sola lettura dei dati. Questi dati vengono scritti in modo permanente

durante la fase di costruzione del computer e non possono più essere alterati. Le

funzioni della memoria ROM consistono nel controllo dell’esistenza e della

funzionalità dei dispositivi hardware, nella verifca di compatibilità fra i singoli

componenti fsici installati nella scheda madre e nell’accertamento della

corrispondenza fra componenti hardware e la descrizione datane al processore.

Le memorie Flash sono una tipologia di memoria a stato solido, di tipo non-volatile,

che per le loro prestazioni possono anche essere usate come memoria a lettura-

scrittura. Quando viene utilizzata come ROM, viene chiamata “Flash ROM”. Il successo

di questo tipo di memoria risiede nella possibilità di salvare e cancellare i dati in un

unico passo, velocizzando dunque il processo, oltre alla non-volatilità.

M M

EMORIE DI ASSA

Generalmente le memorie di massa sono più capienti ed economiche delle memorie

primarie, ma sono al tempo stesso più lente.

La più nota tra le memorie di massa è l’Hard Disk (HD), detto anche disco rigido. Si

tratta altresì del tipo di memoria di massa più difuso, presente all’interno di ogni

computer e composto da 2 parti: una meccanica e una elettronica. In esso sono

contenuti tutti i dati, i programmi e le istruzioni necessarie all’elaboratore per eseguire

il proprio lavoro.

Si tratta altresì di un supporto di memorizzazione molto capiente e con tempi

d’accesso ridotti.

In esso, i dati sono registrati magnetizzando o smagnetizzando piccole aree dello

strato superfciale del disco, facendo corrispondere a ciascuno di questi punti 1 bit.

Quando il computer è acceso, i dischi sono tenuti in costante rotazione ed è a ciò che

si deve la velocità di accesso ai dati.

Oggi si fa largo uso anche di hard disk esterni collegabili direttamente dalle porte USB

3,0 del computer.

Le Solid-State Drive (SSD) sono una tipologia di dispositivo di memoria di massa che

utilizza memoria fash, anziché supporti di tipo magnetico, per l’archiviazione dei dati.

Ne consegue che, a diferenza degli hard disk, possano memorizzare in maniera non-

volatile grandi quantità di dati senza l’utilizzo di organi meccanici.

Le USB Flash Drive sono memorie di massa portatili auto-alimentate e di ridotte

dimensioni, collegabili attraverso porte USB 2,0/3,0. Hanno una capacità di

archiviazione fno a 64 Gb e una velocità di scrittura fno a 800 Mb/s. Le USB Flash

Drive sono molto difuse sia per la loro versatilità che per gli oltre 100’000 cicli di

scrittura. Inoltre possono avere forme e dimensioni estremamente varie che, unite al

basso costo di produzione, ne favoriscono la commercializzazione.

I floppy disk sono dei supporti di memorizzazione magnetici ideati negli anni ‘60 e

rimasti in commercio fno agli anni ‘90. Con il passare degli anni divennero via via più

piccoli ma al tempo stesso più capienti, mantenendo comunque un prezzo

economico. Il loro successo terminò con la difusione delle nuove tipologie di

memorie di massa.

I Compact Disc Read-Only Memory (CD-ROM) sono dei dischi di materiale vetroso

che, colpiti da raggi laser, consentono la memorizzazione di informazioni in formato

digitale. Grazie alla loro rivoluzionaria capacità di archiviazione, dominarono il

mercato degli anni ‘90, prima di essere via via superati da nuove tecnologie più

capienti e versatili (riscrivibili).

I Digital Video Disc (DVD) sono supporti di memorizzazione che hanno l’aspetto e le

dimensioni di un CD-ROM, ma una capacità di memoria notevolmente superiore. Ciò è

dovuto al minor spessore dei fori incisi sul disco e alla distribuzione di questi su due

livelli. Inoltre, possono memorizzare tutti i tipi di dati normalmente gestibili da un

computer. Nel corso degli anni, sono stati commercializzati i DVD-Dual Layer, la cui

peculiarità è la possibilità di scrivere le informazioni su entrambe le facciate del DVD,

raddoppiandone così la capacità.

I Blue-Ray Disk sono supporti ottici, apparentemente identici ai DVD, dedicati

principalmente all’archiviazione di fle di grandi dimensioni. Caratteristica peculiare di

questo supporto è l’utilizzo di laser a luce blu (da cui deriva il nome), che ha una

lunghezza d’onda minore rispetto a quella rossa, consentendo così di distinguere fori

ancora più piccoli. S OFTWARE

Con il termine software è possibile descrivere l’insieme delle istruzioni e dei dati,

memorizzati in formato elettronico, che permettono al computer di eseguire una

particolare elaborazione.

Esistono 2 diversi tipi di software per il computer:

software di sistema, che permettono al computer di funzionare correttamente e

 di comunicare con l’utilizzatore;

software applicativi, che danno all’utente la possibilità di sfruttare le capacità di

 elaborazione del computer per attività specifche.

S O

ISTEMI PERATIVI

Il computer, per funzionare, ha bisogno di un insieme di componenti hardware e

software. Il sistema operativo è quel software di sistema, residente nella memoria di

massa di un computer, che viene eseguito n