Bioingegneria per scienze motorie

ROM - CACHE - DISPOSITIVI DI MEMORIZZAZIONE DI MASSA

3. Dispositivi di input e output: strumenti per l'inserimento di dati nel contenitore e produzione di un'uscita da parte del calcolatore.

4. BUS: consente il trasferimento di informazioni binarie tra i vari componenti.

Macchina di von Neumann:

• Il sistema è dotato di una memoria statica (ROM) dalla quale vengono letti i comandi necessari all'avvio del sistema. In un PC si chiama BIOS (Basic Input/Output System).
• Il clock gestisce la temporizzazione e la sincronizzazione.

CPU:

Realizzata mediante un microprocessore: elabora dati in forma binaria prelevandoli dai registri e riponendoli in altri, legge, interpreta ed esegue.

Linguaggio macchina:

• Velocità
• Dimensione
• Tipo di cache
• Dimensione dei bus
• Coprocessore

Un microprocessore esegue istruzioni nel suo linguaggio macchina. Sono implementati 3 tipi di istruzioni di base:

è raddoppiato ogni 18 mesi, secondo la legge di Moore. Questo ha portato a un aumento esponenziale della potenza di calcolo dei computer e alla miniaturizzazione dei dispositivi. L'architettura di un computer è composta da diversi componenti, tra cui l'ALU (Arithmetic Logic Unit) che esegue operazioni aritmetiche e logiche, il registro di istruzioni (IR) che contiene l'istruzione corrente da eseguire, il registro di indirizzo di memoria (MAR) che contiene l'indirizzo della cella di memoria a cui accedere, il registro di dati di memoria (MDR) che contiene il dato letto dalla memoria e il registro di stato del processore (PSW) che contiene informazioni sull'ultima operazione eseguita. Durante l'esecuzione di un'istruzione, la CPU legge l'istruzione dalla memoria (FETCH), determina il tipo di istruzione da eseguire (DECODE), determina l'indirizzo dei dati in memoria, carica i dati nei registri e esegue l'istruzione incrementando il PC. La legge di Moore afferma che il numero di transistor per unità di superficie di silicio nei circuiti integrati raddoppia ogni 18 mesi, portando a un aumento esponenziale della potenza di calcolo dei computer e alla miniaturizzazione dei dispositivi.

raddoppia ogni 12 mesi, rallentando , andando di raddoppio ogni 18 mesi dopo un po di anni.

Ogni modello di microprocessore aveva sempre più transistor.

RAMTempo di accesso independente dalla posizione del dato. La cpu ci accededirettamente. Le istruzioni possono essere eseguite solo se nella ram. I datimemorizzati vengono persi quando si spegne il calcolatore.

Scambio tra ram e cpu attraverso i bus. La ram contiene celle di memoria, ogni cella:contiene un idirizzo e un valore. L accesso da parte delle cpu nelle celle vienebus degli indirizziattraverso la lettura del numero di cella sul e la lettura del contenutobus dei dati.sul In un architettura con n bit, il numero di celle sara 2allaN ed eè dettospazio di indirizzamento.

In ogni sistema informatico esistono diversi tipi dimemorie. Si distinguono per:

• Capacità: quantità di dati che può memorizzare.
• Volatilità: durata della memorizzazione.
• Tempo di accesso

volatili perdono l'informazione al momento dello spegnimento dellamacchina. • Le memorie non volatili sono più lente, hanno capacità maggiore e hanno un costo per unità di memorizzazione minore. Esistono 5 tipi di memorie: registri (interni alla cpu), rom, cache (accesso alla ram più veloce), ram, memorie di massa. DISCO MAGNETICO Uno strato magnetizzabile ricopre entrambe i lati di una base in alluminio. Una testina di lettura/scrittura sopra e sotto ogni faccia che si posiziona sul cilindro richiesto. Ogni disco ha due superfici, ogni faccia è suddivisa in tracce, ogni traccia in settori. Un cilindro è un insieme di tracce su diversi piatti, un settore è l'unità di memorizzazione. Se la quantità di dati ha superato la memoria di blocco, il dato viene spezzato. Ogni settore ha un proprio indirizzo. Tempo di accesso=<10ms/velocità di rotazione 1200-9600 rpm/ da 100gb a 2 tb/ 10-120 mbyteps. Una memoria deve essere progettata in base alla

capacità di memorizzazione, costi e prestazioni. Soluzione = gerarchia.

GERARCHIA

Si dispongono due memorie con diverse tecnologie e costi: una più rapida e cara, e l'altra il contrario. Il sistema sposta i dati meno utilizzati nella memoria più lenta.

PERIFERICHE I/O

A blocchi: lavorano su un blocco di byte alla volta

A carattere: operano su un carattere alla volta

SISTEMA OPERATIVO

Si pone come interfaccia tra calcolatore e utente, rende l'hardware utilizzabile, comanda tutte le risorse e gestisce le applicazioni. Utente e programmi applicativi non necessitano di conoscere il dettaglio delle risorse reali. Si dividono in: monoprogrammazione, multiprogrammazione, multielaborazione.

MONOPROGRAMMAZIONE

Detti sistemi batch monoprogrammati, anni 50-60. Un programma eseguito alla volta. Il tempo della CPU viene diviso in slices e ogni slice viene allocata a un processo. Processi più importanti ricevono più slice.

MULTIELABORAZIONE

Multiprocessori o più macchine

che cooperano. Sistema molto complesso, viene gestita una parallelizzazione dei compiti delle varie CPU. I SO devono determinare quali parti del programma devono essere terminate prima che altre vadano in esecuzione. In questi SO il gestore di memoria deve: - Tenere traccia della memoria in uso - Allocare la memoria ai processi che la necessitano - Gestire lo scambio tra disco e RAM quando la RAM non ha più spazio - Sfruttare al meglio le diverse memorie MEMORIA VIRTUALE: È il gestore di memoria più utilizzato, rende il programma indipendente dalla memoria usata e il gestore libero dalla gestione della memoria. Tiene nella memoria principale solo le parti del programma utilizzate, se serve carica una parte in memoria. FILE SYSTEM: Fornisce servizi alle app per l'accesso ai dati. È un insieme di algoritmi. Le applicazioni non interagiscono direttamente con i dispositivi di memorizzazione. È costituito da files e cartelle. Necessita di device, gestione. VIRUS: Ha lacapacità di moltiplicarsi ed infettare altri programmi; altera le prestazioni dellamacchina, dei software o cancella files. ALGORITMI Sono le ricette logiche su cui si basa un programma. Consiste in un numero di istruzioni che governano il comportamento del software passo per passo. Ogni algoritmo riceve dei dati in ingresso, li elabora e produce un'uscita. Deve essere preciso, semplice (relativo al livello di astrazione). LIVELLO DI ASTRAZIONE Il livello di dettaglio con cui devono essere formulate delle istruzioni. Un buon modulo programma avrà le istruzioni elementari per l'esecuzione dei singoli passi in ogni modulo sarà un algoritmo. Con i moduli si può lavorare ad alti livelli, essendo ben organizzato. FINE; NON AMBIGUO E REALIZZABILE. flow chart Spesso viene dimostrato secondo un rappresentazione grafica. LIVELLI DI ASTRAZIONE del computer utente: interagisce con il software, non conosce il codice algoritmico: è il codice traduzione: l'azione del

compilatore che interpreta il codice

in linguaggio macchina

hardware: manipola il codice binario per produrre un uscita

un programma è un espressione di un algoritmo in un particolare linguaggio di programmazione. Ad un algoritmo corrispondono più software di linguaggi differenti.

SEGNALI

Il termine segnali fa riferimento ad una grandezza che contiene informazioni riguardo a un sistema fisico. Contiene variazione della grandezza richiesta. La definizione di un segnale biologico recita: un segnale biologico è una registrazione temporale o spaziale di un evento biologico. Le attività elettriche, chimiche ecc. del nostro corpo producono potenziale di azione: segnali. La cellula produce un flusso di ioni attraverso la membrana cellulare. Il potenziale d'azione di una cellula eccitata può trasmettersi alle cellule adiacenti.

POTENZIALE DI AZIONE

Le differenze di potenziale generate possono essere misurate con elettrodi sulla superficie del nostro

generica) Una base di dati è una collezione organizzata di dati che vengono memorizzati e gestiti in modo da poter essere facilmente accessibili, aggiornati e utilizzati. I dati all'interno di una base di dati possono essere strutturati in tabelle, relazioni o altri formati, a seconda del tipo di base di dati utilizzata. I dati all'interno di una base di dati possono essere interrogati, modificati, aggiunti o eliminati utilizzando appositi linguaggi di interrogazione come SQL (Structured Query Language). Le basi di dati sono ampiamente utilizzate in molti settori, come ad esempio il commercio, la finanza, la sanità e molti altri, per gestire e organizzare grandi quantità di informazioni. Le basi di dati possono essere implementate su diversi tipi di sistemi, come ad esempio i database relazionali, i database NoSQL o i database orientati agli oggetti. Ogni tipo di database ha le sue caratteristiche e vantaggi specifici, a seconda delle esigenze dell'organizzazione e del tipo di dati da gestire. In conclusione, una base di dati è uno strumento fondamentale per l'organizzazione e la gestione dei dati, consentendo di organizzare, memorizzare e recuperare le informazioni in modo efficiente e affidabile.

1. collezione di dati gestita da un DBMS
2. GESTIONE SU FILE

La gestione di grandi dati è possibile tramite i file system. Prevedono forme di condivisione e di gestione della sicurezza permettendo accessi contemporanei in lettura ed esclusivi in scrittura.

DBMS: DATABASE MANAGEMENT SYSTEM

Software che gestisce collezioni di dati che siano:

• grandi
• persistenti
• condivise

garantendo affidabilità, privacy, efficienza ed efficacia.

I dbms estendono le funzionalità del file system. Nei dbms più utenti possono accedere contemporaneamente a record diversi di uno stesso file o allo stesso record.

Esiste un DIZIONARIO che contiene una descrizione dei dati utilizzata dai vari programmi.

BANCHE DATI

Un database permette la memorizzazione ordinata di dati; è composto dalla base dei dati e da un programma di gestione; costituita da più files che contengono dati catalogati per argomento. Ogni file è costituito da più record.

Un record rappresenta una voce dell'archivio, a sua volta questa voce sarà costituita da un insieme di attributi o campi. Es: record: tabella anagrafica attributi: nome, cognome, cf, età, altezza.

IL MODELLO DEI DATI

Il modello fornisce le regole per la costruzione della rappresentazione; la rappresentazione è un insieme di simboli; la realtà di interesse è la parte del mondo che si vuole descrivere. Il modello è rappresentato dal tipo di struttura con la quale vengono definiti i legami dei dati rappresentati.

MODELLO ENTITÀ - RELAZIONE

Entità: ciò di cui interessa rappresentare i fatti