informatica

EFFICIENZA, FINITEZZA E ESEGUIBILITÀ

Per risolvere un problema utilizzando un algoritmo, è necessario che il numero totale di azioni sia finito e che ogni azione sia eseguibile in un tempo finito da parte dell'esecutore.

Un calcolatore è una macchina in grado di eseguire azioni elementari su dati. L'esecuzione delle azioni è richiesta tramite istruzioni espresse attraverso frasi di un opportuno linguaggio di programmazione. Un programma è la formulazione testuale di un algoritmo in un linguaggio di programmazione.

L'elaboratore elettronico (computer o calcolatore) consente di ottenere i risultati che risolvono il problema, eseguendo le azioni nell'ordine specificato dall'algoritmo.

L'elaboratore elettronico è uno strumento programmabile per rappresentare, memorizzare ed elaborare informazioni.

Una prima

decomposizione di un calcolatore è:

HARDWARE

Struttura fisica del calcolatore, costituita dal dispositivo di varia natura. Essa è una macchina reale, che segue le istruzioni molto semplici all'utente.

SOFTWARE

Insieme di programmi che consentono all'hardware di svolgere dei compiti utili. Il software ha due componenti principali:

• SOFTWARE DI BASE (come il sistema operativo): calcolatore utilizzabile per gestire e programmare.
• SOFTWARE APPLICATIVO: calcolatore utilizzabile per la risoluzione di problemi specifici.

Il software ha come compito quello di mostrare ai suoi utenti il calcolatore come macchina virtuale che risulta essere più semplice da usare rispetto all'hardware sottostante. Essa inoltre semplifica la comunicazione fra hardware e l'uomo.

Modello di Von Neumann

Esso è un modello di architettura per elaborare i dati, descrive come funziona un elaboratore elettronico e stabilisce le funzioni del software e dell'hardware (che ricordiamo essere quell'unità che segue le istruzioni del software).

L'architettura di Von Neumann è una tipologia di architettura hardware per computer a programma memorizzato la quale condivide i dati del programma nello stesso spazio di memoria. Si contrappone all'architettura Harvard nella quale invece i dati del programma e le istruzioni sono memorizzati in spazi di memoria distinti.

Essa utilizza una codifica binaria (valori da 0 a 1), poiché i dati binari sono facilmente rappresentabili e manipolabili all'interno del computer.

Essa è composta da:

• Il processore ha un'entità aritmetica e logica (ALU=arithmeic and logic unit), tipologia di processore preposta all'esecuzione di operazioni aritmetiche e logiche (operazioni logiche che vengono fatte sui dati).
• Riceve idee comandi e dei dati da elaborare, gestisce la memoria in base alle esigenze di elaborazione.
• L'unità di controllo, componente del CPU,

ha il compito di coordinare le azioni che servono ad eseguire un'istruzione.

La memoria volatile è una memoria informatica che necessita dell'alimentazione elettrica continua al fine di mantenere memorizzate le informazioni contenute nel software e nei dati (RAM), essa è volatile quindi dobbiamo ricordare di salvare i dati sulla memoria a lungo termine.

Tipo di memoria volatile caratterizzata dal permettere l'accesso diretto a qualunque indirizzo di memoria con lo stesso tempo di accesso.

INPUT OUTPUT tramite la quale i dati vengono inseriti nel calcolatore per essere elaborati e necessaria affinché i dati elaborati possano essere restituiti all'operatore.

Il termine bus sta ad indicare il collegamento elettronico condiviso da più dispositivi che collegano le loro interfacce di ingresso/uscita agli stessi fili.

Un canale che collega tutti i componenti fra Qualunque dispositivo che sia collegato.

ad un bus, può mettersi inloro, esso è un collante tra input e output, comunicazione con un qualsiasi altro dispositivo collegato alloprocessore e memoria stesso bus. Troviamo tre diversi tipi di BUS: - BUS DEI DATI (data bus) utile per il trasferimento delle informazioni tra CPU-memoria o CPU-I/O - BUS DEGLI INDIRIZZI, seleziona l'elemento di memoria o l'elemento di I/O nell'operazione di trasferimento sul DATA BUS - BUS DI CONTROLLO, utile per sincronizzare i due estremi della comunicazione durante un trasferimento di informazioni. 8. Lettura della memoria centrale LETTURA DELLA MEMORIA CENTRALE Il microprocessore genera l'indirizzo della cella daleggere e lo invia alla memoria tramite BUS DEGLI INDIRIZZI. CACHE Il circuito decodifica l'indirizzo e attiva la cella.memoria che conserva dati necessari al microprocessore Lo stato dei bit viene trasferito dalla memoria tramite DATA BUS. Qui memorizzo di dati e la loro posizione nella memoria Viene

Poi inviato un segnale al CONTROL BUS e il dato centrale, infatti la cache è utilizzata per memorizzare i dati che usiamo più spesso. Per la lettura invece vengono seguiti gli stessi passaggi ma dopo aver attivato la cella, il microprocessore immette il dato sul DATA BUS.

Controllo degli errori: Il bit di parità è un codice di controllo utilizzato nei calcolatori per prevenire errori nella trasmissione o nella memorizzazione dei dati. Tale sistema prevede l'aggiunta di un bit ai dati.

Tipologie di RAM: Troviamo anche le memorie secondarie, tipo di memoria che raccoglie grandi quantità di dati rispetto alla SRAM: ogni cella è costantemente alimentata memoria primaria e in maniera non volatile. DRAM: carica limitata. Tra le memorie secondarie troviamo: l'hard disk; SSD (solide-state drive); flash memory e CD-rom.

PERIFERICHE DI INPUT: Tastiera, mouse, webcam, tavoletta grafica, joystick.

PERIFERICHE DI OUTPUT: Monitor, stampante, scheda video.

Il sistema operativo è un insieme di programmi che gestiscono tutte le componenti hardware e software di un calcolatore. Essa ha una struttura a gusci, con differenti componenti che operano a livelli diversi: più questi sono vicini al centro della struttura e più il software interagisce in modo diretto con l'hardware; mentre più sono lontani e più interagiscono con l'utente.

Il sistema operativo è a diretto contatto con l'hardware. All'estremo di questa struttura (parte più esterna) troviamo la SHELL che consente all'utente di accedere alle funzioni più evolute del sistema. I sistemi operativi possono essere classificati in base al modo in cui interagiscono con gli utenti.

Il sistema operativo svolge una serie di funzioni che possono essere raggruppate in tre classi principali:

• Esecuzione di programmi (gestione della memoria e del CPU)
• Gestione delle risorse (gestione dei dispositivi di input/output, gestione dei file)
• Interfaccia utente (interazione con l'utente attraverso una GUI o una CLI)

Controllo del trasferimento di dati e vero le periferiche (gestione del BUS)

Gestione dei file (gestione della memoria di massa)

In base alla modalità di gestione dei programmi: MULTIPROGRAMMAZIONE più programmi in memoria, in time-sharing, MONOPROGRAMMAZIONE ovvero suddividendo il tempo di esecuzione in un solo programma alla volta nella memoria intervalli piccoli e assegnando tutte le risorse ai diversi programmi

In base al tipo di accesso fornito gli utenti: S.O. MULTIUTENTE S.O. MONOUTENTE più utenti contemporaneamente possono interagire solo un utente può usare la macchina con la stessa macchina

I sistemi operativi si distinguono anche per il tipo di SHELL che utilizzano: GRAPHIC USER INTERFACE SHELL ALFANUMERICHE i comandi e i programmi, i file, possono essere i comandi vengono espressi come eseguiti o manipolati attraverso l’uso congiunto di stringhe di caratteri e impartiti tramite mouse e tastiera tastiera

I programmi che costituiscono il sistema

operativo sono classificati rispetto alla loro funzionalità e ordinati in base alla "distanza" dalla macchina fisica (hardware):

• Gestione dei processi, permette l'esecuzione contemporanea di più programmi
• Gestione delle periferiche, si basa su due elementi: BIOS (basic input output system), strato di software per standardizzare l'accesso ai diversi tipi di periferica e DRIVER (e interfacce) programmiche permettono l'accesso ad una specifica periferica

Il BIOS è un piccolo software che si trova in un chip all'interno della scheda madre, il cui compito principale è rendere funzionanti tutte le periferiche del computer.

• Gestione della memoria, i sistemi di memoria possono essere suddivisi in: memoria interna del processore; memoria principale e memoria secondaria

Lo scopo della gestione di memoria è quello di sfruttare in modo efficiente la gerarchia di memoria per permettere l'esecuzione contemporanea di un

cartelle che devono essere aperte per raggiungerlo. Per ognuna di queste operazioni esiste un opportuno comando o un'azione corrispondente con mouse e tastiera. L'interprete dei comandi permette all'utente di eseguire programmi e funzioni dei sistemi operativi: riceve il comando e lo interpreta richiamando le funzioni opportune del sistema operativo. Esistono due modalità di interazione tra l'utente e l'interprete di comandi: testuale e grafica.

10. Fogli di calcolo o elettronici

I fogli di calcolo sono strumenti per organizzare, gestire, analizzare e presentare insieme di dati. La funzionalità di questi, sono riconducibili a queste categorie: funzionalità d'ingresso; organizzazione e strutturazione dei dati; analisi dei dati e presentazione dei risultati.

I fogli di calcolo possono essere creati attraverso: Microsft Excel, Google Sheets e Apache Calc. Un foglio di calcolo è