Informatica

Lezione 1: introduzione all'informatica

L'informatica è la disciplina che studia l'elaborazione automatizzata delle informazioni. Questa disciplina si occupa di tutto ciò che avviene alle informazioni che sono processate da un elaboratore.

Informazioni di base e processo di elaborazione

Informazioni di base => Processo => Informazioni elaborate. Un sistema informatico è l'insieme di molte parti che cooperano per memorizzare e manipolare l'informazione che ricevono. Il sistema è diviso in hardware (parti fisiche del computer) e software (parti non fisiche del computer che gli consentono di svolgere compiti).

Computer e tipi di elaboratori

Computer (elaboratore): Ingresso (input) di dati o istruzioni => elaborazione => uscita (output) di risultati. Con il termine computer (o elaboratore o calcolatore) si indicano apparecchiature informatiche basate su un medesimo modello di funzionamento, ma con caratteristiche ed utilizzi molto diversi.

• Supercomputer (elabora informazioni ad altissima velocità)
• Mainframe (ha enormi memorie di massa e molti processori)
• Minicomputer (calcolatore che accede a un sistema informatico comune)
• Workstation (personal computer con capacità superiori)
• Personal computer (PC) (sistema indipendente in termini di risorse e dedicato a un unico utente)

Un mainframe è un sistema di elaborazione multiutente.

Tipi di PC

• Tower (il case è disposto come un parallelepipedo verticale)
• MiniTower (Tower più piccolo e più largo)
• Desktop (case appoggiato in orizzontale, monitor sopra)
• Compatti (computer integrato direttamente nel monitor)

La trackball è un dispositivo simile al mouse.

Modello di Von Neumann

Il modello di Von Neumann (modello VN) prevede che diverse componenti fisiche interagiscano e comunichino tra di loro attraverso il bus, un canale di comunicazione che permette a periferiche e componenti di un sistema elettronico di "dialogare" tra loro, scambiandosi informazioni o dati di sistema attraverso la trasmissione di segnali.

(Memorie) (CPU o processore) (Periferiche) => BUS

All'interno del computer, la piastra base sulla quale tutti i componenti sono saldati è chiamata scheda madre o motherboard.

Altri elementi sono: CPU, RAM, Hard disk, Connettori CPI.

Processore o CPU

Il processore o CPU (Central Process Unit) interpreta ed elabora tutte le informazioni in entrata e consente di eseguire tutte le relative operazioni. La CPU legge ed esegue le istruzioni contenute nella memoria principale grazie a due unità che si chiamano Unità di Controllo o CU (Control Unit) e Unità Aritmetico Logica o ALU (Arithmetic Logic Unit).

La CU acquisisce dati, interpreta le istruzioni, coordina la ALU e trasferisce le elaborazioni alla memoria centrale, mentre la ALU si occupa dell'esecuzione delle operazioni logico/matematiche. La caratteristica più importante del processore è la velocità (o frequenza) con cui esegue le operazioni. La velocità di un processore si esprime in milioni di operazioni al secondo realizzate. Tale velocità si misura in MHz (Megahertz = MHz = milioni di cicli al secondo) o GHz (Gigahertz = GHz = miliardi di operazioni al secondo).

Se leggiamo che un processore ha una frequenza di clock di 2 GHz significa che è in grado di eseguire 2 miliardi di cicli di istruzione al secondo.

Memorie del computer

La memoria è un dispositivo capace di immagazzinare, conservare e restituire informazioni. Nel computer sono presenti diversi tipi di memorie:

• Memorie interne (o principali o primarie): poste fisicamente sulla scheda madre, sono la RAM (Random Access Memory) e la ROM (Read Only Memory). [RAM + ROM = Memoria centrale]
• Memorie esterne (o secondarie o di massa): si trovano su dispositivi posti fuori della scheda madre (Hard Disk, CD/DVD, Chiavetta USB).

Memoria centrale (memoria veloce, di medie dimensioni) = RAM + ROM Interna. Memoria secondaria (memoria lenta, di notevoli dimensioni). Esterna USB = Universal Serial Bus.

RAM e ROM

RAM => È chiamata anche memoria di lavoro. Dati e programmi non sono utilizzabili da parte del processore se non si trovano all'interno della RAM, dalla quale vengono estratti per le necessarie elaborazioni. Quindi, la RAM (Random Access Memory) contiene qualsiasi dato, informazione e processo che il computer sta elaborando in un determinato momento. Memoria elettrica e volatile. Se in computer aggiungo della memoria centrale, opero sulla RAM.

ROM => La memoria ROM (Read Only Memory) contiene le informazioni per l'avvio del PC. Ogni volta che si accende il computer, il processore va a controllare il tipo di hardware che è presente e, attraverso vari test di controllo, che non ci siano problemi per qualche componente.

Memoria Cache

La memoria cache è una memoria temporanea utilizzata per migliorare il trasferimento dei dati tra la memoria centrale e la CPU. La cache contiene i dati usati più frequentemente dalla CPU. Quando il processore richiede un dato, questo viene prima ricercato nella memoria cache (dove con maggior probabilità si trova). In caso negativo, l'informazione viene recuperata dalla memoria centrale e, in parallelo, vengono aggiornati i contenuti della memoria cache in modo che i dati in essa residenti siano sempre quelli richiesti con maggior frequenza.

La caratteristica principale della memoria secondaria è la possibilità di memorizzare enormi archivi di dati.

Unità di misura delle memorie

Il byte è l'unità di misura della capacità di una memoria. Tuttavia, generalmente, non si usa il byte per indicare la capacità di una memoria, ma i suoi multipli e potenze:

• Bit = 1
• Byte = 8 bit
• KB = 1024 byte
• MB = 1024 KB (un milione di byte)
• GB = 1024 MB (un miliardo di byte)
• TB = 1024 GB (un bilione di byte)
• KBps = kilobit per secondo

Un carattere corrisponde a un byte.

Periferiche

Le periferiche sono i dispositivi che, una volta collegati al PC, permettono l'interazione tra l'uomo e il computer.

• Periferiche di input (permettono l'invio di dati, programmi, richieste al calcolatore: tastiera, mouse, scanner)
• Periferiche di output (permettono di visualizzare i risultati sulla base delle richieste effettuate: stampante, monitor, altoparlanti)

Software

Un programma è una sequenza di istruzioni elementari che possono essere eseguite dal sistema di elaborazione. Ogni programma lavora su una serie di informazioni che costituiscono l'input e fornisce dei risultati che vengono detti output. Un programma in esecuzione viene detto processo.

Si definisce come software un insieme comune di programmi che possono operare sul computer: è la componente logica del computer, in contrapposizione alla parte fisica detta hardware.

Tipi di software

• Software di base: dedicato alla gestione delle funzioni elementari dell'elaboratore, tale software lavora direttamente sul livello fisico (hardware) della macchina (es. sistema operativo)
• Software applicativo: dedicato alla realizzazione di particolari esigenze dell'utente e che riesce ad agire sull'elaboratore solo tramite il software di base (es. Word & Excel)

Software => Software di base (Sistema operativo) => Software applicativo (programmi applicativi) => Utente.

Sistema operativo (Software di base)

Insieme di programmi e permette l'interazione tra gli utenti e l'hardware di un computer. Il sistema operativo gestisce le risorse del computer, consente la comunicazione con il computer, controlla l'esecuzione dei programmi applicativi e controlla gli errori software e hardware. Alcuni tra i principali SO sono Windows, Mac OS, Linux. Generalmente, l'interazione con l'utente è facilitata dalla cosiddetta interfaccia grafica o GUI dove i comandi sono forniti dall'utente tramite la selezione dell'immagine che è legata all'operazione richiesta (Desktop).

Programmi applicativi (Software applicativo)

Una delle caratteristiche fondamentali di tali programmi deve essere la facilità di utilizzo e quindi l'interfaccia deve essere "amichevole" (user-friendly) per consentire anche all'utente meno esperto di fruire efficacemente del prodotto. Tali software possono servire per:

• Implementare i linguaggi di programmazione (C++, Visual Basic, Java, ecc.)
• Scopi generali (Word, Excel, Power Point, ecc.)
• Scopi specifici (software per la gestione di archivi)

I programmi informatici sono ritenuti "opere dell'ingegno" e quindi sono tutelati dalla legge sul diritto d'autore. EULA o End User License Agreement (accordo di licenza con l'utente finale) è il contratto tra il fornitore di un programma software e l'utente finale. Tale contratto assegna la licenza d'uso del programma all'utente nei termini stabiliti dal contratto stesso.

Tipi di licenze

• Shareware: un tipo di licenza per i programmi che vengono lasciati in uso gratuito per un periodo di prova
• Freeware: licenza d'uso è completamente gratuita senza limite di tempo
• Public Domain: licenza freeware, in questo caso, consente all'utente di modificare il programma su consenso dell'autore
• Open Source: il codice del software è aperto a chiunque lo voglia modificare

La rete informatica

Nell'ambito dell'informatica, una rete è un complesso sistema di connessione di dispositivi informatici attraverso collegamenti fisici (linee telefoniche, cavi dedicati, onde radio, ecc.) al fine di utilizzare nel miglior modo possibile le risorse disponibili e di offrire vari servizi di comunicazione. Alcuni vantaggi di una rete informatica sono: Condivisione risorse, Tolleranza ai guasti, Servizi di backup, Possibilità di lavoro di gruppo.

Internet e reti locali

Internet è la rete a livello mondiale che mette a disposizione degli utenti collegati informazioni, files e materiale di vario genere attraverso l'utilizzo di pagine ipertestuali. Internet è una rete di calcolatori. La gestione dei processi non è un servizio di rete. Il successo di internet è basato sul modo semplice ed efficace che hanno gli utenti per accedere alle informazioni attraverso l'utilizzo di pagine ipertestuali del WWW (World Wide Web). Il codice con cui viene scritta una pagina ipertestuale è generalmente l'HTML (HyperText Markup Language). Questo codice viene interpretato dal programma che permette di navigare in internet, il browser (Internet Explorer, Firefox, Google Chrome).

Per consentire i passaggi ipertestuali si è sviluppato il cosiddetto URL (Uniform Resource Locator) che rappresenta il nome con le risorse sono conosciute dalla rete internet. (Indirizzo)

Le aziende che permettono a un utente di accedere alla rete internet si chiamano Internet Service Provider (ISP) (Telecom, Infostrada, Tiscali, Fastweb). Con il termine banda larga ci si riferisce in generale alla trasmissione e ricezione dati, inviati e ricevuti simultaneamente in maggiore quantità, sullo stesso cavo. Il modem (MOdulatore-DEModulatore) è la periferica di input/output che consente di connettere il PC alla rete Internet. Nello specifico, trasforma impulsi elettrici provenienti dalla linea telefonica o altre linee dedicate in dati memorizzabili sul calcolatore. La velocità del modem si misura in bit/sec.

TCP/IP = suite di protocollo internet di trasmissione dati. CBT è l'insegnamento tramite la rete internet.

Reti locali e VPN

Intranet è una rete locale (LAN), o un raggruppamento di reti locali, usata all'interno di un'organizzazione, di una impresa, per la comunicazione e l'accesso alle informazioni aziendali, che può essere ad accesso ristretto. Quando una parte della intranet viene resa accessibile a clienti, partner o altre persone esterne all'organizzazione, tale parte diventa una extranet (ad es., condivisione con l'esterno della brochure aziendale).

Una VPN (virtual private network) è una rete privata che sfrutta una rete pubblica, la rete internet, per permettere ai computer appartenenti alla rete di comunicare tra loro come se fossero collegati allo stesso network.