Informatica generale - Appunti

L'informazione e la sua gestione

Modo per trasmettere informazione: riferirsi ad uno specifico oggetto – informazione indicale. Per risolvere un problema: approccio empirico (a tentativi) o attraverso un processo di elaborazione dell'informazione (passi). L'elaborazione dell'informazione è un processo quotidiano che può essere reso difficile quando il problema è particolarmente complesso e quando c'è bisogno di una soluzione rapida.

Per affrontare questi problemi sono stati creati strumenti in grado di supportare l'elaborazione dell'informazione: strumenti formali che consentono di ricavare conclusioni per via elaborativa, e strumenti materiali che, materializzando le entità di informazione su cui si opera, ne facilitano l'elaborazione.

Crescita dell'importanza dell'informazione: da strumento accessorio è diventata bene strategico e da gestione manuale e informale si è passati a Information & Communication Technologies (ICT). Sviluppa e fa confluire due settori: informatica (tecnologia dei sistemi di elaborazione di informazione) e telecomunicazioni (tecnologia dei sistemi di trasmissione di informazione) – distinzione tra atomi e bit; i bit – trasferibili e manipolabili facilmente, velocemente e a basso costo.

Importanza dell'archiviazione dell'informazione e del suo reperimento: efficacemente (trovare ciò che si cerca e non altro), efficientemente (a costi contenuti) e anche da terzi (mediante criteri condivisi); come? Con la meta-informazione cioè informazione su informazione (es. codice classificazione, ordine alfabetico); strategie: secondo criteri soggettivi, spesso impliciti, secondo criteri condivisi e a reperimento manuale oppure secondo criteri condivisi e a reperimento automatico.

L'importanza dell'informazione non riguarda solo le aziende di servizi e la sua corretta gestione si rileva determinante per il perseguimento degli obiettivi organizzativi.

Informazione e la sua codifica

L'informazione è portata da, trasmessa su, memorizzata in o contenuta in qualcosa che non è però l'informazione stessa; ogni supporto ha le sue caratteristiche in quanto mezzo su cui trascrivere l'informazione: alcuni supporti sono adatti alla trasmissione ma non alla memorizzazione (aria) e viceversa (CD); la stessa informazione può essere scritta su supporti differenti e lo stesso supporto può portare informazioni differenti.

Il supporto fisico deve consentire di poter identificare delle differenze (es. on, off). Ad ogni configurazione del supporto deve essere associata un'entità d'informazione; per l'interpretazione delle diverse configurazioni del supporto è necessario conoscere il codice (la regola) che a ogni configurazione del supporto associa un'entità d'informazione.

La definizione di un codice comporta che siano identificati in modo non ambiguo l'insieme delle possibili configurazioni del supporto e l'insieme delle entità d'informazione a cui riferirsi (il variare del codice rende possibile il riferimento ad entità d'informazione differenti).

Evoluzione sistemi per l'elaborazione d'informazione: abaco/pallottoliere, calcolatrici meccaniche, macchine a programma cablato [non riprogrammabili], calcolatori elettronici [riprogrammabili, dati e istruzioni sono contenuti nella stessa memoria e possono essere modificati senza intervenire sulla struttura fisica della macchina].

Codifica binaria: i sistemi digitali binari sono basati su entità logiche chiamate Bit (binary digit) [V/F, 0-1]; dati n simboli e date k combinazioni da codificare si ottengono n^k successioni di lunghezza k. Byte successione di 8 bit; multipli byte = Kb – 2¹⁰ byte, Mb – 2¹⁰ Kbyte, Gb – 2¹⁰ Mbyte, terabyte, petabyte, exabyte…

Sistemi digitali: le informazioni sono rappresentate mediante un insieme finito di valori discreti; sistemi analogici: informazioni rappresentate mediante valori appartenenti ad un insieme continuo, analogia tra i dati da rappresentare e i valori della grandezza fisica.

Ragioni del digitale: al crescere del numero di possibili configurazioni aumenta la probabilità di non interpretare correttamente l'informazione (minimizzare il numero di possibili configurazioni chiarifica la situazione).

Rappresentazione dei caratteri alfanumerici: a ogni carattere è associata una sequenza di bit; codice ASCII – utilizza sequenze di 8 bit e può al massimo rappresentare 256 caratteri diversi; UNICODE – utilizza sequenze di 16 bit.

Conversione decimale – binario: si divide il valore decimale per 2 fino ad ottenere 0 e si conserva il resto e si scrivono poi i resti a partire dall'ultimo ottenuto.

La struttura del calcolatore – La componente hardware

Gestire informazione: creare, acquisire (IN) -> elaborare, archiviare, comunicare -> presentare attuare (OUT).

Caratteristiche architettura: flessibilità nel calcolo (per svolgere compiti diversi), modularità della struttura (componenti con funzione specifica), scalabilità dei componenti (sostituzione con equivalente migliore), standardizzazione dei componenti (facilitare sostituzione), abbattimento dei costi (produzione vasta scala), semplicità di installazione e di esercizio del sistema, disponibilità di applicazioni a basso prezzo.

Modello concettuale di calcolatore: interconnessione tra elaborazione, memorizzazione e comunicazione (interfaccia). Modello architetturale: unità centrale di elaborazione a cui si collegano via cavi/BUS memoria elettronica, memoria magnetica, periferiche.

Evoluzione calcolatori: mainframe ('60 – grandi dimensioni, costi elevati, 1 calcolatore con tanti terminali), minicalcolatori ('70 – dimensioni più ridotte, 10/15 utenti), workstation (seconda metà '70 – elevate prestazioni grafiche, 1 o 2 utenti), pc ('80 – calcolatore per uso personale).

CPU – responsabile dell'esecuzione delle istruzioni – ciclo Fetch/Decode/Execute – frequenza Clock, esegue solo istruzioni codificate in linguaggio macchina, ha come componenti principali l'unità aritmetico-logica ALU [svolge operazioni per eseguire le istruzioni], unità di controllo [legge istruzioni della memoria e ne determina il tipo] e i registri [memoria alta velocità per risultati temporanei e info di controllo, Program Counter per istruzione successiva e Instruction Register per istruzione in corso di esecuzione].

Esecuzioni istruzioni: istruzione corrente dalla memoria al registro istruzioni; incrementazione program counter, decodifica dell'istruzione, se parola in memoria determina la posizione, caricamento della parola in un registro CPU, esecuzione istruzione, ritorno al punto e istruzione successiva.

Memoria: supporto alla CPU a cui fornisce dati e istruzioni rapidamente, archivio per dati e programmi a cui garantisce la conservazione e reperibilità, esigenze: velocità, non volatilità, elevate dimensioni d'archivio; se elettronica: veloce, costosa, volatile; magnetica e ottica; non volatile, economica, lenta.

Parametri valutazione: velocità [tempo di accesso /velocità trasferimento], volatilità [cosa succede se non alimentata, permanenza dei dati], capacità [n. byte da contenere], costo [per bit].

Memoria centrale – RAM – mantiene dati e istruzioni dei programmi in esecuzione, è ad accesso casuale, ha tecnologia elettronica (veloce volatile costosa). ROM – elettronica, permanente, sola lettura; FLASH – elettronica, permanente, riscrivibile.

Memoria di massa: permanente, lettura/scrittura tramite testina, tecnologia magnetica o ottica (+ lenta ma permanente) [es. disco fisso, CD-Rom…]

Dischi magnetici: piatti d'alluminio ricoperti in materiale ferromagnetico; diametro sempre più piccolo, 3.5 pollici per i sistemi desktop, 1 pollice per mobili; testina di un disco: sospesa sopra la superficie magnetica; scrittura: il passaggio di corrente positiva o negativa attraverso la testina magnetizza la superficie; lettura: passaggio sopra un'area magnetizzata induce corrente positiva o negativa nella testina.

Prestazioni dischi: tempo di accesso variabile a causa di: tempo di seek [testina deve arrivare alla traccia giusta, dipende dalla meccanica dei bracci], tempo di latenza [il disco deve ruotare fino a portare il dato nella posizione giusta, dipende dalla velocità di rotazione], transfer rate MBps [velocità di trasferimento del disco].

Floppy Disk: funzioni- distribuzione software su larga scala, archiviazione dati, fermo se non operativo, avvio della rotazione comporta ritardo; caratteristiche – capacità 1.44 Mb, tracce x settori: 80 X 18, velocità di rotazione: 300 rpm, velocità di trasferimento: 500 Kbps.

Memorie flash: trasferimento dati, archiviazione dati sensibili; tecnologia elettronica non volatile, bassi consumi, piccole dimensioni capacità elevata; file system come per i dischi, sistema operativo gestisce l'accesso come e fossero dischi.

Nastri magnetici: diversi Gb di spazio, accesso sequenziale, molto lenti, utili solo per operazioni di backup.

Dischi ottici: lettura ottica basata su riflessione laser, alte densità di registrazione, usati come dispositivi di memoria nei calcolatori, diversi tipi: cd-rom, cd-r, cd-rw, dvd, dvd-ram…

Gerarchia di memoria: a livelli più alti sono posizionate le tecnologie più veloci e costose; la memoria cache di ridotte dimensioni e fisicamente vicina alla CPU.

Dispositivi ingresso/uscita: seriale (mouse, tastiera, modem), parallela (stampante, scanner), SCSI (scheda apposita, hd, scanner, cd-rom), USB (alimenta periferiche a basso consumo, plug 'n play), firewire (video/fotocamere digitali).

Stampanti: laser bianconero (alta risoluzione, ottima qualità stampa, velocità)/colori (costo variabile, velocità inferiore), getto d'inchiostro (buona risoluzione, economiche), aghi (stampa su modulo continuo, qualità medio-bassa, economiche e affidabili).

Modem: permette di trasferire dati da un calcolatore a un altro utilizzando una connessione analogica (doppino telefonico) o digitale.

Software: inaccessibilità diretta all'hardware, sistema operativo come necessario intermediario, software = sistema operativo + software applicativo.

Sistema operativo: insieme dei programmi che permettono all'utente di sfruttare le risorse del calcolatore ad alto livello di astrazione senza preoccuparsi delle caratteristiche tecniche e dell'eventuale condivisione con altri utenti; caricato in memoria all'avviamento del PC.

Istruzioni da eseguire in avviamento sono memorizzate su ROM e BIOS /basic input output system, parte di esso è memorizzato sulla RAM.

Caricamento del Sistema Operativo: accensione (BIOS), test di verifica CPU e bus, controllo scheda video, controllo RAM, tastiera, dischi, caricamento sistema operativo.

Elementi di un Sistema Operativo: gestione del processore (controlla CPU, definisce i programmi da eseguire e compiti da assegnare alla CPU), gestione della memoria (controlla allocazione della memoria di lavoro ai diversi programmi in esecuzione; controllo memoria centrale per risolvere esigenze dei vari processi in modo trasparente e efficiente, consente ai programmi di lavorare in uno spazio di indirizzamento virtuale; si occupa di proteggere programmi e dati in memoria, maschera la collocazione fisica dei dati, permette la parziale sovrapposizione degli spazi di memoria associati ai programmi; fornisce alle macchine di livello superiore la possibilità di lavorare come se avessero a disposizione una memoria dedicata e di capacità maggiore), gestione delle periferiche (accesso ai dispositivi IN/OUTPUT, maschera i dettagli di basso livello e conflitti delle richieste; sincronizzazione CPU-RAM e dispositivi esterni).