Preparazione per l'esame di Fondamenti di Informatica

Appunti di Jessica Asietti, non fotocopiare!

FONDAMENTI  DI  INFORMATICA  

riassunti  della  parte  di  teoria  del  prof.  

DANESE  

1      Concetti  base  di  informatica  

Le  unità  di  misura  

•

2      Architettura  di  Von  Neumann  

La  CPU  

• Quale  metodo  è  migliore  per  risparmiare?  

•

3      Alcune  parti  della  CPU  

Il  Program  Counter  

• I  registri  

• Il  decodificatore  

• L’unità  di  controllo  

• Lo  Stack  Pointer  

•

4      Sistemi  di  numerazione  

Conversione  tra  basi  legate  da  potenze  

• Le  operazioni  binarie  

• Rappresentazione  dei  numeri  nei  calcolatori  

• Il  complemento  alla  base  -­‐1  

• L’eccesso  

•

5      Le  operazioni  in  virgola  

La  rappresentazione  in  virgola  mobile  

• I  formati  della  virgola  mobile  

• Le  operazioni  in  virgola  mobile  

•

6      Le  codifiche  

I  codici  di  Hamming  

• I  codici  ciclici  

• Le  varie  codifiche  per  i  numeri  interi  

• Codifiche  di  informazioni  alfanumeriche  

• La  codifica  di  immagini  

•

7      Algebra  booleana  

La  porta  NOT  

• La  porta  AND  

• La  porta  OR  

• La  porta  EXOR  

•

  Appunti di Jessica Asietti, non fotocopiare!

8      Le  memorie  

La  RAM

•  

La  ROM

•  

Le  memorie  a  supporto  magnetico

•  

Tipi  di  accesso  e  convenienza

•  

I  canali  che  portano  le  informazioni:  i  BUS

•

9      La  gestione  della  memoria  

Memoria  paginata  

• Memoria  segmentata  

• Segmentazione  paginata  

• Gerarchia  di  memoria  

• La  memoria  cache  

•

10    Strutture  informative  

La  lista  

• La  coda  

• La  pila  

• Gli  array  

• La  tabella  

• I  grafi  

• Gli  alberi  

• La  struttura  sequenziale  

• La  catena  (o  lista)  

• Il  plesso  di  Ross  

•

11    Evoluzione  della  macchina  di  Von  Neumann  

La  pipeline  

• Il  sistema  operativo  

•

12    La  creazione  di  un  programma  

L’editor  di  testo  e  la  stesura  del  programma  

• I  vari  tipi  di  compilatore  

• I  tipi  di  linguaggio  di  programmazione  

• I  sottoprogrammi  

• La  gestione  delle  chiamate  

•

13    Input  e  output  

Gli  input  

• Gli  output  

•

L’ultima  parte  sulle   reti   di   calcolatori  non  è  stata  riassunta  in  quanto  riprende  un  po’  i  riassunti  del  

prof.   Favalli:   le   reti   punto-­‐punto   e   multipunto,   gli   host,   i   modem,   i   tipi   di   rete,   la   LAN   e   i   tipi   di  

trasmissione.   Appunti di Jessica Asietti, non fotocopiare!

CONCETTI  BASE  DI  INFORMATICA  

Computer:   detto   anche   elaboratore   elettronico   o   calcolatore,   è   una   macchina   progettata   per   elaborare  

automaticamente  dei  dati.  

Workstation:  o  stazione  di  lavoro,  è  un  computer  per  un  singolo  utente  ma  connesso  alla  rete  in  modo  tale  

da   poter   reperire   dati   o   programmi   che   si   trovano   su   altri   computer;   generalmente   montano   come   sistema  

operativo  UNIX  

Minicomputer:   computer   che   possono   essere   usati   da   decine   di   utenti   contemporaneamente.   Esistono  

anche   i   mainframe   che,   essendo   più   potenti,   possono   essere   usati   da   centinaia   di   utenti   nello   stesso  

momento.  

Supercomputer:   funzionano   ad   architetture   parallele   e   sono   progettati   per   svolgere   calcoli   di   enorme  

complessità  che  richiederebbero  molto  tempo.  

Hardware:   parte  fisica  di  un  calcolatore,  le  periferiche  vere  e  proprie.  

Software:   i  programmi  che  permettono  l’uso  del  calcolatore.  

Input/Output:   periferiche  che  permettono  lo  scambio  di  informazioni  tra  il  computer  e  il  mondo  esterno;  

ne  fanno  parte  la  stampante,  lo  schermo,  la  tastiera,  eccetera.  

Firmware:  componenti  hardware  pre-­‐programmati  che  non  possono  essere  modificati  dall’utente  ma  che  

sono  già  istallati  al  momento  dell’acquisto.  I  firmware  permettono  di  avviare  i  componenti  del  computer  e  il  

più  conosciuto  è  il   BIOS  (contenuto  nella  scheda  madre).  

Reti:   sono  le  comunicazioni  tra  i  vari  computer.  

Architettura   di   un   sistema   di   elaborazione:   è   l’insieme   di   tecniche   e   metodi   che   regolano   l’hardware,   il  

software  e  l’interfaccia  con  l’uomo.  

Architettura   di   rete:   è  l’insieme  di  tecniche  e  metodi  che  regolano  la  comunicazione  tra  il  computer  e  la  

rete.  

Le  unità  di  misura  

Bit:  è  la  più  piccola  unità  di  misura  di  un’informazione  e  può  assumere  solo  due  valori:  0/1  che  significano  

accensione/spegnimento  oppure  vero/falso,  eccetera.  

Byte:   8  bit  

• Kilobyte:  1024  byte  

• 10

Megabyte:  2  byte  

• 30

Gigabyte:  2  byte  

•

Risoluzioni:   indicano  quanti  pixel  sono  presenti  su  uno  schermo.  

800x600  (circa  450  KB)  

• 1024x768  (circa  750  KB)  

• 1280x960  (circa  1.2  MB)  

•

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Hertz  (Hz):  unità  di  misura  della  frequenza    (1Hz  equivale  a  1  ciclo  al  secondo).  Esistono  anche  i   MegaHertz  

(milioni  di   cicli   al  secondo).  

Mips:  milioni  di   istruzioni  al  secondo.  

Mflops:  milioni  di  operazioni  in  virgola  mobile  (floating  point)  al  secondo.  

Baud  (bit/sec):  unità  di  misura  della  velocità  di  trasmissione  dei  dati.    

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ARCHITETTURA  DI  VON  NEUMANN  

  ingresso   memoria   uscita  

    ALU  

    unità  di  

  programmi   risultati  

  controllo  

CPU  

  unità  centrale  

La  maggior  parte  dei  calcolatori  è  organizzata  secondo  questo  modello  dove  i  componenti  principali  sono:  

l’unità  centrale  formata  dalla  CPU  e  dalle  memorie  (RAM  e  ROM)  

• i  dispositivi  di   input/output  che  permettono  l’interazione  tra  il  calcolatore  e  il  mondo  esterno    

• i   bus   che  permettono  lo  spostamento  delle  varie  informazioni  

•

La  macchina  funziona  in  maniera  strettamente  sequenziale:  la  CPU  (Central  Processing  Unit)  è  la  “mente”  

ovvero   il   componente   che   coordina   le   varie   attività   come   estrarre   le   istruzioni   dalla   memoria,   decodificarle  

ed  eseguirle  mentre  il  compito  della  memoria  centrale  è  quello  di  contenere  l’operazione    (se  essa  non  si  

trova   nella   memoria   non   potrà   mai   essere   eseguita).   Questa   memoria   è   composta   da   varie   celle,   numerate  

con   numeri   interi   (il   loro   indirizzo   per   rintracciarle),   che   possono   contenere   informazioni   binarie   dove   la  

loro   dimensione   varia,   però,   da   calcolatore   a   calcolatore   (da   16   a   64   bits   indicativamente);   come   varia   la  

capacità  per  ogni  cella,  varia  anche  la  dimensione  complessiva  della  memoria  che  può  essere  dell’ordine  dei  

kilo/mega/gigabyte.   La   memoria   centrale   è   una   memoria   volatile,   cioè   perde   le   informazioni   al   suo   interno  

quando  non  viene  più  alimentata  ed  è  ad  accesso  casuale,  ovvero  ogni  informazione  viene  registrata  in  una  

cella  a  caso  ( RAM,  Random  Access  Memory).  La  memoria  centrale  contiene  anche:  

il  registro  di  indirizzi  dove  viene  memorizzato  l’indirizzo  della  cella  dove  è  contenuta  l’istruzione  che  

• vogliamo  eseguire  

il  decodificatore  ovvero  quel  componente  che,  acquisito  l’indirizzo,  riesce  a  rintracciare  fisicamente  

• la  cella  (ha  un  tempo  fisso  indipendentemente  dalla  cella  da  rintracciare)  

il  registro  dati  dove  viene  copiato  il  contenuto  della  cella  letta  

•

La  CPU   bus  dati  interno   c d

accum  

S P r f   I

o e

e l  

P   C   S  

  n c

a  

g   t o

g   ALU   r   d  

bus  indirizzi  interno  

Appunti di Jessica Asietti, non fotocopiare!

Al  suo  interno  la  CPU  è  molto  complessa,  contiene:  

la   ALU   (Arithmetic   Logic   Unit)   che   esegue   operazioni   logiche   ed   aritmetiche,   collegata   ad   un  

• registro  di  flag  dove  vengono  memorizzate  le  “stranezze”  dell’operazione  eseguita:  se  l’operazione  

ha   necessitato   un   riporto   (carry),   se   il   risultato   è   zero   (zero),   il   segno   dell’operazione   (segno)   e  

soprattutto  se  il  risultato  è  più  grande  del  massimo  numero  rappresentabile  ( overflow)  

i  registri,  simili  alle  celle  di  memoria  ma  che  contengono  solo  le  istruzioni  usate  maggiormente  in  

• modo  tale  da  reperirle  più  velocemente  possibile  

uno  speciale  registro,  che  è  quello  delle  istruzioni  ( IR,  Instruction  Register)  che  contiene  l’istruzione  

• che  sta  venendo  eseguita;  esso  è  collegato  ad  un  decodificatore  e  a  un  componente  di  controllo  

il   PC  (Program  Counter)   dove   viene   memorizzato   l’indirizzo   della   prossima   istruzione   da   eseguire   e  

• lo  ST  (Stack  Pointer),  un’area  di  memoria  gestita  come  una  “pila  di  piatti”  cioè  l’ultimo  entrato  è  il  

primo  ad  essere  eseguito  

Come  abbiamo  già  detto,  la &n