Appunti esame di Informatica Generale - Prof Perlasca - Unimi

CODIFICA DEI SUONI

Fisicamente un suono è rappresentato come un’​ onda​ che descrive la variazione della pressione

dell’aria nel tempo: sull’asse delle ascisse viene posto il tempo t e sull’asse delle ordinate la

variazione della pressione corrispondente.

​

Per codificare un suono si effettuano dei campionamenti sull’onda​ , cioè si misura il valore dell’onda

ad intervalli di tempo costanti, e si codificano in forma digitale le informazioni estratte da tali

campionamenti. ​

Il numero di campioni raccolti ogni secondo definisce la frequenza di campionamento​ che si misura

in Hertz (Hz) .

All’aumentare della frequenza di campionamento aumenta la qualità/accuratezza della registrazione

dell’onda ma anche il suo peso. ​

→

Qual è la giusta frequenza di campionamento? Regola di Nyquist:​ la frequenza di campionamento

deve essere almeno doppia della frequenza massima. La frequenza standard dei CD è di 44100 Hz.

Formati dei suoni:

​

- MIDI​ : utilizzato per inviare informazione musicale tra dispositivi elettronici per musica.

​

- RealAudio​ : supporta streaming di audio ma anche video ma la qualità del suono è spesso ridotta.

​

- WAVE​ : supportato in ambiente Windows e dai più popolari browser.

​

- MP3​ : uno dei formati di compressione di musica più popolari,​ permette sia una buona

compressione (piccoli file) sia un’alta qualità.

Esempio:

- Quanto spazio occupa un suono della durata di 10 s campionato a 100 Hz, in cui ogni campione

occupa 4 byte? →

100 hz = frequenza di campionamento (numero di campioni al secondo) 100 campioni al secondo

T = durata suono = 10 s

Spazio occupato da ciascun campione = 4 byte

N. tot. campioni = 10 s x 100 campioni = 1000

Spazio totale occupato dal suono = N. tot. campioni x Spazio occupato da un campione = 1000 x 4

Byte = 4000 Byte

- È possibile memorizzare questo suono su un floppy disk la cui capacità è 1,44 MB?

→

si, infatti 4000 byte (spazio totale del suono) = 4 KB = 0, 004 MB 0,004 MB < 1,44 MB

COMPRESSIONE DI DATI

​

Eseguire una compressione​ significa rappresentare gli stessi dati (testi, audio, immagini, video)

tramite un minor numero di bit ovvero diminuire le loro dimensioni, allo scopo di risparmiare spazio

e permettere una loro trasmissione più veloce (la compressione diminuisce la latenza).

Esistono due tecniche di compressione:

​

– “Senza perdita”​ (lossless): è preferibile poiché è reversibile infatti permette di comprimere i dati

ottenendo i dati originali.

​ ​ ​

Esempi: codifica Run-Length​ , codifica GIF​ (per immagini), PNG​ .

​

La tecnica di compressione Run Length​ prevede la sostituzione delle sequenze dello stesso valore

con la coppia (numero di ripetizioni, valore). →

Esempio: comprimere tramite Run Length la seguente sequenza 1111100011000000

→

11111/000/11/000000 (5, 1) (3, 0) (2, 1) (6, 0)

​ ​

– “Con perdita” (lossy): non è reversibile e pertanto comprimendo i dati si ottengono dati che solo

approssimano quelli originali.

​ ​ ​

Esempi: JPEG​ (per immagini digitali), MPEG​ (per filmati), MP3​ (per file audio).

​

Le immagini​ , in particolare, spesso pesano molto ed è perciò necessario trovare un buon

compromesso tra la risoluzione dell’immagine il suo peso. A tal proposito esistono delle tecniche di

compressione che permettono di ridurne le dimensioni e quindi risparmiare spazio:

- Se più punti vicini di un’immagine assumono lo stesso colore, si può memorizzare la codifica del

colore una sola volta e poi ricordare per quante volte deve essere ripetuta.

- Utilizzo di specifici formati di compressione:

CODIFICA DEI FILMATI ​ ​

​ ​

Un filmato è una sequenza di immagini statiche (dette fotogrammi o frame

).

Per codificare un filmato si digitalizzano i suoi fotogrammi.

​ ​

Esempi di formati per il video sono AVI​ (Audio Video Interleave, Microsoft) e MOV​ (noto come

QuickTime, Apple)

​

Compressione: MPEG​ (Moving Picture Expert Group)

Esempio:

Un filmato in bianco e nero è formato da frame con risoluzione di 300x400 pixel trasmessi con una

frequenza di 10 frame al secondo. Quanto spazio occupano 10 secondi di filmato?

N.pixel di un frame = 300x400 = 120000 pixel

N. totale frame del filmato = 10 frame x 10 secondi = 100 frame

Poiché in bianco e nero ogni pixel è codificato da 1 bit lo spazio occupato da un frame = 120000 pixel

x 1 bit = 120000 bit →

Quindi lo spazio totale occupato dal filmato = 100 frame x 120000 bit = 12000000 bit 12000000/8

→ →

= 1500000 BYTE 1500 KB 1,5 MB

I BIT SONO TUTTO

Principio del mezzo universale e indifferente​ : i BIT possono rappresentare qualsiasi tipo di

informazione discreta, i bit non hanno alcun significato intrinseco.

Una sequenza di bit può rappresentare qualsiasi tipo di informazione (testo, numeri, colore, audio

ecc), il loro significato dipende integralmente dalla loro interpretazione da parte del software.

L’ARCHITETTURA DI UN ELABORATORE

Un computer, sia esso portatile o fisso, è un sistema costituito da diverse componenti ognuna delle

quali svolge una specifica funzione:

​ →

- Memorizzazione di dati​ RAM, memoria di massa, ROM

​ ​ →

- Elaborazione di dati processore (CPU)

​ →

- Trasferimento di dati​ periferiche di input e output

COMPONENTI DI BASE DI UN COMPUTER

Bisogna innanzitutto distinguere fra:

● : è costituito dalle componenti fisiche del computer ovvero tutto ciò che vi è di

HARDWARE​

concreto, solido e visibile in un computer.

​

- Processore​ (​ Cpu​ )

​

- Scheda madre​ (Motherboard)

​

- Hard Disk​ (disco rigido)

​

- Periferiche​ : sono apparecchi specializzati che codificano e decodificano informazioni che il

processore scambia con il mondo fisico, esistono: ​

​ ​ ​

Periferiche di input​ (anche chiamate periferiche di ingresso

): esse immettono i dati​ nella memoria

​

centrale​ trasferendoli così all’interno del computer​ (es. t​ astiera​ , mouse, scanner, webcam,

microfono). ​

​

Periferiche di output​ (anche chiamate periferiche di uscita

): esse ricevono dati dalla memoria

​ ​

centrale e li trasferiscono al di fuori del computer (es. monitor​ e stampante​ , casse audio).

Periferiche sia di Input che di Output: memoria USB, disco rigido, rete, scheda flash, touchscreen,

modem, joystick ​

Per ogni periferica esiste una scheda (​ controller

), che viene connessa nella scheda madre, per poter

gestire tale dispositivo. ​

Le periferiche si collegano alle porte​ (o interfacce) del computer per mezzo di cavi, esistono diversi

tipi di porte:

- Porte seriali: permettono di trasmettere un bit alla volta

- Porte parallele: permettono di trasmettere blocchi di bit

- Nuovi tipi di porte: USB, FIREWIRE, ETHERNET (connessione via cavo), WIRELESS (non fisica ma

virtuale) le quali sono più veloci rispetto alle porte seriali e parallele.

​

● : è costituito dalle componenti immateriali del computer ovvero i

SOFTWARE​

programmi/applicazioni​ . Il software per eccellenza è il sistema operativo OS (*Cfr appunti sistemi

operativi). ​

I programmi sono costituiti da una serie di elementari che possono essere eseguite dal

I

STRUZIONI​

computer (somma di due numeri, confronto di due numeri ecc) e che possono avere formati

differenti.

Le istruzioni fanno riferimento ai valori da elaborare in modo indiretto poiché in esse non sono

contenuti i valori veri e propri ma gli indirizzi di memoria in cui sono contenuti tali valori.

Da ciò deriva che la stessa istruzione può produrre risultati diversi a seconda del contenuto delle

locazioni in memoria cui si riferisce.

Ad esempio l’istruzione “ADD 4000, 2000, 2080”:

​ Non richiede la somma dei tre numeri

✗​

✓​ Richiede la somma dei due numeri contenuti nelle locazioni di memoria 2000 e 2080 e la

memorizzazione del risultato nella locazione 4000 ​

​

● ​ ​ ​ ​ ​ Random Access Memory

MEMORIA PRINCIPALE​ o RAM​ ( )

:

- Insieme alla CPU forma l’​ Unità Centrale di un elaboratore​ .

​ ​

- sia di lettura​ che di scrittura

​ ​

- Contiene sia il programma​ in esecuzione sia i dati​ (informazioni per eseguire un programma) sui

quali il programma opera e che verranno poi elaborati dalla CPU.

In particolare dati e programmi risiedono inizialmente nella memoria secondaria e poi sono copiati in

quella principale.

​ ​

- Struttura​ : è costituita da una sequenza di locazioni​ discrete (celle) ad ognuna delle quali è

​

associato un indirizzo​ (un numero progressivo a partire da 0, codificato in esadecimale) che indica la

sua posizione nella sequenza.

Tutte le locazioni hanno la stessa dimensione, solitamente 8 Bit (1 Byte) ma anche 16, 32, o 64 Bit, e

da essa dipende la quantità dei dati o istruzioni che esse possono contenere.

​

​

- Random Access Memory (memoria ad accesso casuale) sta ad indicare che il computer può

accedere (sia in scrittura sia in lettura) alle locazioni in memoria in qualsiasi ordine

indipendentemente dal loro indirizzo. Inoltre l’​ accesso è diretto​ dal momento che Il computer

accede direttamente alle locazioni di memoria una volta noto il loro indirizzo.

​

- È veloce​ : la CPU è in grado di leggere o scrivere il contenuto di una cella in poche decine di

nanosecondi.

​

- È volatile​ : per funzionare deve essere alimentata da energia elettrica, pertanto, nel momento in cui

il computer viene spento, la memoria perde tutte le informazioni, svuotandosi completamente.

​ ​

- La sua capacità​ è finita​ : sia nel numero di locazioni che nella dimensione di ciascuna locazione.

​ (tecnica che consiste nello

Se non c'è più spazio nella Ram viene usata la paginazione su disco

scrivere su disco blocchi di memoria e di ricaricarli in memoria).

​

- È espandibile​ fino ad un certo limite

​

- È costosa ​ ​

- L’unità di misura della memoria RAM è solitamente Megabyte​ o Gigabyte​ .

Una memoria grande è preferibile ad una piccola dal momento che possiede più spazio e permette

quindi di memorizzare un maggior numero di programmi e dati.

-La memoria principale permette l’​ accesso ad ogni singolo byte

​

​ ​

● ​ o Memoria Secondaria

:

MEMORIA DI MASSA