Riassunto esame ICT , docente Draghi, libro consigliato "Informatica di Base", McGraw-Hill

Informatica di base

Capitolo 1: L'informatica oggi: una panoramica

Cos'è l'informatica? L'informatica è l'insieme dei processi e delle tecnologie che rendono possibile la creazione, la raccolta, l'elaborazione, l'immagazzinamento e la trasmissione dell'informazione con metodologie e strumenti automatizzati e tecnologicamente avanzati.

Le tecnologie informatiche hanno tre funzioni principali:

• Elaborare dati per ottenere informazioni significative; la fase di elaborazione è però solo una parte del ciclo di elaborazione dell'informazione, il quale comprende cinque fasi: ingresso dei dati (input), elaborazione, uscita dei dati (output), memorizzazione, distribuzione e comunicazione;
• Memorizzare le informazioni elaborate per utilizzarle in combinazione con altre, come dati di un nuovo processo di elaborazione;
• Organizzare e gestire le informazioni in una nuova forma in modo da renderle più comprensibili, più accattivanti o più utili.

Le tecnologie informatiche sono caratterizzate da due livelli che si integrano e si completano:

• L'hardware: è la struttura fisica del dispositivo, costituita da componenti elettronici che svolgono specifiche funzioni nel trattamento e nella trasmissione dell'informazione. Per hardware si intende il computer, i suoi componenti e tutti gli elementi che collegano tra loro i sistemi informativi;
• Il software: è il livello logico del dispositivo, cioè l'insieme sequenziale delle istruzioni precise e dettagliate che consentono all'hardware di svolgere i propri compiti. Il mondo del software si divide in due grandi categorie:

• I software di sistema: essi comprendono i linguaggi di programmazione, che servono per creare tutti gli altri programmi, e i sistemi operativi, che sono i programmi che fanno funzionare i vari componenti del computer, che vanno eseguiti prima di qualsiasi altro programma, permettono all'elaboratore di interagire con l'utente grazie all'interfaccia e permettono di gestire le risorse hardware del computer e di installare ed eseguire i programmi applicativi che consentono all'elaboratore di svolgere le proprie funzioni;
• I programmi applicativi: essi consentono di svolgere una molteplicità di operazioni.

L'obiettivo dell'hardware e del software è quello di elaborare e presentare dati, i quali sono la materia prima del trattamento dell'informazione.

Cos'è il computer? Il computer è un elaboratore elettronico digitale che funge da centro nevralgico dei sistemi informativi moderni.

Capitolo 2: L'architettura del computer e la CPU

Quali sono i tipi di elaboratori? I supercomputer, che sono gli elaboratori più potenti; i mainframe (o server), in genere utilizzati nelle grandi aziende per svolgere funzioni centralizzate; i minicomputer (o server), meno potenti dei mainframe, anch'essi utilizzati dalle grandi aziende e dai centri di calcolo delle piccole organizzazioni pubbliche e private o da divisioni di grandi organizzazioni; il personal computer (PC), che ha un impiego individuale.

Che cos'è l'elaborazione digitale? L'elaborazione digitale consiste nel rappresentare numeri, musica, documenti e qualsiasi tipo di informazioni in cifre binarie, in modo che possano essere elaborati e utilizzati dalle moderne tecnologie informatiche.

I segnali possono essere di due tipi:

• Analogici: trasmettono un ampio stretto di informazioni, sono paragonabili a un'onda e consentono di percepire anche i punti intermedi;
• Digitali: possono assumere solo due stati, acceso e spento, e quindi hanno meno interferenze e una maggiore risoluzione rispetto a quelli analogici.

I computer e gli altri strumenti digitali rappresentano tutti i numeri con il sistema binario, costituito da due sole cifre, 0 e 1, che possono essere rappresentate, memorizzate e visualizzate in diversi modi. Tuttavia, perché abbiano un senso, è necessario stabilire un codice preciso. I computer quindi necessitano di due elementi:

• Un dispositivo che invii e riceva segnali: questa funzione è rivestita dai transistor, componenti di silicio che possono avere solo due stati, acceso e spento;
• Un codice che dia loro significato, cioè il linguaggio digitale: i computer eseguono un numero di procedure molto limitato, che comprende le operazioni di addizione, sottrazione, classificazione e raffronto tra valori numerici diversi; per eseguire tali procedure l'elaboratore converte le informazioni che gli vengono fornite dal nostro linguaggio al linguaggio digitale, mediante il quale memorizza, comunica ed elabora i dati, che vengono poi riconvertiti nel linguaggio umano.

L'unità minima del linguaggio digitale è il bit, che può assumere solo due stati: acceso (corrispondente a 1) e spento (corrispondente a 0); l'unità fondamentale del linguaggio dei computer è però il byte, costituito da 8 bit, e capace di rappresentare fino a 256 possibili combinazioni. I multipli del byte sono: il kilobyte (pari a 1024 byte), il megabyte (pari a 1048576 byte), il gigabyte (circa 1 miliardo di byte) e il terabyte (circa 1000 miliardi di byte).

Il numero binario assegnato a un determinato carattere varia in base al codice utilizzato; i sistemi di codifica più utilizzati in informatica sono:

• L'ASCII, il codice più diffuso tra i personal computer;
• L'EBCDIC, il codice più usato nei mainframe e nei server più potenti;
• L'UNICODE, dotato di oltre 96,000 caratteri e in grado di rappresentare le principali lingue scritte del mondo; risolve il problema per cui l'ASCII e l'EBCDIC funzionano perfettamente per l'inglese ma non per le altre lingue.

Cos'è la CPU? L'unità centrale di elaborazione, cioè la CPU (Central Processing Unit), è il centro nevralgico del computer ed è costituita da un microprocessore, ricavato da sottili lamine di silicio (chip), contenenti milioni di piccolissimi interruttori acceso/spento, i transistor, collegati tra loro da tracce estremamente sottili di alluminio.

Come si migliorano le prestazioni di un sistema? Per migliorare le prestazioni di un sistema esistono essenzialmente tre modi:

• Espandere la sua capacità dati;
• Aumentare la sua velocità, misurata in MHz (o milioni di cicli al secondo);
• Migliorare la sua efficienza.

La memoria (RAM e ROM): Per svolgere le sue funzioni un elaboratore deve avere una memoria dove archiviare i programmi e i dati necessari. Si distinguono:

• La ROM (Read Only Memory, memoria di sola lettura): essa è statica e inalterabile, ed è chiamata anche memoria non volatile. Il suo contenuto viene predisposto dalla casa produttrice al momento della fabbricazione e non può essere modificato dall'utente, pertanto lo spegnimento dell'elaboratore non altera i dati in essa contenuti, che vengono richiamati automaticamente quando il computer viene riacceso. Questi dati sono costituiti di norma dai programmi e dalle istruzioni necessarie all'avvio (boot) della macchina (detti firmware);
• La RAM (Random Access Memory, memoria ad accesso casuale): essa è detta anche memoria centrale o memoria dell'utente e serve a memorizzare un vasto numero di programmi e dati di ogni tipo. La RAM è una memoria volatile, infatti quando il computer viene spento, i dati e i programmi in essa presenti vengono cancellati; il termine random (casuale) indica la modalità di reperimento e accesso ai dati in memoria. Esistono due principali tipologie di RAM:

• La DRAM (Dynamic RAM): essa è la tipologia di memoria centrale più diffusa; è una memoria dinamica perché le celle di memoria mantengono i dati solo per breve tempo e devono essere aggiornate centinaia di volte al secondo;
• La SRAM (Static RAM): essa è molto più grande, veloce e costosa della DRAM; è una memoria statica e non ha quindi bisogno di essere costantemente aggiornata. Data la sua velocità viene soprattutto utilizzata in una speciale area della memoria detta cache.

In quasi tutti i sistemi per aggiungere memoria si installano moduli di memoria, ossia circuiti stampati che contengono chip di memoria e che a loro volta sono inseriti in appositi slot della scheda madre. Esistono due tipi di moduli:

• Il SIMM (Single In-line Memory Module);
• Il DIMM (Dual In-line Memory Module), che hanno ormai completamente soppiantato i SIMM perché possono essere usati singolarmente invece che in coppia.

Oltre alla RAM esistono ulteriori tipi di memoria:

• La memoria virtuale: i programmi e i file molto estesi possono eccedere la memoria disponibile, perciò, per evitare tale inconveniente, i moderni sistemi operativi memorizzano parte dei dati e dei programmi al momento non utilizzati al di fuori della RAM. Soltanto le parti del programma o del file al momento necessarie vengono memorizzate nella memoria del computer, il resto è invece immagazzinato su un drive del disco fisso;
• La cache: è una speciale area di memoria ad alta velocità, localizzata tra la CPU e la memoria centrale, che utilizza speciale chip di memoria (solitamente si tratta di chip SRAM). Si distinguono due livelli di memoria cache:

• La cache di livello 1: fa fisicamente parte del chip del microprocessore e di norma nei sistemi desktop è in grado di contenere fino a 256 kilobyte;
• La cache di livello 2: è costituita da chip di memoria installati in speciali alloggiamenti della scheda madre e può contenere fino a 2 MB o più.

Cos'è il bus? Il bus è l'insieme dei collegamenti (in rame) presenti all'interno dell'elaboratore (sulla scheda madre) che consentono la trasmissione delle informazioni tra i vari componenti del sistema; è una linea di comunicazione attraverso la quale passano tutte le informazioni, siano esse interne o esterne.

Si distingue:

• Il bus di sistema: è semplicemente un gruppo di collegamenti che uniscono la CPU agli altri dispositivi del computer. Il bus di sistema comprende le linee di indirizzi, che trasmettono l'indirizzo dei dati in memoria, e linee di dati, che invece trasmettono i bit dei dati stessi;
• I bus locali: permettono di collegare le periferiche assieme alla CPU e alla memoria non al bus di sistema ma a una linea di trasmissione dati più ampia. In questo modo i dati possono essere trasmessi molto più velocemente dalla memoria al microprocessore e da questo allo schermo o ad altri dispositivi.

Cos'è il plug and play? Il Plug and Play è una tecnologia di alcuni sistemi operativi che permette di riconoscere e di configurare automaticamente i nuovi dispositivi hardware caricando o scaricando i driver delle periferiche che l'utente vuole collegare o scollegare. La tecnologia Plug and Play richiede tre componenti: un sistema operativo; un BIOS, cioè una porzione della ROM che ha il compito di controllare lo stato di tutto l'hardware presente; dei dispositivi da installare.

Quando un PC è un sistema multimediale? Un PC si definisce un sistema multimediale se possiede almeno una scheda audio, un'unità per leggere ed eventualmente scrivere CD-ROM e DVD, ed un acceleratore grafico.

Le porte: Sul retro dell'elaboratore sono localizzate le porte, degli alloggiamenti in cui vengono inseriti i cavi delle periferiche. Esse possono essere:

• Seriali: servono a collegare i modem e alcuni vecchi mouse e sono in grado di inviare soltanto un bit per volta. Le più recenti tecnologie di trasmissione seriale sono: l'USB, che permette di collegare in una stessa porta fino a 127 dispositivi in serie; le porte Firewire, più veloci dell'USB, che operano fino a 800 Mbps.
• Parallele: esse invece vengono usate per il collegamento delle stampanti e di alcuni dispositivi esterni di memorizzazione; trasmettono 8 bit per volta su altrettante linee parallele e quindi rispetto alle porte seriali consentono comunicazioni più veloci tra l'elaboratore e dispositivi di input e output.

Capitolo 3: Le periferiche di input/output

Quali sono i dispositivi di input e output? I dispositivi di input sono la tastiera, gli strumenti di puntamento, lo scanner, gli strumenti di riconoscimento vocale; quelli di output sono lo schermo, la stampante, i sintetizzatori o i diffusori audio. Poi ci sono i modem e i fax che sono in grado di svolgere sia funzioni di input sia di output.

I pixel e la risoluzione: Per creare un'immagine lo schermo viene suddiviso in una griglia di quadratini detti pixel. Tramite un sistema detto bit mapping, a ogni pixel viene assegnato un indirizzo in modo che il computer sia in grado di individuarlo per modificarne il colore o l'intensità. La risoluzione indica la qualità di un'immagine visualizzata o stampata e si misura in numero di punti per pollice (dpi, dots per inch). La risoluzione di un dispositivo è determinata dal numero di pixel che utilizza per formare le immagini e i caratteri; quella di uno schermo si misura in base al numero di pixel che formano la base e l'altezza.

Capitolo 4: Le memorie secondarie

Le memorie secondarie: Le memorie secondarie (di massa, ausiliari o esterne) consentono di immagazzinare permanentemente i dati e i programmi al momento non utilizzati e di ricaricarli nella memoria centrale in qualsiasi istante. Le memorie secondarie comprendono il dispositivo e il supporto di memorizzazione. Si distinguono:

• La memoria magnetica: mentre il disco gira o il nastro scorre, la testina di lettura/scrittura emette impulsi elettrici che invertono la polarità delle piccole particelle magnetiche presenti sulla superficie del supporto; gli allineamenti delle particelle rappresentano i dati in forma binaria. Quando un file viene aperto per la lettura, avviene il processo inverso. Le particelle magnetizzate inducono nella testina di lettura/scrittura una corrente elettrica, che viene trasmessa al computer come una successione di 0 e 1.
• La memoria ottica: la registrazione ottica avviene per mezzo di un raggio laser che crea sottili scanalature sulla superficie di un disco. Si crea così un'alternanza di zone chiare (intersolchi) e zone scure (scanalature) che vengono lette come una successione di 0 e 1. Infatti, mentre il disco gira nell'unità, un sottile raggio laser colpisce la sua superficie, che riflette una quantità di luce maggiore o minore a seconda che la zona colpita dal raggio sia una scanalatura o un intersolco. A questo punto un rivelatore fotoelettrico misura i diversi gradi di rifrazione della luce, poi convertiti dai circuiti in forma binaria.
• La memoria magneto-ottica: per registrare i dati, il laser dell'unità riscalda la superficie del disco ottico fino al punto in cui la polarizzazione delle particelle può essere modificata dalla testina magnetica di lettura/scrittura. Una volta che la superficie si è raffreddata, è pressoché impossibile che l'influsso di altre magnetiche possa provocare la cancellazione dei dati;
• La memoria allo stato solido: si parla della memoria flash, spesso usata nei PDA.

Quali sono i supporti di memorizzazione? I supporti di memorizzazione sono...