informatica

Information Technology (IT)

Hardware e Software

Prof. Salvatore Mancarella

salvatore.mancarella@unisalento.it

Informatica

´ Si è soliti dire che la parola “informatica” derivi

dall’unione di due termini francesi,

´ information e automatique,

´ e si aggiunge che essa fu coniata nel 1962 da Philippe

Dreyfus, ma nella scienza nulla nasce all’improvviso

´ e già qualche anno prima (nel 1957) un matematico,

tedesco Karl Steinbuch, aveva escogitato la parola

Informatik per designare una procedura di calcolo

assistita da una procedura previamente definita

Informatica

´ Questo è l’aspetto chiave: riuscire ad ottenere

informazioni a partire da un insieme di dati elaborati

da una procedura stabilita in precedenza.

´ Un po’ alla volta alla procedura predefinita si dette il

nome di programma e la elaborazione assistita da un

programma fu detta automatica.

´ Un programma è scritto attraverso un Linguaggio di

programmazione

Informatica

´ Per informatica intendiamo perciò una scienza che

studia come elaborare e memorizzare le informazioni

con l’ausilio di procedure automatiche.

´ Questo è l’aspetto chiave: riuscire ad ottenere

informazioni a partire da un insieme di dati elaborati da

una procedura stabilita in precedenza.

Information technology

´ Negli ultimi anni, grazie alle recenti evoluzioni

tecnologiche nel campo dei computer, al termine

informatica è stato affiancato il termine tecnologia, in

inglese “information technology” (tecnologia

dell’informazione – IT).

´ Information Technology (IT) è l’espressione che indica la

tecnologia usata dai computer per creare, memorizzare

e utilizzare l’informazione nelle sue molteplici forme (dati,

immagini, video, rappresentazioni multimediali ecc.).

Computer

´ Il computer è – semplicemente – un sistema di

elaborazione dati

´ possiamo dire che persino quando lo si usa per scrivere

un documento, sviluppa operazioni comportano sempre

e comunque una qualche elaborazione di dati.

Computer

Modello di Von Neumann

´ Negli anni 50 del secolo scorso, Von Neumann,

matematico, fisico e informatico ungherese,

naturalizzato statunitense, ha utilizzato il suo modello

per la creazione del primo computer digitale (IAS

machine) antagonista al modello Harward che

prevedeva due distinte memorie centrali, una per i

dati e una per i programmi Il modello di Von

Neumann prevedeva invece una sola memoria per i

dati e programmi

´ Il modello di Von Neumann rappresenta ancora oggi

uno dei modelli principali dei calcolatori moderni,

naturalmente negli anni si sono evolute le tecnologie

ma il modello base è rimasto sempre lo stesso.

Modello di Harvard

Modello di Von Neumann

1

4

CPU

ꢀ La CPU (o processore, microprocessore) ha come compito

fondamentale l’esecuzione delle istruzioni dei programmi

che il computer esegue.

ꢀ Si avvale di una serie di componenti, al suo interno, che

svolgono dei compiti specifici:

○ ALU: Unità Aritmetico Logica

○ CU: Unità di Controllo, coordina l’acquisizione e

l’esecuzione delle istruzioni

○ Clock: un orologio di sistema che sincronizza

componenti e istruzioni.

○ Registri interni: memorizzano temporaneamente

istruzioni e risultati parziali delle operazioni.

CPU Intel: in pratica

Fascia alta:

´ i3: utilizzo basilare (navigazione web, documenti, multimedia)

´ i5: utilizzo medio, sistema più veloce e prestante

´ i7: prestazioni elevate (video-editing, modellazione 3D)

´ i9: prestazioni molto elevate

CPU AMD: in pratica

Fascia alta:

ꢀ Ryzen 3: utilizzo basilare (navigazione web, documenti,

multimedia)

ꢀ Ryzen 5: utilizzo medio, sistema più veloce e prestante

ꢀ Ryzen 7: prestazioni elevate (video-editing, modellazione 3D)

ꢀ Ryzen 9: prestazioni molto elevate (12, 16 core, 24, 32 thread)

Le memoria

ꢀ Le memorie sono destinate al salvataggio di dati e

alla lettura di essi.

ꢀ Sono caratterizzate dai seguenti parametri:

○ Capacità: quantità di spazio disponibile

○ Volatilità: indica se la memoria può o meno mantenere il dato

in assenza di corrente

○ Tempo di accesso: intervallo di tempo necessario per

completare una lettura o una scrittura

○ Velocità di trasferimento: quantità di dati trasferiti nell’unità

di tempo

○ Costo per bit: prezzo

Memorie: capacità

ꢀ La quantità di spazio di memoria è misurata in

byte e multipli.

ꢀ Un Byte è una sequenza di 8 Bit (Binary DigIT).

ꢀ Un Bit è l’unità di informazione più elementare

che si può rappresentare e può valere 0 oppure 1.

ꢀ Il byte ha i suoi multipli (principali):

○ 1 kilobyte (1 KB) = 1024 byte

○ 1 megabyte (1 MB) = 1024 kilobyte

○ 1 gigabyte (1 GB) = 1024 megabyte

○ 1 terabyte (1 TB) = 1024 gigabyte

Tipologie di memorie: Memoria Centrale (RAM)

ꢀ La RAM (Random Access Memory) contiene, durante l’esecuzione dei

programmi, le istruzioni dei programmi che, via via, la CPU deve eseguire.

ꢀ Memoria volatile: i dati vengono persi allo spegnimento o al riavvio del

sistema.

ꢀ Accesso casuale: il tempo di accesso è indipendente dalla posizione del

dato.

ꢀ Organizzata in celle, caratterizzate da un indirizzo (accessibile tramite il

bus indirizzi) e da un valore (accessibile tramite il bus dati).

ꢀ Il numero di celle indirizzabili (spazio di indirizzamento) dipende dal

numero di bit con cui opera l’architettura (e il sistema operativo):

○ 32 bit → 2³²indirizzi → 2²∙ 2³⁰= 4GB

○ 64 bit → 2⁶⁴indirizzi → 2⁴∙ 2⁶⁰= 16GB ( 16 mln GB)

RAM e processo d’indirizzamento

2Byte

Memoria

Centrale

Tipologie di memorie: memoria di massa

ꢀ La memoria di massa ha come scopo primario la

memorizzazione permanente delle informazioni al

suo interno.

ꢀ Ha capacità più elevate della RAM

ꢀ Tempi di accesso più bassi della RAM

ꢀ Basso costo per bit

ꢀ Esempi: dischi fissi (hard disk o HDD), DVD, Blue-

ray, chiavette USB, memory card, ecc.

HDD: caratteristiche e differenze

ꢀ Velocità: dei “piatti” dell’hard disk, 5400, 7200, 10000,

15000 rpm (revolutions per minute, giri al minuto)

ꢀ Dimensione: 2,5″ (portatili) o 3,5″ (desktop)

ꢀ Capacità: 500GB, 1TB, 2TB, ecc

Connettore

ꢀ Interfaccia di collegamento: SATA 3.0 se interno, USB (3.0 o

Thunderbolt

3.1) o Thunderbolt se esterno

ꢀ Varie ed eventuali:

○ Eventuale cache presente

○ Tempo di accesso: tempo medio necessario per reperire un dato (es:

USB di tipo C e

USB standard

con HDD a 7200 rpm, circa 9 ms)

○ Velocità di trasferimento: espressa in MB/s, indica la quantità di dati

fornita dall’HDD in un secondo

○ Rumorosità emessa, espressa in dB

Memoria di massa: SSD

Negli ultimi anni si è diffusa una memoria di massa “particolare”: l’ SSD

(Solid State Drive). Svolge la medesima funzione del tradizionale disco

fisso, con alcuni vantaggi:

○ ha solamente componenti a stato solido (flash), come le RAM

○ non ha componenti meccanici, al contrario degli HDD tradizionali

○ Tempi di accesso e archiviazione ridotti (SSD: 0.1 ms, HDD: 5-10

ms)

○ Maggior velocità di

trasferimento dati

○ Non necessitano di

deframmentazione.

Le applicazioni (Programmi)

Un programma è una sequenza finita di istruzioni che, eseguite da un

calcolatore elettronico (secondo la logica definita dal programma stesso),

produce un’elaborazione su dei dati in ingresso per arrivare a produrre dei dati

in uscita, che sono appunto il risultato di questa elaborazione.

OUTPUT

INPUT

DATI IN

INGRESSO

DATI IN

USCITA

PROGRAMMA

Visione lato utente

Programma

´ Siamo nel 1974; Bill Gates e Paul Allen

´ la copertina di “Popular Electronics”

´ Ed Roberts ed era il proprietario di MITS

´ Altair 8800

Le applicazioni (Programmi)

Anche i programmi sono interpretati attraverso un’architettura a strati,

composta da tre moduli funzionali (sottosistemi) concettualmente

indipendenti tra loro:

• Interfaccia Utente (IU) – Acquisisce i dati e i

comandi immessi in input dall’utente, e

restituisce in output i risultati

dell’elaborazione.

Le applicazioni (Programmi)

Anche i programmi sono interpretati attraverso un’architettura a strati,

composta da tre moduli funzionali (sottosistemi) concettualmente indipendenti

tra loro:

• Logica Applicativa (LA) – Implementa gli

algoritmi specifici per l’elaborazione dei dati e

delle informazioni alla base dell’applicazione.

• Gestione Dati (GD)– Si occupa della

memorizzazione dei dati e ottimizza i metodi

per recuperarli, in modo da rendere il più

efficiente possibile il loro reperimento e

utilizzo.

Programma

Le applicazioni (Programmi)

´ Un programma viene scritto dagli sviluppatori attraverso vari

linguaggi di programmazione (Java, Python, C++ ecc.), mediante i

quali si produce un programma o codice sorgente. Il programma

sorgente può essere eseguito direttamente dal calcolatore

(interpretati), ma più spesso devono essere tradotti da un apposito

compilatore (compilati) in linguaggio macchina per poter essere

eseguito, ovvero per poter essere trasformato in un programma

eseguibile.

Compilatore

Programma

Sorgente

Programma

Eseguibile

Visione latosviluppatore

Personal Computer

Sistema operativo

Software proprietario

´ ha il codice sorgente chiuso, quindi non può essere

modificato, non viene diffuso (Closed Source) e viene

ritenuto un segreto commerciale,

´ ha delle restrizioni imposte dal proprietario, tramite

mezzi tecnici e legali (licenze),

´ è sottoposto a licenze, con le quali si impediscono la

copia, la modifica e l’utilizzo in certe circostanze e in

certi luoghi,

´ ha dei costi imposti dal proprietario per le varie licenze

di utilizzo,

´ esempi: Safari, Adobe Premier, Office, IOS, Windows,

Adobe Photoshop, Microsoft Edge, ecc.

Il software libero (Open Source)

´ ha il codice sorgente aperto (Open source) e viene

reso pubblico, favorendone il libero studio e

permettendo a programmatori indipendenti di

apportarvi modifiche ed estensioni, creando una

comunità che partecipa allo sviluppo del programma,

´ viene garantita la sua diffusione dalle “donazioni”,

dagli sponsor e dalla didattica,

´ Esempi: Firefox, VLC, Gimp, 7-Zip, OpenOffice,

LibreOffice, KeePass, Linux, kdenline, ecc.

I sistemi di numerazione

´ A questo punto esaminiamo come i dati

numerici/testuali, le immagini e i suoni sono

rappresentati in formato digitale nel computer, per far

questo diamo prima uno sguardo ai sistemi di

numerazione.

Rappresentazione dei dati

´ Il metodo più diffuso di

rappresentazione dei dati

alfanumerici è il codice

ACHII (American Standard

Code for Information

Interchange),

´ Una codifica basata (nella

versione estesa) su 8 bit dove

per ciascun simbolo

rappresentato esiste una

corrispondenza con il codice

binario o esadecimale.

Rappresentazione dei dati

´ Per esempi la “@” vale 64 in decimale, 1000000 in

binario e 40 in esadecimale. Poiché si utilizzano 8 bit,

al massimo possono essere rappresentati 256 simboli,

perché 2⁸= 256.

´ Nella tabella sono riportati i caratteri stampabili,

invece i primi 31 sono codici “non stampabili”, utilizzati

per azioni come il controllo delle periferiche.

Rappresentazione delle immagini

´ La codifica delle immagini, o digitalizzazione, indica la

rappresentazione mediante una sequenza di numeri

binari utilizzando la tipologia vettoriale o bitmap.

´ Le immagini di tipo bitmap sono formate da una griglia di

piccoli quadratini chiamati pixel, a ciascuno è corrisposto

uno o più bit, un bit per le immagini in bianco e nero, più

bit per le immagini a colori (es: RGB).

´ Il formato vettoriale mostra l’immagine attraverso una

funzione matematica che genera un insieme di punti,

linee, curve e poligoni ai quali possono essere attribuiti

colori, spessore del tratto e sfumature, possiamo dire che

le immagini vettoriali sono composte da tracciati che si

snodano attraverso dei punti

Rappresentazione delle

immagini

´ Immagine bitmap

Rappresentazione delle immagini

Risoluzione

´ La risoluzione della qualità dell’immagine è

rappresentata da:

´ Pixel per inch: risoluzione dello schermo (72 ppi, alta

qualità)

´ Dots per inch: risoluzione di foglio stampato (300 dpi, alta

qualità)

´ Le estensioni utilizzate per il bitmap sono jpg, tiff, phg,

bmp, gif, invece per quelle per il formato vettoriale sono

eps, pdf, ai, svg.

Rappresentazione del suono

´ Il suono in natura è una grandezza fisica che può

essere rappresentata da un numero infinito di valori, la

digitalizzazione può avvenire attraverso il

campionamento e la quantizzazione.

´ Il campionamento significa che i valori del segnale

sono campionati ad intervalli regolari, cioè sono

conservati solo nell’istante in cui viene preso il

campione, offrendo un numero finito di valori sull’asse

temporale.

´ La quantizzazione approssima i segnali dei campioni

ad un certo numero prefissato di valori sull’asse

temporale.

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