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COMPUTER - HARDWARE e SOFTWARE

informatica


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Informatica: disciplina che studia l'acquisizione, l'elaborazione e la distribuzione delle informazioni tramite l'impiago di sistemi automatici di elaborazione dei dati o computer (elaboratori elettronici).



L'informatica applicata. Nel campo degli hardware, particolare rilevanza hanno gli studi per rendere sempre più veloci i computer, connessi sia allo sviluppo di dispositivi elettronici innovativi (microprocessori), sia allo studio di nuove architetture per i computer (in particolare, l'elaborazione parallela o

 Il calcolo parallelo, in cui il computer eseguendo contemporaneamente alcuni passi del problema, può funzionare a una velocità molte volte maggiore); inoltre, la trasmissione e il trasferimento delle informazioni stanno diventando la parte centrale dell'architettura del sistema informatico, a pari importanza con l'elaborazione dell'informazione, del controllo dei processi e del calcolo.

Nel campo del software, è assai importante sia lo sviluppo di sistemi operativi efficienti e di facile impiego, sia l'introduzione di linguaggi di programmazione  che possano aumentare la produttività.

COMPUTER:

Computer o calcolatore è un insieme di risorse, comprendenti dispositivi di elaborazione elettronici digitali, programmi memorizzati e gruppi di dati che, sotto il controllo dei programmi memorizzati, acquisisce, tratta ed emette automaticamente dei dati (informazioni), che può immagazzinare e recuperare.

L'elaboratore L'architettura di un calcolatore elettronico viene scomposta normalmente in due componenti fondamentali :

l'hardware, insieme delle componenti fisiche, soprattutto circuiti elettronici.

il software, insieme dei programmi

  indispensabili per compiere qualsiasi

                                                operazione utilizzando i circuiti

                                                dell'hardware. 

Il computer è una macchina elettronica programmabile per l'elaborazione di informazioni: in ingresso, dove riceve, tratta e memorizza dati e istruzioni, attraverso un complesso di regole codificate e scritte in programmi (input) e in uscita produce dei risultati (output).I calcolatori odierni trattano segnali numerici, non sono in grado, cioè, di tratttare direttamente informazioni "analogiche" (es. variazione di tensione elettrica). Uno dei processi principali di un calcolatore è quello di "tradurre", o meglio "codificare" le informazioni che riceve in segnali numerici ovvero in segnali "digitali".  Le informazioni ricevute sono, perciò,  rappresentate nel computer con un sistema numerico, detto codice binario, in cui ogni dato è rappresentabile mediante una combinazione  di due soli valori, 0 e 1, detti bit, che corrispondono alle posizioni di "aperto" e "chiuso" di un circuito elettrico.Questa operazione avviene in maniera del tutto trasparente per l'utente, infatti se si deve digitare il carattere "A" della tastiera, l'utente non si preoccupa di trasformare il carattere in segnali numerici comprensibili al calcolatore , ma lascia questo compito ad un opportuno programma di "codificazione" di cui il calcolatore è dotato.

 Il computer opera su serie  di bit e restituisce l'informazione in forma intelligibile, in cui le serie di bit decodificati diventano, a seconda dei casi:, numeri e calcoli;  lettere dell'alfabeto e testi; ecc.

HARDWARE e SOFTWARE                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   L'insieme delle parti meccaniche ed elettroniche di cui è costituito  un computer (l'unità centrale di elaborazione e i dispositivi di ingresso e uscita dei dati, cioè le  periferiche) viene indicato con il termine

Hardware.

l'insieme dei programmi e dei linguaggi che permettono al computer di svolgere il suo compito di elaborazione viene invece denominato Software.

I programmi hanno la doppia funzione di convertire i dati che vengono

immessi nel computer in  un linguaggio comprensibile alla macchina, cioè in una serie di istruzioni  che si traducono alla fine in segnali elettrici di passaggio e non passaggio di corrente in determinati circuiti, e di ritradurli in uscita in modo che siano intelligibili per l'utente. La velocità di calcolo dipende dal tipo e dalla potenza della macchina, le elaborazioni che essa 

è in grado di eseguire dipendono dai programmi che vi sono installati. Si possono distinguere tre livelli di programmi: i sistemi operativi, i linguaggi di programmazione e gli applicativi. I sistemi operativi gestiscono le 

funzioni legate alla struttura dell'hardware, i programmi applicativi stabiliscono procedure di elaborazione di dati per ottenere i risultati desiderati dall'utente (calcolo, videoscrittura, grafica ecc.); i linguaggi di programmazione sono particolari programmi che servono per redigere gli applicativi.



Hardware. In generale un elaboratore può essere schematizzato come segue:

L'Unità di elaborazione, detta Unità Centrale, è l'elemento fondamentale del calcolatore, la parte più complessa dove avvengono le elaborazioni.

Essa è costituita da:

un processore o CPU (Central Processing Unit), è la componente che svolge tutti i calcoli e decide la sequenza delle operazioni da eseguire, è composta da una:

un Unità Logico-Aritmetica, Arithmetic and Logic Unit, (ALU); questa esegue le operazioni aritmetiche e logiche sui dati;

un Unità di Controllo o governo, Control Unit, (CU), predispone e controlla la registrazione dei dati in ingresso, decodifica le istruzioni memorizzate per attivare i corrispondenti circuiti dell'unità di esecuzione (ALU), gestisce la memorizzazione dei dati elaborati e l'uscita dei risultati delle operazioni.

unaMemoria Centrale, in cui risiedono le sequenze di istruzioni da eseguire e i dati da elaborare o ricavate dal processore per essere stampate, visualizzate, ecc.

un controller, ai quali è demandato il controllo dei dispositivi esterni;

un bus di comunicazione, che interconnettono le componenti dell'unità centrale.

le memorie di massa: costituiscono la memoria "ausiliaria" dell'elaboratore ed è un'estensione della memoria centrale;

i dispositivi di Input/Output, sono dei dispositivi che consentono all'unità centrale di comunicare con l'esterno;

i dispositivi di comunicazione, consentono ai calcolatori lo scambio di informazioni con altri computer.

 

L'unità centrale L'unità centrale di elaborazione (UCE),Costituisce il corpo principale di

un computer contenuto nel modulo base ha la funzione di trasformare ed elaborare le informazioni ricevute in ingresso.

La UCE è integrata dai dispositivi di ingresso/uscita (input/output), o periferiche di esse fanno parte, oltre alle memorie di massa, dispositivi di input (come la tastiera, il mouse, lo scanner) e i dispositivi di output (come il

video, la stampante, il plotter).

La UCE è articolata in due parti principali: l'unità centrale di processo (CPU, da Central Process Unit) e la memoria centrale.    

La CPU La CPU è detta anche processore o microprocessore ed è costituita da una piastrina di silicio (chip) che incorpora un elevatissimo numero di microcircuiti elettronici a semiconduttore.

Memoria Centrale. La memoria centrale è detta anche memoria di lavoro, o principale. Conserva dati e  programmi permette di leggere o scrivere informazioni con velocità molto elevata. È costituita da celle, composte di 8 bit (1 byte),  raggruppate in gruppi, detti parole, o words,  che a seconda dell'architettura del computer possono  corrispondere a 1 byte, 2 byte, 4 byte, 8 byte.

La memoria centrale è composta da:

RAM (Random Access Memory - Memoria ad accesso casuale) - E' una memoria di tipo temporaneo nel senso che tutte le informazioni in essa contenute vi rimangono fino a quando il computer è acceso. Per conservarli in modo permanente si fa uso delle memorie di massa. La RAM è detta anche "memoria ad accesso casuale", infatti è possibile accedere direttamente a qualsiasi informazione (dato) in essa contenuta.

ROM (Reading Only Memory - Memoria di sola lettura) - E' una memoria di tipo permanente, ovvero le informazioni rimangono memorizzate anche se il computer viene spento, ma non è possibile, da parte dell'utilizzatore, poter registrare informazioni su di essa. Questa memoria viene inserita al momento della fabricazione del computer. Essa contiene, quindi, programmi di gestione dell'hardware.




Le memorie di massa Le memorie di massa. Sono memorie ausiliarie necessarie per archiviare dati e programmi che non possono essere contenuti nella memoria centrale.

I più diffusi sono i floppy disk e i dischi rigidi o hard disk.

Nuovi supporti (dischi ottici, nastri magnetici ecc.) stanno sempre più diffusamente affiancando i dischi magnetici, per la maggior quantità di dati memorizzabili o il minor tempo di accesso a essi.

 

 Software Il software viene classificato in due distinte categorie:

1) Software di base: svolge le attività primarie necessarie al funzionamento del calcolatore ; è composto da:

Sistema operativo (SO): è un insieme di programmi col quale l'utente non interagisce direttamente; ha il compito di gestire la memoria, le periferiche, ecc. All'accensione del calcolatore gran parte di esso (il nucleo o kernel) viene caricato nella memoria centrale e vi risiede fino allo spegnimento.

Interfaccia utente: è un insieme di programmi che permette all'utente di interagire con il SO, altrimenti non accessibile. La modalità di interazione uomo/macchina consiste nell'impartire comandi direttamente dalla tastiera o operazioni da selezionare graficamente.

Software di utilità: è un insieme di programmi che mette a disposizione dell'utente alcune funzionalità di base, per es. copiare o cancellare informazioni, configurare il sistema, ecc.

Software di comunicazione: consente la comunicazione tra elaboratori per lo scambio di dati.

2) software applicativo: è la categoria di programmi utilizzati dagli utenti finali per la risoluzione di problemi specifici (ad esempio: editor, calcoli statistici, contabilità ecc.).

Il Sistema Operativo. Il Sistema Operativo comprende un insieme di programmi che gestiscono le funzioni primarie dell'hardware e in particolare:

Il Processore

Le Memorie

I dispositivi Input / output

A seconda del campo di utilizzo esso è più o meno complesso. Ma alcune sue funzioni, che negli anni 70/80 erano presenti solo su grandi sistemi, sono oggi disponibili anche nei s.o. per personal computer.

SCHEDA:

Bit, byte, kilobyte, megabyte e gigabyte:

I numeri, le lettere dell'alfabeto, i segni logico-matematici, ì simboli grafici ecc. sono rappresentati nel computer come una successione di bit (l'unità elementare della comunicazione binaria,  1 e 0, corrispondente allo stato aperto e chiuso di un circuito elettrico). In particolare si  usano successioni di 8 bit, corrispondenti a 1  byte, per rappresentare qualsiasi carattere (le possibilità sono 2 = 256). I caratteri sono individuabili mediante codici: il più usato è il codice ASCII (American Standard Computer Information Interchange). Le capacità delle memorie vengono misurate in multipli di byte, che è appunto l'unità di memorizzazione di un carattere:

Kbyte (kilobyte) = 2 byte + 1024 byte

Mbyte (megabyte) = 1024 Kbyte =  1 048 576 byte

Gbyte (gigabyte) = 1024 Mbyte = 1 073 741 824 byte

monitor

 
Ora vediamo meglio le parti di un computer:

case

 


casse

 

tastiera

 

microfono

 

mouse

 
                           

                         LA TASTIERA







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