Compilatori e Architettura di un Computer

Informazioni di Base sull'Informazione

• Informazione è tutto ciò che ha un significato per l'uomo, conservato e comunicato per un'utilità pratica, immediata o futura.
• Le informazioni presuppongono un codice comune all'emittente e al ricevente per la comprensione.

Elaborazioni delle Informazioni

• L'osservazione dei fenomeni permette di ottenere dati, che sono aspetti basilari delle entità o dei fenomeni.
• L'informazione è un insieme di dati elaborati, presentati in base all'utilizzo pratico dei soggetti.
• Il trattamento dei dati per ottenere informazioni è chiamato elaborazione.
• Ogni elaborazione ha dati in ingresso (input) e in uscita (output).
• Il risultato di un'elaborazione può essere utilizzato per altre elaborazioni a livelli superiori.
• L'uomo elabora manualmente o mentalmente, mentre un computer usa dispositivi elettronici per elaborazioni automatiche.

Rappresentazione dei Caratteri e delle Immagini

• I caratteri digitati vengono gestiti dal computer in formato binario tramite il codice ASCII.
• Ogni valore è rappresentabile con un byte.
• Per le immagini in bianco e nero, un bit 1 indica un punto bianco e 0 un punto nero.
• Le immagini a colori sono una combinazione dei colori primari RGB.
• Per ogni pixel, il numero di bit dipende dal numero di colori da rappresentare.

Trasmissione delle Informazioni

• La trasmissione avviene quando due parti si comprendono.
• Questo richiede un codice di trasmissione, una tecnica e un protocollo per uno scambio ordinato e corretto delle informazioni.

Sistemi Analogici e Digitali

• I segnali analogici possono avere un numero infinito di valori.
• I segnali digitali utilizzano un numero finito di valori discreti.
• I sistemi digitali, come i PC, usano i valori 0 e 1.

Sistema Numerico in Base 2

• Il sistema binario utilizza solo le cifre 0 e 1.
• Utilizzando potenze di 2, si convertono numeri binari in decimali.
• Esiste un metodo per convertire i numeri decimali in binari.

Sistema Numerico in Base 16

• Il sistema esadecimale usa cifre da 0 a 9 e le lettere da A a F.
• I valori delle cifre esadecimali vengono elevati a potenze di 16 da destra verso sinistra.
• Si può convertire da esadecimale a decimale, e viceversa da esadecimale a binario.

Unità di Misura

• Bit è l'unità di informazione più piccola, 1 o 0.
• Byte è un'unità di misura della grandezza di un file, equivalente a 8 bit.
• Nibble è metà byte, o 4 bit.
• Kilobyte (KB) è circa 1000 byte, (1024 in realtà).
• Kilobytes per secondo (kBps) misura la velocità di trasferimento dei dati.
• Kilo bit (Kb) sono 1000 bit.
• Kilo bit per secondo (kbps) misura la velocità di trasferimento dei dati in bit.
• Megabyte (MB) è circa 1.000.000 di byte.
• Megabytes per secondo (MBps) è una misura della velocità di trasferimento dati.
• Megabits per secondo (Mbps) è una misura della velocità di trasferimento dati in bit.
• Gigabyte (GB) è circa 1024 MB.
• Hertz (Hz) è l'unità di misura della frequenza, ovvero i cicli al secondo.
• MHz e GHz sono unità di frequenza, un milione e un miliardo di cicli al secondo rispettivamente.

Dagli Algoritmi ai Programmi

• Un algoritmo è una sequenza di istruzioni per risolvere un problema.
• Le istruzioni devono essere chiare, non lasciare spazio a interpretazioni soggettive e devono essere eseguibili.
• La rappresentazione di un algoritmo può essere un pseudo-linguaggio o diagramma di flusso, o altra metodologia appropriata.
• Il computer usa il linguaggio macchina, costituito da una serie di “parole” formate da sequenze di 0 e 1.
• I linguaggi di programmazione di alto livello (ad esempio, A. L.) sono procedurali o basati su procedure sequenziali.
• Un programma scritto in linguaggio di alto livello viene chiamato codice sorgente.
• Un codice sorgente viene trasformato in linguaggio macchina da un interprete (istruzione per istruzione) o un compilatore (intero programma in una volta) per creare un file eseguibile.

Sistemi di Elaborazione e Programmi

• Un computer è formato da hardware e software.
• L'hardware comprende i componenti fisici (tastiera, mouse, case, stampanti, cavi, processore, memorie).
• Il software sono i programmi che vengono eseguiti su un computer, un insieme di istruzioni per la gestione dei dati.

Tipologia di Computer

• Mainframe sono potenti macchine per automatizzare operazioni, con computer centralizzati in stanze con temperatura controllata.
• Gli utenti accedono tramite i dumb terminali con tastiera e monitor. Le connessioni sono asincrone.

Tipologia di Case

• L'involucro esterno di un computer è chiamato case, che può avere forme diverse (torrette, desktops).

La Scheda Madre

• La scheda madre è un circuito stampato costruito da un foglio di vetroresina, è il componente principale del computer.
• Contiene la maggior parte dei componenti del computer e fornisce supporto e connettività a tutte le periferiche interne ed esterne.
• Sono presenti circuiti che gestiscono flussi di dati in appositi slot.
• La CPU e la RAM sono componenti sulla scheda madre.

La CPU (Central Processing Unit)

• La CPU è il cervello del computer, non funziona senza.
• Contiene un microprocessore, unità di controllo (CU) ed unità aritmetica/logica (ALU).
• L'unità di controllo (CU) indica come eseguire i programmi e trasferisce i dati.
• L'unità aritmetica/logica (ALU) esegue calcoli aritmetici e logici, determinando come deve essere eseguito il programma.
• I registri sono elementi di memoria della CPU.

Il Ciclo di Istruzioni

• Le istruzioni in linguaggio macchina vengono suddivise in cicli per l'elaborazione.
• Ogni ciclo esegue una sola microistruzione, e il numero di cicli può variare in base al processore e alla complessità delle istruzioni.

Slots di Espansione

• Gli slots sono prese sulla scheda madre per aggiungere dispositivi supplementari, quali schede video, di ingresso/uscita e schede audio.
• Gli slots comuni includono ISA, PCI e AGP, ognuno con caratteristiche diverse.

La RAM (Random Access Memory)

• La RAM è memoria volatile: i dati vengono persi se si interrompe l'alimentazione.
• I circuiti integrati della RAM vengono installati in slot sulla scheda madre e memorizzano i dati e i programmi che il processore sta utilizzando.
• Esistono due tipi di RAM: statica (SRAM) e dinamica (DRAM), diverse per costi e velocità.

La ROM (Read-Only Memory)

• La ROM è una memoria non volatile: i dati sono permanentemente memorizzati.
• La ROM contiene istruzioni essenziali per l'avvio del computer (bootstrap).

Le Memorie di Massa

• Le memorie di massa sono supporti per memorizzare dati in modo permanente, sono unità di I/O.
• Alcuni parametri importanti sono il tempo di accesso, la capacità e la velocità di trasferimento.

II Monitor

• Il monitor è un dispositivo di visualizzazione, composto da pixel, organizzazioni in file, di colore RGB.
• Dot Pitch è la distanza tra i pixel, una misura della qualità dell'immagine.
• Refresh Rate è la frequenza di aggiornamento dell'immagine.
• Color Depth indica il numero di colori visualizzabili per pixel.
• Risoluzione indica il numero di pixel.
• Monitor Screen Size misura in pollici.

La Scheda Video

• La scheda video è l'interfaccia fra il calcolatore e il monitor.
• VRAM è un tipo speciale di memoria usato nelle schede video.

II Collegamento delle Periferiche

• Le porte parallele (LPT) sono utilizzate tipicamente per le stampanti.
• Le porte USB (Universal Serial Bus) collegano fino a 127 dispositivi esterni, sono plug and play e offrono diversi tassi di trasferimento.
• Le porte FireWire o IEEE 1394 vengono usate per dispositivi digitali come videocamere.

Software di Base

• I sistemi operativi (OS) gestiscono e organizzano l'esecuzione di altri programmi.
• Gestione dei dati in entrata/uscita verso il monitor, stampante, tastiera.
• Gestione di file e cartelle.
• Gestione di periferiche.

II Sistema Operativo

• Un sistema operativo è un software di interfaccia fra l'utente e il computer.
• Gestisce le risorse hardware e software.
• Le funzioni principali includono la gestione dell'unità centrale, memoria centrale, I/O, informazioni, e la protezione.

Altri Software di Sistema

• Le utility aggiungono funzioni di controllo, come copiare/gestire file/cartelle e recuperare dati da dischi danneggiati.
• I drive permettono ai dispositivi periferici di comunicare con il computer.

Interfaccia Grafica

• Alcuni sistemi operativi (come Windows) usano interfacce grafiche (GUI) con icone per facilitare l'utilizzo.

Terminologia di Base

• Multiuser: più utenti possono usare lo stesso programma e condividere periferiche.
• Multitasking: più programmi possono essere eseguiti contemporaneamente.
• Multiprocessing: più CPU possono essere utilizzate per elaborazioni simultanee.
• Multithreading: un programma viene suddiviso in più thread per migliorare le prestazioni.

Sviluppo del Software

• L'analisi individua le esigenze dell'utente e le problematiche.
• La programmazione determina la struttura, la memorizzazione dei dati e la tecnologia di supporto, organizzando la soluzione.
• L'implementazione prevede la scelta delle tecnologie e la costruzione di servizi utente.
• Il testing verifica la funzionalità e le caratteristiche stabilite.

La Comunicazione in Rete

• Internet permette lo scambio di messaggi (posta elettronica, pagine Web).
• La messaggistica istantanea (IM) consente la comunicazione in tempo reale.
• Il protocollo VOIP permette di telefonare tramite computer.
• I Feed RSS permettono di abbonarsi a informazioni, video o mp3.
• I podcast sono trasmissioni radiofoniche in formato digitale.
• I blog sono pagine web facilmente creabili per condividere idee.
• I sistemi di Vidio Sharing permettono la condivisione di filmati.
• Le reti sociali consentono di creare comunità virtuali, per connettersi con persone con interessi comuni.

Rete di Computer

• Una rete collega oggetti o persone per la condivisione di informazioni e risorse.
• Le reti telefoniche sono esempi di reti di comunicazione, analoghe alle reti di computer che trasmettono dati mediante cavi, fibre ottiche, o tecnologie wireless.
• Le LAN (Local Area Network) collegano computer in un'area ristretta (ad es. una casa, un ufficio).
• Le WAN (Wide Area Network) collegano computer su lunghe distanze.
• Le connessioni WAN possono essere provvisorie (es. telefoniche commutate) o permanenti (es. linee dedicate).

LAN (Local Area Network)

• Una LAN collega computer in un'area limitata (es. ufficio, casa).
• La topologia di una LAN definisce la disposizione dei cavi e come gli host accedono alle risorse.
• La topologia a stella è una comune architettura LAN.
• La topologia a bus collega tutti i computer a un singolo cavo.
• La topologia ad anello collega i computer formando un ciclo.
• Il "mezzo" è il canale di comunicazione condiviso da tutti i computer della LAN.
• Il mezzo può essere un cavo di rame o fibra ottica, ma anche un collegamento senza fili o wireless.

WAN (Wide Area Network)

• Una WAN copre un'area vasta (es. città, nazione).
• Le WAN utilizzano diverse tecnologie per la connessione (ponti radio, reti pubbliche, stazioni satellitari).
• Le connessioni WAN possono essere sia provvisorie che permanenti.

Sicurezza nei Sistemi Informatici

• La sicurezza informatica si concentra sul proteggere i dati e prevenire gli accessi non autorizzati e i danni ai sistemi.
• La crittografia nasconde i dati e li rende leggibili solo al destinatario autorizzato.
• Le password sono codici segreti che identificano e autorizzano l'accesso.
• Eseguire periodicamente il backup dei dati è importante per proteggerli dalla perdita.
• Un virus informatico è un programma che si riproduce e diffonde per causare malfunzionamenti o danneggiare fisicamente o numericamente informazioni.
• Protezione tramite programmi antivirus e aggiornamenti costanti.

Copyright

• Copyright protegge i diritti degli autori, autorizzando solo gli autori (o coloro da essi autorizzati) di diffondere copie del programma.
• La licenza d'uso viene concessa quando si acquisice un software, consentendone l'utilizzo ma di solito non la copia.

Distribuzione del Software

• I software possono essere commercializzati, con vendita e pagamento, o distribuiti in via gratuita (freeware, shareware).
• Il software pubblico è senza limitazioni.