Corso di Informatica e Rappresentazione Digitale PDF

Noemi Scarpato CORSO DI INFORMATICA E RAPPRESENTAZIONE DIGITALE Noemi Scarpato Università Telematica San Raffaele Roma ARCHITETTURE 1 di 14 ...

Noemi Scarpato CORSO DI INFORMATICA E RAPPRESENTAZIONE DIGITALE Noemi Scarpato Università Telematica San Raffaele Roma ARCHITETTURE 1 di 14  Noemi Scarpato Cosa Vedremo Nelle Lezioni 1. Fondamenti Dell´Informatica 2. Architetture e Sistemi Operativi 3. Introduzione alle Reti di Calcolatori - INTERNET, IL World Wide Web e i loro servizi. 4. Elaborazione di documenti elettronici 5. Fondamenti di elaborazione multimediale 6. Creazione di Pagine Web. ARCHITETTURE 2 di 14  Noemi Scarpato Architetture e Sistemi Operativi Introduzione al Computer e Rappresentazione dell'Informazione. Architettura della macchina di von Neumann. Dispositivi di memoria,dispositivi di input, dispositivi di output.  Classificazioni e architetture. Sistemi Operativi. Introduzione e organizzazione dei sistemi operativi. Gestione dei processi. Gestione della memoria. Gestione dei dispositivi. File system. La sicurezza nei sistemi operativi. Casi di studio: Windows (VISTA,SEVEN) e Linux (Mandriva,Ubuntu). ARCHITETTURE 3 di 14  Noemi Scarpato Classificazioni Architetture Quando si parla di computer esistono alcuni aspetti cruciali che sono : Architettura, Rappresentazione dei dati, Potenza di calcolo. Tali aspetti sono necessari per la comprensione delle potenzialità e delle funzionalità del computer. Per architettura s’intende l’insieme dei componenti sia hardware che software che compongono un elaboratore. Con rappresentazione dei dati s’intende l’insieme formalismi adottati per rappresentare un dato all’interno dell’elaboratore. La classificazione di un computer mostrata nelle slide successive dipende invece dalla potenza di calcolo del computer stesso. ARCHITETTURE 4 di 14  Noemi Scarpato Rappresentazione dei dati Rappresentazione analogica La rappresentazione analogica di un dato si basa su una qualche grandezza fisica misurabile, il cui valore possa variare con continuità, e che possa assumere un valore proporzionale al dato. Ad esempio, il segnale elettrico che arriva alle casse di un impianto acustico, e che varia in maniera proporzionale al suono da riprodurre. Un altro esempio è la colonnina di mercurio dei termometri che deforma la sua lunghezza in base alla temperatura ambientale. ARCHITETTURE 5 di 14  Noemi Scarpato Rappresentazione dei dati Rappresentazione digitale La rappresentazione digitale di un dato comporta la "suddivisione" del dato in tanti "pezzi", ognuno di questi viene quindi rappresentato da un numero. Ad esempio si pensi alla digitalizzazione delle figure geometriche vista in precedenza, oppure alla tabella ASCII. Un esempio interessante è la digitalizzazione di un’onda sonora. L’onda viene campionata, ossia si misura il suo valore ad intervalli regolari. Ogni lettura del valore dell’onda nel periodo del campionamento produce il numero della digitalizzazione. Anche in questo caso, così come per le immagini, all’infittirsi del campionamento, o della dimensione dei quadratini dell’immagine, gli effetti di disturbo introdotti dalla digitalizzazione diventano sempre meno evidenti. ARCHITETTURE 6 di 14  Noemi Scarpato Rappresentazione dei dati Il prezzo per l’aumento di qualità della digitalizzazione è dato dall’aumento dei valori numerici da memorizzare. Una delle più importanti applicazioni della conversione di informazione digitale in rappresentazione analogica (detta codifica), o viceversa della conversione da rappresentazione di segnali analogici a informazione digitale (detta decodifica) si adotta nella trasmissione dei dati, codificati come segnali analogici, sulle reti di calcolatori. ARCHITETTURE 7 di 14  Noemi Scarpato Schema a livelli gerarchici ARCHITETTURE 8 di 14  Noemi Scarpato Schema a livelli gerarchici La figura precedente rappresenta le relazioni fra le diverse entità analizzate sino ad ora. Ogni elemento della figura ha una interfaccia con quelli che gli sono a contatto. Possiamo pensare che l’interazione possa avvenire solo attraverso i piani orizzontali. In basso l’hardware fornisce supporto a tutto il resto, esso contiene il firmware, che è la parte di astrazione più vicina al software. Lo strato successivo è il sistema operativo, che "maschera" completamente l’hardware sottostante, ossia l’insieme hardware e sistema operativo costituisce una macchina astratta che ha l’interfaccia agli strati superiori fornita dal sistema operativo. Al livello più alto troviamo l’utente che interagisce direttamente con il sistema operativo oppure possono esserci diversi programmi. I programmi si appoggiano all’interfaccia del sistema operativo e forniscono a loro volta un’interfaccia di più alto livello all’utente, ossia una nuova macchina astratta. ARCHITETTURE 9 di 14  Noemi Scarpato Classificazione dei computer Esistono vari tipi di computer che si differenziano per le loro caratteristiche e la loro potenza di calcolo. Supercomputer Sono i più potenti computer disponibili. Possono contenere da qualche migliaio a diverse centinaia di migliaia di processori, e sono in grado di svolgere 1015, ossia un milione di miliardi di operazioni al secondo. Mainframe Sono una tipologia di computer che era molto diffusa alcuni anni addietro. Solitamente sono impiegati da grosse organizzazioni che gestiscono, con continuità, grandi quantità di dati. ARCHITETTURE 10 di 14  Noemi Scarpato Classificazione dei computer Workstation Questa tipologia di computer è stata introdotta negli anni ottanta. Eroga una potenza di calcolo inferiore a quella di un mainframe, con prezzi più bassi e minore richiesta di risorse. Viene utilizzato nella progettazione o nella produzione assistita al computer, rispettivamente CAD, Computer Aided Design, e CAM, Computer Aided Manifacturing. Personal computer Computer di costo e dimensioni contenuti, introdotti all’inizio degli anni ottanta, adatto all’uso personale sia domestico che lavorativo. ARCHITETTURE 11 di 14  Noemi Scarpato Classificazione dei computer Alcuni personal computer sono portatili, ossia hanno dimensioni e peso che permettono all’utente di trasportarli manualmente e frequentemente. Appartengono a questa categoria anche i PDA, personal digital assistant, gli smartphone e i palmari. Microcontroller Sono i computer invisibili, ossia quelli che vengono utilizzati per governare il funzionamento di un altro strumento. Il loro costo è una frazione minimale di quello dello strumento nella sua interezza. ARCHITETTURE 12 di 14  Noemi Scarpato Legge di Moore Tutti i circuiti che compongono una CPU o un elemento di RAM, che contiene diversi KByte di memoria, sono attualmente realizzati con tecnologia a semiconduttore su supporto di silicio. I supporti di silicio sono annegati in una materia resinosa per proteggerli, da cui spuntano solo i piedini dei contatti, che prende il nome di chip. Uno dei fondatori di Intel, G. Moore, nel 1965 formulò una relazione, che prese il suo nome, sulla velocità di evoluzione dei computer: La densità degli elementi di base dei chip raddoppia ogni 18 mesi, ossia aumenta del 66% ogni anno. ARCHITETTURE 13 di 14  Noemi Scarpato Legge di Moore L’attuale sviluppo della tecnologia sta seguendo la curva di Moore, il che vuol dire che vengono prodotti computer sempre più potenti e allo stesso prezzo, oppure computer della stessa potenza che costano molto meno. La legge di Moore però è destinata prima o poi a scontrarsi con i limiti fisici della materia, quali la velocità della luce o il principio di indeterminazione di Heisenberg, ma questi non dovrebbero essere raggiunti prima di un decennio. ARCHITETTURE 14 di 14