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Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 1 Introduzione al mondo dei Computer Paolo Montanari Testo di riferimento del corso Deborah Morley and Charles S. Parker, Understanding Computers:...

Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 1 Introduzione al mondo dei Computer Paolo Montanari Testo di riferimento del corso Deborah Morley and Charles S. Parker, Understanding Computers: Today and Tomorrow (16th edition) Cengage Learning Brevissima cronistoria Prima del 1980  I Computer erano enormi e costosi  Pochi potevano accedervi  Erano usati soprattutto per elaborazioni su grossi volumi di dati Dal 1980  Compaiono i primi PC (microcomputers)  L’uso dei computer cresce sensibilmente Oggi  Molti lavoratori usano i computer; le competenze informatiche sono essenziali in tutti gli ambiti lavorativi  I dispositivi elettronici stanno convergendo verso singole unità con molte funzioni, ad es. gestione delle e-mail dalle TV, navigazione Internet dai dispositivi mobili, … Oggi molti dispositivi hanno capacità di calcolo e di accesso ad Internet: 1 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001   Televisori: oltre a consentire la visione dei programmi TV, possono essere usati per accedere alle pagine web, e-mail, video in streaming, ed altri contenuti Internet, …  Smartphones: oltre che per telefonare, possono essere usati per accedere ai contenuti Internet, ascoltare musica, giocare, fare foto, vedere programmi TV,… Computer in ambito domestico Di seguito si riporta un elenco di alcuni utilizzi del computer tra le mura domestiche:  Cercare informazioni e notizie  Scambiare e-mail  Fare shopping e pagare conti  Vedere programmi TV  Fare il download di musica e filmati  Organizzare foto digitali  Giocare  Collegarsi a reti in modalità wireless per usare il computer da ogni stanza  … Sempre in ambito domestico troviamo gli elettrodomestici intelligenti, apparecchi tradizionali con computer integrato e/o tecnologia di comunicazione, ad esempio per programmare orari di accensione da remoto. Si definiscono case intelligenti (smart home) le case le cui attività domestiche sono monitorate e controllate da un computer Computer in ambito educativo Di seguito si riportano alcune situazioni di utilizzo del computer in ambito educativo:  Laboratori e aule informatizzate: molti studenti hanno accesso ai computer a scuola  Hotspot wireless: nelle zone coperte (ad es. nelle Università) gli utenti possono accedere ad Internet tramite gli hotspot (apparati di ricetrasmissione). Può essere necessario identificarsi.  Apprendimento a distanza: gli studenti partecipano alle lezioni da luoghi diversi dalla classe tradizionale, utilizzando computer e accesso a Internet) 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Computer in ambito lavorativo Di seguito si riportano alcune vantaggi derivanti dall’uso del computer in ambito lavorativo:  Aumento della produttività: molti lavoratori utilizzano un computer per eseguire attività in modo rapido e preciso, aumentando l’efficienza  Supporto nel processo decisionale: sempre più diffusamente, anche grazie all’Intelligenza Artificiale, si usa il computer come supporto nel prendere decisioni sul lavoro  Comunicazioni fuori sede: molti lavoratori utilizzano computer portatili o dispositivi mobili per registrare dati e per accedere ai dati o per comunicare con altri quando sono fuori sede  Autenticazione: molte persone devono utilizzare i sistemi di autenticazione per entrare ed uscire dal posto di lavoro o per accedere ai computer aziendali Computer fuori di casa L’utilizzo del computer si trova in quasi tutte le attività quotidiane; si riporta un breve elenco non esaustivo:  Transazioni bancomat  Sistemi POS nei negozi al dettaglio  Sistemi di self-checkin e self-checkout  Sistemi di autenticazione dei consumatori  Sistemi GPS  Sistemi di ordinazione per ristoranti, in combinazione con i menu elettronici  Può fornire informazioni aggiuntive Computer: alcune definizioni e operazioni base Il computer è un dispositivo elettronico programmabile che accetta dati, esegue operazioni su tali dati e memorizza i dati in ingresso, quelli intermedi e i risultati. Il computer è progettato per eseguire istruzioni che gli indicano cosa fare. Un programma è un insieme di istruzioni finalizzato allo svolgimento di un compito ben definito. 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Di seguito un elenco delle operazioni base di un computer  Input: immissione dei dati nel computer  Elaborazione: esecuzione di operazioni sui dati  Output: presentazione dei risultati  Archiviazione: salvataggio di dati, programmi o output per il loro uso futuro  Comunicazioni: invio e ricezione di dati Con il temine “dati” si indicano i fatti grezzi e non organizzati. I dati possono essere sotto forma di testo, grafica, audio o video. Con il temine “informazioni” si indicano dati che sono stati elaborati in modo da renderli significativi per l’utente finale. Il processo di conversione dei dati in informazioni prende il nome di “elaborazione delle informazioni” Evoluzione dei computer La storia dei computer è spesso riportata in termini di generazioni (ogni nuova generazione è caratterizzata da un importante sviluppo tecnologico) Precomputers e primi computer (prima del 1946 circa) Alcuni degli strumenti erano: abaco, regolo calcolatore, calcolatrice meccanica, macchina elettromeccanica in grado di leggere schede perforate (schede speciali con fori per rappresentare i dati). Prima generazione di computer (circa 1946–1957) Enormi e alimentati da valvole. Utilizzavano molta elettricità e generavano molto calore Seconda generazione di computer (circa 1958–1963) 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Usavano transistors. I computer iniziano a diventare più piccoli, più potenti, più economici, più efficienti dal punto di vista energetico e più affidabili. Per inserire e memorizzare i dati si usavano schede perforate e nastri magnetici; l’output era su schede perforate o stampe su carta Terza generazione di computer (circa 1964 –1970) I computer diventano più piccoli e più affidabili. Usavano circuiti Integrati; ogni circuito Integrato incorpora molti transistor e circuiti elettronici su un minuscolo chip di silicio. Vengono introdotte tastiere e monitor per l’input e l’output; per l’archiviazione venivano generalmente usati dischi rigidi. Quarta generazione di computer (circa 1971 – oggi) Usano microprocessori. Un microprocessore contiene la capacità di elaborazione di un intero computer su un singolo chip. In genere si utilizzano una tastiera e un mouse per l’input, un monitor e una stampante per l’output e dischi rigidi, supporti di memoria flash e dischi ottici per l’archiviazione. Quinta generazione di computer (oggi e futuro) Essendo ancora in fase di studio, e di primi prototipi, si possono solo ipotizzare alcune strade di sviluppo: potranno essere basati sull’intelligenza artificiale (AI), probabilmente utilizzeranno input vocale e tattile, utilizzeranno la nanotecnologia e si potranno vedere computer ottici. 5 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 2 Hardware, software e classificazione dei Computer Paolo Montanari Alcune definizioni Con il termine “Hardware” si intendono le parti fisiche del computer. Con “Hardware interno” si indicano le parti fisiche situate all’interno del computer Con “Hardware esterno” si indicano le parti fisiche situate all’esterno del computer, collegate al computer tramite una connessione cablata (= con cavo) o wireless Per inserire dati nel computer si utilizzano i dispositivi di input, ad esempio tastiere, mouse, scanner, fotocamere, microfoni, touch pad, touch screen, lettori di impronte digitali. I dispositivi di elaborazione eseguono calcoli e controllano il funzionamento del computer. Tra di essi si cita l’unità centrale di elaborazione (CPU), … I dispositivi di output presentano i risultati all’utente, ad esempio monitor, stampanti, altoparlanti, proiettori. I dispositivi di memoria sono utilizzati per archiviare e accedere ai dati; ad esempio dischi rigidi, dischi e unità CD / DVD, unità flash USB. I dispositivi di comunicazione consentono agli utenti di comunicare con altri e di accedere a informazioni remote. Tra questi: modem, adattatori di rete, router, … Con il termine “Software” si intendono le parti immateriali del computer: sono i programmi e le istruzioni utilizzati per indicare all’hardware del computer cosa fare. Una prima fondamentale distinzione è quella tra Software di Sistema e Software applicativo. Con “Software di Sistema” si intendono quei programmi, tipicamente il Sistema Operativo (OS), che sovrintendono all’operatività del computer. 1 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Il Sistema Operativo (OS) avvia il computer e ne controlla il funzionamento; senza Sistema Operativo il computer non funziona. Avvia i programmi su indicazione dell’utente. La maggior parte dei Sistemi Operativi utilizza un’interfaccia grafica (GUI = Graphical User Interface) per interagire con l’utente tramite icone, pulsanti, riquadri, … Esempi di Sistemi Operativi: Windows, Mac OS, Linux, Android, … Con “Software applicativo” si intendono quei programmi che seguono attività specifiche, come ad esempio: creazione di lettere, gestione budget, gestione dell’inventario e dei database dei clienti, modifica di fotografie, pianificazione degli appuntamenti, visualizzazione di pagine Web, scambio di e-mail, masterizzazione di DVD, progettazione di edifici, giocare. Esempi di software applicativo sono i programmi di elaborazione testi, i programmi per la gestione di dati multimediali, i browser web,... Si definiscono utenti (“end user”) del computer le persone che usano il computer per ottenere o scambiare informazioni. I professionisti del computer includono:  Programmatori: scrivono i programmi  Analisti di sistema: progettano i sistemi informatici  Personale operativo del computer: gestiscono le operazioni quotidiane  Specialisti della sicurezza informatica: proteggono i computer e le reti dagli hacker. Principali tipi di computer Di seguito si riporta un elenco dei principali tipi di computer:  Embedded computers (computer incorporati)  Dispositivi mobili  Personal computers (PC)  Servers  Mainframe computers  Supercomputers 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Embedded computer Sono computer incorporati in un prodotto e progettati per eseguire attività o funzioni specifiche per quel prodotto. Non possono essere utilizzati come computer generici. Spesso si trovano incorporati negli elettrodomestici, nei termostati, nelle macchine da cucire, nei tapis roulant, nelle automobili (ad esempio per segnalare la presenza di un veicolo nella zona cieca di uno specchietto retrovisore), … Dispositivi mobili Sono dispositivi di ridotte dimensioni con un qualche tipo di capacità informatica e/o connessione ad Internet incorporata. In genere hanno un piccolo schermo e una tastiera (fisica o su schermo) Esempi di dispositivi mobili: smartphone, dispositivi di gioco portatili, lettori multimediali digitali portatili, tablet Personal computer Sono piccoli computer, chiamati anche microcomputer, progettati per essere utilizzati da una persona alla volta. Disponibili in diverse dimensioni e forme:  Desktop  Computer portatili  … I desktop computer in genere sono posizionati su una scrivania (da cui il nome). Non sono portatili e possono avere diverse forme: case tower, case desktop o all-in-one. I computer portatili sono progettati per essere trasportati facilmente. Sono computer completi perfettamente funzionanti. Ne esistono di diversi tipi:  notebook (laptop): in genere hanno un design a conchiglia; 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001   tablet: di solito hanno una penna/stilo digitale e/o un touch screen. Non hanno una tastiera fisica; possono utilizzare una tastiera su schermo o una tastiera collegata  notebook-tablet ibridi  Netbook: sono più piccoli e hanno funzionalità più limitate rispetto ai notebook convenzionali. Usati per lo più per connettersi ad Internet. Server Sono computer di medie dimensioni, indicati anche come minicomputer, utilizzati per ospitare programmi e dati per una piccola rete. Gli utenti si connettono al server dal proprio personal computer tramite una rete locale. Tra le funzionalità quasi sempre disponibile sui Server c’è la virtualizzazione che consente la creazione di ambienti virtuali anziché reali (tecnica utilizzata per aumentare l’efficienza del server creando più ambienti separati, ognuno con proprie risorse assegnate). Mainframe computer Sono computer potenti utilizzato da molte grandi organizzazioni per gestire grandi quantità di dati centralizzati. Rappresentano la scelta standard per ospedali, università, grandi aziende, banche, uffici governativi. Sono situati in data center climatizzati e collegati al resto dei computer aziendali tramite una rete. Di solito funzionano 24 ore al giorno. Sono più grandi, più costosi e più potenti dei server. Sono chiamati anche server di fascia alta o server di classe enterprise. Supercomputer È il tipo di computer più veloce, più costoso e più potente. Generalmente esegue un programma alla volta, il più velocemente possibile. Ciascuno di essi può costare diversi milioni di dollari. Tendono ad essere molto grandi e contengono un gran numero di CPU 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Di seguito si riportano alcune caratteristiche di Titan, uno dei supercomputer più veloci al mondo  404 m2  18688 CPU AMD Opteron (16-core)  18688 GPU Nvidia Tesla  17.59 petaFLOPS (velocità di calcolo) 5 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 3 Reti di computer, Web, Internet Paolo Montanari Reti di computer Con il termine “Rete di computer” si intende un insieme di computer ed altri dispositivi collegati tra loro. Gli utenti possono condividere hardware, software, dati e possono comunicare tra loro. Le reti di computer esistono in molte dimensioni e tipi, come ad esempio:  Reti domestiche  Reti di scuole e piccoli uffici  Reti di grandi aziende  Reti wireless pubbliche  Reti di telefonia mobile Le risorse su una rete sono gestate dai server di rete. Internet e Web Internet è la rete di computer più grande e conosciuta al mondo. Le persone si connettono utilizzando un provider di servizi Internet (ISP). Il World Wide Web è una risorsa (una vasta raccolta di pagine Web) disponibile tramite Internet. I siti Web contengono pagine Web archiviate su server Web, ed offrono un’ampia varietà di informazioni. Le pagine Web sono visualizzabili utilizzando un browser Web (Internet Explorer, Google Chrome, Safari, Firefox, Opera, …) Per accedere ad una rete o ad Internet serve un modem o un adattatore di rete. Alcune reti richiedono un nome utente e una password. Le connessioni Internet possono essere:  Connessioni dirette (sempre attive --- always on)  Connessioni remote Per accedere alle risorse su Internet si usano gli indirizzi IP (Internet Protocol). 1 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Indirizzi IP e nomi di dominio Un indirizzo IP è un indirizzo numerico (ad esempio 207.46.197.32) assegnato a ciascun dispositivo connesso a una rete di computer che utilizza il protocollo Internet. Gli indirizzi IP sono unici. I nomi di dominio corrispondono agli indirizzi IP. I nomi di dominio sono formati dalle regole e dalle procedure del Domain Name System (DNS) I nomi di dominio sono organizzati in livelli subordinati (sottodomini). L’insieme di nomi di dominio di primo livello sono i Top-level domains (TLD). Il TLD identifica il tipo di organizzazione o la sua posizione geografica; ad esempio it per Italia, org per organizzazioni non commerciali, gov per organizzazioni governative, … Il TLD è posizionato nella parte più a destra del nome di dominio; ad esempio in en.wikipedia.org il TLD è org. Uniform Resource Locator (URL) L’URL identifica in modo univoco una pagina Web, inclusi:  Protocollo o standard in uso  Server Web che ospita la pagina  Nomi delle cartelle in cui è archiviato il file della pagina Web  Nome file della pagina web Un protocollo è un insieme di regole per lo scambio di dati. Alcuni esempi di protocolli:  Hypertext Transfer Protocol (http://) viene generalmente utilizzato per visualizzare pagine Web (https:// viene utilizzato per pagine Web protette)  File Transfer Protocol (ftp://) viene spesso utilizzato per lo scambio di file Esempio di un URL: https://twitter.com/jobs/index.html Da destra a sinistra, si può vedere che la pagina Web si chiama index.html, è memorizzata in una cartella chiamata jobs sul server Web associato al dominio twitter.com, ed è una pagina Web sicura perché viene usato il protocollo https. 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Navigare nel Web Per visualizzare le pagine Web occorre un Web browser (per esempio Microsoft Internet Explorer, Microsoft Edge, Google Chrome, …) Per navigare una pagina web, si può:  Digitare un URL nella barra degli indirizzi  Fare clic su una grafica o su un testo con collegamento ipertestuale collegato ad altre pagine Web  Selezionare un preferito, un segnalibro o una pagina dall’elenco Cronologia Effettuare ricerche nel Web I search site aiutano ad individuare ciò che si cerca (ad esempio https://search.google.com,...) In genere la ricerca utilizza parole chiave. I reference sites permettono di cercare indirizzi, numeri di telefono, codici postali, mappe, ecc. E-mail Gli indirizzi e-mail sono costituiti da:  Nome utente (un nome identificativo)  Il simbolo @  Il nome di dominio del computer che gestisce la posta elettronica (mail server) 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 La posta elettronica (Electronic-mail) è il processo di scambio di messaggi elettronici tra computer su una rete, solitamente Internet. È una delle funzioni Internet più utilizzate. Le e-mail possono contenere allegati come foto, file, ecc. La posta elettronica può essere gestita con un programma di tipo convenzionale (installato sul proprio PC) oppure Web-based; la tabella seguente mostra degli esempi di programmi per ciascuna tipologia. Programmi di posta Programmi di posta elettronica convenzionale elettronica Web-based Microsoft Outlook Gmail Mac OS X Mail Outlook.com Computer e società I grandi miglioramenti tecnologici negli ultimi anni hanno avuto un impatto evidente sulla vita quotidiana, a casa e al lavoro. Molti sono i vantaggi di una società in cui i computer hanno un ruolo primario:  La capacità di progettare dettagliatamente i prodotti prima della loro costruzione porta a prodotti più sicuri  Praticare diagnosi mediche precoci e cure più efficaci  Realizzare dispositivi che consentono a persone con problemi fisici e/o visivi di svolgere attività lavorative  Inviare in pochi istanti documenti via e-mail  Scaricare informazioni, musica, programmi, film e altro su richiesta Una società fortemente basata sui computer ha anche dei rischi:  Stress e problemi di salute  Spam. Lo spam (o spamming) indica l’invio anche verso indirizzi generici, non verificati o sconosciuti, di messaggi ripetuti ad alta frequenza o a carattere di monotematicità tale da renderli indesiderati (generalmente commerciali o offensivi). Lo spam è noto anche come posta spazzatura (junk mail) o posta indesiderata 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001   Virus informatici e malware (indica un qualsiasi programma informatico usato per disturbare le operazioni svolte da un utente di un computer)  Furto di identità e phishing (il phishing è un tipo di truffa effettuata su Internet attraverso la quale un malintenzionato cerca di ingannare la vittima convincendola a fornire informazioni personali, dati finanziari o codici di accesso, fingendosi un ente affidabile in una comunicazione digitale)  Problemi di privacy (come vengono raccolti i dati? Quanto sono al sicuro i dati raccolti?) Un altro aspetto non trascurabile è la possibilità di anonimato, che dona a molte persone un senso di libertà e può essere abusato. Infine si pone l’accento sull’affidabilità delle informazioni trovate su web: non tutte le informazioni su Internet sono accurate. Occorre sempre controllare la fonte e usare il buon senso nel valutare i contenuti online. 5 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 4 Rappresentazione dei dati e sistemi di codifica Prof. Paolo Montanari Rappresentazione digitale dei dati I computer sono dispositivi binari: possono comprendere solo due stati, spento e acceso, solitamente rappresentati da 0 e 1. Il processo di trasformazione di dati e programmi in forma digitale, comprensibile da un computer, si indica con rappresentazione digitale dei dati. Per rappresentare dati e programmi in forma digitale si usano i sistemi di codifica. La più piccola unità di dati che un computer binario può riconoscere si indica con bit (un singolo 0 oppure 1). Una stringa di 8 bit si indica con il termine byte (1 byte = 8 bit). La terminologia basata sui byte è utilizzata per esprimere la dimensione dei file, la capacità di archiviazione e di memoria, … UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Per esprimere quantità maggiori di byte si usano prefissi: kilobyte (KB) = 210 byte = 1024 byte ≈1000 byte, megabyte (MB) = 210 Kbbyte = 220 byte ≈ 1000 KB, gigabyte (GB) = 230 byte ≈ 1000 MB, terabyte (TB) = 240 byte ≈ 1000 GB, petabyte (PB) = 250 byte ≈ 1000 TB, exabyte (EB) = 260 byte ≈ 1000 PB, zettabyte (ZB) = 270 byte ≈ 1000 EB, yottabyte (YB) = 280 byte ≈ 1000 ZB. Rappresentazione digitale dei numeri I numeri sono rappresentati mediante i sistemi di numerazione. Il sistema di numerazione decimale utilizza dieci simboli (da 0 a 9). Il sistema di numerazione binario utilizza solo due simboli (0 e 1) per rappresentare tutti i numeri possibili. In entrambi i sistemi, la posizione delle cifre determina la potenza alla quale viene elevata la base (10 o 2). La posizione della cifra va contata iniziando dalla cifra più a destra a cui si assegna la posizione 0. Ad esempio nel numero decimale di tre cifre 28510 (il pedice 10 indica la base) il 5 è in posizione 0, la cifra 8 in posizione 1 e la cifra 2 in posizione 2. Quindi 285 10 può essere scritto nel seguente modo: 5·100 + 8·101 + 2·102 = 5 + 8·10 + 2·100 = 5 + 80 + 200 = 285 (si ricorda che 100 = 1 ; 101 = 10 ; 102 = 100 ; … ) 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Conversione di un numero da binario a decimale. Per convertire un numero da binario a decimale si segue lo stesso procedimento appena visto, tenendo conto che la base è 2 (e non 10). Ad esempio il numero binario di sette cifre 10011012 (il pedice 2 indica la base) può essere scritto (l’esponente della base 2 è dato dalla posizione della cifra partendo dalla cifra più a destra a cui si assegna posizione 0): 1·20 + 0·21 + 1·22 + 1·23 + 0·24 + 0·25 + 1·26 = 1 + 4 + 8 + 64 = 77 (si ricorda che 20 = 1 ; 21 = 2 ; 22 = 4 ; … ) Conversione di un numero da decimale a binario. Per convertire un numero da decimale a binario si procede con successive divisioni per 2 e si considera il resto (0 o 1). L’esempio seguente, in cui si converte il numero 77 10 dal sistema decimale al sistema binario, chiarisce il meccanismo di traduzione. (sistema decimale) 7710 = 10011012 (sistema binario) 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Procedure di conversione tra sistemi numerici La seguente tabella riporta le procedure per convertire un numero tra differenti basi. Alla base 2 10 16 Partendo dal digit più a Partendo dal digit più a destra, moltiplica i destra, converti ciascun 2 digit binari per 20, 21, gruppo di quattro digit 22, ecc., e poi somma i binari ad un digit prodotti. esadecimale Dividi ripetutamente per 2 Dividi ripetutamente per 16 usando ogni quoziente usando ogni quoziente come dividendo Dalla come dividendo successivo 10 successivo fino a quando base fino a quando il quoziente il quoziente diventa 0; diventa 0; quindi trascrivi i quindi trascrivi i resti in resti in ordine inverso ordine inverso Partendo dal digit più a Converti ogni digit destra, moltiplica i 16 esadecimale in quattro digit esadecimali per digit binari. 160, 161, 162, ecc., e poi somma i prodotti. 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Esempi di conversione tra sistemi numerici Tenendo conto delle procedure indicate nella tabella soprastante e della tavola di conversione sotto riportata, si può convertire agevolmente un numero da binario a esadecimale e viceversa. 2 16 10 0000 0 0 0001 1 1 0010 2 2 0011 3 3 0100 4 4 0101 5 5 0110 6 6 0111 7 7 1000 8 8 1001 9 9 1010 A 10 1011 B 11 1100 C 12 1101 D 13 1110 E 14 1111 F 15 Convertire il numero 1110 0011 da binario a esadecimale (numero binario) 1110 00112 = E316 (numero esadecimale) = 22710 5 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581  Convertire il numero 8F da esadecimale a binario (numero esadecimale) 8F16 = 100011112 (numero binario) = 14310 Rappresentazione digitale del testo Sono stati sviluppati diversi sistemi di codifica per convertire ciascun carattere e simbolo in sequenze binarie. Tra questi i più diffusi sono gli standard di seguito riportati: ASCII (American Standard Code for Information Interchange) è un codice a 7-bit Extended ASCII è un codice a 8-bit tradizionalmente usato dai PC EBCDIC (Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code) è un codice a 8-bit sviluppato da IBM, principalmente per i mainframe La tabella seguente mostra una porzione della tabella di conversione tra simboli (colonna Symbol) e corrispondenti codici extended ASCII (colonna BIN). La tabella mostra anche nelle prime tre colonne le versioni decimale, ottale e esadecimale della sequenza binaria nella colonna BIN. 6 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Sia extended ASCII che EBCDIC rappresentano ciascun simbolo con una combinazione univoca di 8 bit (1 byte), il che permette di rappresentare 256 (28) differenti simboli. Per rappresentare un numero maggiore di simboli occorrono più bit. Allo scopo è stato sviluppato un nuovo sistema di codifica  Unicode ‒ Codice più recente (32 bit per carattere) che permette di codificare 232 simboli differenti ‒ Standard di codifica universale progettato per rappresentare testi scritti in qualsiasi linguaggio, antico o moderno ‒ Ha sostituito ASCII come principale sistema di codifica del testo Rappresentazione digitale di altri tipi di dati I dati grafici (immagini fisse come foto o disegni) sono rappresentati in formato bitmap, composto da una griglia di piccoli punti chiamati pixel. Con la grafica monocromatica si hanno solo due colori, ed è sufficiente un bit per pixel per memorizzare l’informazione sul colore. Per le immagini con più di due colori, il colore di ogni pixel è rappresentato utilizzando mezzo byte (4 bit  24 =16 differenti colori), o utilizzando un byte (8 bit  28 = 256 differenti colori) oppure tre byte (24 bit  224 = oltre 16 milioni di differenti colori). Più bit per pixel vengono utilizzati, migliore è la qualità dell’immagine Anche i dati audio devono essere in forma digitale per poter essere memorizzati ed elaborati dai computer. Spesso vengono compressi. Un file MP3 è circa 10 volte più piccolo del corrispondente file digitale non compresso, il che consente download più rapidi e minor spazio per l’archiviazione. 7 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 I filmati sono costituiti da una successione di frame; ciascun frame contiene una immagine fissa. La quantità di dati può essere notevole, ma anche in questo caso si può usare la compressione per ridurre lo spazio di archiviazione e I tempi di trasmissiomne. Rappresentazione dei programmi software Poiché i computer sono in grado di comprendere solo sequenze binarie, anche i programmi software vanno tradotti in binario. Allo scopo si usano particolari linguaggi detti linguaggi di programmazione. Linguaggio macchina Linguaggio basato sul codice binario per rappresentare programmi che il computer può eseguire direttamente I primi programmi erano scritti direttamente in linguaggio macchina Linguaggi di programmazione più recenti Oggi si usano linguaggi di programmazione più vicini al linguaggio naturale. Per essere compresi dal computer, i programmi scritti usando linguaggi di programmazione più recenti vengono tradotti in linguaggio macchina da applicazioni chiamate compilatori o interpreti. 8 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 5 La System Unit: dispositivi di elaborazione e di memoria Prof. Paolo Montanari Dentro la System Unit La System Unit è il contenitore, in genere metallico, contenente l’hardware del computer. Nel caso di un desktop, normalmente ha la forma a parallelepipedo. Di seguito un elenco non esaustivo del contenuto della System Unit:  Scheda madre (motherboard)  CPU (Central Processing Unit) o processore  Memoria  Dispositivi di archiviazione  Interfacce per la connessione a dispositivi periferici (stampanti, mouse, …)  Alimentatore  Ventole di raffreddamento  … UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 La scheda madre (Motherboard) contiene: Chip del computer: pezzi molto piccoli di silicio o altro materiale semiconduttore su cui sono incorporati i circuiti integrati Schede di circuito: schede sottili contenenti chip del computer e altri componenti elettronici Scheda di sistema: la scheda principale all’interno della System Unit a cui devono connettersi tutti i dispositivi L’alimentatore si collega alla scheda madre per fornire elettricità (nei personal computer). I computer portatili non hanno un alimentatore interno e utilizzano batterie ricaricabili (le batterie non rimovibili sono più difficili e costose da sostituire). Il Drive Bay è un rack in metallo rettangolare, posto all’interno della System Unit, collegato alla scheda madre con un cavo. Ospita i dispositivi di archiviazione come dischi rigidi, unità CD / DVD, lettore di schede di memoria flash. 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 I processori La CPU (Central Processing Unit) è collegata direttamente alla scheda madre ed è formata da circuiti e componenti assemblati insieme. Esegue la maggioranza delle elaborazioni. È chiamata anche processore oppure microprocessore quando si parla di personal computer. Si possono avere:  Dual-core CPU: una singola CPU contiene i componenti di elaborazione di due processori separati (core)  Quad-core CPU contiene quattro core  … I processori multi-core consentono ai computer di lavorare su più attività contemporaneamente Le CPU dei PC sono per lo più prodotte da Intel o AMD I tablet e gli smartphone usano processori di altri produttori, come ARM La GPU (graphics processing unit) si occupa delle elaborazioni inerenti le immagini (sia fisse che animazioni).Può essere posizionata sulla scheda madre, su una scheda grafica video, nella CPU. Velocità di elaborazione 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 La velocità di clock della CPU è una misura della velocità di elaborazione. È misurata in megahertz (MHz) o gigahertz (GHz). Maggiore è la velocità di clock della CPU, più istruzioni vengono elaborate al secondo Una misura alternativa della velocità di elaborazione è il FLOPS (FLoating point Operations Per Second) cioè il numero di istruzioni in virgola mobile che la CPU può elaborare al secondo: Megaflops (milioni), Gigaflops (miliardi), Teraflops (trilioni) Per valutare la velocità di elaborazione complessiva di una System Unit, possono essere utilizzati test specifici detti test di benchmark, in cui si confrontano le prestazioni di un PC rispetto ad un altro scelto come riferimento. Memoria Con il termine memoria (senza ulteriori specifiche) si indicano i chip di memoria RAM inseriti negli appositi slot della scheda madre Con memoria a lungo termine si intende lo spazio per l’archiviazione a lungo termine, ad esempio su hard disk. La quantità massima di memoria installabile dipende dalla CPU e dal Sistema Operativo La quantità di dati memorizzabili si misura in byte (1 byte = 8 bit). Si indica con word size (parola) è la quantità di dati che una CPU può manipolare contemporaneamente (tipicamente 32 o 64 bit cioè 4 o 8 byte). Ogni posizione in memoria ha un indirizzo univoco, e in genere contiene un byte. Programmi e blocchi di dati sono in genere troppo grandi per occupare una sola locazione di memoria. Esiste una directory che, per ogni blocco di dati, tiene traccia della prima posizione di memoria e del numero di indirizzi occupati. Il sistema operativo gestisce le tabelle della directory per facilitare il recupero dei dati. Registri della CPU 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Costituiscono una memoria ad alta velocità incorporata nella CPU. Sono utilizzati durante l’elaborazione per memorizzare dati e risultati intermedi dei calcoli. È il tipo di memoria più veloce. Memoria cache È costituita da un gruppo speciale di chip di memoria molto veloci, di solito incorporati nella CPU. La cache di livello 1 è la più veloce, segue la cache di livello 2, quindi il livello 3. Disporre di più memoria cache permette elaborazioni più rapide. Random Access Memory (RAM) È la memoria principale del computer. È costituita da chip di memoria disposti su un circuito stampato detto modulo di memoria inserito in un apposito alloggiamento (memory slot) della scheda madre. Memorizza le parti essenziali del Sistema Operativo, dei programmi e dei dati che il computer sta attualmente usando. È una memoria di tipo volatile: il contenuto si perde quando il computer viene spento. La maggior parte dei personal computer usano memorie di tipo SD-RAM. Sono in fase di sviluppo memorie RAM non volativi (MRAM e PRAM). Nella prima delle immagini seguenti è mostrato un modulo di memoria con 8 chip di memoria. Nella seconda immagine si vedono 4 moduli di memoria inseriti in altrettanti memory-slot della scheda madre. 5 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 ROM (read-only memory) Sono chip di memoria non volatile situati sulla scheda madre in cui sono memorizzati in modo permanente dati e programmi. I dati sono recuperabili in qualsiasi momento. Sono in via di sostituzione con le flash memory. Flash Memory Sono chip di memoria non volatile che ha iniziato a sostituire le ROM per la memorizzazione di informazioni del Sistema. Su flash memory è memorizzato il firmware della scheda madre, detto UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), responsabile dell’avvio del computer. Le flash memory si trovano integrate in molti tipi di dispositivi digitali (tablet multimediali, telefoni cellulari, fotocamere digitali, …) 6 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Bus Un bus è un percorso elettronico su cui viaggiano i dati. I bus si trovano all’interno della CPU e incisi sulla scheda madre. La larghezza del bus è il numero di fili del bus su cui i dati possono viaggiare. Un bus più ampio consente di trasferire più dati contemporaneamente. La larghezza e la velocità del bus determinano il throughput o larghezza di banda del bus (la quantità di dati che possono essere trasferiti dal bus in un determinato periodo di tempo) Il bus di memoria collega la CPU direttamente alla RAM. Il FrontSide Bus (FSB) collega la CPU al chipset che connette la CPU al resto dell’architettura del bus. I bus di espansione collegano la CPU ai dispositivi periferici. Si riportano di seguito gli standard più diffusi per i bus:  PCI e PCI Express (PCIe). PCI è stato uno dei tipi più comuni di bus. Attualmente i bus PCI Express, estremamente veloci, hanno sostituito i bus PCI.  Universal Serial Bus (USB). È uno standard estremamente versatile. Consente a 127 diversi dispositivi di connettersi a un computer tramite una singola porta USB.  FireWire Bus. È uno standard sviluppato da Apple per connettere dispositivi multimediali al computer. 7 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 6 La System Unit: sistemi di raffreddamento, espansioni, porte e connettori Prof. Paolo Montanari Componenti per il raffreddamento Il calore è un problema costante per i produttori di CPU e computer perché può danneggiare i componenti. Diminuendo la temperatura dei chip aumentano la loro durata e le loro prestazioni. Nella maggior parte dei personal computer vengono usate le ventole per raffreddare la CPU e tutta la system unit. Spesso sono anche presenti dei dissipatori di calore, piccoli componenti tipicamente realizzati in alluminio, con alette che aiutano a dissipare il calore. Metodi di raffreddamento dei computer Nei sistemi di raffreddamento a liquido, si raffredda il computer con cilindretti pieni di liquido. Con la tecnica del raffreddamento ad immersione, l’hardware è immerso in contenitori riempiti con una soluzione liquida di raffreddamento. Per i notebook si può usare una base di raffreddamento che raffredda la parte inferiore del notebook. Sono in fase di sviluppo altri metodi di raffreddamento, come i sistemi di raffreddamento a pompa ionica. UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Espansioni Uno slot di espansione è una posizione sulla scheda madre in cui si possono inserire le schede di espansione. Una scheda di Espansione (expansion card) è una scheda di circuito, inserita in uno slot di espansione, utilizzata per aggiungere funzionalità o per collegare un dispositivo periferico. Per aggiungere funzionalità ai notebook esistono dei moduli appositamente progettati, detti moduli ExpressCard. Porte e connettori All’esterno della system unit sono presenti le porte a cui possono essere collegati i dispositivi esterni. Le porte tipiche dei computer desktop includono:  porte per monitor HDMI e VGA,  porta di rete,  porte USB,  porte audio,  presa per l’alimentazione Altre porte a volte presenti sono le porte IrDA e Bluetooth, porte eSATA, porte Firewire e Thunderbolt (dispositivi Apple). La maggior parte dei computer supporta lo standard Plug and Play, che consente di collegare nuove schede o unità periferiche senza doverne installare i driver. 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 I computer portatili hanno porte simili ai computer desktop, ma spesso in minor numero. Smartphone e dispositivi mobili hanno capacità di espansione più limitate. Di solito hanno una porta USB, una porta HDMI e uno slot per schede di memoria flash. Le schede di memoria flash utilizzano spesso il formato Secure Digital (SD). Sono ormai diffuse schede MiniSD e microSD, più piccole delle normali schede SD. 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Per migliorare l’utilizzo dei tablet possono essere utilizzati dei supporti, detti tablet dock. Alcuni di questi dock sono solo un supporto. Molti includono una tastiera; alcuni includono delle porte (USB, monitor, ecc.) per collegare le periferiche. Possono anche contenere una batteria supplementare. 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 7 Le CPU e i clock Prof. Paolo Montanari CPU (Central Processing Unit) La CPU è costituita da circuiti e componenti assemblati insieme. L’elemento chiave dei microprocessori è il transistor realizzato in materiale semiconduttore che agisce come un interruttore che controlla il flusso di elettroni all’interno di un chip. Le CPU odierne contengono centinaia di milioni di transistor; il numero raddoppia circa ogni 18 mesi seguendo abbastanza fedelmente le previsioni della legge di Moore (nel 1965 Gordon Moore predisse che il numero di transistor per pollice quadrato sui chip sarebbe raddoppiato ogni due anni). La legge di Moore è ancora oggi rilevante per i processori e per altri componenti di computer. UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Componenti tipici della CPU L’unità aritmetica logica (ALU = Arithmetic Logic Unit) esegue operazioni logiche e operazioni aritmetiche che coinvolgono numeri interi. L’unità a virgola mobile (FPU = Floating Point Unit) esegue operazioni aritmetiche su numeri decimali. L’unità di controllo (Control Unit) coordina e controlla le attività all’interno di un core della CPU. L’unità di precaricamento (Prefetch Unit) ha il compito di recuperare dati e istruzioni in anticipo rispetto alla loro effettiva richiesta per l’elaborazione, al fine di ridurre i ritardi. L’unità di decodifica traduce le istruzioni dell’unità di prefetch in modo che vengano comprese dall’unità di controllo, da ALU e da FPU. I registri e la memoria cache interna memorizzano i dati e le istruzioni necessarie alla CPU. L’unità di interfaccia bus (Bus interface Unit) consente ad un core di comunicare con gli altri componenti della CPU. UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 I clock di un computer Il clock di Sistema è regolato da un piccolo cristallo di quarzo sulla scheda madre. È il meccanismo di temporizzazione all’interno del computer che sincronizza le operazioni. Invia regolarmente un segnale a tutti i componenti del computer; ogni segnale è un ciclo. La frequenza di un clock è il numero di cicli al secondo ed è misurata in hertz (Hz). Un megahertz = un milione di tick al secondo dell’orologio di sistema. Molti clock di sistema dei PC funzionano a 200 MHz (200 milioni di tick al secondo). Le CPU dei computer possono funzionare a un multiplo o ad una frazione della frequenza del clock del sistema. Una velocità di clock della CPU di 2 GHz significa che il clock della CPU “ticchetta” 10 volte durante ogni tic del clock di sistema. Durante ogni tick di clock della CPU, vengono elaborati uno o più pezzi di microcodice. Una CPU con una frequenza di clock maggiore elabora più istruzioni al secondo rispetto alla stessa CPU con una velocità di clock inferiore. Il ciclo macchina Il ciclo macchina è l’insieme delle operazioni coinvolte nell’esecuzione di una singola istruzione a livello di macchina, e generalmente prevede quattro fasi:  Fetch (recupero istruzione)  Decode (decodifica istruzione)  Execute (esecuzione istruzione)  Store (memorizzazione dati/risultati) UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Migliorare le prestazioni del proprio computer Per migliorare le prestazioni del proprio computer si possono applicare diversi accorgimenti, anche in combinazione tra loro: Aggiungere memoria Eseguire la manutenzione del sistema o Disinstallare correttamente i programmi o Spostare i file di grandi dimensioni non usati frequentemente in dispositivi di archiviazione esterni o Eliminare i file temporanei con programmi tipo Disk Cleanup o Verificare gli errori e deframmentare periodicamente il disco rigido o Scansionare continuamente alla ricerca di virus e spyware o Rimuovere la polvere cumulatasi all’interno della System Unit una o due volte all’anno Acquistare un disco rigido più grande o un secondo Aggiornare la connessione a Internet e la scheda video Tecniche industriali per realizzare computer più veloci Miglioramento dell’architettura con l’utilizzo di componenti più piccoli, velocità dei bus più elevate, più core della CPU e supporto per la virtualizzazione UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Miglioramento dei materiali mediante l’utilizzo di componenti elettronici flessibili (rame, materiali con elevata costante dielettrica, chip di grafene,...) Pipelining. Il pipelining è una tecnica che ottimizza l’uso della CPU eseguendo diverse fasi del ciclo macchina di più istruzioni contemporaneamente, in modo che le diverse componenti della CPU siano inattive meno spesso. Multiprocessing ed elaborazione parallela. Tecniche che utilizzano più processori per accelerare l’elaborazione Senza pipelining: viene portato a termine l’intero ciclo macchina (4 fasi) di una istruzione prima di iniziare l’istruzione successive. Con pipelining: viene iniziata una nuova istruzione non appena la precedente istruzione passa al successivo step del ciclo macchina Trend futuri Uso della nanotecnologia, che permetterà la creazione di componenti di computer minuscoli, di dimensioni inferiori a 100 nanometri. I nanotubi di carbonio (CNT) sono oggi utilizzati in molti prodotti. Uso di nanofiltri e nanosensori. I dispositivi futuri potranno essere realizzati lavorando ai singoli livelli atomici e molecolari. UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 In futuro si diffonderà l’informatica quantistica che applica i principi della meccanica quantistica ai computer. L’informatica quantistica utilizza atomi o nuclei che lavorano insieme come bit quantistici (Qubit). I Qubit funzionano contemporaneamente come processore e memoria del computer e possono rappresentare più di due stati L’informatica quantistica sarà inizialmente utilizzata per applicazioni specializzate, come la crittografia e la rottura del codice (code breaking). L’optical computing prevede l’utilizzo della luce, proveniente da raggi laser o raggi infrarossi, per eseguire calcoli digitali I computer optoelettronici utilizzano sia componenti ottici che elettronici Il processo di creazione di dispositivi ottici utilizzando tecniche di produzione simili a quelle usate per i dispositivi basati su silicio è detto fotonica del silicio. È una possibile soluzione a basso costo per future applicazioni di elaborazione ad alta intensità di dati: telemedicina, data center cloud, … Con tera-scale computing si indica la capacità di elaborare un trilione di operazioni in virgola mobile al secondo (teraflop), come sarà necessario per le future applicazioni. La ricerca si sta concentrando sulla creazione di processori multi-core con migliaia di core. Intel ha creato un computer cloud a singolo chip che contiene 48 core su un solo chip di silicio. Infine tra i trend futuri, va menzionato lo sviluppo dei 3D chips, chip che contengono transistor su più strati per ridurre la superficie di base. I 3D chips sono realizzati stratificando i singoli wafer di silicio uno sopra l’altro. I 3D chips sono utilizzati per le memorie, le memorie flash e le CPU. UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 8 Sistemi di archiviazione e hard drive Paolo Montanari Supporti e dispositivi di archiviazione Con supporto di archiviazione si intende l’oggetto su cui vengono archiviati i dati, ad esempio hard disk, DVD, schede di memoria flash, … Il dispositivo di archiviazione (drive) è l’apparato dove viene inserito il corrispondente supporto di archiviazione. Il drive contiene chip elettronici e meccanismi per leggere e scrivere i dati sul support. Esempi di dispositive di archiviazion e sono: hard drive, DVD drive, drive per schede di memoria flash,... Possono essere interni, esterni o remoti. I dispositivi di archiviazione (drive) sono generalmente identificati da una lettera. Caratteristiche dei sistemi di archiviazione Persistenza dei dati: i supporti di archiviazione sono non volatili, cioè spegnendo il PC non si perdono i dati contenuti nel supporto. Le principali tecnologie dei sistemi di archiviazione sono: Magnetica (usata nei tradizionali dischi rigidi) Ottica (tipica dei dischi ottici) Flusso di elettroni (nelle memorie flash) 1 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 I sistemi di archiviazione possono essere:  Ad accesso casuale (accesso diretto). Questa tecnica consente di recuperare direttamente i dati da qualsiasi posizione sul supporto di archiviazione. Praticamente tutti i dispositivi di archiviazione utilizzano l’accesso casuale.  Accesso sequenziale. In tal caso il recupero dei dati può avvenire solo nell’ordine in cui sono stati fisicamente memorizzati sul supporto. L’accesso sequenziale è tipico delle unità a nastro magnetico. Organizzazione dei dati; rappresentazione logica e fisica Si definisce file un qualsiasi insieme di byte memorizzato su un supporto di archiviazione, come un programma, un documento, un’immagine digitale o una canzone. Il nome del file viene assegnato al file dall’utente. Si indica con cartella (folder) l’area di archiviazione individuata da un nome (nome cartella) dove memorizzare i file. La dimensione della cartella si modifica in base ai file contenuti. Con rappresentazione logica di un file si intende il modo l’utente visualizza il file. L’utente visualizza un file come una entità unica, in una data cartella su un dato dispositivo di archiviazione. Con rappresentazione fisica di un file si intende il modo in cui il file è fisicamente memorizzato. Ciascun file può essere fisicamente memorizzato sul dispositivo tutto di seguito, o suddiviso in più parti e ciascuna parte memorizzata in differenti posizioni. Al momento in cui viene richiesto un file, i computer lo rimettono insieme, utilizzando gli indirizzi fisici delle varie parti in cui era stato suddiviso in fase di archiviazione. Esiste un programma dedicato alla gestione dei file che, tra le altre informazioni, tiene traccia di tutte le posizioni fisiche in cui si trova ciascun file. 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Hard drive Anche se spesso si usano come sinonimi, si ricorda la distinzione tra hard disk e hard drive:  Hard disk (o disco rigido) è il supporto di archiviazione.  Hard drive è il dispositivo che legge e scrive sugli hard disk. Gli hard drive hanno un meccanismo di accesso e testine di lettura e scrittura. Ad oggi sono i dispositivi più utilizzati per archiviare programmi e dati. Possono essere interni o esterni e possono essere dotati della tecnologia per cifrarne il contenuto. Nel caso di dischi esterni crittografati, i dati sono accessibili dopo essersi identificati tramite uno scanner di impronte digitali posto in genere sulla parte superiore del dispositivo. Gli hard drive basati su tecnologia magnetica in genere contengono più dischi rigidi metallici magnetici. Le misure standard dei dispositivi interni sono di 3,5 pollici per gli hard drive usati nei desktop e 2,5 pollici per gli hard drive dei notebook. 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Hard drive basati su tecnologia magnetica I dischi rigidi magnetici sono organizzati in: Tracce (track) Sono percorsi circolari concentrici sul disco in cui vengono registrati i dati. Settori. Un settore è un piccolo tratto di una traccia. Cluster. Un cluster è costituito da uno o più settori adiacenti; è la più piccola area indirizzabile di un disco. Cilindri. Un cilindro è una collezione di tracce situate nella stessa posizione su una pila di dischi rigidi. Aumentare lo spazio di archiviazione dei tablet I tablet hanno in genere da 64 GB a 256 GB di spazio di archiviazione. Per estendere lo spazio di archiviazione, è possibile trasferire i contenuti da e verso i PC oppure usare un hard drive esterno (collegato con cavo o wireless). 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Drive a stato solido (SSD) I drive allo stato solido usano la tecnologia delle memorie flash. Sono più leggeri e consumano meno energia degli hard drive. A differenza delle unità magnetiche, non ci sono parti in movimento. Particolarmente adatti per computer portatili e dispositivi mobili. Recupero dati I dati di un computer danneggiato gravemente possono essere recuperati da esperti di recupero dati in una stanza sterile. Hard drive interni ed esterni Gli hard drive interni sono dispositivi di archiviazione permanenti situati all’interno della system unit. Vengono rimossi solo se si sviluppa un problema. Gli hard drive esterni sono comunemente utilizzati per trasportare grandi quantità di dati da un computer ad un altro. Gli hard drive esterni sono più piccoli e più facili da trasportare degli hard drive interni. La maggior parte degli hard drive esterni utilizza la connessione USB; alcuni sono wireless. Velocità degli Hard Drive Il tempo di accesso al disco è il tempo totale impiegato da un hard drive per leggere o scrivere dati. Il tempo di scrittura è in genere diverso dal tempo di lettura. Il tempo di accesso consiste in tempo di ricerca, ritardo di rotazione e tempo di spostamento dei dati. Gli SSD (drive allo stato solido) usano memorie flash; non richiedono tempo di ricerca e non ci sono elementi in rotazione. Hard Drive ibridi Dentro l’hard drive ibrido, oltre ai dischi rigidi magnetici, ci sono alcune memorie flash per migliorare le prestazioni. Le memorie flash sono usate come cache (memoria veloce che memorizza i dati più recentemente usati dalla memoria principale). Le memorie flash sono costituite da chip di memoria su un circuito stampato. Gli hard drive ibridi possono avere la funzione di crittografia incorporata nell’unità. 5 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Partizionamento degli Hard Drive Il partizionamento divide logicamente un singolo hard drive in aree separate, chiamate partizioni. Le partizioni funzionano come hard drive indipendenti. Il partizionamento aumenta l’efficienza (unità più piccole utilizzano cluster più piccoli). Le partizioni sono utilizzate ad esempio per creare una partizione di ripristino, una nuova unità logica per i dati, un sistema dual boot (per avviare il PC con uno o l’altro di due S.O.). I PC vengono in genere forniti con un hard drive diviso in due partizioni: C e D (disco ripristino) Il File System Il File system (sw di sistema per la gestione dei file; es. FAT, FAT32, NTFS, …) determina la dimensione massima delle partizioni, la dimensione dei cluster, la dimensione massima di ciascun hard drive e la dimensione massima dei file. Standard di interfaccia degli Hard Drive Determinano la modalità di connessione del drive al computer Di seguito un elenco degli standard più comuni: Parallel ATA (PATA): è lo standard più vecchio e lento Serial ATA (SATA) eSATA SCSI e il più recente SAS (Serial Attached SCSI) Fibre Channel Fibre Channel over Ethernet (FCoE) Internet SCSI (iSCSI) 6 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 9 Sistemi di archiviazione: dischi ottici e memorie flash Paolo Montanari Dischi e drive ottici I dischi ottici sono supporti di memoria letti e scritti utilizzando raggi laser. Per i DVD si usa un laser rosso, per i BD si usa un laser blu. L’uso dei dischi ottici è lo standard attuale, insieme al download da Internet, per la consegna del software. I dischi ottici sono divisi in settori come i dischi magnetici, ma hanno una singola traccia a spirale (scanalatura) che va dall’interno del disco verso l’esterno. I dischi ottici hanno una grande capacità e una notevole durata. Vengono utilizzati per backup e per memorizzare e trasportare musica, foto, video, … Per codificare I dati sui dischi ottici si usano cavità (pit) e piani (land). La transizione dalla cavità al piano (o dal piano alla cavità) rappresenta un 1; nessuna transizione rappresenta uno 0. 1 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Esistono tre categorie di dischi: CD, DVD e Blu-Ray Disc (BD). Possono essere: read-only, recordable (CD-R, DVD-R, DVD+R, BD-R), rewritable (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, BD-RE) Quasi sempre i driver hanno compatibilità con le versioni precedenti. I driver possono supportare dischi a singolo starto e a doppio strato. L’operazione di registrazione dei dati su disco è detta masterizzazione Esistono drive interni ed esterni. I drive esterni in genere si collegano tramite la porta USB. La dimensione standard dei dischi ottici è 120 mm (circa 4,7 pollici); i mini dischi sono più piccoli (80 mm). Teoricamente possono essere realizzati in varie forme (cuori, triangoli,...). Esiste una battaglia sui brevetti per cambiare le forme dei dischi ottici. Nessuna di queste diverse forme è attualmente disponibile. I dischi CD sono normalmente a strato singolo (single layer) e contengono 650 o 700 MB. I dischi DVD hanno una capacità di 4,7 GB (single layer) oppure 8,5 GB se a doppio strato (double layer) I dischi BD (Blu-Ray disc) possono contenere 25 GB (singolo strato) o 50 GB (doppio strato). I dischi BD possono anche essere a 3 strati (100GB) o 4 strati (128 GB) (double-sided). La capacità dei dischi ottici aumenta continuamente: ‒ Dischi DL (= double layer = doppio strato) e XL ‒ Dischi Blu-ray 4K (Ultra HD) Si riporta una tabella di riepilogo delle principali caratteristiche dei dischi ottici. Tipo di disco Capacità Usato per 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001  CD 700 MB (singolo strato) Distribuzione di musica; CD personalizzati (custom) contenenti musica, foto, … DVD 4.7 GB (singolo strato) Distribuzione di film e software; DVD DVD-DL 8.5 GB (doppio strato) custom con video, musica, foto, … BD 25 GB (singolo strato) Principalmente per la distribuzione di film BD-DL 50 GB (doppio strato) BDXL 100 GB (3 strati) 128 GB (4 strati) Dischi ottici di sola lettura (read-only) I principali tipi di dischi ottici read only sono i CD ROM (compact disc read-only memory), i DVD ROM (memoria di sola lettura su DVD) e i BD-ROM (memoria di sola lettura su dischi Blu-Ray). Di seguito si riportano alcune loro caratteristiche: Possono essere letti dall’utente, ma non scritti La superficie del disco è modellata o stampata Normalmente vengono pre-registrati Usati tra l’altro per la distribuzione del software, le clip art e altri elementi grafici, musica, film, giochi (PlayStation, Wii, Xbox, ecc.). Dischi ottici registrabili (recordable) I principali tipi di dischi ottici recordable sono i CD-R (compact disc recordable), i DVD-R, i DVD+R e i BD-R. Di seguito si riportano alcune loro caratteristiche: Possono essere scritti dall’utente, ma non possono essere cancellati e riutilizzati. Nessuna cavità (pit) viene modellata fisicamente Viene utilizzato il drive ottico per modificare la riflettività del disco utilizzando un laser per rappresentare i dati. 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001  La maggior parte dei dispositivi ha uno strato di registrazione contenente un colorante organico sensibile alla luce, posizionato tra la plastica del disco e gli strati riflettenti, tranne il disco BD-R, che contiene materiale inorganico. I dischi ottici registrabili vengono utilizzati tra l’altro per il backup di file, la spedizione fisica di file di grandi dimensioni e la creazione di CD musicali personalizzati. Dischi ottici riscrivibili (rewritable) I principali tipi di dischi ottici recordable sono i CD-RW (compact disc rewritable), i DVD-RW, i DVD+RW e i BD-RE. Di seguito si riportano alcune loro caratteristiche: Possono essere scritti, cancellati e sovrascritti dall’utente, proprio come i dischi rigidi magnetici. Utilizzano la tecnologia a cambiamento di fase. Viene utilizzato il processo di riscaldamento e raffreddamento per modificare la riflettività del disco Le capacità sono identiche a quelle dei dischi di sola lettura e registrabili, tranne BDXL Adatti per trasferire file di grandi dimensioni da un computer a un altro o per archiviare temporaneamente programmi TV Sistemi di archiviazione su Memorie Flash Le memorie Flash sono memorie di tipo non volatile utilizzate negli SSD (dispositivi allo stato solido) e nei dischi rigidi ibridi. La scheda di memoria flash (flash memory card) è piccola scheda contenente uno o più chip di memoria flash, un chip controller e contatti metallici per collegare la scheda al dispositivo o al lettore con cui viene utilizzata. È disponibile in vari formati non intercambiabili: ‒ CompactFlash; ‒ Memory Stick; ‒ MultiMedia Card (MMC); ‒ xD Picture Card; ‒ Secure Digital (SD); ‒ Secure Digital High Capacity (SDHC); ‒ Secure Digital Extended Capacity (SDXC) 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Le schede di memoria flash per uso generico sono adatte per la maggior parte delle applicazioni. Le schede di memoria flash specializzate sono progettate per essere utilizzate in ambiti professionali, come le schede di memoria per la fotografia professionale, quelle per le consolle di gioco, quelle progettate per acquisire e trasferire video ad alta definizione. Le memorie flash incorporate (embedded) sono chip di memoria flash incorporati in diversi prodotti, come tablet, smartphone, fotocamere digitali, dispositivi di gioco portatili, dispositivi GPS, telefoni cellulari, occhiali da sole e orologi da polso, … I drive USB per memorie Flash (USB Flash drives) sono anche chiamati jump drive (jump = salto) o thumb drive (thumb = pollice). Le loro principali caratteristiche sono: Il supporto di memoria flash è integrato nel drive Il drive si collega ad una porta USB del PC tramite la quale è anche alimentato Piccoli e portatili Vasta gamma di formati, comprese forme personalizzate Può essere integrato in un prodotto di consumo Può essere utilizzato per bloccare un computer e per fornire password di siti Web Può includere funzioni biometriche, come un lettore di impronte digitali integrato 5 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 10 Sistemi di archiviazione di rete, cloud e altri sistemi di archiviazione Paolo Montanari Sistemi di archiviazione remota I sistemi di archiviazione remota (di rete e/o su cloud) sono sistemi che utilizzano un dispositivo di archiviazione non collegato direttamente al computer in uso. Vi si possono creare cartelle private o condivise (shared folder) tra più utenti e l’accesso avviene tramite una rete locale (archiviazione di rete o network storage) o tramite Internet (archiviazione su cloud). Sistemi di archiviazione di rete Forniscono spazio di archiviazione disponibile per tutti i computer della rete. Esistono du tipologie fondamentali: Network attached storage (NAS) Sistemi di archiviazione ad alte prestazioni e capacità collegati individualmente a una rete, progettati per piccole imprese e per uso domestico. Storage area network (SAN) Rete separata di dischi rigidi o altri dispositivi di archiviazione collegata alla rete principale 1 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Sistemi di archiviazione su cloud (cloud storage) Sono sistemi di archiviazione accessibili tramite Internet, tramite alcuni siti Web generici (Flickr, Facebook, Google Docs, ecc.) o tramite specifici siti di archiviazione online (Box, Dropbox, ecc.). Stanno assumendo importanza crescente perché sempre più applicazioni sono basate sul Web. Il loro utilizzo è in aumento anche per scopi di backup. È possibile la sincronizzazione dei file tra PC e cloud. Una attrattiva non trascurabile è che molti siti Web offrono gratuitamente spazio di archiviazione online. Molte aziende hanno sistemi di archiviazione cloud aziendali. Smart cards (carte intelligenti) Di seguito si riportano alcune caratteristiche delle smart cards. Oggetti di plastica delle dimensioni di una carta di credito che contengono alcuni circuiti del computer (processore, memoria e spazio di archiviazione). Ridotto spazio di archiviazione (64 KB o anche meno). In genere utilizzate per archiviare importi prepagati di denaro o informazioni personali. I lettori di smart card sono incorporati o collegati a un computer, alla serratura di una porta (es. negli alberghi), a un distributore automatico o ad altri dispositivi Alcune smart card memorizzano dati biometrici. L’uso di smart card è in rapida diffusione. Sistemi di archiviazione di grandi dimensioni Le esigenze di archiviazione aziendale stanno crescendo in modo esponenziale (si prevede che la produzione di dati digitali raddoppi ogni due anni). Molte aziende si sono dotate di uno o più server di archiviazione, apparati dedicati esclusivamente all’archiviazione e gestione dei dati. Sono dispositivi hardware contenenti più hard drive ad alta velocità collegati al computer o alla rete. La maggior parte dei server di archiviazione si basa su dischi rigidi magnetici. 2 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 I sistemi di archiviazione di grandi dimensioni sono generalmente scalabili, cioè è possibile aggiungere ulteriori hard drive secondo le necessità. Sistemi RAID (redundant arrays of independent discs) Si tratta di sistemi che sfruttano una tecnica che prevede l’archiviazione dei dati su due o più hard drive che lavorano insieme. La tecnologia RAID è utilizzata principalmente per proteggere i dati critici su sistemi di archiviazione di grandi dimensioni. Di solito la tecnologia RAID comporta la registrazione di copie ridondanti dei dati archiviati. L’utilizzo di sistemi RAID aumenta la tolleranza ai guasti. Esistono diversi livelli di RAID:  RAID 0. Con il RAID 0 si usa la tecnica del disk striping (suddivisione dei file su più hard drive), il che consente una riduzione dei tempi risposta.  RAID 1. Con il RAID 1 si usa la tecnica del disk mirroring (duplicazione dei file su più hard drive), il che consente un aumento dell’affidabilità. Altri livelli RAID usano combinazioni delle tecniche di striping e mirroring. 3 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Sistemi a nastro magnetico I sistemi di archiviazione a nastro magnetico usano un nastro di plastica rivestito con una sostanza magnetizzabile per rappresentare i bit. Tali sistemi sono utilizzati principalmente per backup e archiviazione. Permettono solo l’accesso sequenziale. Hanno un basso costo per terabyte. La maggior parte dei nastri oggi sono sotto forma di nastri a cartuccia. Valutazione alternative di archiviazione Nel valutare i sistemi alternativi di archiviazione occorre tener conto delle seguenti caratteristiche: Velocità Compatibilità Capacità di archiviazione (spazio di memoria) Convenienza Portabilità La maggior parte degli utenti richiede hard drive, drive ottici con funzioni di registrazione e riscrittura, lettori di schede di memoria flash, porte USB. Archiviazione olografica I dispositivi (drive) per i supporti olografici si collegano al computer tramite un’interfaccia SAS (serial attached SCSI) o un’interfaccia Fibre Channel Vengono utilizzati più raggi laser blu per memorizzare i dati in tre dimensioni; c’è un raggio di riferimento e un raggio di segnale. I drive olografici contengono delle schede (holographic cartridges) che memorizzano più di un milione di bit di dati in un unico lampo di luce È una tecnica adatta nei casi in cui è necessario memorizzare o recuperare grandi quantità di dati rapidamente, ma vadano modificati raramente, come, ad esempio, per l’archiviazione di dati aziendali, cartelle cliniche, programmi TV, dati dei sensori, ecc. 4 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001 Archiviazione dati su DNA Il DNA rappresenta un possibile supporto di memorizzazione dei dati che permette la codifica a lungo termine e ad alta densità. I dati sono tradotti in binario (0 e 1), poi in un codice ternario, e poi come stringhe di basi chimiche del DNA e immagazzinato nel DNA. Il più grande ostacolo alla diffusione è il costo ($ 12’400 / MB). Il maggior vantaggio è l’alta densità di archiviazione. 5 UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 40 06 40 Codice Fiscale 97962900581 P.Iva. 15031161001  Gestione dei Dati e delle Informazioni Lezione 11 Dispositivi di input: tastiere, mouse, pennini/stili, scanner, touch screen Prof. Paolo Montanari Tastiere Dispositivi di input utilizzati per immettere caratteri nella posizione evidenziata dal cursore Le tastiere possono essere collegate al PC con un cavo o in modalità wireless. In genere sulle tastiere si trovano: ‒ Tasti alfanumerici standard ‒ Tastiera numerica ‒ Tasti funzione ‒ Tasti Canc e Backspace ‒ Tasti Ctrl (Control) e Alt (Alternate), usati in combinazione con altri tasti per dare comandi al computer ‒ Tasti frecce direzionali e tasti speciali UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 I dispositivi mobili possono utilizzare: ‒ Tastiera estraibile ‒ Tastiera su schermo touch (on-screen keyboard) usabile con le dita o con apposito pennino ‒ Supporto con tastiera (keyboard dock) Dispositivi di puntamento I dispositivi di puntamento vengono utilizzati per selezionare e manipolare gli oggetti, immettere dati nel PC, iInviare comandi al computer Di seguito un elenco non esaustivo dei dispositivi di puntamento più diffusi: ‒ Mouse ‒ Penna / stilo ‒ Dispositivi che consentono l’input touch Mouse Il mouse è il dispositivo di puntamento più comune che l’utente fa scorrere su una superficie piana per spostare un puntatore sullo schermo e fa clic sui suoi pulsanti per effettuare le selezioni. I primi mouse erano di tipo meccanico ed usavano una pallina che aveva l’inconveniente di raccogliere la polvere del piano di scorrimento e di incepparsi frequentemente. I mouse ottici e laser usano la luce per tracciare gli spostamenti. Il mouse tattile (touch mouse) supporta i gesti bidimensionali con le dita sulla superficie superiore del mouse. UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Pennini/Stili Lo stilo o pennino è un dispositivo simile a una penna tradizionale, utilizzato per disegnare o scrivere elettronicamente sullo schermo. Sono detti anche penna digitale o penna per tablet. Il pennino è usato per inserire tramite lo schermo del dispositivo testo scritto a mano e schizzi e per manipolare oggetti Se si utilizza un SW per il riconoscimento della scrittura a mano, il testo scritto a mano può essere convertito in testo modificabile, come se fosse testo digitato da tastiera. Tavolette grafiche Sono tavolette elettroniche usate in abbinamento con pennino o dispositivi di digitalizzazione. In genere sono dispositivi piatti e sensibili al tocco (touch) tipicamente collegati al computer tramite una porta USB. Trasferiscono in tempo reale al computer tutti gli input scritti o disegnati sulla tavoletta e consentono l’utilizzo degli strumenti di navigazione tramite penna. Dispositivi per l’acquisizione della firma Questi dispositive si trovano ad esempio alle casse dei locali commerciali per acquisire le firme dei clienti. Consentono l’acquisizione delle firme per acquisti, consegne e altre applicazioni che richiedono un’autorizzazione registrata Penna elettronica Si tratta di un particolare dispositivo a forma di una penna tradizionale che, in base al movimento della mano scrivente, registra l’input scritto a mano su un normale foglio di carta. Il trasferimento dell’input al computer può avvenire in tempo reale o quando indicato dall’utente. UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Touch screen I touch screen sono display che vengono toccati con il dito per selezionare i comandi o immettere dati nel computer. Sono comunemente presenti sui computer portatili, sugli smartphone e su altri dispositivi mobili. Alcuni dispositivi sono di tipo multi-touch, cioè sono in grado di riconoscere l’input da più di un dito alla volta. Un esempio di utilizzo di touch screen si ha nei table PC, computer con schermo di grandi dimensioni progettato per essere posizionato in orizzontale (su un tavolo o a terra). Può anche essere integrato in un tavolo. Altri dispositivi di puntamento Di seguito si riporta un elenco non esaustivo di altri dispositivi di puntamento:  Dispositivi per il gioco (joystick, gamepad, …)  Trackball (una alternativa al mouse, da alcuni ritenuto più intuitivo)  Volanti e pulsanti di controllo  Touch pad (si trovano usualmente nei notebook) UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 Scanner (Scanner ottici) Gli scanner sono dispositivi di input che leggono testo e grafica da un foglio di carta e li trasferiscono al computer in formato digitale. Il contenuto di ciascuna pagina viene generalmente acquisito dallo scanner come una singola immagine. Possono scansionare foto, documenti, immagini. Si hanno diversi tipi di scanner:  Con pianale piatto  Portatile (ha l’aspetto di un grosso evidenziatore; utile quando si è in viaggio e non si dispone di altro scanner)  Scanner 3D (utile nelle industrie e negli studi professionali; permettono ad esempio la scansione di valvole di motore, ingranaggi e parti di orologi, componenti elettronici, denti umani, gioielli, …)  Scanner per ricevute e biglietti da visita UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 Roma www.unicamillus.org [email protected] PEC: [email protected] Tel. +39 06 400 640 Codice Fiscale 97962900581 La qualità delle immagini scansionate è indicata dalla risoluzione ottica. La risoluzione misurata in dpi (dots per inch = numero di punti per pollice). Una risoluzione più alta significa una qualità migliore ma dimensioni maggiori del file. La maggior parte degli scanner consente di specificare la risoluzione (in dpi) da usare per la scansione. La risoluzione può anche essere variata successivamente in fase di modifica dell’immagine scansionata. Software per il riconoscimento ottico dei caratteri (OCR = Optical Character Recognition) Il software OCR consente di riconoscere i caratteri di testo scansionati e convertirli in formato elettronico come testo, e non come immagini. Il software OCR identifica ogni carattere e lo converte in testo modificabile. Codici a barre Si indicano con codici a barre quei codici, rappresentati come un insieme di barre, leggibili automaticamente da appositi lettori. Di seguito alcuni esempi:  UPC (Universal Product Code)  ISBN  DataBar  QR Codes UniCamillus – Saint Camillus International University of Health Sciences – Via di Sant’Alessandro 8 - 00131 R