Introduzione al Computer - Università San Raffaele Roma - PDF

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Noemi Scarpato CORSO DI INFORMATICA E RAPPRESENTAZIONE DIGITALE Noemi Scarpato Università Telematica San Raffaele Roma INTRODUZIONE AL COMPUTER 1 di 23  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. INTRODUZIONE AL COMPUTER 2 di 23  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, 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). INTRODUZIONE AL COMPUTER 3 di 23  Noemi Scarpato Introduzione al Computer Il computer è uno strumento che ha la caratteristica di generalità. A differenza di tutti gli altri strumenti costruiti prima del computer, che per quanto complessi, sono finalizzati esplicitamente allo svolgimento di un compito. Un’altra differenza tra il computer e gli altri strumenti è che il computer è programmabile. Il computer modifica radicalmente la sua finalità in base al programma che sta eseguendo. A esempio, si può usare lo stesso computer per : scrivere testi, INTRODUZIONE AL COMPUTER 4 di 23  Noemi Scarpato Introduzione al Computer per elaborare filmati, per progettare strutture in cemento armato, per produrre musica, per giocare, e per tantissime altre finalità. L’unica differenza tra questi esempi è il programma che il computer sta eseguendo. Grazie alla loro totale non-specializzazione i computer hanno un campo di utilizzazione vastissimo, che era difficilmente immaginabile quando furono costruiti i primi, mastodontici, esemplari. INTRODUZIONE AL COMPUTER 5 di 23  Noemi Scarpato Introduzione al Computer Il computer è un velocissimo esecutore di programmi per elaborare dati, può compiere miliardi di operazioni al. Tutto quanto elaborato da un computer è frutto dell’esecuzione di un programma. Se è sbagliata la sequenza di istruzioni da eseguire per ottenere un risultato, il computer otterrà il risultato sbagliato molto più velocemente di una persona, ma il risultato sarà comunque errato. Tra gli esempi di famosi errori di programmi si ricorda la prima sonda Mariner della Nasa, che fu persa perché divenuta incontrollabile. Dopo una attenta analisi risultò che il programma era stato sviluppato da due unità distinte di programmatori, INTRODUZIONE AL COMPUTER 6 di 23  Noemi Scarpato Introduzione al Computer una delle quali considerava come unità di misura il chilometro mentre l’altra considerava il miglio. Esistono computer specializzati che sono all’interno di altre apparecchiature per regolarne le funzionalità, e che sono percepiti come parte integrante dell’apparecchiatura controllata. Ad esempio si considerino: i telefoni cellulari, le automobili di nuova generazione (abs, regolazione frenata e delle emissioni,...), le lavatrici, solo per citarne alcuni. INTRODUZIONE AL COMPUTER 7 di 23  Noemi Scarpato Introduzione al Computer Da un punto di vista molto generale qualsiasi tecnologia informatica è formata da due componenti: dispositivi hardware controllati tramite software. Hardware È l’insieme dei componenti di un computer che hanno consistenza fisica tangibile. Solitamente contiene circuiteria elettronica. Software Insieme di dati e istruzioni che sono memorizzate dell’hardware e ne regolano il funzionamento. INTRODUZIONE AL COMPUTER 8 di 23  Noemi Scarpato Introduzione al Computer Quando una persona interagisce con il computer sta utilizzando contemporaneamente sia parti hardware che software. Per funzionare il computer ha bisogno di un programma speciale che ne sovrintende tutte le operazioni, detto sistema operativo. Nel sistema operativo ci sono componenti che consentono di gestire sia software che hardware. INTRODUZIONE AL COMPUTER 9 di 23  Noemi Scarpato Introduzione al Computer Hardware Monitor Software Tastiera Sistema Operativo Mouse Web Browser WebCam Programmi per l’elaborazione di Stampanti documenti elettronici ……… Programmi per guardare filmati o ascoltare musica …….. INTRODUZIONE AL COMPUTER 10 di 23  Noemi Scarpato Rappresentazione dell'Informazione All’interno del computer i dati sono rappresentati mediante l’utilizzo di una particolare codifica. Esistono numerose codifiche per esprimere lo stesso tipo di dato (numero o carattere). I numeri possono essere espressi in basi diverse ad esempio in base 10 che è la codifica che usiamo tutti i giorni ,ma non è l’unica. Nel computer è utilizzata la codifica in base 2 o binaria. I caratteri invece possono essere espressi mediante un alfabeto di caratteri o un insieme di ideogrammi Possiamo anche rappresentare dei dati mediante immagini oppure mediante note musicali. INTRODUZIONE AL COMPUTER 11 di 23  Noemi Scarpato Rappresentazione dell'Informazione 1. Cosa significa base N ? 2. Come si può passare da un numero espresso in base N ad un numero espresso in base M? INTRODUZIONE AL COMPUTER 12 di 23  Noemi Scarpato Rappresentazione dell'Informazione Codifica binaria Il computer utilizza una codifica binaria dei dati e con essa rappresenta sia numeri che testo. Nella codifica binaria esistono solamente due cifre, che denotiamo con i familiari 0 e 1. Da un punto di vista tecnologico è molto semplice rappresentare un valore binario, basta infatti disporre di un meccanismo che abbia due posizioni distinte. A esempio un interruttore, che può essere aperto o chiuso. Una singola cifra binaria prende il nome di bit, che è l’acronimo inglese di binary digit, ossia cifra binaria. Per rappresentare numeri più grandi di 1 si utilizzano gruppi di otto bit, detti byte. Nel prosieguo di questa trattazione verranno illustrate le tecniche per il cambiamento di base dei numeri interi. INTRODUZIONE AL COMPUTER 13 di 23  Noemi Scarpato Rappresentazione dell'Informazione Codifica dei caratteri Per la rappresentazione dei caratteri dell’alfabeto all’interno del computer si utilizza una tabella di corrispondenza tra gruppi di bit e caratteri. Ci sono almeno due di queste tabelle, che sono dette ASCII e Unicode. La tabella ASCII è l’acronimo di American Standard Code for Information Interchange, e stabilisce una corrispondenza tra un singolo byte e un singolo carattere, può quindi rappresentare al massimo 28 = 256 caratteri diversi. INTRODUZIONE AL COMPUTER 14 di 23  Noemi Scarpato Rappresentazione dell'Informazione La tabella ASCII viene utilizzata per rappresentare tutti i caratteri dell’alfabeto latino, sia maiuscoli che minuscoli, i simboli di interpunzione, e alcuni caratteri speciali. La tabella Unicode utilizza 2 byte per rappresentare i caratteri, e permette di codificare anche alfabeti non latini. Il numero massimo di caratteri rappresentabili è 216 = 65536, molti dei quali non sono ancora stati assegnati. INTRODUZIONE AL COMPUTER 15 di 23  Noemi Scarpato Conversione di numeri Binari 1. Cosa significa base N? Il sistema di numerazione decimale che utilizziamo correntemente è un sistema cosiddetto posizionale, ovvero dove conta la posizione di ogni cifra rispetto alle altre. Si pensi alla classica sequenza di zeri posti prima o dopo una qualsiasi cifra, il numero 0000004=4 è molto diverso da 4000000=quattro milioni. Più formalmente possiamo dire che in base dieci esistono dieci valori che possono essere rappresentati con una sola cifra, per i valori più grandi di 9 si accostano tra loro più cifre. A seconda della posizione delle cifre, queste assumono un significato diverso. Si parla infatti di colonne delle unità, delle decine, delle centinaia, e così via. INTRODUZIONE AL COMPUTER 16 di 23  Noemi Scarpato Conversione di numeri Binari Non tutti i sistemi di numerazione sono posizionali. Degli altri sistemi il più diffuso è quello additivo, in cui il significato dei simboli che compongono il numero è indipendente dalla loro posizione. Il sistema additivo più semplice è quello in cui si utilizza un solo simbolo, che rappresenta l’unità, e ogni numero è scritto con tanti simboli di unità quanto è il suo valore. Il sistema di numerazione romano dispone di diversi simboli, ad esempio I, V, X, L, C, D, M valgono rispettivamente 1, 5, 10, 50, 500, 1000, ma la loro disposizione è additiva. Ad esempio il numero 3 si rappresenta come III. INTRODUZIONE AL COMPUTER 17 di 23  Noemi Scarpato Conversione di numeri Binari Il numero in 317 in base dieci può essere interpretato come 3 centinaia, 1 decina e 7 unità ossia: 3*102 + 1*101 + 7*100 Allo stesso modo si interpreta un numero in base due. Ad esempio 100101 vale: 1*25 + 0*24 + 0*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20= 32 + 0 + 0 + 4 + 0 + 1= 37 La base è indispensabile per sapere quale numero si stia rappresentando, la stessa sequenza di cifre può rappresentare numeri molto diversi tra loro a seconda della base che stiamo usando. N.B. La base 16 ha oltre alle 9 cifre (0,1,…9) anche le lettere A,B,C,D,E,F che rappresentano rispettivamente i numeri 10,11,12,13,14,15 INTRODUZIONE AL COMPUTER 18 di 23  Noemi Scarpato Conversione di numeri Decimali 1. Come si può passare da un numero espresso in base 10 ad un numero espresso in base N? Metodo delle divisioni successive che consiste nel prendere il numero da convertire e dividerlo per la base considerata; prenderne il quoziente e dividerlo ancora per la base, e così via, fino a che non si ottiene come risultato un quoziente zero. In questa sequenza di divisioni occorre ricordare i resti che man mano si ottengono, perché sono questi che, letti in senso inverso dall'ultimo al primo, costituiscono proprio la conversione cercata. INTRODUZIONE AL COMPUTER 19 di 23  Noemi Scarpato Conversione di numeri Decimali In pratica, il procedimento da seguire e`il seguente: 1. Sia N il numero Si divide N per la nuova base p; sia Q il quoziente ed R il resto. 2. Si converte R nella corrispondente cifra della nuova base p. 3. Si aggiunge la cifra cosi' ottenuta a sinistra delle cifre ottenute in precedenza. 4. Se Q=0, fine; Altrimenti poni N = Q e torna al passo 1. INTRODUZIONE AL COMPUTER 20 di 23  Noemi Scarpato Conversione di numeri Decimali Esempio da base 10 a base 2: Conversione del numero 23 in base 2 23:2 = 11 con resto 1 11:2 = 5 con resto 1 5:2 = 2 con resto 1 2:2 = 1 con resto 0 1:2 = 0 con resto 1 INTRODUZIONE AL COMPUTER 21 di 23  Noemi Scarpato Conversione di numeri Decimali Arrivati a un quoziente zero il procedimento finisce; il risultato è dato dal numero 10111 in base 2. Non è difficile controllare che l'esecuzione è stata corretta applicando la regola della notazione posizionale a 10111: 101112 = 1*24 + 0*23 + 1*22 + 1*21 + 1*20= 2310 Questo procedimento va bene qualunque sia la base di arrivo considerata. INTRODUZIONE AL COMPUTER 22 di 23  Noemi Scarpato Conversione di numeri Binari Per convertire un numero binario in decimale è conveniente usare il seguente metodo: Numero = Cn * 2n + Cn-1 * 2n-1 +... + C0 * 20 Esempio: (101)2= 1*22 + 0*21 + 1*20 =(4 + 0 + 1)10 = (5)10 N.B. si ricordi che qualsiasi numero elevato a zero è pari ad 1. INTRODUZIONE AL COMPUTER 23 di 23