Information Technology Software e Hardware PDF

14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html Salvatore Mancarella Home UNISALENTO 01 - Information Technology Software e Hardware Testo di riferimento per i vari corsi Clicca per ac...

14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html Salvatore Mancarella Home UNISALENTO 01 - Information Technology Software e Hardware Testo di riferimento per i vari corsi Clicca per acquistare su Amazon il libro Programmazione Python per le scienze della vita Le slide fanno riferimento al Capitolo 1 - Information Technology (pp. 3 a pp 45) https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 1/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html Information Technology (IT) Hardware e Software Prof. Salvatore Mancarella [email protected] © Salvatore Mancarella Informatica ´ Si è soliti dire che la parola “informatica” derivi dall’unione di due termini francesi, ´ information e automatique, ´ e si aggiunge che essa fu coniata nel 1962 da Philippe Dreyfus, ma nella scienza nulla nasce all’improvviso ´ e già qualche anno prima (nel 1957) un matematico, tedesco Karl Steinbuch, aveva escogitato la parola Informatik per designare una procedura di calcolo assistita da una procedura previamente definita © Salvatore Mancarella Informatica ´ Questo è l’aspetto chiave: riuscire ad ottenere informazioni a partire da un insieme di dati elaborati https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 2/21 14/05/25, 17:52 p salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html da una procedura stabilita in precedenza. ´ Un po’ alla volta alla procedura predefinita si dette il nome di programma e la elaborazione assistita da un programma fu detta automatica. ´ Un programma è scritto attraverso un Linguaggio di programmazione © Salvatore Mancarella Informatica ´ Per informatica intendiamo perciò una scienza che studia come elaborare e memorizzare le informazioni con l’ausilio di procedure automatiche. ´ Questo è l’aspetto chiave: riuscire ad ottenere informazioni a partire da un insieme di dati elaborati da una procedura stabilita in precedenza. © Salvatore Mancarella Information technology ´ Negli ultimi anni, grazie alle recenti evoluzioni https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 3/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html Negli ultimi anni, grazie alle recenti evoluzioni tecnologiche nel campo dei computer, al termine informatica è stato affiancato il termine tecnologia, in inglese “information technology” (tecnologia dell’informazione - IT). ´ Information Technology (IT) è l’espressione che indica la tecnologia usata dai computer per creare, memorizzare e utilizzare l’informazione nelle sue molteplici forme (dati, immagini, video, rappresentazioni multimediali ecc.). © Salvatore Mancarella Computer ´ Il computer è – semplicemente - un sistema di elaborazione dati ´ possiamo dire che persino quando lo si usa per scrivere un documento, sviluppa operazioni comportano sempre e comunque una qualche elaborazione di dati. © Salvatore Mancarella Computer https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 4/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Modello di Von Neumann ´ Negli anni 50 del secolo scorso, Von Neumann, matematico, fisico e informatico ungherese, naturalizzato statunitense, ha utilizzato il suo modello per la creazione del primo computer digitale (IAS machine) antagonista al modello Harward che prevedeva due distinte memorie centrali, una per i dati e una per i programmi Il modello di Von Neumann prevedeva invece una sola memoria per i dati e programmi ´ Il modello di Von Neumann rappresenta ancora oggi uno dei modelli principali dei calcolatori moderni, naturalmente negli anni si sono evolute le tecnologie ma il modello base è rimasto sempre lo stesso. © Salvatore Mancarella Modello di Harvard https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 5/21 14/05/25, 17:52 Modello di Harvard salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Modello di Von Neumann © Salvatore Mancarella Modello di Von Neumann https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 6/21  Modello di Von Neumann 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella 1 4 CPU ꢀ La CPU (o processore, microprocessore) ha come compito fondamentale l’esecuzione delle istruzioni dei programmi che il computer esegue. ꢀ Si avvale di una serie di componenti, al suo interno, che svolgono dei compiti specifici: ○ ALU: Unità Aritmetico Logica ○ CU: Unità di Controllo, coordina l’acquisizione e l’esecuzione delle istruzioni ○ Clock: un orologio di sistema che sincronizza componenti e istruzioni. ○ Registri interni: memorizzano temporaneamente istruzioni e risultati parziali delle operazioni. © Salvatore Mancarella https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 7/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html CPU Intel: in pratica Fascia alta: ´ i3: utilizzo basilare (navigazione web, documenti, multimedia) ´ i5: utilizzo medio, sistema più veloce e prestante ´ i7: prestazioni elevate (video-editing, modellazione 3D) ´ i9: prestazioni molto elevate © Salvatore Mancarella CPU AMD: in pratica Fascia alta: ꢀ Ryzen 3: utilizzo basilare (navigazione web, documenti, multimedia) ꢀ Ryzen 5: utilizzo medio, sistema più veloce e prestante ꢀ Ryzen 7: prestazioni elevate (video-editing, modellazione 3D) ꢀ Ryzen 9: prestazioni molto elevate (12, 16 core, 24, 32 thread) © Salvatore Mancarella https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 8/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html Le memoria ꢀ Le memorie sono destinate al salvataggio di dati e alla lettura di essi. ꢀ Sono caratterizzate dai seguenti parametri: ○ Capacità: quantità di spazio disponibile ○ Volatilità: indica se la memoria può o meno mantenere il dato in assenza di corrente ○ Tempo di accesso: intervallo di tempo necessario per completare una lettura o una scrittura ○ Velocità di trasferimento: quantità di dati trasferiti nell’unità di tempo ○ Costo per bit: prezzo © Salvatore Mancarella Memorie: capacità ꢀ La quantità di spazio di memoria è misurata in byte e multipli. ꢀ Un Byte è una sequenza di 8 Bit (Binary DigIT). ꢀ Un Bit è l’unità di informazione più elementare che si può rappresentare e può valere 0 oppure 1. ꢀ Il byte ha i suoi multipli (principali): ○ 1 kilobyte (1 KB) = 1024 byte ○ 1 megabyte (1 MB) = 1024 kilobyte ○ 1 gigabyte (1 GB) = 1024 megabyte ○ 1 terabyte (1 TB) = 1024 gigabyte © Salvatore Mancarella https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 9/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html Tipologie di memorie: Memoria Centrale (RAM) ꢀ La RAM (Random Access Memory) contiene, durante l’esecuzione dei programmi, le istruzioni dei programmi che, via via, la CPU deve eseguire. ꢀ Memoria volatile: i dati vengono persi allo spegnimento o al riavvio del sistema. ꢀ Accesso casuale: il tempo di accesso è indipendente dalla posizione del dato. ꢀ Organizzata in celle, caratterizzate da un indirizzo (accessibile tramite il bus indirizzi) e da un valore (accessibile tramite il bus dati). ꢀ Il numero di celle indirizzabili (spazio di indirizzamento) dipende dal numero di bit con cui opera l’architettura (e il sistema operativo): ○ 32 bit → 232 indirizzi → 22 ∙ 230 = 4GB ○ 64 bit → 264 indirizzi → 24 ∙ 260 = 16GB ( 16 mln GB) © Salvatore Mancarella RAM e processo d’indirizzamento 2 Byte Memoria Centrale https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 10/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Tipologie di memorie: memoria di massa ꢀ La memoria di massa ha come scopo primario la memorizzazione permanente delle informazioni al suo interno. ꢀ Ha capacità più elevate della RAM ꢀ Tempi di accesso più bassi della RAM ꢀ Basso costo per bit ꢀ Esempi: dischi fissi (hard disk o HDD), DVD, Blue- ray, chiavette USB, memory card, ecc. HDD: caratteristiche e differenze ꢀ Velocità: dei "piatti" dell’hard disk, 5400, 7200, 10000, 15000 rpm (revolutions per minute, giri al minuto) ꢀ Dimensione: 2,5" (portatili) o 3,5" (desktop) ꢀ Capacità: 500GB, 1TB, 2TB, ecc ꢀ Interfaccia di collegamento: SATA 3.0 se interno, USB (3.0 o Connettore Thunderbolt 3.1) o Thunderbolt se esterno ꢀ Varie ed eventuali: ○ Eventuale cache presente ○ Tempo di accesso: tempo medio necessario per reperire un dato (es: USB di tipo C e con HDD a 7200 rpm, circa 9 ms) USB standard ○ Velocità di trasferimento: espressa in MB/s, indica la quantità di dati fornita dall’HDD in un secondo ○ Rumorosità emessa, espressa in dB https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 11/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Memoria di massa: SSD Negli ultimi anni si è diffusa una memoria di massa “particolare”: l’ SSD (Solid State Drive). Svolge la medesima funzione del tradizionale disco fisso, con alcuni vantaggi: ○ ha solamente componenti a stato solido (flash), come le RAM ○ non ha componenti meccanici, al contrario degli HDD tradizionali ○ Tempi di accesso e archiviazione ridotti (SSD: 0.1 ms, HDD: 5-10 ms) ○ Maggior velocità di trasferimento dati ○ Non necessitano di deframmentazione. Le applicazioni (Programmi) Un programma è una sequenza finita di istruzioni che, eseguite da un calcolatore elettronico (secondo la logica definita dal programma stesso), produce un’elaborazione su dei dati in ingresso per arrivare a produrre dei dati in uscita, che sono appunto il risultato di questa elaborazione. INPUT OUTPUT DATI IN DATI IN INGRESSO PROGRAMMA USCITA Vi i https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html l t t t 12/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html Visione lato utente © Salvatore Mancarella Programma ´ Siamo nel 1974; Bill Gates e Paul Allen ´ la copertina di “Popular Electronics” ´ Ed Roberts ed era il proprietario di MITS ´ Altair 8800 © Salvatore Mancarella Le applicazioni (Programmi) Anche i programmi sono interpretati attraverso un’architettura a strati, composta da tre moduli funzionali (sottosistemi) concettualmente indipendenti tra loro: Interfaccia Utente (IU) – Acquisisce i dati e i comandi immessi in input dall’utente, e restituisce in output i risultati dell’elaborazione. https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 13/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Le applicazioni (Programmi) Anche i programmi sono interpretati attraverso un’architettura a strati, composta da tre moduli funzionali (sottosistemi) concettualmente indipendenti tra loro: Logica Applicativa (LA) – Implementa gli algoritmi specifici per l’elaborazione dei dati e delle informazioni alla base dell’applicazione. Gestione Dati (GD)– Si occupa della memorizzazione dei dati e ottimizza i metodi per recuperarli, in modo da rendere il più efficiente possibile il loro reperimento e utilizzo. © Salvatore Mancarella Programma https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 14/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Le applicazioni (Programmi) ´ Un programma viene scritto dagli sviluppatori attraverso vari linguaggi di programmazione (Java, Python, C++ ecc.), mediante i quali si produce un programma o codice sorgente. Il programma sorgente può essere eseguito direttamente dal calcolatore (interpretati), ma più spesso devono essere tradotti da un apposito compilatore (compilati) in linguaggio macchina per poter essere eseguito, ovvero per poter essere trasformato in un programma eseguibile. Compilatore Programma Programma Sorgente Eseg Visione lato sviluppatore © Salvatore Mancarella Personal Computer https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 15/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Sistema operativo © Salvatore Mancarella Software proprietario ´ ha il codice sorgente chiuso, quindi non può essere modificato, non viene diffuso (Closed Source) e viene ritenuto un segreto commerciale, ´ ha delle restrizioni imposte dal proprietario, tramite mezzi tecnici e legali (licenze), ´ è sottoposto a licenze, con le quali si impediscono la copia, la modifica e l’utilizzo in certe circostanze e in certi luoghi, ´ ha dei costi imposti dal proprietario per le varie licenze di utilizzo, ´ esempi: Safari, Adobe Premier, Office, IOS, Windows, Ad b Ph t h Mi ft Ed https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 16/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html Adobe Photoshop, Microsoft Edge, ecc. © Salvatore Mancarella Il software libero (Open Source) ´ ha il codice sorgente aperto (Open source) e viene reso pubblico, favorendone il libero studio e permettendo a programmatori indipendenti di apportarvi modifiche ed estensioni, creando una comunità che partecipa allo sviluppo del programma, ´ viene garantita la sua diffusione dalle “donazioni”, dagli sponsor e dalla didattica, ´ Esempi: Firefox, VLC, Gimp, 7-Zip, OpenOffice, LibreOffice, KeePass, Linux, kdenline, ecc. © Salvatore Mancarella I sistemi di numerazione ´ A questo punto esaminiamo come i dati numerici/testuali, le immagini e i suoni sono rappresentati in formato digitale nel computer, per far questo diamo prima uno sguardo ai sistemi di numerazione. https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 17/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Rappresentazione dei dati ´ Il metodo più diffuso di rappresentazione dei dati alfanumerici è il codice ACHII (American Standard Code for Information Interchange), ´ Una codifica basata (nella versione estesa) su 8 bit dove per ciascun simbolo rappresentato esiste una corrispondenza con il codice binario o esadecimale. © Salvatore Mancarella Rappresentazione dei dati ´ Per esempi la “@” vale 64 in decimale, 1000000 in binario e 40 in esadecimale. Poiché si utilizzano 8 bit, al massimo possono essere rappresentati 256 simboli, perché 28 = 256. ´ Nella tabella sono riportati i caratteri stampabili, invece i primi 31 sono codici “non stampabili”, utilizzati per azioni come il controllo delle periferiche. https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 18/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Rappresentazione delle immagini ´ La codifica delle immagini, o digitalizzazione, indica la rappresentazione mediante una sequenza di numeri binari utilizzando la tipologia vettoriale o bitmap. ´ Le immagini di tipo bitmap sono formate da una griglia di piccoli quadratini chiamati pixel, a ciascuno è corrisposto uno o più bit, un bit per le immagini in bianco e nero, più bit per le immagini a colori (es: RGB). ´ Il formato vettoriale mostra l’immagine attraverso una funzione matematica che genera un insieme di punti, linee, curve e poligoni ai quali possono essere attribuiti colori, spessore del tratto e sfumature, possiamo dire che le immagini vettoriali sono composte da tracciati che si snodano attraverso dei punti © Salvatore Mancarella Rappresentazione delle immagini ´ Immagine bitmap https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 19/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html © Salvatore Mancarella Rappresentazione delle immagini © Salvatore Mancarella Risoluzione ´ La risoluzione della qualità dell’immagine è rappresentata da: ´ Pixel per inch: risoluzione dello schermo (72 ppi, alta qualità) ´ Dots per inch: risoluzione di foglio stampato (300 dpi alta https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 20/21 14/05/25, 17:52 salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html ´ Dots per inch: risoluzione di foglio stampato (300 dpi, alta qualità) ´ Le estensioni utilizzate per il bitmap sono jpg, tiff, phg, bmp, gif, invece per quelle per il formato vettoriale sono eps, pdf, ai, svg. © Salvatore Mancarella Rappresentazione del suono ´ Il suono in natura è una grandezza fisica che può essere rappresentata da un numero infinito di valori, la digitalizzazione può avvenire attraverso il campionamento e la quantizzazione. ´ Il campionamento significa che i valori del segnale sono campionati ad intervalli regolari, cioè sono conservati solo nell’istante in cui viene preso il campione, offrendo un numero finito di valori sull’asse temporale. ´ La quantizzazione approssima i segnali dei campioni ad un certo numero prefissato di valori sull’asse temporale. © Salvatore Mancarella https://www.salvatoremancarella.it/wp-content/corsi/unisalento/01_information_technology_hardware_software.html 21/21