Computer Flashcards
Computer
I computer sono strumenti per la rappresentazione, la memorizzazione e l’elaborazione delle informazioni. Lo scopo di un computer è essenzialmente quello di elaborare dati, ovvero partendo da dati in input (entrata) e, mediante un procedimento più o meno complesso, ottenere dei risultati in output (uscita)
Dati
I dati che si possono processare possono essere sia numerici sia non numerici. Un esempio di elaborazione numerica è il calcolo approssimato dell’area sottesa da una funzione, mentre un esempio di elaborazione non numerica potrebbe essere ordinare in ordine alfabetico un elenco corrispondente ai dati anagrafici di un insieme di persone in base al cognome.
Bit
Il computer lavora con dati binari, ossia con informazione che può essere solo presenza o assenza di corrente, vero o falso oppure 0 e 1. Il vero o falso oppure 0 e 1 vengono chiamati bit (binary digit, ossia cifra binaria). La più piccola unità di informazione è quindi il bit. Utilizzando due bit si possono rappresentare quattro informazioni diverse: 00, 01, 10, 11 (ad esempio, per codificare i quattro tipi di lettere delle sequenze del DNA o del RNA). Il processo che fa corrispondere ad una informazione una configurazione di bit prende il nome di codifica dell’informazione. Un gruppo di 8 bit forma un byte. Un byte è la quantità di memoria usata per memorizzare un carattere (lettera dell’alfabeto, cifra numerica, simbolo grafico). Spesso si fa coincidere il numero di byte con il numero di caratteri memorizzabili. Un byte può rappresentare fino a 2^8 = 256 configurazioni.
Tabella ASCII
La tabella ASCII (American Standard Code for Information Interchange) è un codice convenzionale usato per la rappresentazione dei caratteri di testo attraverso i byte: ad ogni byte viene fatto corrispondere un diverso carattere della tastiera (lettere, numeri, segni). Nella tabella ASCII standard si trovano le cifre numeriche, le lettere maiuscole e minuscole (maiuscole e minuscole hanno codici ASCII differenti), la punteggiatura, i simboli aritmetici e altri simboli ($,&,%,@,#, . . .). Essendo stata concepita in America, la tabella ASCII standard non comprende le lettere accentate (sconosciute all’ortografia inglese). Alcuni byte della tabella ASCII standard sono inoltre riservati per segnali di controllo e funzioni varie.
Unità di misura delle memorie del computer
L’unità di misura delle memorie del computer, comprese le memorie di massa, è il byte con i suoi multipli. Le unità di misura quindi, anzichè essere basate sulle potenze di 10 (come le unità del sistema metrico decimale), differiscono di un fattore pari a 2^10 = 1024
Hardware
L’hardware è l’insieme delle componenti fisiche, elettroniche e meccaniche che compongono il computer (chip, mouse, lettori CD/DVD, monitor, schede, tastiera, unità centrale, circuiti elettrici ed elettronici, cavi, supporti,. . .). L’hardware, quindi, è tutto ciò che si può vedere e toccare. All’interno dell’hardware possiamo distinguere: l’unità di elaborazione, le unità periferiche di input e di output e le memorie di massa.
Software
Il software è l’insieme di tutti i programmi che si usano in un computer, ossia le istruzioni che gli consentono di funzionare e di svolgere il proprio lavoro.
Programma
Un programma è una successione finita di istruzioni che, eseguite in sequenza, una dopo l’altra, fanno svolgere al computer delle operazioni ben definite. Occorre distinguere il software di sistema ed il software applicativo.
Software di sistema
Il software di sistema, o di base, è preposto al controllo ed all’ottimizzazione dell’hardware del computer e delle periferiche ad esso collegate. La parte più importante è costituita dal sistema operativo che gestisce processore, memorie, collegamenti in rete, dispositivi d’ingresso e di uscita dei dati (ad esempio, alcuni noti sistemi operativi sono Windows, Linux, Unix, MacOS, . . .).
Software applicativo
Il software applicativo è l’insieme dei programmi che aiutano l’uomo a risolvere una vasta tipologia di problemi (alcuni comuni software applicativi sono Word, Excel, PowerPoint, Photoshop, LaTex, . . .).
Tipi di computer
I computer si classificano in tre principali categorie: personal computer, mainframe, supercomputer.
Personal computer
I personal computer (PC) sono normali computer da casa o da ufficio: possono essere utilizzati da un solo utente alla volta, e quindi sono dotati di tutto il necessario per caricare programmi, elaborare dati e salvarli. Anche i computer portatili sono pc.
Mainframe
I mainframe, diversamente dai personal computer, sono apparecchi di grandi dimensioni che possono essere utilizzati da molti utenti simultaneamente mediante opportuni terminali; tipicamente vi fanno ricorso grandi organizzazioni che devono elaborare enormi quantità di dati (università, banche, grandi aziende).
Supercomputer
I supercomputer sono tipi di sistema di elaborazione progettati per ottenere potenze di calcolo estremamente elevate, dedicati ad eseguire calcoli ad elevate prestazioni, utilizzati in grandi centri di ricerca.
Terminali
A volte nei laboratori delle università, nelle grandi aziende o negli enti si trovano delle postazioni composte solo da monitor e tastiera. Si tratta di terminali, detti terminali stupidi, perchè non hanno capacità elaborative proprie, ma si appoggiano con un collegamento via cavo ad un unico mainframe centrale che fornisce da solo tutta la potenza di elaborazione.
Componenti essenziali di un computer
La struttura e l’organizzazione di quasi tutti i moderni computer si basano su un unico modello teorico di computer denominato architettura di von Neumann. L’architettura di von Neumann prevede quattro componenti principali, denominati: unità centrale di elaborazione (unità aritmetico/logica, unità di controllo), memoria centrale, memoria di massa, periferiche di input-output, tra loro interconnesse da canali di comunicazione, detti BUS. L’unità di elaborazione del computer, che provvede al trattamento dei dati, è costituita dalla CPU (Central Processing Unit) e dalla memoria centrale.
CPU
La CPU è costituita da un microprocessore che esegue le funzioni logico matematiche e di controllo elaborando le istruzioni. Nei computer della metà del ventesimo secolo, le CPU erano grandi unità, costituite da un processore con numerose griglie di circuiti elettrici. La tecnologia moderna ha drasticamente ridotto questi dispositivi e le CPU dei computer odierni hanno piccole dimensioni e perciò sono detti microprocessori. La CPU è detta unità centrale di elaborazione poichè coordina in maniera centralizzata tutte le altre unità di elaborazione presenti nelle architetture hardware dei computer e di elaborazione delle varie periferiche interne o schede elettroniche (scheda audio, scheda video, scheda di rete). Il microprocessore è il cervello del computer. Dal punto di vista funzionale la CPU si può considerare suddivisa in:
- unità aritmetico/logica (ALU, Arithmetic and Logic Unit);
- unità di controllo (CU, Control Unit).
GHz
Il parametro principale con cui i microprocessori si distinguono tra loro è la velocità che si misura in gigahertz (simbolo GHz): più il valore in GHz è alto più veloce è il computer.
Hz = numero di volte in cui un evento periodico si ripete in 1s
1 GHz = 1 miliardo (10^9) Hz
velocità in GHz = numero di operazioni elementari che il CPU può compiere in 1s
ALU
L’unità aritmetico/logica (ALU) è composta da circuiti che eseguono le operazioni aritmetiche, di confronto e di trasformazione delle informazioni.
CU
L’unità di controllo (CU) è composta da circuiti che coordinano e governano il funzionamento del computer, in quanto è collegata a tutte le parti della CPU e alle altre unità.
BUS
Particolare importanza rivestono i Bus, che sono dei canali attraverso i quali i componenti del computer comunicano. I bus trasportano le informazioni da un’unità del sistema all’altra e possono essere suddivisi in:
- Bus interni, che mettono in comunicazione tutti gli elementi interni al microprocessore;
- Bus esterni, che mettono in comunicazione il microprocessore con gli altri dispositivi collegati.
Memoria centrale
La memoria centrale è la memoria in cui sono memorizzati i programmi in esecuzione ed i relativi dati; si distingue in memoria ROM e memoria RAM.
Memoria ROM
La memoria ROM (Read Only Memory, ossia memoria di sola lettura), è presente nella scheda madre; è una memoria di tipo non volatile (permanente), perchè il suo contenuto è sempre disponibile e non viene alterato quando si interrompe l’alimentazione. Essa contiene i programmi e le informazioni che sono necessari per far funzionare il computer. Le istruzioni contenute nella memoria ROM sono programmate dalle ditte costruttrici e non si possono modificare. Esse sono immediatamente disponibili all’accensione del computer e non si cancellano quando si spegne il computer.
Programmi ROM
Tra i programmi contenuti nella ROM si trovano:
- il programma di autotest (o programma di diagnostica), che si attiva al momento dell’accensione e controlla tutti i componenti del sistema; se un dispositivo non funziona viene emesso un messaggio di errore;
- il programma di caricamento (bootstrap), che carica i programmi predisposti alla gestione delle risorse hardware (nucleo del sistema operativo), prelevandoli da una memoria esterna (disco);
- il programma di gestione dei dispositivi input e output (BIOS, Basic Input/Output System), che permette alle unità periferiche (tastiera, stampante, monitor, . . .) di funzionare.
