Introduzione ai calcolatori
Parte I
Informazione Digitale
Hardware
1
L’era del digitale

Calcolatore




memorizzazione di informazioni
elaborazione di informazioni
Precondizione: rappresentare in una
forma gestibile dal calcolatore diversi tipi
di informazione (convenzione)
Codifica digitale
2
L’era del digitale (2)
codifica
rappresentazione
digitale
informazione
decodifica
3
Linguaggio digitale

Linguaggio con 2 soli simboli (spesso 0 e 1)
 BIT
(Binary digiT)

Frasi: aggregazioni o sequenze di 0 e 1

È possibile codificare ogni tipo di informazione



testo
immagini
suoni
4
Linguaggio digitale (2)



N informazioni differenti
Codificabili in digitale con sequenze di
lunghezza M se 2M  N
Esempio



3 informazioni diverse A, B e C
sequenze di lunghezza 2
associazione convenzionale alle informazioni
00  A
10  C
01  B
11
5
Codifica digitale: simboli



Nel linguaggio scritto (incluse lettere accentate, ...),
ci sono circa 180 simboli
Sono necessarie sequenze lunghe 8 bit per
codificarli
 BYTE (1 byte = 8 bit)
Codifica standard ASCII (a 8 bit, 256 simboli)


Es: a  00110010
Codifica UNICODE (a 16 bit, 65536 simboli)
6
Codifica digitale: testi

Un testo è formato dalla sequenza dei codici dei
simboli che lo costituiscono
il po -->
01101001 01101100 00000000 01110000 01101111
7
Codifica digitale: immagini



L’immagine viene suddivisa mediante una
griglia di pixel (risoluzione)
Si definisce il numero di colori che si vogliono
distinguere
Si codifica in digitale ogni colore



256 colori --> 8 bit
16 milioni di colori --> 24 bit (codifica RGB)
Ad ogni pixel si associa il codice del colore
8
Codifica digitale: immagini (2)
2 colori
bianco: 0, nero: 1
un codice per ogni pixel
0
22
0
15
0
0
8
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
23
1
0
16
9
2
24
17
10
0
3
25
18
11
0
4
26
19
12
0
5
27
20
13
0
6
28
21
14
0
7
codifica digitale dell’immagine = sequenza dei suoi pixel
0000000011110001100000100000
9
Codifica digitale: immagini (3)

Rappresentazione approssimata


risoluzione
numero di colori
1
1
1
1
1
1
1
10
Codifica digitale: immagini (4)

Formati



BMP
GIF
Compressione: JPEG




non è necessario codificare tutto, basta saper ricostruire
l’immagine
si memorizzano solo alcuni pixel (alcune righe o colonne)
gli altri pixel vengono ricostruiti per interpolazione
Immagini in movimento


Digitalizzazione di fotogrammi
Compressione: MPEG, differenza tra fotogrammi
11
Codifica digitale: suoni



Suono: onda sonora
Campionamento
Digitalizzazione del valore del campione
t



t
Frequenza di campionamento: es 44KHz
Bit per campione: es 16 bit
Formati compressi: es mp3
12
Codifica digitale

Indipendentemente dall’informazione di
partenza si ottiene sempre una sequenza
di bit
13
Architettura di un PC
4 componenti principali
processore
memoria principale
memoria secondaria
dispositivi di I/0
14
Memoria principale

Contiene



Programmi in esecuzione (software di
sistema, applicativi utente)
Dati
Caratteristiche




Dimensioni: Megabyte (da 64 in su)
Velocità di accesso: 60 nanosecondi
Volatile
Espandibilità (slot di espansione)
NB: 1 nanosecondo corrisponde ad un miliardersimo di secondo
15
Memoria principale (2)




10
1 Kilobyte = 2
byte = 1024 byte
10
1 Megabyte = 2
byte
Kilobyte, circa 1.000.000 di
10
1 Gigabyte = 2
Megabyte, circa
1.000.000.000 di byte
10
1 Terabyte = 2
Gigabyte
16
Memoria principale (3)
0
00001111010101010101010000110010
1
2
si accede ad una cella
noto il suo indirizzo
…………………..
N
17
Processore


Elabora le informazioni contenute nella
memoria principale
I calcolatori attuali sono basati sul modello
matematico di Von Neumann (anni ’30)



Il processore esegue ciclicamente le istruzioni
scritte in linguaggio macchina
Il programma e i dati sono nella memoria principale
Il processore, ad ogni ciclo di esecuzione
 recupera la prossima istruzione dalla memoria
 la esegue
18
Processore (2)

Il processore



esegue una istruzione ad ogni ciclo di clock
velocità di esecuzioni misurata in MHz
(tempo di clock)
Esistono diversi tipi di processori con
diversi insiemi di istruzioni (macchina)

Es. Pentium, Pentium III, Celeron, Sparc, …
19
Memoria secondaria

Diversi tipi con caratteristiche diverse

Hard disk (HD)





supporto magnetico
contiene dati e programmi di sistema e utente
installati sul PC
usato per la memoria virtuale
dimensioni: Gigabyte (da 6 in su)
Floppy disk (FD)



supporto magnetico
usato per scambio di dati
dimensioni ridotte: 1.44 Megabyte
20
Memoria secondaria (2)

CD Rom






supporto ottico
contiene dati e programmi (usato per la
distribuzione di SW e grandi masse di dati)
dimensioni: 650 Megabyte
generalmente unità di sola lettura
masterizzatori per la scrittura (1 o più volte)
DVD


variante più recente
dimensioni: 3-4 Gigabyte
21
Memoria secondaria (3)

Nastri e cassette


usati per backup
ZIP

come i floppy disk ma con dimensioni
maggiori (100 Megabyte e 2 Gigabyte)
22
Memoria secondaria (4)

Dimensioni


Nastri > HD > DVD > CD Rom > ZIP > FD
Velocità

HD > CD  DVD > FD > ZIP > Nastri
23
Interfacce




Parallela
Seriale
USB
SCSI
24
Dispositivi di Input/Output









Video
Tastiera
Mouse
Stampanti
Scanner
Modem
Schede audio/video
Schede di rete
…
25
Caratteristiche comuni



Gestiti dal processore (sistema operativo)
Lavorano in modo asincrono rispetto al
processore
Driver di gestione


Fornito su CD o FD con dispositivo
Deve essere installato
26
Video

Caratteristiche




Dimensioni (1 pollice=2.54 cm)
Risoluzione (in pixel): 800x600 … 1600x1200
Frequenza di refresh
Tecnologia



Tradizionali (tubo catodico)
TFT (matrice attiva): portatili e ora anche per PC
STN (matrice passiva): portatili
27
Tastiera e mouse

Tastiera



Diverse per diverse nazioni
Tasti funzione
Mouse


1, 2 o 3 tasti
Ottici o meccanici
28
Stampanti

Caratteristiche



Risoluzione: DPI (dot per inch)
Velocità: numero di pagine al minuto
Diverse tecnologie (prestazioni e costi)



Laser
Getto di inchiostro
Aghi
29
Scanner

Per acquisizione di immagini

Caratteristiche



Risoluzione
Velocità
Software di gestione


Acquisizione in diversi formati
OCR
30
Modem e schede di rete

Modem


Collegamento del PC alla linea telefonica
Caratteristiche



velocità: Kilobit al secondo
esterni o interni
Schede di rete


Collegamento del PC alla rete locale
Velocità: 10-100 Megabit al secondo
31