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Informatica. Lezione 5 Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e dell'educazione (laurea triennale) Anno accademico: 2006-2007. Esami. Da gennaio/febbraio 2007 Esame scritto: 90 minuti Domande a risposta multipla Domande aperte Esame orale/applicativo:

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informatica

Informatica

Lezione 5

Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e dell'educazione (laurea triennale)

Anno accademico: 2006-2007

esami
Esami
  • Da gennaio/febbraio 2007
  • Esame scritto: 90 minuti
    • Domande a risposta multipla
    • Domande aperte
  • Esame orale/applicativo:
    • Portare un documento (preparato con Word), oppure un presentazione (preparato con PowerPoint) all’esame (ci sarà più informazione nella seconda parte del corso)
    • Esercizi con Microsoft Windows, Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft PowerPoint, l’uso di Internet
  • Iscrizione: al sito https://wall.rettorato.unito.it/sia/, sia allo scritto che all’orale
architettura dei computer
Architettura dei computer
  • Un computer deve:
    • elaborare l’informazione
      • usando il processore (Central Processing Unit - CPU)
    • memorizzare l’informazione
      • usando la memoria principale (RAM)
      • usando la memoria secondaria
    • fare l’input/output dell’informazione
      • usando i dispositivi di input/output
componenti principali di un computer
Componenti principali di un computer

Processore

Memoria

principale

Unità centrale

Stampante

Periferiche

del calcolatore

Tastiera e monitor

Memoria secondaria

Periferiche di input/output

memoria secondaria
Memoria secondaria
  • La memoria principale non basta (è volatile, costosa)
  • In grado di memorizzare i programmi e i dati in modo permanente
  • È meno costosa che la memoria principale: le dimensioni della memoria secondaria sono di solito molto maggiori di quelle della memoria principale
  • I supporti di memoria secondaria sono più lenti rispetto alla memoria principale (presenza di dispositivi meccanici)
  • Non tutti i supporti di memoria secondaria permettono l’accesso diretto ai dati
    • Alcuni permettono solo un accesso sequenziale (per esempio, nastri magnetici)
ricordiamo caricamento del programma
Ricordiamo: caricamento del programma
  • All’aumentare della capacità di memoria di massa, aumenterà il numero di programmi e documenti che potete conservare nel vostro computer
  • Quando si “lancia” un programma questo viene copiato dalla memoria secondaria (di solito un hard disk) nella memoria principale
  • Questa operazione si chiama caricamento del programma e viene eseguita dal sistema operativo
ricordiamo caricamento del programma1
Ricordiamo: caricamento del programma
  • I programmi e i dati risiedono nel memoria secondaria
  • Per essere eseguiti (i programmi) e usati (i dati) vengono copiati nella memoria principale
  • Il processore è in grado di eseguire le istruzioni di cui sono composti i programmi

Processore

Memoria

principale

Stampante

Memoria

secondaria

memoria secondaria1
Memoria secondaria
  • La memoria secondaria deve avere capacità di memorizzazione permanente e quindi per la sua si utilizzano principalmente tecnologie basate:
    • sulmagnetismo (tecnologia magnetica)
      • dischi magnetici (hard disk e floppy disk)
      • nastri magnetici
    • sull’uso dei raggi laser (tecnologia ottica)
      • dischi ottici (CD-ROM, DVD)
caratteristiche della memoria secondaria
Caratteristiche della memoria secondaria
  • La memoria principale permette di indirizzare ogni singola cella (8, 16, 32 o 64 bit)
  • Mentre nel caso della memoria secondaria le informazioni sono organizzate in blocchi di dimensioni più grandi (da 512 byte a 4 KB)
    • Si riducono le dimensioni degli indirizzi
    • Si velocizzano le operazioni di lettura e scrittura
la memoria magnetica
La memoria magnetica
  • Sfrutta il fenomeno fisico della polarizzazione
  • Sul supporto ci sono delle particelle magnetiche
  • I due diversi tipi di magnetizzazione (positiva e negativa) corrispondono alle unità elementari di informazione (0 e 1)
  • La testina di lettura/scrittura rileva (e, nell’operazione di scrittura, può cambiare) la polarizzazione
i dischi magnetici
I dischi magnetici
  • I dischi magnetici: sono i supporti di memoria più diffusi
  • Nel corso delle operazioni i dischi vengono mantenuti in rotazione a velocità costante e le informazioni vengono lette e scritte da testine del tutto simili a quelle utilizzate nelle cassette audio/video
i dischi magnetici1
I dischi magnetici
  • I dischi sono suddivisi in tracce concentriche e settori, ogni settore è una fetta di disco
    • I settori suddividono ogni traccia in porzioni dette blocchi

Traccia

Blocco

Testina

Settore

i dischi magnetici2
I dischi magnetici
  • La suddivisione della superficie di un disco in tracce e settori viene detta formattazione
  • Tutti i blocchi contengono la stessa quantità di informazione, indipendentemente dalla loro posizione sul disco
  • Il blocco è dunque la minima unità indirizzabile
    • Il suo indirizzo è dato da una coppia di numeri che rappresentano il numero della traccia e il numero del settore
i dischi magnetici3
I dischi magnetici
  • I dischi magnetici consentono l’accesso diretto
    • È possibile posizionare direttamente la testina su un qualunque blocco (noto il numero della traccia e il numero del settore)
    • Per effettuare un’operazione di lettura/scrittura la testina deve “raggiungere” il blocco desiderato
      • Il disco gira; la testina sposta solo in senso radiale
i dischi magnetici4
I dischi magnetici

testina

testine

piatti

piatto

briaccio

i dischi magnetici5
I dischi magnetici
  • Hard disk (disco rigido/fisso): sono dei dischi che vengono utilizzati come supporto di memoria secondaria fisso all’interno del computer
    • Vari GB di memoria (normalmente >40 GB)
    • Circa 5400 – 7500 giri al minuto
  • Floppy disk (dischetti flessibili): sono supporti rimovibili
    • Oggi sono comuni floppy disk da 3,5 pollici di diametro, capacità 1,44 MB
    • Circa 300 giri al minuto
la memoria ottica
La memoria ottica
  • Usa il raggio laser e sfrutta la riflessione della luce
    • Il raggio laser viene riflesso in modo diverso da superfici diverse, e si può pensare di utilizzare delle superfici con dei piccolissimi forellini
      • Ogni unità di superficie può essere forata o non forata
      • L’informazione viene letta guardando la riflessione del raggio laser
i dischi ottici
I dischi ottici
  • CD:
    • CD-ROM (CD-ROM ovvero Compact Disc Read Only Memory): consentono solamente operazioni di lettura
      • Poiché la scrittura è un’operazione che richiede delle modifiche fisiche del disco
      • Vengono usati solitamente per la distribuzione dei programmi e come archivi di informazioni che non devono essere modificate
    • CD-R: possono essere scrivibile una sola volta
    • CD-RW: riscrivibili; basati su più strati di materiale
  • DVD (Digital Versatile Disc): più capace e veloce del normali CD
i dischi ottici1
I dischi ottici
  • Hanno un capacità di memorizzazione superiore rispetto ai dischi magnetici estraibile
    • CD: normalmente 650 MB - 800 MB
    • DVD: normalmente 4.7 – 17 GB
  • Hanno costo inferiore rispetto ai dischi magnetici, sono più affidabili e difficili da rovinare
memory card usb flash drive
Memory card/USB flash drive
  • Diffusi in vari formati e con vari nomi (memory card, compact flash, memory pen, memory stick, USB flash drive, USB stick, …)
  • Nati del mondo delle immagini digitali (per fotocamere e telecamere) come supporto interno estraibile
  • Medie dimensioni: normalmente 64 MB – 1 GB
  • USB flash drive, USB stick: utilizzabile sulle porte USB di un personal computer
  • Più veloce dei floppy disk, e facilmente trasportabili
unit di misura
Unità di misura
  • Floppy disk da 3,5 pollici di diametro, capacità 1,44 MB
  • Dischetti ad alta capacità, Iomega Zip (100 – 750 MB), LS-120 (120 MB)
  • Memory card/USB flash drive: 64 MB – 1 GB
  • Hard disk, vari GB di memoria
  • CD-ROM, 650 MB - 800 MB
  • DVD, da 4.7 fino a 17 GB di memoria
  • Nastri magnetici, usati solo per funzioni di backup
slide24

Aumenta la capacità memorizzazione

byte

100*picosecondi

Registri

KB

Mem. cache

nanosecondi

Mem. centrale

MB

10*nanosecondi

Dischi magnetici

e/o ottici

GB

microsecondo/

millisecondi

Nastri magnetici

>10 GB

10*millisecondi

Aumenta la velocità di accesso

architettura dei computer1
Architettura dei computer
  • Un computer deve:
    • elaborare l’informazione
      • usando il processore (Central Processing Unit - CPU)
    • memorizzare l’informazione
      • usando la memoria principale (RAM)
      • usando la memoria secondaria
    • fare l’input/output dell’informazione
      • usando i dispositivi di input/output
componenti principali di un computer1
Componenti principali di un computer

Processore

Memoria

principale

Unità centrale

Stampante

Periferiche

del calcolatore

Tastiera e monitor

Memoria secondaria

Periferiche di input/output

i dispositivi di input output
I dispositivi di input/output
  • Per realizzare l’interazione uomo-macchina, sono necessari i dispositivi di input/output
  • La loro funzione primaria è quella di consentire …
    • l’immissione dei dati all’interno del computer (input) o
    • l’uscita dei dati dal computer (output)
i dispositivi di input output1
I dispositivi di input/output
  • Si collegano alle porte (o interfacce) del computer
    • Ad alto livello le porte sono le “prese” cui si connettono i dispositivi
    • Ne esistono di tipi diversi a seconda del tipo di collegamento e della velocità di trasmissione (esempio: porta USB,porta 1394)

USB

i dispositivi di input output2
Input:

Tastiera

Mouse (e altri strumenti di puntamento)

Scanner

Microfono

Macchine fotografia e telecamera digitale

Lettori di codici a barre

Output:

Videoterminale

Stampante

Casse acustiche

I dispositivi di input/output
  • Input/output:
    • Touchscreen
    • Modem
i dispositivi di input output3
I dispositivi di input/output
  • Solitamente hanno limitato autonomia rispetto al processore centrale
  • Operano in modo asincrono rispetto al processore (ne sono “schiavi” del processore)
    • Si parla di gestione master-slave: è il processore che deve coordinare le attività di tutti i dispositivi
    • (Input) Il processore non è in grado di prevedere e di controllare il momento in cui un dato di input sarà a disposizione
    • (Output) Il processore non può prevedere il momento in cui un dispositivo in output avrà terminato di produrre i dati in uscita
i dispositivi di input output4
I dispositivi di input/output
  • Un dispositivo di input deve avvertire il processore quando un dato di input è disponibile
  • Un dispositivo di output deve avvertire il processore quando ha terminato di produrre dati in uscita
  • Al termine di ogni operazione i dispositivi inviano al processore un segnale, detto interrupt, che indica che il dispositivo ha bisogno di attenzione
i dispositivi di input output5
I dispositivi di input/output
  • Ad ogni ciclo di clock, il processore verifica se sono arrivati dei segnali di interrupt da parte dei dispositivi
    • Se sono arrivati dei segnali, il processore va ad eseguire le operazioni di gestione dei dispositivi che hanno richiesto l’attenzione
    • Se non sono arrivati dei segnali, il processore continua ad eseguire il programma corrente
i dispositivi di input
I dispositivi di input
  • La tastiera: il principale strumento di input
    • Ogni volta che l’utente digita un tasto, la tastiera “avverte” il processore che un carattere è disponibile
    • Non ha capacità di elaborazione
    • Un dispositivo di input cieco, nel senso che l’utente non può vedere i dati immessi
      • La tastiera è utilizzata insieme ad un dispositivo di output su cui vengono visualizzate le informazioni fornite tramite tastiera
      • La tastiera e il dispositivo di output non sono direttamente collegati tra loro
i dispositivi di input1
I dispositivi di input
  • Il mouse: un dispositivo di puntamento
    • Una freccia (o un altro simbolo) indica la posizione del mouse sul video e lo spostamento del mouse sul tavolo viene comunicato al processore, che produce lo spostamento corrispondente della freccia(/simbolo) sul video
    • Una volta raggiunta la posizione desiderata, premendo uno dei pulsanti del mouse si genera un segnale in input che può corrispondere a diverse funzioni
    • Come la tastiera: è “cieco”, non ha capacita di elaborazione
i dispositivi di output
I dispositivi di output
  • Il video: visualizza i dati che l’utente inserisce in input e i risultati delle elaborazioni del calcolatore
    • Un video può essere visto come una matrice di punti (pixel) illuminati con diversa intensità
    • La dimensione del video viene misurata in pollici (lunghezza della diagonale del video)
      • Portatile: 12 ai 15 pollici
      • Desktop: 15 ai 17 pollici
      • Professionali: 17 ai 21 pollici
i dispositivi di output1
I dispositivi di output
  • Il video:ci sono due tipi di monitor
    • Cathode ray tube
    • Liquid crystal display
  • Scheda video:
    • Scheda che converte le informazioni di output del processore in un segnale video che viene inviato tramite un cavo al monitor
    • L’immagine che vediamo sul video (opportunamente codificata) viene memorizzata in una memoria specializzata detta memoria video (VRAM) (risiede sulla scheda video)
    • Esistono schede video con accelerazione 2D oppure 3D: hanno la capacità di elaborazione