Informatica di base A.A. 2002/2003

1. Informatica di base A.A. 2002/2003 Docente: Prof. Francesca Rossi E-mail: frossi@math.unipd.it Tel: 049-8275982 Studio: Via Belzoni 7, primo piano

2. Organizzazione del corso 24 ore di lezione (3 crediti) in aula LUM 250 prime tre settimane: Lunedi’- Martedi’ – Mercoledi’ 11:20-13:00 altre settimane (dal 21 Ottobre): Martedi’ 11:20-13:00 16 ore di laboratorio (2 crediti) in aula laboratorio dopo le prime tre settimane tre gruppi di studenti Mercoledi’ 14-16 e 16-18, Giovedi’ 14-16 iscrizione in terminali per login password (tra qualche giorno)

3. Materiale ed esame Dispensa disponibile alla Libreria Progetto (Via Marzolo 28, Via Portello 5/7) Sito web del corso (pronto tra pochi giorni) Esame con domande a scelta multipla

4. Sommario degli argomenti– parte 1 I circuiti logici Il sistema binario L’architettura di Von Neumann Interi, reali e caratteri in un computer Linguaggio macchina ed Assembler

5. Sommario degli argomenti– parte 2 Sistemi operativi: DOS, Unix/Linux,Windows Word processors: Word Fogli elettronici: Excel Sistemi per la gestione di basi di dati Reti: TCP/IP, Internet, ftp, telnet, posta elettronica WWW: http, Netscape, HTML, motori di ricerca

6. Hardware L’ Hardware di un computer un computer è ottenuto assemblando un gran numero di componenti elettronici molto semplici 3 tipi di componenti fondamentali:

7. A B R A B R A R 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 AND OR NOT

8. Completezza di and, or, e not • 16 operazioni logiche binarie (tante quante possibili scelte di 4 valori) • 4 operazioni logiche unarie • Tutte possono essere ottenute componendo and, or, e not

9.  A  B equivale a (NOT A) OR B

10.  A  B equivale a (A  B) AND (B  A)

11.  oXOR A XOR B equivale a NOT (A  B)

12. Siccome (un rettangolo è un quadratoseha altezza uguale alla base), allora [se un rettangolo (nonè un quadrato) esso (nonha altezza uguale alla base)]. A =(B  A)[(NOT A)  (NOT B)] A =(BA)[(NOT A)  (NOT B)] A =(BA)[(NOT A)(NOT B)] A =(BA)[(NOT A)(NOT B)] Il risultato è sempre 1, ossia sempre vero. L’asserzione è una tautologia (o un teorema).

13. Dalla tabella di verita’ ad un circuito • Tanti input quante sono le dimensioni della tabella • Un solo output • Un or all’output • Tanti and quanti sono gli 1 della tabella • Input degli and: 1 se diretto, 0 se negato

14. Nand e nor • Non servono tre operazioni (and, or, not) • Basta una tra : nand (not and) e nor (not or)

15. A B R A B R 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 NAND NOR

16. NOT AND OR

17. Memorie • Processore = griglia di milioni di porte logiche • Frequenza (con cui riceve l’input) • Esempio: 2 Giga Hertz (2 miliardi di cicli al secondo) • Input ad un ciclo  output al ciclo successivo

18. Rappresentazione binaria • Base 10  cifre da 0 a 9 • Base 2  cifre 0 e 1 • Sequenza di cifre decimali dk d k-1 … d1 d0  numero intero dk x 10k + dk-1 x 10 k-1 + … d1 x 10 + d0 • Esempio:101 in base 10 e’ 1x100+0x10+1x1

19. Circuiti aritmetici Rappresentazione binaria di un intero: 01011012 = 1·25 + 1·23 + 1·22 + 1·20 = 32 + 8 + 4 + 1 = 4510 • Valore minimo di una sequenza di n cifre binarie: 000 … 0 (n volte) = 010 • Valore massimo: 1111…111 (n volte) = 2n-1 + 2 n-2 + … + 22 + 21 + 20 + 1 = 2n –1 • Esempio: 111 = 22 + 2 + 1 = 7 = 23 -1

20. Una proprietà dei numeri binari 1001001= 73 100100 = 36 = 73/2 e questo è il resto Eliminare il bit più a destra corrisponde a dividere per 2 il valore, ed il bit eliminato è il resto

21. Trasformazione di un numero in base 10 a binario 125 in binario è1111101 125 125/2=62 resto 1 62/2=31 resto 0 31/2=15 resto 1 15/2=7 resto 1 7/2=3 resto 1 3/2=1 resto 1 1/2=0 resto 1 rappresenta 62 rappresenta 31 etc

22. Circuiti aritmetici • Somma: • Colonna per colonna, da destra a sinistra • Riporto se la somma su una colonna supera la base • Tre cifre binarie (prima riga, seconda riga, riporto), somma =1 se una o tre sono 1, riporto = 1 se almeno due sono 1 Riporto: 1 1 1 1 0 0 0111002 + 1001112 = ----------- 10000112

23. Somma binaria 1 11 riporti 1010011+ 1100011= ----------- 10110110 Si vuole costruire un circuito per sommare due numeri binari Iniziamo con un circuito che faccia la somma su di una colonna

24. Vogliamo un circuito che con input due bit corrispondenti ed il riporto precedente calcola la loro somma ed il nuovo riporto. x y R ADD R' S

25. La somma S è 1 se tutti e tre i bit in input sono 1 oppure solo uno di essi è 1. Questo si esprime con la formula logica: S = {[(X AND Y) AND R] OR [X AND (Y NOR R)]} OR {[Y AND (X NOR R)] OR [R AND (X NOR Y)]}

26. Il nuovo riporto R' è 1 se almeno due bit in input sono 1. Questo si esprime con la formula logica: R' = [(X AND Y) OR (X AND R)] OR (Y AND R)

27. 3 input 2 bit da sommare riporto riporto per la prossima colonna 1-ADD risultato su questa colonna 2 output

28. Tabelle di verità bit da sommare 00 01 10 11 0 1 1 0 0 1 risultato riporto 1 0 0 1 00 01 10 11 0 0 0 1 0 1 riporto 0 1 1 1

29. Dalle tabelle di verità sappiamo come costruire il circuito: 1-ADD riporto risultato

30. Somma di numeri di 4 bits 0 riporto iniziale Riporto finale 1-add 1-add 1-add 1-add risultato

31. x5 x4 x3 x2 x1 x0 y5 y4 y3 y2 y1 y0 0 ADD ADD ADD ADD ADD ADD R R R R R R s5 s4 s3 s2 s1 s0 Componendo 6 circuiti ADD si ottiene il circuito Che calcola la somma di due numeri di 6 bit

32. Memoria (volatile) bit

33. bit

34. Ricevimento e sito corso • www.math.unip.it/~frossi/info-base.html • Orario di ricevimento: Mercoledi’ 16:30-18:30 nel mio studio (o in un’aula)

35. Esercizio • Determinare la tavola di verità del seguente circuito: A è una tavola nota? or not B and not R or

36. Esercizio • Partendo dalla tavola di verità dell’esercizio precedente, costruite un circuito che la realizza seguendo il metodo di costruzione generale visto in classe.

37. Esercizio • Si disegni un circuito logico che realizza la seguente tavola di verita’: • A=0, B=0  R = 1 • A=0, B=1  R = 1 • A=1,B=0  R = 1 • A=1, B=1  R = 0

38. Esercizio • Dare la tavola di verita’ delle formule: • (A  NOT(B)) OR (A AND B) • A OR (A AND NOT(B)) • (NOT(A)  NOT(B)) OR (NOT(A) AND B)

39. Esercizio • Scrivere la rappresentazione binaria dei numeri decimali: • 30 • 36 • 15

40. Esercizio • Scrivere la rappresentazione decimale dei numeri binari: • 1000 • 1010 • 01011 • 10111

41. Iscrizione per l’accesso al laboratorio • Sito per le iscrizioni: http://iscrizioni.math.unipd.it • Dopo tre giorni: ritirare login e password e firmare • Da casa o da due terminali nell’androne del laboratorio

42. L’architettura di Von Neumann CPU RAM Mem second I/O bus

43. RAM= Random Access Memory memoria ad accesso casuale • Nella RAM, come ovunque in un computer, le informazioni sono sempre rappresentate con sequenze di 0 e di 1. Numeri binari. • La RAM quindi è fatta per contenere tali numeri. • un bit può contenere o 0 o 1 • un byte è una sequenza di 8 bits • una parola consiste di 4 bytes

44. bit quindi la RAM è una sequenza di bytes byte da cui si leggono ed in cui si scrivono singoli byte o blocchi di 4 bytes consecutivi: le parole. parola

45. 0 0 000000 00 1 000000 01 2 000000 10 3 000000 11 1 4 000001 00 5 000001 01 6 000001 10 7 000001 11 2 8 000010 00 9 000010 01 10 000010 10 11 000010 11 Indirizzamento di byte e parole

46. Unità di misura della RAM • 1 K bytes circa 1.000 bytes 210=1024 • 1 Mega byte circa 1.000.000 bytes 220 • 1 Giga byte circa 1.000.000.000 bytes 230 • 1 Tera byte circa 1.000.000.000.000 bytes 240

47. PROPRIETA’ della RAM • RAM => accedere ad ogni byte ha la stessa durata (10**-7 sec): non dipende da quale byte è stato acceduto prima • è volatile: se tolgo la spina l’informazione è persa (c’è anche la ROM) • ogni byte ha un indirizzo 0,1,2...... • il byte e’ la minima quantita’ accessibile (attraverso il suo indirizzo)

48. La CPU: unità centrale di calcolo:esegue programmi che sono nella RAM CPU bus P RAM IP ALU RC • R0 registri di calcolo Cis1 Cis2 Cisk • Rn

49. La CPU esegue continuamente il ciclo ADE=Access/Decode/Execute • Access: preleva dalla RAM la prossima istruzione da eseguire (l’indirizzo è in P, l’istruzione viene messa in IP) • Decode: capisce che istruzione c’è in IP: isi • Execute: la esegue mediante il circuito Cisi 1 ciclo= 10**-9 sec

50. Memoria Secondaria • è permanente • dischi fissi, floppy, nastri magnetici, CD • accesso sequenziale (il tempo varia a seconda dell’accesso precedente) • è adatta per leggere/scrivere grandi quantita’ di dati (in posizioni contigue)