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Introduzione ai calcolatori

Introduzione ai calcolatori. Parte I Informazione Digitale Hardware. 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.

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Introduzione ai calcolatori

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Presentation Transcript

  1. Introduzione ai calcolatori Parte I Informazione Digitale Hardware

  2. 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

  3. L’era del digitale (2) codifica rappresentazione digitale informazione decodifica

  4. 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

  5. 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

  6. 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)

  7. Codifica digitale: testi • Un testo è formato dalla sequenza dei codici dei simboli che lo costituiscono • il po --> • 01101001 01101100 00000000 01110000 01101111

  8. 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

  9. Codifica digitale: immagini (2) 2 colori bianco: 0, nero: 1 un codice per ogni pixel codifica digitale dell’immagine = sequenza dei suoi pixel 0000000011110001100000100000

  10. Codifica digitale: immagini (3) • Rappresentazione approssimata • risoluzione • numero di colori

  11. 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

  12. Codifica digitale: suoni • Suono: onda sonora • Campionamento • Digitalizzazione del valore del campione • Frequenza di campionamento: es 44KHz • Bit per campione: es 16 bit • Formati compressi: es mp3

  13. Codifica digitale • Indipendentemente dall’informazione di partenza si ottiene sempre una sequenza di bit

  14. Architettura di un PC 4 componenti principali processore memoria principale memoria secondaria dispositivi di I/0

  15. 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

  16. Memoria principale (2) 10 • 1 Kilobyte = 2 byte = 1024 byte • 1 Megabyte = 2 Kilobyte, circa 1.000.000 di byte • 1 Gigabyte = 2 Megabyte, circa 1.000.000.000 di byte • 1 Terabyte = 2 Gigabyte 10 10 10

  17. Memoria principale (3) 00001111010101010101010000110010 0 1 2 si accede ad una cella noto il suo indirizzo ………………….. N

  18. 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

  19. 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, …

  20. 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

  21. 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

  22. Memoria secondaria (3) • Nastri e cassette • usati per backup • ZIP • come i floppy disk ma con dimensioni maggiori (100 Megabyte e 2 Gigabyte)

  23. Memoria secondaria (4) • Dimensioni • Nastri > HD > DVD > CD Rom > ZIP > FD • Velocità • HD > CD  DVD > FD > ZIP > Nastri

  24. Interfacce • Parallela • Seriale • USB • SCSI

  25. Dispositivi di Input/Output • Video • Tastiera • Mouse • Stampanti • Scanner • Modem • Schede audio/video • Schede di rete • …

  26. 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

  27. 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

  28. Tastiera e mouse • Tastiera • Diverse per diverse nazioni • Tasti funzione • Mouse • 1, 2 o 3 tasti • Ottici o meccanici

  29. Stampanti • Caratteristiche • Risoluzione: DPI (dot per inch) • Velocità: numero di pagine al minuto • Diverse tecnologie (prestazioni e costi) • Laser • Getto di inchiostro • Aghi

  30. Scanner • Per acquisizione di immagini • Caratteristiche • Risoluzione • Velocità • Software di gestione • Acquisizione in diversi formati • OCR

  31. 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

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