Il computer

Il computer
Prof. Rita Cucchiara
Facoltà di Ingegneria sede di Modena
Universita’ di Modena e Reggio e Emilia
Perche’ e’ stato inventato il
computer?



Per fare i calcoli difficili e ripetitivi
Per leggere, scrivere e memorizzare
tanti dati
Per ripetere tante volte le stesse
operazioni
Nel 1500..

Leonardo da Vinci nel Codice di Madrid,
attorno al 1500 aveva disegnato una
macchina da riporto…
Nel 1943…
Nascono i primi computer come quelli di
adesso…
Vengono usati per spionaggio tra gli
americani e inglesi e i tedeschi…
ENIAC
Adesso…
Cosa e’ il computer?




E’ una macchina
elettronica
Che esegue
istruzioni
(programma)
prende dei dati
(input)
E fornisce dei
risultati (output)
Programma:
Window mediaplayer
Apri il file
Riproduci il suono
Mostra il video
va avanti..
Input:
file sul CD ROM
Il computer è…una macchina:




Elettronica: che funziona con l’elettricità
che è velocissimo nei calcoli appunto
perché va alla velocità della corrente
elettrica
che non sa fare niente da solo, ma
esegue le istruzioni che gli vengono
impartite
che sembra intelligente, perché è stato
programmato da persone intelligenti
Il computer è…una macchina:

che sa tenersi i dati in memoria: alcune
memorie tengono i dati per sempre
(memorie non volatili):
• disco rigido o hard disk
• Cd rom DVD
• Floppy disc

altre si scordano tutto quando si spegne il
computer (memoria "volatile)
• RAM
• CACHE
Hardware e software



Noi ragionaimo perche’ abbiamo
L’Hardware  il nostro cervello, i
neuroni, i sensi
Il software  le nostre idee, i ricordi,
i pensieri
Hardware e software



Ogni computer è costituito da due parti:
l'hardware e il software.
L'hardware è la macchina fisica ciò che si trova
all'interno del computer (microprocessore,
schede, cavi, ecc... ), unitamente a monitor,
tastiera, mouse, ecc.. che sono le periferiche
esterne collegate al computer.
Il software, invece, è l'insieme dei programmi che
sono installati sul computer e che consentono di
scrivere, disegnare, ascoltare musica, giocare,
ecc... e dei dati
Il computer sa contare solo per
due…







BIT e BYTE: c’è chi parla italiano, c’è chi parla
"binario"
I computer funzionano ad elettricità e, perciò, registrano
solo due condizioni (per questo si parla di codice binario):
0 = non passa elettricità
1 = passa elettricità
Abbiamo così il bit 0 e il bit 1
Il byte è una sequenza di 8 bit che permette al computer di
leggere e scrivere numeri e lettere:
lettera A = 01000001
lettera C = 01000011
lettera B = 01000010
lettera D = 01000100
Con i bit si fanno i calcoli






0
1
2
3
..
7




0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1

0111
Le unita’
Il due
Il quattro
Facciamo i calcoli…





2+3?
2 0010
3 0011
---------------0101
 4 +1 =5
Apriamo il computer




Il computer è una macchina molto complessa, formata da
vari componenti assemblati in un contenitore chiamato case
o cabinet.
Se lo apriamo troviamo vari componenti fissati su un
circuito stampato chiamato "scheda madre" (motherboard).
I principali componenti che troviamo montati sulla scheda
madre sono: il processore, la RAM, il BIOS, il chipset, la
scheda video, la scheda audio, la scheda di rete.
All'interno del computer, collegati tramite cavi alla scheda
madre, troviamo anche: l'hard disk, il lettore di dischetti, il
lettore di CD-ROM, quello di DVD e l'alimentatore.
Apriamo il computer
Apriamo il computer
Il computer
PROCESSORE
BUS
CHIP SET
E CONTROLLORE DEI BUS
SCHEDA VIDEO
MEMORIA
(RAM)
SCHEDA AUDIO
SCHEDA DI RETE
INTERNET
PORTE PER LE
PERIFERICHE
USB
PORTE PER
PERIFERICHE
HARD DISK
CD-ROM
Cosa e’ che fa i calcoli?



Il microprocessore (o CPU central processing unit)e’ la
macchina elettronica piu’ importante del computer. La sua
funzione è quella di eseguire calcoli a grande velocità.
è il cervello del computer perché controlla ogni funzione
(come fa il nostro cervello per tutte le funzioni
dell’organismo). I microprocessori sono di diverso tipo,
diversa velocità e diverse capacità (…anche i cervelli
umani non sono tutti uguali!).
Ricordiamo alcuni nomi di microprocessori, dai più lenti e
deboli ai più veloci e potenti: 386, 486, Pentium I, II, III,
Pentium IV, AMD K6, K7... 32-bit ARM (nel game boy),
RISC3000 (nella Playstation)
Il processore

Le prestazioni di un
computer dipendono in
gran parte dal processore,
perché tanto più un
processore è potente tanto
più sarà veloce
l'elaborazione delle
operazioni che svolge. La
velocità della CPU viene
misurata in MHZ
(Megahertz) e,
ultimamente, anche in
GHZ (Gigahertz). Il
processore Intel Pentium
III
Il chip
120 miliardi di transistor!!!
Il transistor

Ogni trasnistor e’ ora 500 volte piu’
piccolo di un capello
Human Hair
Microns
Pollens
White Blood
Cells
Red Blood
Cells
0.18 micron
Smog
Bacteria
Smoke
Virus
La RAM

La RAM (Random Access Memory) è la
memoria in cui il processore deposita
temporaneamente i risultati delle
operazioni svolte. La RAM è una memoria
volatile, perché conserva i dati solo fino
allo spegnimento del computer.
La grandezza della RAM viene misurata in
Megabyte. Maggiore è la dimensione della
RAM più grande è il numero di dati su cui
la CPU può compiere le operazioni
La RAM
LA RAM RANDOM ACCESS MEMORY
Il chipset
L’alimentatore

L'alimentatore ha il
compito di fornire
diversi valori di
tensione ai vari
componenti del
computer.
La scheda video


La scheda video o
adattatore grafico (Video
Graphic Adapter o VGA)
consente di visualizzare
sullo schermo del monitor
le informazioni elaborate
dalla CPU.
Nei moderni PC la scheda
video è collocata in uno
slot dedicato della scheda
madre chiamato AGP
(Accelerated Graphics
Port).
La scheda audio

La scheda audio ha
il compito di
sintetizzare i suoni
da inviare alle
casse acustiche
(riproduzione) o di
registrare i suoni
acquisiti da una
fonte esterna
(microfono, lettore
CD, ecc...).
L’hard disk




E’ un componente importantissimo:
e’ il disco rigido, l’armadio con dentro tutti i dati,
i documenti, i video, i gichi che non devono mai
essere dimenticati.
Poiché la RAM non è in grado di conservare le
informazioni quando il computer è spento, i
programmi e i dati devono essere conservati su
un supporto non volatile. Il principale di questi
supporti è l'hard disk.
Spesso ce ne sono piu’ di uno o un hard disk puo’
essere diviso in piu’ dischi logici (C:\, D:\..)
I file nell’hard disk

Pensate ai file
come appesi
nell’armadio a
partire da un
appendino grande
(radice) a cui
sono appesi tanti
appendini e ad
ognuno di questi
e’ appeso una
cartella con tutti i
file…
C:\
programmi
rita
fede
disegni documenti
Ciao.doc
giochi
Hard disk


La capacità degli
hard disk si misura
in Gigabyte. (mille
volte piu’ grande
dei Mbyte con cui
si misura la RAM..)
L'hard disk è
collegato alla
scheda madre per
mezzo di un cavo
piatto.
L’hard disk dentro…
I bit sono memorizzati in un Hard Disk come carica
magnetica positiva o negativa sul rivestimento di ossido
dei piatti del disco.
Il disco rigido è organizzato in un modo ben preciso, che
si chiama formattazione ed il registro di tutta la
struttura, una sorta di "rubrica telefonica" dei file, si
chiama File System.
Ogni disco e’ diviso in solchi circolari che si chiamano
tracce La traccia zero e’ sul bordo esterno.
L'insieme di tracce che si trova alla stessa distanza dal
centro (ovvero con lo stesso numero) su tutti i lati di tutti
i piatti viene chiamato cilindro. Ogni traccia e’ divisa in
fette che si chiamano settori e sono di solito formattati
per contenere 512 byte di dati.
Attenzione i settori si possono danneggiare e i dati vanno
persi. Per questo se i i dati sono molto importanti
conviene salvarli anche da un’altra parte
(operazione di backup)
I CD_ROM




I CD-ROM sono supporti in grado di immagazzinare dati
fino a 640-730 MByte. Si possono solo leggere
Pero’ in molti computer è installato un dispositivo
hardware, il masterizzatore, che consente di scrivere
(spesso una sola volta)
I DVD (Digital Video Disk) sono molto simili ai CD-ROM, ma
sono in grado di memorizzare una maggiore quantità di dati
(fino a 17 Gbyte). Vengono utilizzati principalmente per
visualizzare filmati. I lettori DVD sono in grado di leggere
anche i CD-ROM.
Attenzione i video nei CD-Rom per essere letti dal PC sono
memorizzati con formati diversi (AVI, DVX-MPEG4) rispetto
a quelli che si usano nei DVD (MPEG-2)
Le chiavette USB


Chiavi USB (penne): stanno
diventando i dispositivi di
memorizzazione rimovibili più diffusi.
Si tratta di memorie flash che si
collegano direttamente al computer
per mezzo delle porte USB (universal
serial bus). Sono come le memorie
delle macchine fotografiche
La loro principale caratteristica è quella
di memorizzare in poco spazio grandi
quantità di dati (testo, foto, MP3,
filmati). I modelli più diffusi
consentono di memorizzare 64, 128,
256, 512 MByte
La scheda di rete


Se il tuo computer
è collegato ad altri
computer in uno
slot della scheda
madre è alloggiata
la scheda di rete.
Questa puo’
altrimenti avere un
modem che lo
collega al telefono
Internet




Internet? E’ la rete utilizzata per collegare i computer di tutto il
mondo
Tutto è iniziato nel 1969 quando il Dipartimento della Difesa degli
Stati Uniti (il Pentagono) decise di costruire una rete sperimentale
chiamata ARPAnet.Si uso’ì per collegare 4 universita’ e centri
militari
Questa rete era stata progettata per funzionare anche nel caso in
cui una sua parte fosse stata danneggiata.
Questo progetto venne ripreso e sviluppato all'inizio degli anni '80
dal National Science Foundation, un'agenzia del governo degli
Stati Uniti che realizzo NSFnet, una rete in grado di collegare
diverse università americane.
Poi negli anni ’90 fu inventato al CERN in Svizzera il World Wide
Web, un sistema che collega in forma ipertestuale ( con grafica, e
immagini interattive ) le informazioni presenti in Internet.
l Web, come comunemente viene chiamato, si è così diffuso che
per molte persone è diventato sinonimo di Internet.
Come funziona?





L’idea e’ molto semplice: per inviare un
messaggio da un computer ad un altro le
informazioni vengono suddivise in tante
parti chiamate pacchetti.
Ogni pacchetto dopo essere stato inserito
in una "busta" viene spedito al
destinatario.
All'arrivo le buste vengono aperte e le
informazioni ricomposte nella forma
originale.
Naturalmente, per arrivare a destinazione
ogni pacchetto deve attraversare vari
computer, ognuno dei quali decide
autonomamente il percorso che le
informazioni devono seguire per essere
recapitate.
Come funziona?

Le regole che consentono ai
computer di comunicare fra
loro si chiamano protocolli.
I protocolli in Internet si
chiamano TCP
(Transmission Control
Protocol) e IP (Internet
Protocol).Il TCP suddivide e
poi riassembla le
informazioni; l'IP si occupa
di farli arrivare a
destinazione.
Gli indirizzi di Internet




Per sapere come instradare le informazioni ogni computer
collegato ad Internet è dotato di un indirizzo formato da
quattro numeri separati da un punto.
Ad esempio 155.185.48.35 è l'indirizzo IP del server Web
del laboratorio ImageLab del Dipartimento di Ingegneria
dell’Informazione.
Corrisponde ad un computer che si chiama
picasso.ing.unimo.it
Per ragioni pratiche (ricordare sequenze di numeri è
abbastanza difficile!) questi indirizzi sono stati convertiti in
lettere e parole. Risulta infatti più semplice ricordarsi che le
pagine Web di picasso si trovano all'indirizzo:
http://imagelab.ing.unimo.it
Particolari computer, chiamati DNS (Domain Name System),
provvedono a tradurre gli indirizzi letterali in indirizzi
numerici in tutto il mondo.
Navigare…



Navigare sul Web… significa collegarsi con un
programma (browser) all’indirizzo di un computer
che fornisce (server) delle pagine da leggere (sito
Web).
In alcuni casi si possono scaricare programmi,
immagini , informazioni.
In altri arrivano informazioni che non sappiamo
(virus!!) o ci vengono scritte delle informazioni
(cookies) che ci ricordano le scelte che abbiamo
effettuato quando siamo andati a visitare un sito
(ad esempio il cockie tiene la tua carta d'identità
che hai indicato o le preferenze che hai espresso,
per ricordarle ad un successivo collegamento)
Occhio ai virus


Un virus è un programma che
può rovinare il tuo computer,
cancellando e modificando i
dati che hai salvato.
Viene inviato tramite la posta
elettronica (come allegato):
per cui apri bene gli occhi! Se
un messaggio arriva da un
indirizzo che non conosci,
cancellalo subito. Potrebbe
contenere un virus.
Navigare sicuri

Le regole per navigare sicuri Segui queste regole e
navigherai sicuro (e non avrai problemi)
1- ATTENTO AL FILE...
Se nella posta o in una chat line qualcuno che non conosci
ti manda un file o un messaggio, non aprirlo! Potrebbe
contenere un virus e fare gravi danni al tuo computer.


2 - NOME, COGNOME...
Non lasciare in giro per la rete i tuoi dati personali (nome,
cognome, indirizzo, numero di telefono, etc...) quando
navighi: potrebbero finire in cattive mani.
3 - I MODULI ON-LINE
I moduli che trovi in Internet sono dei veri e propri
"impegni": non compilarli mai coi tuoi dati senza chiedere il
parere dei tuoi genitori.
Navigare sicuri




4 - CI POSSIAMO INCONTRARE?
Non accettare mai di incontrarti da solo con chi hai
conosciuto in rete: potrebbe avere cattive intenzioni.
5 - VIGILA ANCHE TU
Se incontri in rete qualcosa o qualcuno che ti sembra
strano o pericoloso avvisa subito i tuoi genitori e
controlla insieme a loro.
6 - CHE ORA E'?
Non "perderti" nella rete: ricordati che hai tanti amici
con cui giocare e divertirti fuori dal computer.
7 - COMPORTATI BENE
Anche in Internet valgono le regole della buona
educazione, quindi niente parolacce. Fai il bravo.
E il futuro?


Chissa’ come saranno i computer di domani?
Saranno piccoli piccoli ed indossabili (wereable computers)
Il monocolo e’ collegato ad un computer e
consente di sovrapporre a quanto ci è attorno,
e che vediamo, una varietà di informazioni.
Potrebbe, ad esempio, essere utilizzato durante
una visita ad un museo consentendo di
sovrapporre al quadro che stiamo osservando
delle informazioni relative all'autore, allo stile,
attirare la nostra attenzione su alcuni
particolari...
L'anello ha un chip che rileva
l'umore della persona che lo
indossa, conosce le sue
preferenze in dipendenza
dall'umore e fa illuminare la
pietra quando si verificano
certe condizioni
E il futuro?


Saranno interattivi in modo naturale
(basta con i mouse e le tastiere,
penne con riconoscimento della
scrittura, riconoscimento vocale e
visione artificiale..)
Saranno tutti collegati tra loro