1.1.1.1
Comprendere i termini hardware, software, Tecnologia dell’Informazione (ICT).

Il termine anglosassone Information Technology (IT), Tecnologia dell’Informazione, indica la tecnologia impiegata per la progettazione e la realizzazione dei moderni sistemi di elaborazione e gestione delle informazioni.
Il termine Information Technology può avere un’alternativa nella lingua italiana nel termine Informatica, parola dal significato molto ampio. La parola deriva dal francese Informatique che, a sua volta, deriva dalla fusione tra Infor(mation) e (auto)matique: “Informazione Automatica”. L’Informatica quindi è la scienza che studia l'informazione e, più specificamente, l'elaborazione dei dati e il loro trattamento automatico mediante elaboratori elettronici.

L’elaborazione dei dati attraverso l’elaboratore elettronico (definito anche computer) è un’elaborazione automatica; ciò significa che le operazioni di elaborazione, una volta avviate, vengono svolte attraverso un meccanismo in grado di portarle a termine anche senza l’intervento diretto dell’uomo.
Il computer è una macchina che svolge automaticamente una funzione ben precisa: l’elaborazione dei dati. L’automatismo si realizza con il passaggio di energia elettrica attraverso i componenti del computer, ovvero circuiti, transistor, ecc...
L’elaborazione delle informazioni può essere considerata una trasformazione di dati inseriti dall’operatore o da un altro computer (l’input) in altri dati (l’output) che vengono restituiti all’utente o inviati ad altri elaboratori.

Per essere utilizzato per svolgere determinati compiti, il computer deve essere opportunamente istruito o per meglio dire programmato. L’elaboratore infatti per eseguire determinate funzioni deve utilizzare dei programmi, cioè delle sequenze di funzioni elementari da svolgere in modo rapido e preciso.
Con il termine programma s’intende l’insieme delle istruzioni da fornire alla macchina perché esegua una certa operazione. Grazie ai programmi, è possibile impartire al computer le istruzioni necessarie per compiere qualunque tipo di elaborazione in modo automatico.

In ogni computer si distinguono due componenti fondamentali: una è l’hardware che rappresenta l’insieme dei dispositivi fisici che compongono il sistema di elaborazione (come ad esempio lo schermo, la tastiera, la stampante, …) l’altra è il software ossia la parte intangibile del sistema costituita dalle istruzioni e dai programmi che, eseguiti partendo dai dati, producono i risultati e permettono l’esecuzione delle operazioni. In altre parole sono considerati hardware tutte le parti dell’elaboratore che è possibile toccare fisicamente, mentre il software può essere considerato il “pensiero” del computer.

1.1.2.1
Comprendere e distinguere tra varie classi di computer (mainframe, network computer, personal computer, laptop, personal digital assistant - PDA) in termini di capacità, velocità, costo e impieghi tipici.

La presenza e l’utilizzo dei computer nella società contemporanea è sempre più ampia al punto tale che spesso non ci accorgiamo di interagire con computer miniaturizzati anche quando si utilizzano mezzi e strumenti di uso quotidiano quali televisori, automobili o elettrodomestici.
Esistono molti tipi differenti di computer che differiscono tra loro per capacità, velocità di elaborazione, particolarità funzionali e per costo. Per questo motivo i computer sono distinti in varie classi:

- supercalcolatori: sono in assoluto i computer più potenti e costosi, dotati di più unità centrali e progettati per raggiungere altissime velocità di elaborazione. Sono destinati soprattutto al calcolo matematico e scientifico, utilizzati da enti di ricerca, università, agenzie spaziali, aeronautiche, ecc. Sono definiti non tanto in rapporto ai posti di lavoro che possono supportare o alla quantità di informazioni che possono memorizzare, piuttosto in base al numero di operazioni che possono eseguire nell’unità di tempo.

- mainframe: è un sistema di elaborazione complesso di grandi dimensioni, molto costoso e con elevate prestazioni in grado di consentire un utilizzo contemporaneo di migliaia di posti di lavoro. Necessita di personale specializzato per il suo funzionamento ed è progettato per utilizzare reti informative molto ampie in collegamento a terminali remoti (questo scenario descrive un sistema di elaborazione condiviso e distribuito). I mainframe sono sistemi di elaborazione centralizzati di grandi dimensioni, ai quali viene affidato il compito di gestire il sistema informativo e le banche dati di grandi aziende che si estendono in un territorio molto vasto come ad esempio le banche o le imprese di assicurazioni. Queste aziende hanno la necessità di conservare moltissimi dati centralizzandoli in un’unica sede e nel contempo devono consentire a tutte le proprie filiali di accedere agli archivi centrali.

- minicomputer: è un sistema di elaborazione di medie dimensioni e capace di supportare centinaia di posti di lavoro. Hanno prestazioni e costi più contenuti rispetto ai mainframe e svolgono il ruolo di sistema informativo in aziende di piccola e media dimensione. Necessitano per il loro funzionamento di personale più ridotto e con una minore specializzazione.

- workstation: è un computer che può essere confuso con un normale PC, ma che si differenzia da questo per la potenza di calcolo e le elevate prestazioni grafiche. Sono elaboratori in genere usati da professionisti della computer grafica, della progettazione tecnica o dello sviluppo software. Possono essere usate da singoli utenti o possono essere collegate ad altre macchine mediante una rete locale per condividere le risorse.

- personal computer o PC (detto anche computer da tavolo o PC Desktop): è un computer con prestazioni e costi contenuti destinato ad un singolo utente. Può eseguire più processi alla volta: lanciare una stampa, scrivere un documento con un programma di elaborazione testi, compiere dei calcoli con un foglio elettronico. Tutti i lavori avviati tuttavia sono controllati da un singolo operatore.La configurazione di un PC può comprendere più unità dischi, più stampanti, periferiche di vario tipo, ma costituisce per definizione un unico posto di lavoro. E’ progettato per funzionare in modo autonomo o collegato in una rete e può collegarsi a internet mediante la linea telefonica. Non è facilmente trasportabile e per questo nasce per essere utilizzato in luogo prestabilito come a casa o sul posto di lavoro.

- network computer: è un elaboratore con prestazioni e costi contenuti che dispone di poca memoria, ma di un processore e di un hard disk progettati per collegarsi e sfruttare le risorse di un computer centrale. Il principio di funzionamento prevede la non necessità di installare programmi applicativi, in quanto questi possono essere scaricati dalla rete solo al momento della loro reale necessità.

- laptop o notebook (o PC portatile): sono personal computer trasportabili, caratterizzati da un ingombro ridotto e dalla possibilità di alimentazione autonoma, mediante batterie. A parità di prestazioni i PC portatili sono più costosi dei PC desktop per la necessità di miniaturizzare i singoli componenti hardware.

- palmare o palmtop o PDA (Personal Digital Assistant): è un elaboratore elettronico dalle dimensioni molto contenute. Il nome palmtop indica che il computer può restare nel palmo di una mano. Si utilizza per prendere appunti, gestire rubrica, agenda, posta elettronica eseguire semplici elaborazioni di testi e per le funzioni di telefonia mobile. Molti palmari prevedono l’utilizzo di una penna elettronica al posto della tastiera e possono collegarsi a PC o notebook per condividere risorse e contenuti.

- terminali: Sono delle postazioni specializzate per la comunicazione a distanza attraverso le quali si possono recuperare informazioni che un’unità centrale conserva o è in grado di produrre.

Si possono distinguere le seguenti tipologie di dispositivi:
terminali intelligenti: se sono dotati di capacità di memoria e di elaborazione autonoma. E’ il caso dei personal computer quando lavorano collegati a un altro elaboratore;
terminali stupidi: se non hanno capacità di elaborazione proprie e dipendono totalmente dal computer al quale sono collegati. Servono quindi solo a visualizzare i dati elaborati dal mainframe o dal minicomputer;
terminali self-service, sono quelli usati in determinate occasioni direttamente dagli utenti finali. Un tipico esempio di terminale self-service sono gli sportelli bancomat.

1.1.3.1
Sapere quali sono le parti principali di un personal computer, quali: unità centrale di elaborazione (CPU), disco fisso, dispositivi comuni di input/output, tipi di memoria. Comprendere il termine unità periferica.

La struttura hardware di un Personal Computer può essere costituita da un certo numero di componenti fondamentali per il suo funzionamento e da altre apparecchiature la cui utilità è legata alle esigenze dell'utente.

Le componenti hardware di un PC sono contenute all'interno di una scatola metallica, l'unità centrale, detta case o cabinet, che solitamente viene posizionata (a seconda delle sue dimensioni) sotto il tavolo o sotto il monitor. Nei computer portatili l'unità centrale è posizionata nel vano sotto la tastiera.

Le parti essenziali di un computer sono:
- il microprocessore,
- la memoria centrale,
- la scheda madre,
- le unità disco,
- i connettori per collegare altri dispositivi esterni, come le unità di Input/Output: tastiera, mouse, monitor, stampanti, ecc …

La CPU (Central Processing Unit o microprocessore) rappresenta l’unità centrale di elaborazione. E’ costituita dal microprocessore, ovvero un insieme di circuiti miniaturizzati fissati sulla scheda madre e compattati in un unico chip, il circuito integrato. All’interno di questo microprocessore avvengono tutte le operazioni logiche, aritmetiche e di trasferimento dei dati. La CPU scambia informazioni con la memoria centrale tramite appositi circuiti stampati sulla scheda madre. Questi circuiti appaiono come delle piste in rilievo: su queste “strade” viaggiano i dati sotto forma di segnali binari. Tramite 1 (passaggio di corrente) e 0 (mancato passaggio) sono rappresentati i valori numerici e tutti i caratteri alfanumerici, con opportuni sistemi di codifica.

La memoria centrale (o memoria RAM) è il supporto sul quale vengono registrate le singole istruzioni di un programma e i dati sui quali operare. Dati e comandi inseriti nel computer sono memorizzati temporaneamente nella memoria RAM. Il processore preleva i dati e i comandi dalla RAM e li elabora eseguendo le istruzioni del software, quindi trasferisce nuovamente alla RAM i risultati dell'elaborazione. Da qui i risultati possono essere comunicati all'esterno, oppure memorizzati in modo permanente nella memoria di massa. Tutte queste azioni sono controllate dai programmi software che fanno parte del sistema operativo del computer.

La scheda madre (detta anche mainboard o motherboard) è il componente più voluminoso all’interno dell'unità centrale. Si tratta di una scheda a circuito stampato che ha il compito di collegare, meccanicamente ed elettricamente, tutti i componenti ad essa connessi: la CPU, la memoria RAM, le interfacce per le unità disco, i connettori necessari per la gestione delle unità periferiche (mouse e tastiera), le porte seriali e parallele, e gli slot di espansione.

I connettori della scheda madre non entrano direttamente in contatto con le periferiche, ma si interfacciano per mezzo di alcune schede (definite controller) in grado di convertire o tradurre le informazioni della CPU in segnali specifici come ad esempio l’audio e il video.

Le interfacce di collegamento utilizzate dagli slot di espansione nei PC possono essere di vario tipo:
- ISA (Industry Standard Architecture): è il primo e più datato connettore. Nel 1993 Intel e Microsoft ne hanno introdotta una nuova tipologia denominata Plug and Play, che consente al sistema operativo di riconoscere e configurare automaticamente la scheda che viene inserita.
- PCI (Peripheral Component Interconnect): è il connettore più diffuso nei PC, utilizzato anche dai computer più recenti costruiti da Apple.
- AGP (Accelerated Graphics Port): è stato sviluppato da Intel per la gestione di schede grafiche dalle prestazioni molto elevate.

Le memorie di massa sono dispositivi che permettono la memorizzazione permanente di programmi e dati. I parametri che misurano la qualità di una memoria di massa sono tre: la capacità di immagazzinare i dati (tale parametro si misura in byte, MegaByte oppure GigaByte); il tempo di accesso (cioè il tempo impiegato per iniziare a leggere i dati sul dispositivo);e infine la velocità di lettura e scrittura dei dati (cioè il tempo impiegato per trasferire i dati da e nella memoria centrale).

Le principali memorie di massa attualmente in uso nei computer sono di due tipi:
Memorie magnetiche (floppy disk, hard disk);
Memorie ottiche (CD-ROM, DVD).

Il disco fisso o disco rigido (in inglese hard disk), è la memoria di massa di tipo magnetico più diffusa. È presente all'interno di ogni personal computer, ha un tempo di accesso ai dati molto ridotto e una grande capacità di memorizzazione che può superare i 100 GByte. Generalmente non e’ removibile dal computer.
Su questo tipo di supporto di memorizzazione magnetica i bit sono registrati sotto forma di segnali binari “magnetizzando” o “smagnetizzando” piccole aree dello strato superficiale del disco. In questo modo le informazioni sono conservate (anche in assenza di alimentazione elettrica) fino a quando non si modifica la magnetizzazione del disco.

Il Floppy disk è un altro dispositivo di memorizzazione magnetica, ma con una capacità di memoria molto bassa (1.44 MegaByte).

Il supporto di memorizzazione ottica più diffuso è il CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), detto comunemente CD. Si tratta di un disco di materiale plastico con un diametro di 12 centimetri che può memorizzare fino a 700 MegaByte di dati. Necessita di un dispositivo per scriverlo e leggerlo (il masterizzatore) e può essere anche riscrivibile (CD-RW). Il DVD (Digital Versatile Disc) è il dispositivo di memorizzazione ottica che attualmente può contenere la maggior quantità di dati pari ad alcuni GigaByte.

Con il termine “periferiche” si identificano tutti i dispositivi che possono essere collegati all’unità centrale. Le periferiche hanno due funzioni principali: inserire dei dati in ingresso nel computer (dati di input) oppure mettere a disposizione dell’utente i risultati delle elaborazioni che il sistema fornisce in uscita (dati di output).
Le periferiche sono gestite dal sistema da uno specifico software chiamato driver. Sono chiamate così perché non fanno parte del nucleo del computer è rappresentano un tramite in grado di svolgere funzioni di comunicazione tra l'ambiente esterno e l'elaboratore.
In funzione della loro capacità di trasmettere dati dal computer all’esterno o viceversa le unità periferiche si dividono in periferiche di input e di output. In inglese sono chiamate I/O devices.

Le periferiche di input sono dispositivi che consentono al computer di acquisire informazioni in forma digitale. La funzione specifica dei dispositivi di input è di fornire dati in ingresso al computer.Esempi di periferiche di input sono: la tastiera, i dispositivi di puntamento (quali mouse, trackball, touchpad, tavoletta grafica, joystick), lo scanner, il microfono, la telecamera, la foto-camera digitale, il touch screen (che è un display sensibile al tatto), i lettori magnetici e ottici.

Le periferiche di output sono dispositivi che consentono al computer di trasformare le informazioni destinate all’utente dalla forma digitale ad una più comprensibile per l’uomo:
- suoni, ascoltabili mediante le casse audio;
- immagini, che possiamo vedere sullo schermo o sui fogli di carta prodotti dalla stampante;
- testi e messaggi, sia visualizzati sullo schermo che stampati.

Esempi di periferiche di output sono: il monitor (o display), la stampante, le casse acustiche.

1.1.4.1
Sapere quali sono i fattori che influenzano le prestazioni di un computer, quali: la velocità della CPU, la dimensione della RAM, il numero di applicazioni in esecuzione.

Le prestazioni di un computer sono valutate osservando la velocità con la quale l’elaboratore effettua determinati compiti o con cui riesce svolgere contemporaneamente più operazioni.
Per ottenere buone prestazioni da un computer occorre bilanciare l’efficienza di tutti i principali componenti del sistema in modo da ottenere il miglior rapporto possibile tra le velocità dei diversi dispositivi.

Le prestazioni di un computer infatti sono influenzate da molti fattori:

- La velocità della CPU.
E’ rappresentata dal numero di istruzioni eseguite nell’unità di tempo e dipende dal tipo e dalla frequenza del processore. Pur essendo una componente essenziale, una CPU velocissima, “da sola”, non è in grado di garantire prestazioni elevatissime ad un computer.

- Le dimensioni della memoria RAM.
La capacità della memoria centrale (o memoria veloce) incide sulla quantità dei dati che il processore può elaborare senza ricorrere a pesanti accessi al disco, una parte del quale viene considerata come una estensione della memoria RAM.

- La velocità delle memorie di massa.
Questa velocità influisce sulle prestazioni sia nel caso di memoria RAM insufficiente, sia quando il programma deve leggere o scrivere dati sul disco. Sia la velocità di accesso al disco fisso, sia la sua capienza, possono incidere molto sulle prestazioni dell’intero sistema.

- La presenza di acceleratori grafici.
Una scheda video veloce e un’adeguata quantità di memoria video, migliorano le prestazioni del computer. Gli acceleratori grafici, infatti, sono specializzati nell'esecuzione delle funzioni di visualizzazione grafica e svolgono queste istruzioni più rapidamente della CPU, la quale in questo caso, può restare libera per l'esecuzione di altre operazioni.

- L’Utilizzo contemporaneo di più programmi (multi-programmazione).
Determina un’influenza sulle prestazioni in quanto l’elaboratore può eseguire più programmi contemporaneamente. La CPU tuttavia, esegue una sola istruzione alla volta, per cui se è in esecuzione l'istruzione di un programma, gli altri programmi attivi rimangono in attesa della disponibilità dell'Unità Centrale di Elaborazione. In altre parole, tanto numerose sono le applicazioni avviate contemporaneamente e tanto maggiore è lo sforzo che l’elaboratore deve sostenere.

- La frammentazione del disco.
Spesso le prestazioni di un computer si degradano progressivamente perché i file su disco occupano zone non contigue, e questo provoca un allungamento dei tempi di ricerca dei dati. Quando i dati che compongono un file sono memorizzati in posizioni non contigue del disco il file viene detto frammentato. La lettura di informazioni frammentate nel disco richiede un tempo maggiore rispetto alla lettura di informazioni non frammentate.
Per ovviare a questo problema è possibile eseguire il programma di deframmentazione che ricompatta i file, e quindi consente di tornare alle condizioni di funzionamento ottimali.