Fondamenti di Informatica: Hardware, Software e Tipi di Memoria

Introduzione all'Informatica

Definizione di Computer

Il computer è un dispositivo che elabora e trasmette informazioni. Il termine è nato in Francia nel 1962. Il computer ha diverse definizioni, ma la più appropriata è quella legata alla scienza del trattamento automatico delle informazioni.

Sistema Informatico

Il termine sistema informatico è utilizzato per indicare l'insieme di componenti (computer, monitor, stampanti, tastiere, ecc.) necessari per la costruzione e il funzionamento delle applicazioni informatiche. Ad esempio: un computer in azienda.

Elaborazione delle Informazioni

Il sistema utilizzato per l'elaborazione delle informazioni è un elemento fondamentale del computer. I programmi che utilizzeremo per i nostri compiti elaboreranno le informazioni, che sono composte da dati.

Il processo di elaborazione dei dati segue tipicamente queste fasi:

• Ingresso (Input): Raccolta dei dati, pulizia dei dati, memorizzazione dei dati.
• Processo: Operazioni aritmetico-logiche.
• Risultati (Output): Raccolta e distribuzione dei risultati.

Componenti Fondamentali del Computer

Hardware: La Parte Fisica

Fisicamente, un computer è costituito da elementi fisici chiamati hardware e da elementi logici chiamati software.

Elementi Funzionali dell'Hardware

Gli elementi funzionali che costituiscono l'hardware del computer sono i seguenti:

• Unità di Elaborazione Centrale (CPU)
• Unità di Controllo (UC)
• Unità Aritmetico-Logica (ALU)
• Memoria Principale
• Unità di Input/Output
• Driver
• Bus
• Periferiche (Periferiche di I/O)

Software: La Parte Logica

Il software è costituito da software di base e software applicativo.

Il componente software di un sistema informatico è in grado di elaborare le informazioni sui componenti elettronici di un computer o sistema informatico.

Software di Base (Sistema Operativo)

Il software di base definisce quella parte del software senza la quale il computer non potrebbe funzionare. Chiamato anche sistema operativo, la sua funzione è la comunicazione tra l'utente e l'hardware della macchina, il controllo delle risorse e la gestione dei programmi e dei dati.

Software Applicativo

Il software applicativo è il software utilizzato per elaborare le informazioni in modo personalizzato. È composto da programmi e dati. I programmi applicativi consentono di modificare il testo, estrarre informazioni, eseguire grafica, ecc.

Firmware: L'Intermediario

Il firmware è la parte immateriale dell'hardware. Si tratta di software programmato nelle ROM (Read-Only Memory) di un componente hardware. Non è facilmente modificabile una volta inserito o "inciso" in un componente hardware, rimanendo praticamente invariato.

Funzionalmente, il firmware è l'intermediario (interfaccia) tra i comandi esterni ricevuti dal dispositivo e i circuiti elettronici, in quanto è responsabile del controllo di questi ultimi per eseguire correttamente i comandi esterni.

Domande Frequenti sul Firmware

• Tutti i programmi sono costituiti da istruzioni? Sì.
• Esistono programmi che sono fatti da altri programmi? Sì, come Word, che è un programma.
• Il firmware è hardware o software? Quando è integrato nell'elettronica del dispositivo, è in parte hardware, ma anche software, fornendo la logica ed essendo disponibile in qualsiasi linguaggio di programmazione.

La Memoria del Computer

Memoria di Massa (Ausiliaria)

La memoria di massa o memoria ausiliaria ha la funzione di memorizzare le informazioni in modo permanente, anche in caso di interruzione di corrente (è non volatile). Ha una grande capacità di archiviazione. Esempi includono: USB, DVD, disco rigido, CD.

Memoria Principale (Interna)

La memoria interna (o memoria principale) è quella che memorizza le informazioni in modo volatile: le informazioni vengono perse in caso di interruzione del sistema elettrico se non salvate precedentemente su un dispositivo esterno. Si trova all'interno del case del computer ed è considerata un elemento hardware.

Funzionamento della Memoria RAM

La memoria principale comprende componenti elettronici chiamati celle o bistabili che agiscono come piccoli condensatori in grado di immagazzinare informazioni in forma di 0 (nessuna presenza di energia) e 1 (presenza di energia). Ogni informazione di questo tipo è detta un bit, che è la più piccola unità di informazione.

Le informazioni sono memorizzate in memoria in blocchi; questi blocchi sono di 8 bit (una combinazione di 0 e 1). Questo insieme di 8 bit si chiama byte, carattere o parola. Dopo un certo ritardo, per non perdere le informazioni, la memoria del sistema tenta di effettuare un refresh della memoria.

L'indirizzo di memoria è il numero che ogni cella riceve. Attraverso questo indirizzo è possibile accedere direttamente a qualsiasi locazione di memoria o cella. Per questo motivo si chiama memoria RAM (Random Access Memory) ed è una memoria di lettura/scrittura.

Elementi Chiave della Memoria Centrale

Gli elementi che compongono la memoria centrale sono i seguenti:

• Registro Indirizzi: Contiene l'indirizzo della locazione di memoria o della cella a cui si accede.
• Registro Dati: Ottiene i dati in lettura e memorizza i dati in scrittura.
• Selettore di Memoria: Questo interruttore della memoria viene attivato ogni volta che si deve leggere o scrivere, collegando la posizione della cella di memoria al registro.
• Segnale di Controllo: Indica se l'operazione è di lettura o scrittura.