Corso di Informatica per Giurisprudenza

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Corso di Informatica per Giurisprudenza
Matteo Cristani Dipartimento di
InformaticaFacoltà di Scienze MM. FF.
NN. Università degli Studi di Verona http//www.sc
i.univr.it/cristani
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Agenda

• Struttura hardware di un calcolatore
• Architettura di Von Neumann
• CPU e sue caratteristiche
• Dispositivi di interfacciamento (input e output)
• Dispositivi di memoria (RAM, ROM, cache, Hard
  disk)
• Influenza della struttura sulle prestazioni

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Architettura dei sistemi di elaborazione

• Nozione di sistema à la Von Neumann
• Architettura di Von Neumann
• Architettura della CPU
• Circuito digitale
• Elementi di calcolo delle proposizioni
• Tabelle di verità e calcolo digitale
• Dispositivi di interfacciamento
• Dispositivi di memoria

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Sistema informatico

• Schema concettuale generale di sistema
• Lettura dati
• Elaborazione
• Emissione risultati

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Larchitettura di Von Neumann

• Lettura INPUT
• Scrittura OUTPUT
• Elaborazione
• CPU
• Memoria
• BUS

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Architettura della CPU

• Elaborazione dati mediante processore
• Schema a Clock
• Registri come memoria
• Supporto
• ALU
• CU
• Lettura memorie

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Schema CPU
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Nozione di circuito

• Un circuito è una maglia di fili elettrici e
  dispositivi che ne modificano i flussi
• Un circuito digitale è capace di modificare il
  proprio comportamento sulla base
  dellinterpretazione che fornisce al valore degli
  ingressi ed al significato che attribuisce ai
  dispositivi

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Porte logiche

• Si chiama porta logica un dispositivo che
  modifica la corrente portata in un numero di fili
  di maglia in ingresso nelle correnti di fili di
  maglia in uscita in modo che sia possibile
  togliere o immettere corrente in fili di maglia
  sopra o sotto una soglia definita

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Calcolo delle proposizioni

• Si dice proposizione un enunciato il cui
  significato logico sia determinato
• ESEMPI
• Le matricole di informatica sono 300
• La Facoltà di Giurisprudenza ha sede di fronte al
  Parcheggio Arena
• Le aule di Giurisprudenza sono 110
• Ogni uomo è mortale
• Se mangio caviale, allora sono ricco

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Calcolo delle proposizioni

• Non sono proposizioni quegli enunciati che non
  sono logicamente determinati
• Perché vaghi
• Perché variabili
• ESEMPI
• Giovanni è alto
• Lo studente di nome Marco è di Vicenza

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Connettivi logici

• Tra due enunciati possono essere definite le
  operazioni
• PRODOTTO LOGICO ? AND
• SOMMA LOGICA ? OR
• Per un singolo enunciato è definita loperazione
• COMPLEMENTO LOGICO -

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Tabelle di verità

• Il significato logico di un connettivo è
  determinato dalla sua tabella di verità
• Costruiremo le tabelle di verità in modo Naif,
  cioè basandoci sul significato logico attribuito
  ai connettivi nel linguaggio naturale

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Tabella di AND
A B A AND B
T T T
T F F
F T F
F F F
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Tabella di OR
A B A OR B
T T T
T F T
F T T
F F F
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Tabella di NOT
A - A
T F
F T
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Dispositivi di interfacciamento

• Definizione tipologica dei dispositivi
• Secondo la funzione
• Secondo il tipo di canale di comunicazione
• Secondo la modalità daccesso

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Classificazione funzionale (1)

• Dispositivi di lettura dati esterni
• Tastiera
• Tastiera cordless
• Radio
• Bluetooth
• Ottica
• Mouse
• Mouse cordless
• Radio
• Bluetooth
• Ottico

• Scanner
• Microfono
• WebCam
• Dispositivi di output
• Video
• Stampante
• Dispositivi di connessione
• Modem
• LAN Adapter

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Classificazione funzionale (2)

• Dispositivi di memoria esterna
• Dischi
• Dischi magnetici
• Hard disk
• Floppy disk
• Dischi ZIP, JAZ, FireWire
• Dischi ottici
• CD-ROM, CD-R, CD-RW
• DCD-ROM, DVD-R, DVD-RW

• Nastri
• Magnetici
• Magnetottici
• Backup unit DAT
• Memorie aggiuntive
• Dispostivi USB
• Dispositivi bluetooth

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Classificazione basata sul canale

• Porta seriale
• Porta parallela
• Porta USB (Universal Serial Bus)
• Porte wireless
• Bluetooth
• Wi-Fi
• IRDA (Infra Red Data Association)
• Porta 802.11 per reti locali

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Classificazione per accesso

• Accesso diretto
• Dischi ottici
• Dispositivi aggiuntivi USB
• Accesso sequenziale
• Tutti i dispositivi connessi in porta seriale
• Accesso misto (indicizzato)
• Dischi magnetottici

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Dispositivi di memoria (1)

• Memoria RAM (Random Access Memory)
• Memoria sulla quale un computer e altre
  periferiche possono scrivere dati o dalla quale
  possono leggere dati.
• Le informazioni archiviate nella RAM non sono più
  disponibili dopo la chiusura del computer

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Dispositivi di memoria (2)

• Memoria ROM (Read Only Memory)
• un circuito a semiconduttori in cui il codice o i
  dati vengono installati in modo permanente
  tramite il processo produttivo. La memoria ROM
  contiene istruzioni o dati che possono essere
  letti, ma non modificati

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Memoria cache

• Memoria cache
• Memoria ad accesso rapido
• Disposta per accedere a
• Indici
• Dati letti di frequente
• Memoria di massa
• Hard disk ed altri dischi esterni
• Accesso sequenziale o misto

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Influenza della struttura sulle prestazioni

• Misure delle prestazioni di un calcolatore
• Affidabilità delle misure
• Natura delle architetture e specifiche definitorie

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Misure prestazionali

• Frequenza di clock
• Misurata in Hertz (e corrispondentemente in KHz,
  MHz, GHz)
• Corrisponde al numero di cicli di clock in cui
  viene ripartito un secondo
• Istruzioni al secondo
• 1 Mips 1.000.000 di istruzioni per secondo

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Carattere e relazioni tra prestazioni

• La frequenza di clock non è completamente
  significativa per vari motivi
• Le singole istruzioni possono essere eseguite in
  più di un ciclo di clock,
• Istruzioni di alto livello corrispondono a più o
  meno istruzioni macchina a seconda se
  larchitettura prevede
• Poche istruzioni (RISC Reduced Instruction Set
  Code)
• Tutte le istruzioni possibili (CISC Complete
  Istruction Set Code)
• Il Bus Dati può costituire un collo di bottiglia
  importante

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Architetture e prestazioni

• Architetture fast bus
• Architetture a ridotta dissipazione di potenza
  (mobile CPU)
• Architetture low power dissipation (h/w per
  videoterminali mobili)

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Caratteristiche architetturali

• Relazione tra sistema operativo e memorie
• Relazione tra sistema operativo e dispositivi di
  interfacciamento
• Relazione tra sistema operativo e periferiche
  esterne