Capitolo 1: Il computer per uso generale e i numeri utilizzati

Parte 1: Introduzione ai computer e ai sistemi operativi
Parte 1.1: Sommario
Capitolo 1: Il computer per uso generale e i numeri utilizzati

Il computer è una macchina elettronica composta da più componenti per l'elaborazione e la memorizzazione dei dati. I dati possono risultare in testo, immagini, suoni o video.

1.1 Componenti fisici esterni di un computer per uso generale

La figura seguente mostra il disegno di un computer di uso generale con i componenti più utilizzati:

Figura. 1.1 Computer per scopi generici

La tastiera, il mouse e il microfono sono dispositivi di input. L'altoparlante e lo schermo (monitor) sono dispositivi di output. L'unità di sistema, denominata computer nel diagramma, è ciò che esegue tutti i calcoli. I dispositivi di input e di output sono chiamati periferiche.

Il diagramma precedente è un sistema informatico tower o semplicemente un computer tower. Per questo, l'unità di sistema è in posizione verticale. In alternativa, l'unità di sistema può essere progettata per essere appoggiata sulla scrivania (tavolo) e il monitor può essere posizionato sopra. Un sistema informatico di questo tipo viene definito sistema informatico desktop o semplicemente computer desktop.

La figura seguente è lo schema di un computer portatile con i nomi dei componenti esterni:

Figura 1.2 Computer portatile

Quando ci si siede, il computer portatile può essere messo sulle ginocchia per lavorare. L'unità ottica nello schema è l'unità CD o DVD. Il touchpad è il sostituto del mouse. L'unità di sistema ha la tastiera.

1.2 Digitazione

Poiché oggi ci si aspetta che ogni élite in qualsiasi parte del mondo sia in grado di usare il computer, allora ogni élite deve imparare a digitare sulla tastiera. Le lezioni di dattilografia possono essere pagate o gratuite su Internet. Se non ci sono soldi o mezzi per le lezioni, il lettore deve utilizzare i seguenti consigli per sapere come scrivere:

Sulla tastiera inglese, una delle file centrali ha i tasti F e K. Il tasto F è a sinistra, ma non all'estremità sinistra della riga. Il tasto J è a destra, ma non all'estremità destra.

Su entrambe le mani di una persona c'è il pollice, l'indice, il medio, l'anulare e il mignolo. Prima di digitare, l'indice della mano sinistra deve trovarsi sopra il tasto F. Il dito medio deve essere sopra il tasto successivo che si sposta verso sinistra. L'anulare deve seguire sopra il tasto successivo, e il mignolo sopra il tasto successivo, tutto verso sinistra. Prima di digitare, l'indice della mano destra deve trovarsi sopra il tasto J. Il dito medio della mano destra deve essere sopra il tasto successivo che si sposta verso destra. L'anulare deve essere sopra il tasto successivo, e il mignolo deve essere sopra il tasto successivo, tutto verso destra.

Con la disposizione delle mani, dovresti usare il dito più vicino per premere il tasto più vicino previsto sulla tastiera. All'inizio, la digitazione sarà lenta. Tuttavia, la tua digitazione sarà più veloce nel corso delle settimane e dei mesi.

Non abbandonare mai questo atteggiamento, poiché la velocità di battitura aumenta. Ad esempio, non abbandonare mai l'uso corretto delle ultime tre dita della mano sinistra. Se viene abbandonata, sarà molto difficile ritornare al corretto approccio di digitazione. Pertanto, la velocità di digitazione non migliorerà finché l'errore non verrà corretto.

1.3 Scheda madre

La scheda madre è una scheda ampia e si trova nell'unità di sistema. Ha i circuiti elettronici con componenti elettronici su di esso. I circuiti sulla scheda madre sono i seguenti:

Microprocessore
Oggi questa è una componente. È un circuito integrato. Ha pin per connettersi al resto degli altri circuiti sulla scheda madre

Il microprocessore esegue tutte le analisi e i calcoli per la scheda madre e l'intero sistema informatico.

Circuito di interruzione hardware
Supponiamo che il computer stia attualmente eseguendo un programma (applicazione) e che venga premuto un tasto sulla tastiera. Il microprocessore deve essere interrotto affinché possa ricevere il codice chiave o fare ciò che ci si aspetta faccia a seguito della pressione di un tasto particolare.

Tali interruzioni hardware possono essere eseguite in due modi: o il microprocessore ha un pin per il segnale di interruzione per ogni possibile periferica oppure il microprocessore può avere solo circa due pin ed esiste un circuito di interruzione che precede questi due pin verso il microprocessore per tutte le possibili periferiche. Questo circuito di interruzione dispone di pin per i segnali di interruzione provenienti da tutte le possibili periferiche che interromperebbero il microprocessore.

Il circuito di interruzione è solitamente un piccolo circuito integrato, insieme ad alcuni piccoli componenti elettronici, chiamati porte.

Accesso diretto alla memoria
Ogni computer dispone di una memoria di sola lettura (ROM) e di una memoria ad accesso casuale (RAM). La dimensione della ROM è piccola e conserva solo una piccola informazione in modo permanente, anche quando il computer è spento. La dimensione della RAM è grande, ma non grande quanto la dimensione del disco rigido.

Quando l'alimentazione è accesa (il computer è acceso), la RAM può contenere molte informazioni. Quando il computer viene spento (spento), tutte le informazioni nella RAM cessano di esistere.

Quando un codice a carattere singolo deve essere trasferito dalla memoria ad una periferica o viceversa, il microprocessore fa il lavoro. Ciò significa che il microprocessore deve essere attivo.

Ci sono momenti in cui è necessario trasferire una grande quantità di dati dalla memoria al disco o viceversa. Sulla scheda madre è presente un circuito chiamato circuito DMA (Direct Memory Access). Questo esegue il trasferimento, proprio come il microprocessore.

Il DMA entra in azione solo quando la quantità di dati da trasferire tra memoria e dispositivo di input/output (periferica) è elevata. Quando ciò accade, il microprocessore è libero di svolgere altro lavoro – e questo è il vantaggio principale di avere un circuito di accesso diretto alla memoria.

Il circuito DMA è solitamente un IC (circuito integrato), insieme ad alcuni piccoli componenti elettronici chiamati gate.

Circuito adattatore unità di visualizzazione visiva
Affinché i dati possano spostarsi dal microprocessore allo schermo, devono passare attraverso il circuito adattatore dell'unità di visualizzazione sulla scheda madre. Questo perché i caratteri o i segnali del microprocessore non sono adatti direttamente allo schermo.

Altri circuiti
Altri circuiti possono essere sulla scheda madre. Ad esempio, sulla scheda madre può essere presente un circuito audio per l'altoparlante. Il circuito audio può presentarsi anche come circuito della scheda audio da inserire in uno slot della scheda madre.

Ai fini di questo capitolo è sufficiente conoscere la presenza dei circuiti precedentemente citati, anche senza il circuito audio.

Il microprocessore è anche chiamato unità di elaborazione centrale, abbreviato in CPU. Il microprocessore è abbreviato in µP. CPU significa la stessa cosa di µP. La CPU e il µP vengono utilizzati molto nel resto di questo corso di carriera online per indicare un microprocessore o un'unità di elaborazione centrale, che sono entrambi la stessa cosa.

1.4 Conteggio in basi diverse

Contare significa aggiungere 1 alla cifra o al numero precedente. Le seguenti sono dieci cifre, incluso lo 0 per il conteggio in base 10:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Un altro nome per base è radice. La radice o base è il numero di cifre distinte in un conteggio di base. La base dieci ha dieci cifre senza dieci che consiste di due cifre. Dopo aver aggiunto 1 a 9, viene scritto 0 e il riporto di 1 viene scritto proprio davanti a 0 per avere dieci. In effetti, non esiste una (singola) cifra per nessuna base (nessuna radice). Tieni presente che non esiste una cifra per dieci. Dieci possono essere scritti come 1010 che viene letto come uno zero in base dieci.

La base sedici ha sedici cifre, compreso lo 0, che sono:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

In base sedici, i numeri dieci, undici, dodici, tredici, quattordici, quindici sono rispettivamente A, B, C, D, E e F. Possono anche essere scritti in minuscolo come: a, b, c, d, e, f. Si noti che non esiste alcuna cifra per sedici.

In base sedici, dopo aver aggiunto 1 a F, viene scritto 0 e il riporto di 1 viene scritto proprio davanti a 0 per avere 1016 che viene letto come uno zero in base sedici.

La base otto ha otto cifre, incluso lo 0, che sono:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

Si noti che non esiste alcuna cifra per otto.

In base otto, dopo aver aggiunto 1 a 7, viene scritto 0 e il riporto di 1 viene scritto proprio davanti a 0 per avere 108 che viene letto come uno-zero in base otto.

La base due ha due cifre, incluso lo 0, che sono:

0, 1

Tieni presente che non esiste una cifra per due.

In base due, dopo aver aggiunto 1 a 1, viene scritto 0 e il riporto di 1 viene scritto proprio davanti a 0 per avere 102 che viene letto come uno-zero in base 2.

Nella tabella seguente il conteggio viene effettuato da uno a uno zero in base sedici. In ogni riga sono indicati anche i numeri corrispondenti in base dieci, base otto e base due:

Ricorda che contare significa aggiungere 1 alla cifra o al numero precedente. Per qualsiasi sequenza numerica di conteggio delle basi, il riporto di 1 continua a spostarsi verso sinistra. Man mano che emergono i numeri più grandi, il discorso si allarga.

Numeri binari e bit
Un numero è composto da simboli. Una cifra è uno qualsiasi dei simboli del numero. I numeri in base 2 sono chiamati numeri binari. Una cifra in base 2 è chiamata BIT che viene comunemente scritta bit come termine breve per cifra binaria

1.5 Convertire un numero da una base all'altra

In questa sezione viene mostrata la conversione di un numero da una base all'altra. Il computer funziona sostanzialmente in base 2.

Conversione in base 10
Poiché tutti apprezzano il valore di un numero in base 10, questa sezione spiega la conversione di un numero non in base 10 in base 10. Per convertire un numero in base 10, moltiplica ciascuna cifra nel numero in base dato per la base elevata all'indice della sua posizione e aggiungere i risultati.

Ogni cifra di qualsiasi numero in qualsiasi base ha una posizione di indice che inizia da 0 e dall'estremità destra del numero, spostandosi verso sinistra. Le seguenti tabelle mostrano le posizioni degli indici delle cifre di D76F16, 61538, 10102 e 678910:

Indice – > 3 2 1 0
Cifra -> D 7 6 F16

Indice – > 3 2 1 0
Cifra -> 6 1 5 38

Indice – > 3 2 1 0
Cifra -> 1 0 1 02

Indice – > 3 2 1 0
Cifra -> 6 7 8 910

La conversione di D76F16 in base 10 è la seguente:

Px163 + 7x162 + 6x161 + Px160

Nota: qualsiasi numero elevato all'indice 0 diventa 1.

163 = 16x16x16;
162 = 16×16
161 = 16
160 = 1

Si noti inoltre che in matematica => significa “questo implica quello” e ∴ significa quindi.

In un'espressione matematica, tutte le moltiplicazioni devono essere eseguite prima dell'addizione; questo proviene dalla sequenza BODMAS (prima le parentesi, seguita da Di che è ancora moltiplicazione, quindi seguita da Divisione, Moltiplicazione, Addizione e Sottrazione). Quindi, gli esempi sono i seguenti:

P x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = P x 16 x 16 x 16 + 7 x 16 x16 + 6 x 16 + F x 160
=> P x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = P x 4096 + 7 x 256 + 6 x 16 + F x 1
=> P x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + P x 160 = 53248 + 1792 + 96 + 15
=> P x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + P x 160 = 55151

∴ D76F16 = 5515110

La conversione di 61538 in base 10 è la seguente:

6x83 + 1x82 + 5x81 + 3x80

Nota: qualsiasi numero elevato all'indice 0 diventa 1.

83 = 8x8x8;
82 = 8×8
81 = 8
80 = 1

Si noti inoltre che in matematica => significa “questo implica quello” e ∴ significa quindi.

In un'espressione matematica, tutte le moltiplicazioni devono essere eseguite prima dell'addizione; questo proviene dalla sequenza BODMAS. Quindi, la dimostrazione di esempio è la seguente:

6x83 + 1x82 + 5x81 + 3x80 = 6x8x8x8 + 1x8x8 + 5x8 + 3x80
=> 6x83 + 1x82 + 5x81 + 3x80 = 6x512 + 1x64 + 5x8 + 3x1
=> 6x83 + 1x82 + 5x81 + 3x80 = 3072 + 64 + 40 + 3
=> 6x83 + 1x82 + 5x81 + 3x80 = 3179

∴ 61538 = 317910

La conversione di 10102 in base 10 è la seguente:

1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20

Nota: qualsiasi numero elevato all'indice 0 diventa 1.

23 = 2x2x2;
22 = 2 x 2
21 = 2
20 = 1

Si noti inoltre che in matematica => significa “questo implica quello” e ∴ significa quindi.

In un'espressione matematica, tutte le moltiplicazioni devono essere eseguite prima dell'addizione; questo proviene dalla sequenza BODMAS. Quindi, la dimostrazione di esempio è la seguente:

1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20 = 1x2x2x2 + 0x2x2 + 1x2 + 0x10
=> 1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20 = 1x8 + 0x4 + 1x2 + 0x1
=> 1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20 = 8 + 0 + 2 + 0
=> 1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20 = 10

∴ 10102 = 1010

Conversione da Base 2 a Base 8 e a Base 16
La conversione dalla base 2 alla base 8 o dalla base 2 alla base 16 è più semplice della conversione da una base diversa a un'altra base, in generale. Inoltre, i numeri in base 2 sono meglio apprezzati in base 8 e base 16.

Conversione da Base 2 a Base 8
Per convertire dalla base 2 alla base 8, raggruppa le cifre della base 2 in tre, dall'estremità destra. Quindi leggi ciascun gruppo in base otto. La tabella 1.1 (Conteggio in radici diverse), che presenta corrispondenze tra base 2 e base otto per i primi otto numeri, può essere utilizzata per leggere i gruppi di numeri in base 2 in base otto.

Esempio:
Converti 1101010101012 in base 8.

Soluzione:
Raggruppando in tre, da destra, si ottiene quanto segue:

| 110| 101| 010| 101|

Dalla Tabella 1.1 e leggendo qui da destra, 1012 è 58 e 0102 è 28, ignorando lo 0 iniziale. Quindi, 1012 è ancora 58 e 1102 è 68. Quindi, in base 8, i gruppi diventano:

| 68| 58| 28| 58|

E ai fini della scrittura convenzionale:

1101010101012 = 65258

Un altro esempio:

Converti 011000101102 in base 8.

Soluzione:

011010001102 = | 01| 101| 000 | 110|
=> 011010001102 = | 18| 58| 08| 68|
∴ 011010001102 = 15068

Si noti che gli zeri iniziali in ciascun gruppo vengono ignorati. Se tutte le cifre di un gruppo sono zeri, vengono tutte sostituite da uno zero nella nuova base.

Conversione da Base 2 a Base 16
Per convertire dalla base 2 alla base 16, raggruppa le cifre della base 2 in quattro, dall'estremità destra. Quindi leggi ciascun gruppo in base sedici. La tabella 1.1 (Conteggio in radici diverse), che presenta corrispondenze tra base 2 e base sedici per i primi sedici numeri, può essere utilizzata per leggere i gruppi di numeri in base 2 in base sedici.

Esempio:
Converti 1101010101012 in base 16.

Soluzione:
Raggruppando per quattro, da destra, si ottiene quanto segue:

| 1101| 0101| 0101|

Dalla tabella 1.1 e leggendo qui da destra, 01012 è 58 ignorando lo 0 iniziale, 01012 è ancora 58 ignorando lo 0 iniziale e 11012 è D16. Quindi, in base 16, i gruppi diventano:

D16 | 516| 516|

E ai fini della scrittura convenzionale:

1101010101012 = D5516

Un altro esempio:
Converti 11000101102 in base 16.

Soluzione:

11010001102 = | 11| 0100| 0110|
=> 11010001102 = | 316| 416| 616|
∴ 11010001102 = 34616

Si noti che gli zeri iniziali in ciascun gruppo vengono ignorati. Se tutte le cifre di un gruppo sono zeri, vengono tutte sostituite da uno zero nella nuova base.

1.6 Conversione da Base 10 a Base 2

Il metodo di conversione è una divisione continua del numero decimale (in base 10) per 2. Quindi, leggi il risultato dal basso, come illustra la tabella seguente, per il numero decimale 529:

Leggendo dal basso, la risposta è 1000010001. Per ogni passo di divisione c'è il dividendo che viene diviso per il divisore per dare il quoziente. Il quoziente ha sempre un numero intero e un resto. Il resto potrebbe essere zero. Quando si converte in base 2, l'ultimo quoziente è sempre zero con resto 1.

1.7 Problemi

Si consiglia al lettore di risolvere tutti i problemi in un capitolo prima di passare al capitolo successivo.

1. a) Elenca almeno tre dispositivi di input per l'unità di sistema di un computer per uso generale.
b) Elenca almeno due dispositivi di output sull'unità di sistema di un computer per uso generale.

2. Che consiglio daresti a una persona che vuole imparare a scrivere ma non ha i soldi o i mezzi per frequentare un corso di dattilografia professionale?

3. Fornire i nomi dei quattro circuiti principali (componenti) della scheda madre di un computer per uso generale e spiegare brevemente i loro ruoli.

4. Produrre una tabella di conteggio per dieci, sedici, otto e due basi con numeri in base sedici da 116 a 2016 .

5. Converti i seguenti numeri come si fa in una lezione di matematica:
a) 7C6D16 in base 10
b) 31568 in base 10
c) 01012 in base 10

6. Converti i seguenti numeri in base 8 come si fa in una lezione di matematica:
a) 1101010101102
b)011000101002

7. Converti i seguenti numeri in base 8 come si fa in una lezione di matematica:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Converti 102410 in base due.