Diapositiva 1 - Piattaforma Unica della didattica:Universita` degli

Corso di Informatica
Caratteristiche Generali
Ing Pasquale Rota
Programma del corso
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Caratteristiche generali dell’informatica
Architettura dei sistemi di elaborazione
Architettura dei sistemi operativi
Organizzazione dei dati
Reti di computer
Caratteristiche del WEB
Software di produttività personale
Testo consigliato: “Lawrence Snyder, Alessandro Amoroso - Fluency Conoscere e
usare l'informatica 4/ED. 2011” - ISBN 9788871926391
Che cosa è l’informatica
• Insieme dei processi e delle tecnologie che
rendono possibile il trattamento dell’informazione
in modo automatico.
Quali sono le funzioni principali?
Elaborazione dei dati
Conservazione e gestione dei dati
Organizzazione delle informazioni
Calcolo Scientifico
Caratteristiche generali
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Informatica
“Insieme dei processi e delle tecnologie che rendono
possibile il trattamento dell’informazione in modo
automatico.”
Il termine “informatica” proviene dalla compressione dei
termini “informazione” ed “automatica”; cioè la gestione
automatica delle informazioni mediante un sistema di
elaborazione elettronico automatico.
L'informatica è lo studio dell'informazione, e delle modalità di
rappresentarla a livello logico, delle tecniche pratiche per la sua
implementazione e applicazione in sistemi elettronici
automatizzati.
Caratteristiche generali
4
Compito dell’informatica
Compito dell’informatica è quello di progettare
algoritmi per risolvere problemi.
Il processo di progettazione comprende:
– l’analisi della correttezza degli algoritmi
– L’implementazione di hardware (computer)
idoneo alla esecuzione degli algoritmi
– La realizzazione di linguaggi di programmazione
per tradurre gli algoritmi in istruzioni eseguibili
dall’hardware
– L’identificazione dei problemi e la realizzazione di
applicazioni software in grado di risolverli.
Caratteristiche generali
5
Informazione e dato
• Dato: Elemento o serie di elementi (simboli)
accertati e verificati che possono formare
oggetto di indagini, ricerche, elaborazioni o che
comunque consentono di giungere a
determinate conclusioni.
• Informazione: comunicazione o notizia atta a
essere formalizzata in dati e destinata ad
essere manipolata da un sistema di trattamento
automatico delle informazioni.
(Da N. Zingarelli - Vocabolario della lingua
italiana)
Caratteristiche Generali
6
Informazione e dato
Tutto ciò che comporta un aumento della
conoscenza da parte di un individuo o sistema
Informazione
Dato
Elemento rappresentativo della realtà
Caratteristiche Generali
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Informazione
• Informazione: è la capacità di estrapolare conoscenza o esperienza
da oggetti/fatti reali che possono risultare utili e vantaggiosi
nell’esperienza di ciascun individuo.
• l’informazione è in generale qualunque notizia o racconto,
qualunque comunicazione scritta o orale in grado di fornire
conoscenza.
• il concetto di informazione si sviluppa con la necessità di
comunicare e scambiare informazioni tra individui, “l'evoluzione
della società sono il frutto dell'accumulazione di conoscenza sotto
forma di informazione”.
• Specie viventi diverse - esseri umani, animali ecc., elaborano un
diverso livello di informazione, ogni specie, ogni forma di vita,
percepisce il mondo a seconda del tipo di segnale che può ricevere
ed elaborare.
• La comunicazione dell’informazione, può avvenire attraverso:
– la definizione di un dato alfabeto di simboli,
– la capacità di associare conoscenze ai simboli.
Caratteristiche generali
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Codifica dell’informazione
• La codifica dell'informazione consiste nel trasformare una
informazione generica in una informazione comprensibile da
un dispositivo o che sia adatta alla successiva elaborazione.
• Il primo problema da affrontare nei processi di elaborazione
dell'informazione è la rappresentazione dell'informazione La
definizione esatta è che l'informazione si rappresenta usando
un numero finito di simboli affidabili e facilmente distinguibili.
• Nei sistemi informatici si è scelto di rappresentare
l’informazione mediante una sequenza di bit (0/1).
• All'interno delle apparecchiature digitali l'informazione è
rappresentata mediante livelli di tensione o mediante
magnetizzazione di dispositivi appropriati.
Caratteristiche generali
9
Algoritmo
Il compito dell’informatica è quello di progettare
e sviluppare algoritmi in grado di risolvere
problemi.
Definizione:
“Un algoritmo è una sequenza ordinata e finita
di operazioni elementari in grado di risolvere
un determinato problema.”
Un algoritmo è quindi un sistema di regole e
procedure di calcolo che portano alla soluzione
di uno specifico problema.
Caratteristiche generali
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Algoritmo
•La definizione formale di algoritmo contiene
diversi concetti importanti:
– Eseguibilità: ogni azione deve essere
eseguibile in un tempo finito
– Non-ambiguità: ogni azione deve essere
univocamente interpretabile ed ordinata
– Limitatezza: il numero totale di azioni da
eseguire, per ogni insieme di dati di ingresso,
deve essere limitato/finito.
Caratteristiche generali
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Sistemi di elaborazione
• Il trattamento automatico è reso possibile grazie
ai sistemi di elaborazione automatici in grado di
trattare grosse quantità di dati in tempi molto
brevi.
• Un sistema di elaborazione automatico è un
dispositivo elettronico costituito da 2 “elementi”
fondamentali:
- hardware
- software
Caratteristiche generali
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Hardware e software
I due pilastri su cui si regge l’informatica sono:
Hardware:
è la struttura fisica del sistema di
elaborazione
Software:
è l’insieme delle istruzioni e dei
comandi che permettono
all’hardware di eseguire le
operazioni previste
Caratteristiche generali
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Che cosa è il software
Il software è un elemento logico immateriale
che permette all’hardware di svolgere
specifiche funzioni.
•
•
•
•
Il software si sviluppa o si struttura non si
fabbrica.
Il software non si consuma.
Il software può contenere errori e
malfunzionamenti.
Il software viene realizzato in modo specifico per
risolvere specifici problemi.
Caratteristiche generali
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Che cosa è il software
Il software è un programma o un insieme di
programmi in grado di funzionare su un
computer o qualsiasi altro apparato con
capacità di elaborazione .
Il ruolo del software è quello di:
- Inserire
- Modificare
- Spostare/copiare
- Produrre risultati
Caratteristiche generali
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Sistema di elaborazione
• Elaboratore
In grado di immagazzinare ed elaborare
dati in base ad una serie di istruzioni
(programma)
• Elettronico
utilizza componenti elettronici
• Digitale
Elabora informazioni convertendole in
segnali digitali basati sul sistema
binario
Caratteristiche generali
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Sistemi Informativi
Insieme di parti correlate tra loro che
operano in maniera congiunta per svolgere
una specifica funzione.
Parti integrate costruite per
lavorare insieme,
sinergicamente, in maniera
interattiva tra loro, per
conseguire un determinato
obiettivo comune.
Sistema informativo.
Scopo comune: manipolazione di
simboli/dati e calcoli
Caratteristiche generali
17
Sistema
•
Sistema: insieme complesso ma determinato
di parti correlate tra loro che operano
in maniera congiunta per svolgere
una specifica funzione.
Ecosistema
Sistema solare
Sistema di equazioni
…
Caratteristiche generali
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Sistemi Software
• Categorie di software:
• Sistema operativo
• Programmi applicativi
Il sistema operativo è un software che permette di gestire
il sistema hardware e si frappone tra quest’ultimo ed i
software applicativi.
I programmi applicativi sono software che si occupano di
svolgere i molteplici compiti loro affidati e colloquiano con
i componenti hardware tramite il sistema operativo.
Caratteristiche generali
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Che cosa sono i dati
• I dati sono l’oggetto del trattamento dei sistemi
hardware e software.
• I dati si distinguono in:
– Semplici (primitivi)
• Numeri
• Caratteri
• Date
– Complessi
• Immagini
• Filmati
• Suoni
Caratteristiche generali
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Elaborazione dei dati
L’ Elaborazione dei dati (data processing ) è un
qualsiasi procedimento informatico che converte dei
dati in informazioni, dove con dato si intende una
raccolta di numeri o lettere che descrivono misure
ottenute da un sistema reale, mentre l’informazione
è la risposta (dotata di significato) del sistema di
elaborazione.
Caratteristiche generali
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Ingegneria del software
• L’ingegneria del software è l’istituzione e l’impiego di
principi ingegneristici fondati allo scopo di ottenere in
modo economico software affidabile ed efficiente.
• Si può considerare come un insieme di conoscenze in
grado di applicare una strategia sistematica, disciplinata
e misurabile mirata allo sviluppo, esercizio e
manutenzione del software.
• L’ingegneria del software comprende l’analisi, la
progettazione, la costruzione, la verifica e la gestione
degli oggetti tecnici che costituiscono il software.
• “L’ingegneria del software è la disciplina che integra il
processo, i metodi e gli strumenti per lo sviluppo del
software”
Caratteristiche generali
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ITC
• Information technology (IT), è lo studio, la
progettazione, lo sviluppo, l’implementazione e la
manutenzione dei sistemi informatici ( hardware e
applicazioni software).
• IT tratta delle modalità di utilizzo dei sistemi elettronici
per convertire immagazzinare, proteggere, elaborare,
trasmettere e ricevere le informazioni in modo sicuro.
• ICT è l'acronimo di Information and Communications
Technology, cioè Tecnologie dell'Informazione e della
comunicazione (TIC). Con questa sigla si intende la
convergenza di informatica e telematica per nuovi modi
di trasmettere l’informazione. L’ICT è il settore
industriale dei servizi inerenti le moderne tecnologie
Informatiche e/o di telecomunicazioni.
Caratteristiche generali
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Le infrastrutture digitali
• Le comunicazioni assumono il ruolo di tessuto
connettivo della Società dell’Informazione.
• Le nuove infrastrutture di rete sono essenziali
per l’innesco e la diffusione dei processi
innovativi, sia direttamente nell’ambito del
settore ITC, che, indirettamente, come fattore
abilitante per l’innovazione di prodotto e di
processo nelle imprese utilizzatrici.
• L’infrastruttura di rete è lo strumento attraverso il
quale è possibile disporre dei servizi e distribuire
le informazioni tra gli utilizzatori.
Caratteristiche generali
24
Network
Che cos’è il NETWORK?
– Una rete informatica è un insieme di PC e
altri dispositivi collegati tra loro mediante
linee di trasmissione.
– Il network consente ai dispositivi elettronici di
comunicare e di condividere informazioni,
risorse e applicazioni.
Caratteristiche generali
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Informatica e abaco
Il progresso tecnologico è legato alla capacità di eseguire
in modo semplice e veloce calcoli sempre più complessi.
La storia del calcolo automatico ha origini antiche 2000 AC
Il più semplice e il più antico strumento di calcolo è
l’abaco.
L'abaco è rimasto per
migliaia di anni l'unico
strumento da calcolo
disponibile.
Il sistema di calcolo è
di tipo posizionale
Caratteristiche generali
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Primi sistemi automatici
• Per arrivare a un nuovo tipo di sistema di calcolo, c’era
un problema “complesso” da superare: il “riporto” da
un'unità all'altra, problema che nell'abaco era risolto
manualmente.
• Soltanto nel Seicento venne l’idea di applicare i
meccanismi degli orologi all’esecuzione di operazioni
con i numeri. La serie di ruote dentate di un orologio, con
le quali si calcolavano minuti, secondi e ore, poteva
servire, allo stesso modo, per calcolare addizioni,
sottrazioni e quindi moltiplicazioni e divisioni.
• Il meccanismo è semplice la rotazione completa di una
ruota fa avanzare di una unità la ruota alla sua sinistra.
Caratteristiche generali
27
La macchina di calcolo di Pascal
Blaise Pascal fu tra i primi, nel Seicento, a mettere a
punto, con questa tecnica, una macchina da calcolo che
eseguiva addizioni, sottrazioni e quindi anche
moltiplicazioni e divisioni.
Caratteristiche generali
28
Macchina di Leibniz
Alcuni anni più tardi nel 1670, Gottfried von
Leibniz realizzò una nuova macchina, con una
particolare ruota dentata che consentiva di
calcolare in modo più semplice e rapido
moltiplicazioni, divisioni e radici quadrate.
Caratteristiche generali
29
Macchine automatiche
Nel corso di tutto il 1800 si susseguirono diversi tipi di
macchine meccaniche che permettevano di
automatizzare sia i calcoli che l’inserimento dei dati.
Verso il 1820, un nobile inglese, Charles Babbage, riuscì
per primo a intravedere la soluzione del problema di
rendere completamente automatica l’esecuzione di
qualsiasi serie di calcoli.
Caratteristiche generali
30
Calcolatori elettrici
• Con l’elettricità si rende finalmente disponibile la tecnologia
per la realizzazione della macchina di Babbage. I vari
ingranaggi potevano essere sostituiti da circuiti elettrici e le
ruote dentate da interruttori.
• Alla base dei primi calcolatori elettrici c’erano interruttori
elettromeccanici chiamati relè, il cui compito era quello di
aprire o chiudere circuiti elettrici.
La prima versione
di un calcolatore
elettronico
nacque nel 1939,
e venne
perfezionata nel
1943, grazie ai
finanziamenti
dell’IBM. “Mark 1”
Caratteristiche generali
31
La macchina di Turing
Nel 1936 il matematico inglese di origine ungherese Alan
Turing presenta un suo concetto di macchina calcolatrice
astratta, il sistema di uso generale era finalizzato alla
soluzione di tutti i problemi matematici e rappresenta un
primitivo e primordiale “prototipo” del computer
moderno.
Una macchina di Turing è costituita da due elementi.
– Un nastro di lunghezza infinita, suddiviso in celle, in
ognuna delle quali può essere scritto un simbolo
appartenente all’alfabeto della macchina, che è
composto da 0 e 1.
– Una testina magnetica in grado di leggere i simboli
scritti in una cella, di scrivervi un nuovo simbolo, di
muoversi in entrambi i versi lungo il nastro.
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La macchina di Von Neumann
• Nel 1944 John von Neumann, definì la prima completa teoria del
calcolatore elettronico.
• Von Neumann suggerì di immagazzinare il programma di
funzionamento all’interno della macchina e di dotare il computer di
un proprio sistema capace di interpretare le istruzioni comunicate
mediante le schede perforate, memorizzate in seguito all’interno
della macchina stessa, evitando in questo modo il faticoso lavoro di
cablaggio dei circuiti per adattarli ai differenti problemi posti
all’elaboratore.
• Von Neumann stabili di trattare dati ed istruzioni in forma numerica e
di esprimere questi in forma binaria, facendo cioè uso di una
numerazione in base due, la più adatta alla tecnologia dei tubi a
vuoto, caratterizzati da due precisi livelli di potenziale elettrico.
• La macchina ideata da von Neumann è in sostanza un elaboratore
che lavora in maniera sequenziale, interpretando cioè uno alla volta
le istruzioni contenute in un certo insieme ed applicandole ai dati
forniti dall’operatore o dalla propria memoria.
Caratteristiche generali
33
Sistemi a valvole termoioniche
•
Nel 1946, entra in funzione il gigantesco elaboratore elettronico Eniac
(Electronic Numerical Integrator and Calculator). Realizzato per conto del
dell’Esercito americano, per il calcolo delle tabelle balistiche.
Eniac è il primo elaboratore programmabile interamente a circuiti elettronici
e senza parti meccaniche in movimento anche se non rispetta il modello
offerto da von Neumann: i dati sono memorizzati in accumulatori, ma il
programma da eseguire su di essi non è memorizzato perché dipende dal
cablaggio interno.
Costituito da 19 mila valvole termoioniche, 70 mila resistenze e 10 mila
condensatori, Eniac pesava 30 tonnellate, occupava un’area di 180 metri
quadrati ed eseguiva 5 mila addizioni al secondo, con una velocità
operativa mille volte superiore rispetto ai modelli elettromeccanici.
•
•

Il calcolatore rimarrà in servizio per nove
anni, fino a quando diverrà praticamente
inservibile e di difficile manutenzione
(occorrevano infatti circa 19 mila valvole
nuove all’anno ed era previsto un guasto
ogni 5 ore e mezza di funzionamento).
Caratteristiche generali
34
La prima generazione
• Nel corso del 1950 gli elaboratori elettronici cominciano ad
interessare anche le industrie.
• Si passa dalla fase di sperimentazione a quella di produzione e
vendita.
• Gli elaboratori di prima generazione si basano su 3 funzioni
fondamentali:
– Immissione delle informazioni
– Elaborazione delle informazioni
– Emissione del risultato delle elaborazioni
I dati e le istruzioni vengono letti da schede perforate, tutte le
operazioni e i controlli sono effettuati automaticamente, il
funzionamento è guidato da una unità di controllo che presiede alla
esecuzione dei comandi, ne controlla l’esattezza e regola il flusso dei
dati.
Caratteristiche generali
35
Diffusione nel mondo e in italia
• Nel 1954 viene installato in Italia il primo
elaboratore al politecnico di Torino
• Nel 1958 negli stati uniti ci sono circa 2500
sistemi di elaborazione
• L’inaspettata diffusione dei sistemi di
elaborazione mette in evidenza i problemi di
gestione e la necessità di ulteriori progressi
tecnologici
Caratteristiche generali
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La seconda generazione - i transistor• La tecnologia viene in aiuto dei costruttori di
sistemi grazie all’avvento dei transistor. I sistemi
a valvole termoioniche vengono sostituiti dai più
compatti circuiti a transistor (di dimensione
dell’ordine del millimetro).
• I transistor vengono impiegati, principalmente,
come amplificatori di segnali elettrici o come
interruttori elettronici comandati da segnali
elettrici ed hanno sostituito praticamente quasi
del tutto i valvole termoioniche.
Caratteristiche generali
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La seconda generazione - i transistor• Con l’impiego dei transistor e il perfezionamento delle
macchine e dei programmi il calcolatore elettronico
diventa più veloce ed economico, si diffonde in decine di
migliaia di pezzi in tutto il mondo.
• Gli impieghi dei sistemi di elaborazione investono tutti i
settori di attività.
• I vantaggi della nuova tecnologia a transistor sono:
– dimensioni dei sistemi ridotti
– Minori consumi
– manutenzione migliorata
• Vengono inoltre perfezionate le memorie secondarie e le
unità per l’immissione e l’emissione dei dati.
Caratteristiche generali
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I circuiti integrati
• Con l’introduzione dei circuiti integrati nasce la terza
generazione di calcolatori elettronici.
• Lo sviluppo della tecnologia permetteva di costruire su
un unico chip migliaia di transistor, riducendo in modo
sensibile i tempi di elaborazione, che diventavano
dell’ordine del milionesimo di secondo.
• Il circuito integrato attraverso la miniaturizzazione ha
permesso la diminuzione dei costi di produzione.
• L’incremento di velocità ha imposto un miglioramento
della tecnologia di tutti gli altri componenti: memorie e
dispositivi di I/O.
• Con la terza generazione nascono sistemi di uso
generale, cioè dispositivi senza un compito ben
delineato già nella fase progettuale.
Caratteristiche generali
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La terza generazione
• Al fine di gestire le varie componenti vengono creati
programmi particolari detti Sistemi Operativi, che
controllano il funzionamento della macchina senza
l’intervento dell’operatore.
• Vengono creati nuovi linguaggi di programmazione per
rispondere alle esigenze più generiche (BASIC).
• Vengono introdotti i concetti di multi-programmazione e
di time-sharing per elaborare più programmi
contemporaneamente.
• Vengono introdotti i dischi magnetici per la
memorizzazione dei dati.
Caratteristiche generali
40
L’evoluzione dei sistemi di elaborazione
• Nel corso degli anni 70 la tecnologia viene
migliorata, nascono circuiti sempre più
microscopici e veloci.
• La tecnologia dei circuiti integrati viene estesa
anche alle altri componenti dell’unità centrale e
alla memoria principale.
• Viene modificata la gestione della memoria
permettendo l’esecuzione di programmi di
dimensioni sempre maggiori.
• Vengono introdotti i supporti a disco magnetico
in grado di ospitare informazioni di diverse
migliaia di schede perforate.
Caratteristiche generali
41
I microprocessori
• Nel corso degli anni 70 la INTEL concentrò in un
unico chip tutte le funzioni dell’unità centrale
realizzando il primo microprocessore.
• Tutte le funzioni di elaborazione, interpretazione
dei comandi e capacità di calcolo viene
concentrata in un unico circuito.
• Il primo prototipo il 4000-1 era costituito da circa
2000 transistor, aveva la dimensione di 3 cmq,
ed elaborava dati a 4 bit.
Caratteristiche generali
42
Sviluppo dei microprocessori
• Il primo microprocessore commercializzato fu l’Intel
4004, progettato da Federico Faggin.
• Successivamente l’Intel produsse il primo
microprocessore ad 8 bit 8008.
• La Zilog (fondata da Faggin) realizzò nel 1976 il
processore Z80 che per anni rimase al centro di
molteplici utilizzazioni. (Nel 2000 lo Z80 veniva ancora
prodotto in grandi quantità ed utilizzato come
microcontrollore per sistemi embedded.)
• Contemporaneamente l’Intel propose il microprocessore
8080, predecessore di tutta la famiglia di
microprocessori x86
• Nel corso del 1980 i fabbricanti e i modelli di
microprocessori cominciarono a moltiplicarsi, ed
iniziarono a prodursi i primi microprocessori a 16 bit.
Caratteristiche generali
43
I personal computer
Il microprocessore è l’elemento fondamentale per la
creazione del primo Personal Computer.
Nel 1977 una giovane società
cominciò la produzione di un
computer dai costi contenuti dotato
di periferiche di I/O di facile utilizzo.
Al prodotto venne dato il nome di
Apple II.
Il termine Personal Computer venne utilizzato in
quanto, diversamente dai sistemi precedenti,
l’elaboratore era stato progettato per l’uso di una
singola persona.
Nasceva il primo sistema che permetteva la diffusione
di quella che poteva essere considerata la cultura
informatica.
Caratteristiche generali
44
La diffusione dei PC
Nel corso degli anni 80 molti costruttori decisero di
realizzare macchine a basso prezzo per uso privato, uffici
o casalingo.
• Sinclair  Spectrum
• Commodore  C64
La corsa agli abbattimenti dei prezzi
coinvolse anche le società più grosse
portando ad una produzione di massa dei
PC. Nel 1983 il time dedica una copertina al
Personal Computer indicandolo come
“l’uomo dell’anno”.
Caratteristiche generali
45
La diffusione dei PC
• L’avvento dell’IBM nel mondo dei PC portò alla
produzione di sistemi così detti “professional computer”
più potenti dei PC disponibili e adatti ad un uso
professionale e personale.
• Nasce uno standard a cui si rifanno anche altri costruttori
(IBM compatibile)
• L’utilizzo del sistema operativo DOS semplice e di facile
comprensione da un ulteriore spinta alla diffusione dei
PC.
• Ancora oggi i la maggior parte dei PC si basano su
l’evoluzione del sistema operativo creato da Bill Gates.
Caratteristiche generali
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Evoluzione dei Sistemi di elaborazione
L’evoluzione dei sistemi di elaborazione prosegue da una
parte nell’incremento della potenza di calcolo e dall’altra
verso la miniaturizzazione dei sistemi per uso personale:
• computer portatile o notebook computer trasportabili che
possono entrare in una valigetta o essere appoggiati sulle
ginocchia (laptop);
• computer palmari: computer di ridotte dimensioni, tali da
essere portati sul palmo di una mano;
• tablet computer computer grandi come una tavoletta e
dotati di uno schermo tattile (touch screen);
• smartphone hanno caratteristiche molto simili ai
computer palmari.