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Informatica di base, Curtin In430 - informatica 4 tecniche informatiche avanzate (Università degli Studi Roma Tre)

StuDocu non è sponsorizzato o supportato da nessuna università o ateneo. Scaricato da vincenzo aruta ([email protected])

Informatica di base *PC=99% è computer CAPITOLO 1 L’INFORMATICA OGGI: UNA PANORAMICA L’informaticaè la disciplina che si occupa dell’elaborazione di DATI attraverso il computer. I PC hanno la capacità di svolgere molto lavoro rapidamente e con grandi quantità di dati, sono fonte di informazioni. DEFINIZIONE>L’informatica è l’insieme dei processi e delle tecnologia che rendono possibile la creazione, la raccolta, l’elaborazione, l’immagazzinamento e la trasmissione dell ’informazione con metodologie e strumenti autorizzati e tecnologicamente avanzati. Presenta 3 funzioni principali: 1 elaborare dati per ottenere informazioni significative 2 memorizzare le informazioni elaborate da utilizzare in combinazione con altre 3 organizzare e gestire le informazioni in una nuova forma per renderle più comprensibili, utili Ciclo di elaborazione dell’informazione: elaborazione dati > 5 fasi INPUT> immissione dati nel pc con tastiera, scanner, mouse, microfono, telecamera. Dati possono essere immagini, numeri, testi, suoni ELABORAZIONE>dati elaborati dal pc una volta immessi OUTPUT>vedere o ascoltare il risultato dell’input, tramite schermo, autoparlanti, stampanti MEMORIZZAZIONE> dati e programmi non utilizzati, vengono memorizzati su appositi dischi, nastri DISTRIBUZIONE>dati possono essere stampati e distribuiti oppure trasmessi da un pc all’altro  un esempio di elaborazione dati= simulazioni fatte per il corretto funzionamento di un apparecchio (es un areo> aereo virtuale)

HARDWARE E SOFTWARE: 2 livelli di sistema che si integrano tra loro. ( hw è quello su cui scalci quando non fa, il sw quello su cui imprechi!) HW è la struttura fisica del dispositivo formato da componenti elettroniche che svolgono specifiche funzioni. SW è il livello logico, l’insieme delle istruzioni che consentono all’ hw di svolgere i propri compiti. SW 2 categorie: 1 Sistema operativo> permette di gestire le risorse HW (shermo, memoria..) del pc (Microsoft, MacOS, Linux, Windows) e di installare programmi applicativi che consentono all ’elaboratore di svolgere le proprie funzioni. 2 Programmi Applicativi>molteplicità di operazioni: si dividono in categorie a seconda della funzione (browser, fogli elettronici, gestione dati, programmi di grafica, riproduz. Musicale..). Con avvento del web 2.0. i browser sono diventati FACILITATORI per utilizzo di software online senza alcuna installazione su pc (es gmail, fb..) Programmi OPENSOURCE(es Wikip.)> distribuiti liberamente, di norma attraverso la rete, che possono essere usati e modificati

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Cosa sono I DATI: materia prima del trattamento delle info (numeri, suoni, video, foto..).Hanno avuto un’evoluzione, da dati semplici come numeri, caratteri a dati complessi come voip (conversazioni telefoniche tramite internet), film musica.. I dati non hanno bisogno di spiegazioni, le informazioniinvece necessitano di un contesto. Il dato è autoreferenziale “3”, “Giuseppe” Le informazioni “Quanti fratelli hai?”, “Come si chiama tuo padre?” ALGORITMI:insieme di regole volte a risolvere un determinato problema, in un numero finito di step, aiuta a prendere le giuste decisioni in relazione ad un obbiettivo; un processo può essere chiamato algoritmo se è vero che: >la sua descrizione è INEQUIVOCABILE, rende chiaro cosa è necessario implementare; >ha un INPUT PRECISO >ha un OUTPUT PRECISO >termina e produce un RISULTATO in un TEMPO DEFINITO >impone un REQUISITO di ingresso, quel requisito deve essere sempre RISPETTATO. COPYRIGHT: metodo x gestire il diritto di proprietà intellettuale, diritto imprescindibile dell’artista/creatore/inventore che nasce con la creazione dell’opera stessa. COPYLEFT: strategia di utilizzo della legge sul copyright per incoraggiare a copiare, condividere, modificare e migliorare le opere creative; permette la copia controllata; implemento nei dettagli di una specifica licenza di copyright (GNU General Public License; Creative Commons) CREATIVE COMMONS: organizzazione no-profit che consente la condivisione e l’uso della creatività e della conoscenza attraverso strumenti legali gratuiti; licenze gratuite e facili da usare sul diritto d’autore, da il permesso di condividere opere creative con differenti tipologia a scelta: -ATTRIBUZIONE: BY - // // - Non opere derivate BY-ND - // // - Non commerciale- non opere derivate BY-NC-ND - // // - Non commerciale 3.0 BY-NC - // // - // // // - condividi allo stesso modo 3.0 BY-NC-SA - // // - condividi allo stesso modo BY-SA

1.2. I Sistemi informativi Cos’è un computer>centro nevralogico dei sistemi informativi, un ELABORATORE ELETTRONICO DIGITALE. Elaboratore>capace di elaborare dati in base a una serie di istruzioni Elettronico>usa componenti elettroniche, natura del computer>struttura logica e funzionale Digitale>elabora e memorizza dati attraverso 2 simboli/cifre (digit)della numerazione binaria> 0 e 1 Cos’è un sistema>insieme di parti collegate tra loro che operano in maniera congiunta per svolgere una specifica funzione (es tastiera fa parte del pc che a sua volta fa parte dell’internet) Informatica nei VARI SETTORI: 1.4. Informatica nel commercio e nell’industria: -applicazioni in campo economico e commerciale> elaborazione transizioni gestite da computer, telelavoro (lavoro da casa), editoria elettronica/digitale (riviste elettroniche, siti aziendali..), commercio elettronico -appl. In ambito industriale: 2 Scaricato da vincenzo aruta ([email protected])

per progettare un prodotto si utilizzano tecniche CAD (progettazione assistita del computer), che permettono di visitare virtualmente l’edificio e nella produzione CAM (fabbricazione assistita del comp.), cioè computer svolgono numerosi compiti come controllo scorte in magazzino, funzionamento robot che creano, testano i prodotti etc. 1.5. Informatica a casa e tempo libero: cataloghi per la vendita vengono computerizzati per fare acquisti online, poi materiali di consultazione (dati scientifici, riviste, opere letterarie..), operazioni bancarie.. 1.6. Informatica nella scuola e nella formazione professionale: -applicazioni in campo didattico: computer educativi, anche nei musei -appl. Nella formazione professionale: corsi di formazione nelle aziende (con pc si riducono costi); E-LEARNING (piattaforme web specializzate per educazione, con servizi di tutoraggio attraverso voip forum e chat), realtà virtuale in alcuni contesti professionali come in campo medico-chirurgico simulazione interventi e anche compagnie aeree/aviazioni militari. 1.7.Informatica nel mondo dello spettacolo e dell’arte: es Toy Story, primo cortometraggio fatto a pc -mondo spettacolo: es film Avatar utilizzata tecnologia digitale “perform capture” x realtà virtuale; in musica permette di modificare e creare brano, key frames x animazioni al comp. -nelle arti: danza> “motion capture” x realizzare animazioni movimenti tramite riflettori nei punti chiave del corpo; pittura> si può visitare virtualmente musei del mondo -Sterogrammi tridimensionali> creati nel 1979 da Tyler, oggetto 3D in una singola immagine -Fotografia: scanner 1.8 Informatica nei settori della scienza, ingegneria, matematica: sono stati i primi ad avvalersi della tecnologia -scienza ed ingegneria: chimica, medicina (analisi corpo umano e diagnosi), satelliti(inviare segnali), topografia(creare c.g), sismologia(elaborare dati sismici), astronomia (telescopio Hubble, immagini che non presentano distorsioni causate dall’atmosfera) -campo matematico: rappres. Grafiche delle formule matematiche 1.9. I computer invisibili: dietro a queste “azioni” ci sono dei computer che analizzano dati Grandi sistemi informativi:prenotazioni aeree, previsioni del tempo, casse automatiche piccoli computer: automobili> microprocessori(x controllare accensione, abs), videogames e console, elettrodomestici (chip che comunicano attraverso wireless permettono la domotica, ovvero studio delle tecnologie atte a migliorare la qualità di vita nella casa), e wereable computer (es Apple Watch) CAPITOLO 2: L’ARCHITETTURA DEL COMPUTER E DELLA CPU Prima gli elaboratoridigitali erano i CPU (Central Processing Unit> unità centrali di elaborazione), ma si surriscaldavano facilemente, nel 1969 M. E. Hoff ingegnere dell’Intel, riesce a ridurre le dimensioni della CPU in un chip grande come un’unghia, estramamente facile da produrre rispetto alla prima. Si trattava del il primo MICROPROCESSORE, che ha dato cosi il via a una vera e propria rivoluzione tecnologica. 2.1. Tipi di elaboratore: i computer multiutente: Potenti> supercomputer, mainframe e server, reti SUPERCOMPUTER: I più potenti disponibili, applicazioni tecniche e scientifiche (eleaborazione meteo, dati scientifici, fenomeni fisici, reazioni nucleari, progettazione auto e anche effetti cinematografici). Il superpc più veloce è il Fujtsu K, 8 quadrilioni di operazioni al secondo, 68544 processori

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MAINFRAME E SERVER:(noti come server, usati da grandi aziende per svolgere funzioni di contabilità e controllo magazzini) RETI:Supercomputer in grado di elaborare migliaia di dati immessi in rete contemporaneamente a prescindere dalla distanza che gli separa e questo è possibile grazie alla costituzione di reti di computer, alla quale si può accedere secondo varie modalità: >minicomputer=piccoli rispetto ai mainframe e meno potenti; grandi aziende, centri di calcolo delle piccole organizzazioni pubbliche e private >PC personal computer= lavorano autonomamente ed elaborano dati ricevuti dalla rete alla quale sono connessi. Dotato di microprocessore >TERMINALI= simi a pc, hanno solo monitor e mezzi di input e output, quindi prestazioni limitate, servono solo a inviare e ricevere informazioni. 1) terminali stupidi= non elaborano, x comunicare con pc a cui sono connessi ; 2) terminali intelligenti=limitata capacità di elaborare >NETWORK COMPUTER e NETWORK PC=funzionano solo connessi alla rete (chromebook).Sono un incrocio tra PC (> possono elaborare autonomamente i dati ricevuti) e Terminali (>ricevono dati e programmi da computer più potenti). 2.2. Tipi di elaboratori: -PERSONAL COMPUTER>Microprocessore ha permesso diffusione domestia del pc -DESKTOP> PC più diffuso al mondo -WORKSTATION> computer personali ad alto rendimento e di piccole dimensioni; scienziati, ingegneri, grafici -NOTEBOOK>portatili leggeri e maneggevoli; batterie ricaricabili o docking station(=dispositivo costruito da un insieme di conduttori destinato ad ospitare un computer portatile per consentire il collegamento a una serie di periferiche, ovvero tastiera, stampante..) -I PICCOLI>1) Organizer= memorizzare promemoria, dati, numeri telefonici; 2) Tablet PC= computer portatili privi di tastiera fisica, ma touchscreen; 3)Palmari= come smartphone 4)PDA=no tastiera, organizer con rubrica, calcolatrice, calendario (tipo l’oggetto con cui fai firme digitali) 2.3. LE BASI DELL’INFORMATICA MODERNA: IL SISTEMA BINARIO I computer e gli altri strumenti digitali, invece, rappresentano tutti i numeri con il sistema binario costituito da 2 sole cifre, 0 e 1. Segnali analogici> onde che trasmettono un ampio spettro di informazioni,sensibili alle interferenze Segnali digitali> assumono solo 2 stati (acceso e spento), le interferenze, ovvero le informazioni vaganti estranee al messaggio principale, non influiscono. Maggiore risoluzione CIFRE BINARIE> digitale da DIGIT che in ingl. è cifra, sistema binario con 1 e 0. È digitale perché le combinazioni di 1 e 0 servono per memorizzare e elaborare i dati. TRANSITOR: è un dispositivo digitale dei comp., x inviare e ricevere segnali, (prima erano valvole termoioniche), ha stato acceso o spento. Sono molto piccoli e formati da una barra –wafer- di silicio. Da una barra se ne ottengono milioni a cui si possono collegare i fili. Con la legge di Moore, si ebbe un continuo aumento di transitor in un chip (= microprocessore di computer, costituito da una piastrina di silicio con circuiti integrati), Gordon Moore dell’Intel predisse nel 1965 che transitor sarebbero raddoppiati in 18 mesi (dagli anni 90 ogni 24 mesi). Una previsione azzeccata, di fatti oggi troviamo milioni di transitor in una singola CPU. 2.5. BIT e BYTE Per eseguire le loro operazioni i computer devono convertire le informazioni che gli vengono fornite dal nostro linguaggio a quello digitale, cioè al linguaggio dei bit e dei byte, per memorizzare, comunicare ed elaborare i dati che poi vengono riconvertiti nel linguaggio umano.

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Quando si digita un carattere/ numero sulla tastiera, l’elaboratore ricerca nella tabella un numero binario che lo rappresenta e durante l’elaborazione si serve di quel numero. BIT= unità minima del linguaggio digitale “contrazione di binary digit” ed assume solo due stati 1 e 0. ; acceso (1) e spento (0). BYTE= 8 bit, unità più grande, 256 combinazioni disponibili. Quindi> 2^8=256 Poiché un byte può utilizzare solo un comando, vengono utilizzati i multipli. Unità superiori al byte: >KILOBYTE= 1024 byte (si raggiungono i valori facendo 2^potenza, quindi 2^10 è 1024, arrotondato a 1000 ovvero 1KB >MEGABYTE= 2^20=1MB quindi 1 milione ca di byte >GIGABYTE= un miliardo di byte 2^30 >TERABYTE=1000 miliardi di byte, 2^40 (K=mille, M=milione, G=miliardo, T=mille miliardi) Ogni codice ha esattamente 256 caratteri (8 bit) e il suo valore è dovuto dalla posizione che occupa nel byte. (sistema posizionale). CODICI IN USO (numero binario del carattere dipende dal codice utilizzato): ASCII > American Standard Code for Information Interchange, il più diffuso; Colonna a sx= decine, Colonna in alto=unità EBCDIC>Codice di Interscambio esteso sistema binario decimale, utilizzato in mainframe e server estesi UNICODE>capace di rappresentare la maggior parte delle scritture del mondo, sia moderne che antiche UTF> Unit Transform Format, codifica dell’UNICODE, utile x posta a 8 bit, usa da 1 a 4 byte x un carattere unicode *OPERAZIONI BOOLEANE: C=F(A,B) C=(variabile booleana dipendente) F(funzione booleana costituita da un insieme di op.booleane -no su variabili booleane- che agiscono)(A,B)(variabili booleane dipendenti) Determina per quali valori (A,B) risulta vera/falsa la variabile C. OPERATORI BOLEANI=legano tra loro le variabili dipendenti TABELLA DI VERITA’=regola ogni operatore booleano |__ sezione INPUT= n. di colonne pari al n. di varabili indipendenti presenti nella F |__ sezione OUTPUT= sempre una sola colonna Le RIGHE= 2^n (n  numero di variabili indipendenti; univoche (non dovranno esserci due righe uguali); devono rappresentare tutte le possibili combinazioni delle variabili booleane indipendenti.) NOT una sola variabile booleana C=NOT(A)A periodico

se A=O C=NOT(A)=Aperiodico=1 seA=1 C=NOT(A)=Aperiodico=0

PORTA NOT=un ingresso e un’uscita, se in ingresso la variabile booleana è A, in uscita si raccoglie il suo valore complementato/negato CIRCUITO LOGICO= rappresentazione fisica delle funzioni booleane OR 2 variabili booleane, SOMMA LOGICAC=OR(A,B)/C=A+B/C=AVB C=vero se almeno una variabile indipendente (A,B)= vera C=falso se le 2 variabili sono contemporaneamente false

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PORTA OR= 2 ingressi e un’uscita In uscita si ha un filo con tensione massima (=1) quando almeno uno dei 2 fili in ingresso ha tensione massima; il filo in uscita ha tensione minima se entrambi i fili in ingresso hanno tensione minimo. AND: 2 variabili booleane; PRODOTTO LOGICO  C=AND(A,B) /C=A x B /C=A^B (^ non è una potenza) C=vero se (A,B) sono contemporaneamente vere C=falso quando almeno una è falsa PORTA AND=due entrate e un’uscita In uscita si ha un filo con tensione massima (=1) quando tutti e due gli ingressi presentano tensione massima; tensione minima in tutti gli altri casi NOR: combinazione di NOT e OR C=NOR(A,B)= NOT (OR(A,B))=A+B periodici C=vero se (A,B)= contemporaneamente false C=falso negli altri casi PORTA NOR= 2 ingressi e un’uscita = una PORTA OR la cui uscita entra in una PORTA NOT; Filo con tensione massima (= I) in uscita, quando tutti e due gli ingressi hanno tensione minima. NAND= combinazione di NOT e AND; C= falso quando (A,B)= contemporaneamente vero C= vero negli altri casi PORTA NAND= 2 ingressi e un’uscita in cui è l’uscita della porta AND entra in una porta NOT; filo con tensione minima (O) quando tutti e due gli ingressi hanno tensione massima. XOR/OR ESCLUSIVO= 2 variabili boolane C=XOR (A,B)/ C= A+B periodico C=vero valore di (A) diverso da valore di (B) ; C=falso (A)=(B) PORTA XOR=due ingressi e un’uscita; filo in tensione massima (=1) quando gli ingressi hanno tensione diversa. La macchina di TURING= nastro di lunghezza potenzialmente infinita; unità di lettura e scrittura (legge, scrive, cancella simboli (alfabeto della macchina); memoria interna assume insieme finito di stati), insieme finito di regole che determina il comportamento della macchina e prescrivono il simbolo da scrivere, lo stato da assumere e il verso di spostamento del nastro nel passo successivo. |_ Tesi di CHURCH= l’insieme dei problemi affettivamente risolvibili con qualsivoglia metodo meccanico coincide con quello dei problemi risolvibili dalla macchina TURING. Macchina a registri a programma memorizzato=1945, John Von Neumann, primo vero computer digitale, EDVAC. -Unità di elaborazione centrale (CPU); memoria divisa in celle dotate di indirizzi (registri); due nastri divisi in celle: 1 di entrata (INPUT) e 1 di uscita (OUTPUT); -Unità logico aritmetica (ALU): effettua le istruzioni primitive (eseguite direttamente dalla macchina); - accumulatore: (registro in cui sono collocati i dati durante operazione di calcolo); unità di controllo: governa esecuzione sequenziale operazioni e coordina componenti macchina; contatore delle istruzioni: segnala numero d’ordine dell’istruzione successiva da eseguire.

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Macchina universale= in grado di eseguire potenzialmente qualsiasi processo algoritmico, in sufficiente tempo e memoria. SCHEDA MADRE= contiene quasi tutti i circuiti che sono collegati al microprocessore, la memoria, l’alimentatore e altri dispositivi. L’ unità centrale di elaborazione (CPU): il microprocessore CPU= centro neurologico del computer; costituita da un microprocessore. Ricavate da sottili lamine di silicio (chip); ogni chip contiene milioni di transitor (piccolissimi interruttori acceso/spento) collegati tra loro da alluminio. I transitor e i file di collegamento formano circuiti che elaborano dati e consentono al computer di svolgere qualsiasi compito. Ogni azienda in genere produce una serie di chip compatibili tra loro; i microprocessori vengono catalogati x famiglia. (INTEL, IBM, MOTOROLA, AMD). Le differenze tra microprocessori di diverse famiglie determinano quali programmi possono essere eseguiti su un computer, vedi infatti che cambiando marchio non si possono leggere gli stessi programmi (apple/windows). Si possono aggiungere poi altri microprocessori detti COPROCESSORI, che sotto il controllo della CPU svolgono altri compiti che richiedono grande dispendio di tempo, sono PROCESSORI IN PARALLELO; usati x esempio x migliorare l’elaborazione delle immagini e dei suoni. 2.7. TRE MODI PER MIGLIORARE LE PRESTAZIONI DI UN SISTEMA: 1) Espandere la capacità dati= maggiore è la quantità di dati che un computer può trasmettere ed elaborare, maggiori sono la sua velocità e la sua potenza. 2)Migliorare la velocità di elaborazione=aumentare la velocità del microprocessore; clock= stabilisce la velocità (misurata in Megahertz) di tutte le operazioni svolte dal computer; più alta è la velocità del clock, maggiore è la velocità dell’elaboratore. Il clock è un indicatore della velocità soloall’interno di una stessa famiglia di microprocessori, xche non tutti i microprocessori elaborano le istruzione nello stesso numero di cicli. 3)Migliorare l’efficienza=degli elaboratori programmati x svolgere un insieme di istruzioni del microprocessore> più è grande, più fu...