AI DOCENTI CIRCOLARE N° 305 Concetti di base delle ...corso in oggetto. Gli stessi docenti sono...

A.S. 2014/2015 - Azione Formativa della Seconda Opportunità

Concetti di base delle tecnologie ICT Ing. Giovanni SAMMARCO

ISTITUTO TECNICO SETTORE TECNOLOGICO

via capitano Di Castri, 144 72021 Francavilla Fontana (BR) spec.: ELETTRONICA ED ELETTROTECNICA TRASPORTI E LOGISTICA

MECCANICA, MECCATRONICA ED ENERGIA INFORMATICA E TELECOMUNICAZIONI Prot. n° 1646 Francavilla Fontana, 28/02/2015

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CIRCOLARE N° 305

OGGETTO: Assegnazione incarichi %^MSRI�JSVQEXMZE�HIPPE�WIGSRHE�STTSVXYRMXÄ ��

Viste le domande pervenute a seguito della circ. 293 e considerati i criteri in essa indicati, si comunicano i nominativi dei docenti ai quali sono stati assegnati i moduli di insegnamento del corso in oggetto.

Gli stessi docenti sono convocati alle ore 16,30 di mercoledì 4 marzo 2015 presso la Biblioteca di Istituto.

Modulo di insegnamento Docente al quale è assegnato il modulo di insegnamento

Chimica prof. Cosimo De Motoli Diritto ed Economia prof.ssa Carmela Di Bianca Fisica prof. Cosimo Andriulo Inglese prof.ssa Maria Sparviero Italiano e Storia prof.ssa Maria C.Franciosa Matematica prof.ssa Giuseppa Epifani Scienze della Terra/Biologia/Geografia prof. Abele Rizzello Scienze e Tecnologie Applicate prof. Stefano Lucarella Tecnologie e Tecniche di Rappresentazione Grafica prof.ssa Maria Spinelli Tecnologie Informatiche prof. Giovanni Sammarco

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Concetti di base delle tecnologie ICT






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•  Introduzione all’INFORMATICA •  Architettura PC •  Software •  SO •  Internet e Protocolli •  Sicurezza Informatica

Sommario

Informatica di Base






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E' la scienza che si propone di raccogliere, organizzare, elaborare e conservare le informazioni gestendole in modo automatico. Il termine deriva dalla fusione delle parole:

INFORmazione autoMATICA

INFORMATICA

Introduzione






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AUTOMA L’automa è un sistema, che imita il comportamento umano, in grado di •  ricevere informazioni dall'esterno (input); •  reagire alle stesse elaborandole (processing); •  inviare informazioni di nuovo all'esterno (output);

PROCESSING INPUT OUTPUT

Introduzione

Il computer è … “un tipo di automa composto da componenti elettronici”






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PERIFERICHE …sono i dispositivi di Input/Output che costituiscono l’interfaccia di comunicazione da e verso l’esterno.

Introduzione

Periferiche INPUT Periferiche OUTPUT

COMPUTER






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analogico e digitale

Analogico: procedimento che rappresenta un fenomeno con continuità: una grandezza è analogica se può assumere infiniti valori all’interno di un intervallo.

Esempio: orologio classico che con il moto regolare della lancetta segna il trascorrere del tempo in modo continuo

Introduzione

Digitale: Termine che deriva da digit (digitare) e anche da digitus (dito) e spesso viene anche detto "numero" e indica un insieme finito di elementi. Una grandezza viene resa digitale quando il suo stato analogico, rappresentato da un insieme infinito di elementi, viene trasformato in un insieme numerabile di elementi.

Esempio: orologio orologio a cristalli liquidi numerico nel quale la stessa durata temporale viene misurata da una successione di

scatti.






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analogico e digitale

Contrariamente a quanto si potrebbe credere la rappresentazione digitale di una grandezza, pur essendo "a salti", può essere più precisa di quella analogica in quanto non soggetta ad interferenze e disturbi. Occorre però che il numero di valori utilizzati sia molto elevato, in modo da cogliere ogni più piccola variazione della grandezza stessa.

Introduzione






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Rappresentazione del numero

Il sistema numerico da noi adottato è posizionale: il valore della cifra dipende dalla posizione in cui si trova all’interno del numero

Ogni posizione indica un peso legato alla base. Ad es: 32110 = 3x102 + 2x101 + 1x100 = 3x100 + 2x10 +1x1 = 32110

Il numero di cifre usate da un sistema numerico prende il nome di base. Il sistema numerico in base 10 utilizza le cifre da 0 a 9

Introduzione






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Rappresentazione dell’informazione

Il principio di funzionamento di un computer si basa sulla logica binaria. Per comprenderne l'idea di base, è possibile pensare a un interruttore, che può essere aperto o chiuso, o ad una scheda che può essere forata o meno in un punto, o ad un suono che può essere presente o no, o ancora ad una riflessione ottica che può verificarsi o meno. Ciò che accomuna tutti questi fenomeni è la caratteristica di poter assumere solo due stati:

0 = aperto 1 = chiuso

Questa variabile che assume solo due stati (0 e 1) si chiama bit ("binary digit", cifra binaria) ed è l'unità minima di informazione e la base dell'algebra binaria.

Introduzione






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Byte e rappresentazione binaria Introduzione

Un computer “rappresenta e interpreta" l’informazione utilizzando gruppi di bit, cioè comandi rappresentati da sequenze di "uno" e di "zero" (per esempio, 00101100).

Affiancando un sufficiente numero di bit è possibile rappresentare qualunque numero. Ogni posizione rappresenta una potenza crescente di 2:

0 1 1 0 1 0 0 1 20 21 22 23 24 25 26 27

= 128*1 + 64*0 + 32*0 + 16*1 + 8*0 + 4*1 + 2*1 + 1*0 = 150 decimale

8 bit = 1 byte.

Conversione di un numero binario in decimale






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Numerazione Binaria Introduzione

Il procedimento inverso (da decimale a binario), si ottiene dividendo i resti per le potenze di 2: 150/128=1 r:22/64=0 r:22/32=0 r:22/16=1 r:6/8=0 r:6/4=1 r:2/2=1 r:0

Gli stessi principi valgono per qualunque BASE di numerazione.

In modo più semplice, è sufficiente dividere il numero di partenza per la base di destinazione, tante volte finché il quoziente si annulla. Il resto delle divisioni letto in senso inverso è il numero nella base di destinazione.

Ad es: 810 (?)2 810=10002






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… altri sistemi di numerazione Introduzione

In ambito informatico rivestono particolare rilevanza altre due numerazioni: quella ottale, che utilizza solo 8 cifre (da 0 a 7),

che in decimale è = 4096*3+512*7+64*0+8*4+5 = 15909

5 80

0 82

3 84

4 7 81 83

E la numerazione esadecimale, che utilizza 16 cifre (da 0 a 9 e le lettere da A a F) che corrispondono ai valori da 0 a 15 decimali. che in decimale è = 4096*2+256*5+16*14+15 = 9711 Per la conversione inversa da decimale a ottale (o esadecimale) si utilizza lo stesso metodo di divisione dei resti visto per la numerazione binaria.

F 160

5 162

E 2 161 163






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… confronti e conversioni tra basi Introduzione

Essendo le basi 8 e 16 potenze di 2, esiste un meccanismo semplice di conversione tra esse e la base 2: Per i numeri ottali è sufficiente suddividere il numero binario in gruppi di 3 bit (a partire da destra) e convertire ogni singolo gruppo nel corrispondente ottale:

Per i numeri esadecimali è sufficiente suddividere il numero binario in gruppi di 4 bit (a partire da destra) e convertire ogni gruppo nel corrispondente esadecimale:

00 1 0 1 1 1 0 1 = 5 6 4 ottale

11000101 = A 3 esadecimale






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Misura dell’Informazione Introduzione

La quantità di memoria di un computer si misura mediante i multipli del byte, ossia: E’ per via del sistema binario che un kilobyte è composto da 1024 byte e non 1000, infatti 1024 è una potenza di 2 (1000 lo è di 10). Gli attuali computer sono dotati di quantità di memoria RAM nell'ordine delle migliaia di megabyte (si parla di configurazioni con RAM fino a 4 gigabyte), mentre i dischi fissi hanno capacità nell'ordine delle centinaia di gigabyte.






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Rappresentazione dei caratteri Introduzione

La scelta del byte è come un gruppo di bit sufficienti a rappresentare un carattere deriva dalle seguenti considerazioni: I caratteri dell'alfabeto inglese sono 26, quindi come minimo un byte deve consentire 26 codici distinti. Per fare questo non basterebbe un byte di 4 bit (24 = 16), ma uno di 5 bit sì (25 = 32 > 26). In realtà: n  Rappresentare solo i caratteri dell'alfabeto è limitativo. n  Vorrei poter rappresentare anche le cifre. n  Vorrei poter rappresentare anche la punteggiatura. n  Vorrei poter rappresentare anche qualche simbolo (p.es. aritmetici). n  Vorrei poter aggiungere "caratteri" speciali che marchino p.es. la fine di una riga, l'inizio e la fine di una trasmissione, e svolgano altre funzioni di controllo. n  Vorrei anche distinguere le 26 lettere in maiuscolo dalle stesse in minuscolo.






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Il byte di 8 bit Introduzione

Essendo un byte formato da 8 bit, sarà possibile rappresentare in un byte un numero compreso tra 0 e 255. Grazie a questo ampio intervallo sarà possibile rappresentare in un computer anche caratteri e simboli associando ad ogni carattere un numero compreso tra 0 e 255. Possiamo pertanto identificare il byte come

l’occupazione di memoria di un singolo carattere.






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TAVOLE DEI CARATTERI Introduzione

Le più famose tavole di codifica dei caratteri sono: ASCII (American Standard Code for Information Interchange) EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) ANSI (American National Standard Institute) Per poter rappresentare i caratteri di qualunque lingua è stato creato uno schema, chiamato UNICODE, formato da 34168 caratteri. Vediamo di fianco una parte della tavola ASCII:

NUM CAR NUM CAR NUM CAR NUM CAR NUM CAR NUM CAR NUM CAR33 ! 48 0 63 ? 78 N 93 ] 93 ] 108 l34 " 49 1 64 @ 79 O 94 ^ 94 ^ 109 m35 # 50 2 65 A 80 P 95 _ 95 _ 110 n36 $ 51 3 66 B 81 Q 96 ` 96 ` 111 o37 % 52 4 67 C 82 R 97 a 97 a 112 p38 & 53 5 68 D 83 S 98 b 98 b 113 q39 ' 54 6 69 E 84 T 99 c 99 c 114 r40 ( 55 7 70 F 85 U 100 d 100 d 115 s41 ) 56 8 71 G 86 V 101 e 101 e 116 t42 * 57 9 72 H 87 W 102 f 102 f 117 u43 + 58 : 73 I 88 X 103 g 103 g 118 v44 , 59 ; 74 J 89 Y 104 h 104 h 119 w45 - 60 < 75 K 90 Z 105 i 105 i 120 x46 . 61 = 76 L 91 [ 106 j 106 j 121 y47 / 62 > 77 M 92 \ 107 k 107 k 122 z






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Stringhe e Vettori (array) Introduzione

Una stringa è una serie ordinata di caratteri alfanumerici. Ogni singola parola e ogni frase complessa sono quindi da considerarsi delle stringhe. Il vettore (o array) è la generalizzazione del concetto di stringa: "sequenza omogenea di informazioni di uno stesso tipo" (numeri, caratteri o altro).






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Rappresentazione delle immagini

Introduzione

Anche le immagini possono essere memorizzate in forma numerica (digitale) suddividendole in milioni di punti, per ognuno dei quali si definisce il colore in termini numerici.

Si parla in tal caso di formato BitMap






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Introduzione

Il numero di punti, calcolato come Numero Colonne per Numero Righe, rappresenta la risoluzione di un’immagine. Un’immagine di 1600x1200 punti risulta più definita di una 640x480. La qualità di un’immagine dipende dal numero di punti (risoluzione) in cui viene suddivisa e dai toni di colore permessi dalla codifica.






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Introduzione

In ogni punto, per rappresentare un qualsiasi colore dello spettro, è sufficiente definire l’intensità dei tre colori fondamentali. Il numero di bit utilizzati per rappresentare il colore di un singolo pixel si chiama PROFONDITA’ DEL COLORE Disponendo di un byte per ogni componente di colore, potremo rappresentare 256*256*256 = 16.777.216 colori. Ad esempio il colore composto da (Red:255 Green:255 Blue:0) corrisponderà ad un Giallo acceso, mentre (Red:120 Green:0 Blue:120) sarà un Viola scuro.

2 bit 4 bit 8 bit 24 bit






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Introduzione

Le combinazioni di colori di base si distinguono in due grandi categorie: - per produrre luminosità, come nell’esempio sopra visto (Rosso Verde Blu), dalla cui massima combinazione deriva il bianco (usato, ad esempio, per produrre il colore su monitor) - per sottrarre luminosità, come nel caso della combinazione CMY (Cyan Magenta Yellow), dalla cui massima combinazione deriva il nero (usato, ad esempio, per produrre delle stampe su carta)

Combinazione di colori






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Introduzione

Il rapporto tra dimensione dell’immagine e numero di punti che utilizziamo per descriverla si chiama risoluzione e si misura in dpi (dots per inch, punti per pollice) Nel caso in cui una immagine sia destinata alla stampa la risoluzione richiesta è di 300 dpi Lo standard usato per il video è di 72 dpi.

Risoluzione di un’immagine






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Introduzione Acquisizione di un’immagine

Per utilizzare un’immagine con il computer si può: •  reperirla già in formato digitale

–  ad esempio scaricandola da internet –  o chiedendo al fotografo lo ‘sviluppo’ su cd-rom, pen drive, memory card..

oppure •  convertirla in formato digitale

–  utilizzando un dispositivo di digitalizzazione, quali Scanner o Macchine fotografiche digitali)






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Introduzione formato GIF (Graphic Interchange Format)

E' uno dei principali formati utilizzati sul WEB, per la

possibilità di essere “interlacciato” (l'immagine è caricata ad "aumento progressivo di risoluzione”), “animato” (presentando una successione di immagini scritte sullo stesso file) e avere zone trasparenti.

E’ capace al massimo di 8 bit di profondità colore (256 colori).

Produce immagini di piccole dimensioni quando trova

s t ru t ture con "poco rumore” , l 'a lgor i tmo d i compressione e' infatti un "dictionary-based encoding algorithm" che permette di descrivere in modo efficace vaste campionature di tinte piatte, particolarmente in senso orizzontale.

Esempio: Verde, Verde, Verde, Verde, Verde, Verde --> 6

pixel Verde

GIF 533 bytes

GIF 266 bytes






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Introduzione formato JPEG

(Joint Photographic Experts Group) Formato con compressione distruttiva, ciò significa che ad ogni nuovo

salvataggio del file produce una ulteriore compressione, e deterioramento dell’immagine (permette comunque la scelta del rapporto di compressione).

E' riconosciuto dalla maggioranza dei software di elaborazione e

costituisce uno standard web per le immagini fotografiche. Per le sue caratteristiche viene utilizzato come formato finale e non si

presta a sucessive elaborazioni. L’algoritmo che adotta opera per differenze su aree, quindi puo'

riprodurre fedelmente, con ottimi rapporti di compressione, immagini con gradazioni e sfumature di colore, o ad “alto rumore” mentre risulta particolarmente distruttivo ed inadeguato nella rappresentazione di campiture uniformi.

1°

Sal

vata

gg

io

2°

Sal

vata

gg

io

3°

Sal

vata

gg

io

le scritte non sono adatte al jpeg






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Introduzione

formato BITMAP Il formato di rappresentazione per punti che è definito BITMAP

(o RASTER). E’ particolarmente adatto per riprodurre, fotografie, dipinti e

tutte le immagini per le quali ogni punto dell’immagine è significativo e deve essere descritto da un singolo elemento indipendente.






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Introduzione

Immagini Vettoriali Per immagini più simili a disegni che a

fotografie, è possibile definire la figura in termini matematici: oggetti geometrici di base, quali curve, cerchi, ellissi, rettangoli, rette, linee, ecc..

Tale tipo di rappresentazione di un’immagine si definisce vettoriale.

In tale formato è presente tutta l’informazione necessaria a riprodurre l’immagine, a prescindere dalle dimensioni, pertanto si elimina il problema legato al rapporto tra risoluzione e definizione (per ingrandire o ridurre la riproduzione basta agire sul sistema di coordinate)

In più avrà un minor ingombro in termini di spazio di memoria occupato. Evidentemente non si presterà per rappresentare immagini composte da

continue variazioni di colore, quali ad esempio le fotografie.






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Introduzione

Rappresentazione dei suoni Un segnale audio è, analogamente ad una immagine,

un’informazione continua: in ogni istante l’ampiezza del segnale può variare liberamente in maniera analogica.

Per rappresentare i suoni in un computer, l’onda analogica

viene trasformata in digitale approssimandone in ogni punto l’andamento con numeri interi.






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Introduzione

CODIFICA del segnale audio (ADC) CAMPIONAMENTO: analizzare il segnale ad intervalli di tempo determinati. A

maggiore frequenza di campionamento, corrisponderà migliore qualità. QUANTIZZAZIONE: costringere l’ampiezza ad assumere solo un determinato

numero di valori. A maggior ampiezza di variazione dei valori numerici di altezza (maggior numero di bit) corrisponderà ancora migliore qualità del suono.

Suono onda di pressione dell’aria Microfono

Converte il suono in segnale elettrico

Cavo elettrico 1 Trasporta il segnale elettrico analogico fino al ADC Analog to

Digital Converter

Cavo elettrico 2 Trasporta il segnale elettrico digitale verso il computer

Campionamento Quantizzazione 10001001010001

Segnale analogico Segnale campionato Segnale digitale

Analog to Digital Converter






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Introduzione

Produzione del suono

Esiste anche il processo inverso, che trasforma l’informazione da digitale ad analogica.

n  Nel caso del suono questo compito è svolto dal D.A.C. (Digital to Analog Converter) che trasforma il segnale digitale in segnale elettrico analogico; tale segnale viene successivamente trasformato in onda sonora dalle casse acustiche.

Suono onda di pressione dell’aria

Cavo elettrico 2 Trasporta il segnale elettrico analogico fino alla cassa

Digital to Analog Converter

Cavo elettrico 1 Trasporta il segnale elettrico digitale verso il DAC

Cassa Acustica Trasforma il segnale elettrico analogico in suono






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Introduzione

MODEM Il MODEM (MODulatore DEModulatore) è un dispositivo di input/output che

compie entrambe le operazioni per trasportare l’informazione su linea telefonica:

•  in uscita trasforma il segnale digitale in analogico per poter essere trasportato dalla rete telefonica;

•  in ingresso trasforma il segnale analogico proveniente dalla linea telefonica in digitale comprensibile al computer.

modem modem

1101110101 1101110101

100011000 100011000 Linea

telefonica






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Introduzione

Formato audio MIDI Il formato audio MIDI è un particolare metodo di rappresentazione del

suono che consiste nel memorizzare la sequenza di note prodotte su uno strumento musicale, per poi poterle riprodurre anche simulando l’esecuzione su strumenti musicali diversi.

Tale metodo non permette quindi né di ottenere una riproduzione fedele della produzione originale, né di generare suoni diversi da quelli degli strumenti musicali previsti.

Ne consegue che, chiaramente, non saranno memorizzabili, ad esempio, le parole di una canzone, ma solo il suo spartito.






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Introduzione

Acquisizione di suoni

Per utilizzare un suono con il computer si può: n reperirlo già in formato digitale

n  ad esempio scaricandolo da internet n  o estraendolo da un cd-audio analogico e convertendolo in

formato digitale

oppure n convertirlo in formato digitale

n  utilizzando la capacità di digitalizzazione della propria scheda audio collegata ad un microfono o, tramite l’ingresso line-in, ad un apparecchio audio






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Introduzione

Video e animazioni Per rappresentare una sequenza di immagini si possono memorizzare

tutti i fotogrammi uno dietro l’altro. Oppure, per ridurre la quantità di informazioni del filmato, si può

memorizzare il primo fotogramma e, a seguire, registrare solo le modifiche rispetto ai fotogrammi precedenti.

E’ inoltre possibile comprimere le informazioni residue ignorando le

variazioni di colore così piccole da non poter essere colte dall’occhio umano in un’immagine in movimento.






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Introduzione

Compressione dei dati Accade spesso di aver bisogno di ridurre lo spazio occupato dalle

informazioni digitali. Sono stati a tal fine studiati dei procedimenti (algoritmi) di compressione

dei dati. Tali algoritmi sfruttano la ridondanza presente nei dati, rappresentando l’informazione multipla una sola volta ed indicando il numero di ripetizioni.

Esempi di formato: ZIP, LHA, TAR, RAR, SIT, TIFF, GIF, ecc… Per tornare alla versione originale senza perdita di informazione è

sufficiente applicare il procedimento inverso, detto decompressione. Nota. Opzionalmente, durante la compressione, è possibile definire una

password di cifratura che sarà indispensabile conoscere per poter applicare il processo di decompressione.






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Introduzione

Compressione con perdita di informazione

Talvolta la compressione dei dati non è efficacie e quindi non risulta sufficiente alla risoluzione del problema dell’occupazione di memoria.

Si può scegliere di operare con altri algoritmi che degradano leggermente l’informazione originale, equiparando valori simili, per aumentare il fattore di compressione.

Esempi di formati di questo tipo sono JPG, MPG, MP3, ecc… In questo caso, dalla versione compressa non si può ripristinare l’esatta

versione originale, ma solo una informazione simile; pertanto si definiscono con perdita d’informazione

E’ evidente che questi algoritmi non sono definiti per tipi di dato per i

quali è indispensabile poter ripristinare l’esatto originale (come un documento di testo o un foglio di calcolo)






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Introduzione

Acquisizione di filmati

Per utilizzare un video sul proprio computer si può: n reperirlo già in formato digitale

n  ad esempio scaricandolo da internet n  o utilizzando una telecamera digitale e connettendola all’apposita

uscita firewire

oppure n convertirlo in formato digitale

n  utilizzando dispositivi di digitalizzazione video che consentono di acquisire in tempo reale filmati provenienti da telecamere o videoregistratori analogici collegati all’apposito ingresso video composito o super-video.






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Introduzione

Montaggio video Una volta disponibile, il video in formato digitale può essere suddiviso e

rimontato a piacimento, tramite programmi specifici (quali Adobe Premiere, Pinnacle Studio, o Ulead VideoStudio). Proprio come in una regia tradizionale, si possono montare le sequenze e sovrapporre le tracce audio; in più sono disponibili effetti di transizione digitali per legare gli spezzoni di film.

Una volta montato, il video può essere

n  memorizzato in forma digitale (in cd, dvd, dv, …) n  oppure riportato in forma analogica (passandolo su vhs, s-vhs,…) n  o reso disponibile su internet tramite appositi programmi (quali

RealServer o Windows MediaServer) che consentono di comprimere opportunamente e trasmettere in streaming il filmato

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