Informatica

Lezione 1

Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e dell'educazione (laurea triennale)

Anno accademico: 2007-2008

Docente

• Jeremy Sproston• sproston@di.unito.it• Telefono: 0116706772• Ufficio 33, Dipartimento di Informatica, Corso

Svizzera 185 (entrata: via Pessinetto 12)• Ore di ricevimento: Mercoledì 10:30 – 12:30• Sito web: http://www.di.unito.it/~sproston/

Orario

• Dal 1/10/07 al 23/10/07:– Lunedì 16:00 – 18:00, Aula 4 bis– Martedì 16:00 - 18:00, Aula 4 bis

• Dal 12/11/07 al 11/12/07:– Per gli studenti con il cognome che comincia con una lettera

compresa tra A e L: • Lunedì 9:00 - 11:00, Aula 9, corso San Maurizio 31/a

– Per gli studenti con il cognome che comincia con una lettera compresa tra M e Z:

• Martedì 14:00 - 16:00, Aula 9, corso San Maurizio 31/a

• Due altre lezioni si terranno nel periodo 12/11/07 - 21/12/07 (orario da definire)

Testi consigliati

• Testo principale:– L. Console, M. Ribaudo, U. Avalle. Introduzione

all'informatica (3 ed), UTET libreria, Torino, 2004

• Testo secondario: – L. Snyder. Fluency - Conoscere e usare

l'informatica, Addison Wesley, 2006• Versione inglese: L. Snyder. Fluency with Information

Technology: Concepts, Capabilities, and Skills (2nd edition), Pearson Addison Wesley, 2005 (oppure 3rd edition, 2007)

Testi consigliati

• Altri testi:– S. Sawyer, B. Williams. Tecnologie

dell’informazione e della comunicazione, McGraw-Hill, 2002

• Versione inglese: S. Sawyer, B. Williams. Using Information Technology - A Practical Introduction to Computers & Communications (Introductory Version) (6 ed), McGraw-Hill, 2005

– D. Curtin, K. Foley, K. Sen, C. Morin. Informatica di base (3 ed), McGraw-Hill, 2005 (oppure 2 ed, 2003)

Sito web

• Sito web del corso:

• I lucidi del corso, esercizi, esiti degli esami scritti, e altri materiale saranno disponibile al sito web

http://www.di.unito.it/~sproston/Psicologia/0708/psi0708.html

Obiettivi del corso

• Un approfondimento dei concetti di base dell’informatica – Una parte “teorica” su codifica delle informazioni, il

hardware, il software, e le reti di calcolatori– Una parte “applicativa” sull’uso di programmi

applicativi per l'elaborazione di testi (Word), la creazione di presentazioni (PowerPoint), fogli elettronici (Excel), navigazione nella WWW

Obiettivi del corso

• Parte teorica:– Approfondire nostra conoscenza dei

computer e delle reti dei computer– Quindi, lavorare con il computer in un

modo più consapevole ed efficiente

• Parte applicativa:– Avere (più) esperienza con alcuni

programmi applicativi spesso usati all’università e al lavoro

Relazione tra il corso e l’ECDL

• ECDL: la Patente Europea del Computer– È un certificato adottato dall'Unione Europea quale standard

di alfabetizzazione informatica

• Comprende 7 moduli: 1. Concetti di base della tecnologia dell'informazione 2. Uso del computer e gestione dei file3. Elaborazione testi 4. Foglio elettronico5. Basi di dati6. Strumenti di presentazione7. Reti informatiche

Relazione tra il corso e l’ECDL

• Molti, ma non tutti, degli argomenti dell’ECDL saranno trattati in questo corso– I basi di dati (modulo 5) non sono trattati in questo corso

• Vice versa, vedremo alcuni argomenti che non fanno parte dell’ECDL

• È possibile seguire l’ECDL all’università:– Si può inserire l’ECDL nel carico didattico e pagare una

tassa con la seconda rata

• Due livelli di competenze: – ECDL Start (4 moduli, vale 2 CFU)– ECDL Full (7 moduli, vale 4 CFU)

Esami

• Esame scritto: 90 minuti, basato sulla parte “teorica” del corso– Domande a risposta multipla (20 punti)– Domande aperte (10 punti)

• Esame orale/applicativo: basato sulla parte “applicativa” del corso– Creare un documento (preparato con Word) oppure una

presentazione (preparato con PowerPoint) prima dell’esame– L’argomento del documento/presentazione non è importante (se

avete dei dubbi, preparare una presentazione sulla psicologia oppure sull’informatica)

– Deve essere mandato a Jeremy Sproston via email circa una settimana prima dell’esame orale/applicativo (ogni appello avrà una scadenza entro quale il lavoro deve essere mandato, sempre circa 7 o 8 giorni prima dell’appello)

– …

Esami

• Esame orale/applicativo:– …

– Gli studenti devono essere in grado di riprodurre gli effetti (di formattazioni, colori, immagini ecc.) contenuti nel loro documento o nella loro presentazione anche durante l'esame orale

– La dimensione ideale per un documento di Word è tre pagine (almeno nel contesto di quest’esame); per una presentazione di PowerPoint la dimensione ideale è sette diapositive

– Per la valutazione del documento/presentazione si prenderanno in considerazione il numero e la complessità degli effetti contenuti

– Esercizi con Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft PowerPoint

Il computer

• Computer: macchina programmabili, multiuso• Accetta informazioni e li elabora o manipola creando

informazioni utili• Programma, una sequenza di istruzioni che descrive come il

computer elabora o manipola informazioni

Informazioni(cifre, testi,immagini, suoni,ecc.)

Informazioniutili (per esempioriepiloghi, totali,ecc.)

Programma

L’uso dei computer

• A casa:– Elettrodomestici– Immagini digitali nei

televisori, suono digitale nei compact disk

• Mezzi di trasporto• Sistemi informativi (basi di

dati): supermercati, biblioteche, sul personale di un’organizzazione ecc.

• Fabbriche: dispositivi automatici (robot) guidati dai computer

• …

L’uso dei computer

• Ospedale: analisi, chirurgia• Ufficio: video-scrittura, contabilità• Comunicazione di massa: editoria elettronica, gli

effetti speciali in cinema e TV• Ecc. …

Un po’ di storia

• Circa 2400 a.C.: L’invenzione del abaco• 1621 d.C.: L’invenzione del regolo• 1642: Blaise Pascal crea la prima macchina

meccanica per il calcolo delle somme• 1833: Macchina

differenziale di Babbage (una sorta di calcolatrice automatica)

Un po’ di storia

• 1843: Ada Lovelace (la prima programmatrice al mondo) pubblica le proprie annotazioni

• 1890: Viene utilizzata l’elettricità in un progetto di elaborazione dei dati (schede perforate)

• 1900: Prima macchina automatica a schede perforate

• 1945: Proposta dell’architettura “general purpose” (macchina di von Neumann)

Un po’ di storia

• 1946: Primo computer elettronico negli Stati Uniti (ENIAC)

Un po’ di storia

• 1952: Il computer UNIVAC prevede correttamente l’elezione del presidente americano Eisenhower

• 1967: La prima calcolatrice portatile• 1969: Nasce le rete ARPANET che darà l’origine a Internet• 1981: IBM introduce i personal computer• 1982: Computer portatili, compact disk• 1984: La prima stampante laser, il desktop publishing• 1985: Telefoni cellulari• 1993: Desktop multimediali• 1994: Trasmissione wireless (senza fili) per il computer portatili• 1998: Inizia la transizione dalle videocassette ai DVD• …

Direzioni dello sviluppo dei computer

• Tre direzioni dello sviluppo dei computer:– Miniaturizzazione– Velocità– Economia

• Informatica pervasiva: per esempio, i “microcontroller” sono contenuti nei dispositivi elettronici “intelligenti”:– Negli elettrodomestici (forno, microonde, lavatrice, lavastoviglie, TV,

lettore CD/DVD ecc.)– Nelle automobili, nei aerei ecc.– Nelle lettori MP3, nei telefoni cellulari ecc.– …

• Convergenza con la telecomunicazione– Per esempio, la TV/il cellulare con accesso a Internet

Informatica

• L'informazione: la sua codifica; le tecniche per raccoglierla, memorizzarla, distribuirla, trasformarla...

• Il computer: il suo funzionamento, le possibilità che offre per la trasformazione dell’informazione, le tecniche di utilizzo...

• La comunicazione: tra computer, tra persone (mediata dal computer)

Informatica:la scienza della rappresentazione e dell'elaborazione dell'informazione

Hardware + Software

Computer

Hardware e software

• Hardware:– Struttura fisica (architettura) del calcolatore

formata da parti meccaniche, elettriche, elettroniche

• Software - componente del calcolatore costituita dai:– Programmi di base per la gestione del sistema– Programmi applicativi per l’uso del sistema

(possono usare i programmi di base)

Hardware: architettura dei computer (in breve)

• In un computer possiamo distinguere quattro unità funzionali:– Il processore– La memoria principale– La memoria secondaria– I dispositivi di input (inserimento)/output

(restituzione di risultati)

• Il processore e la memoria principale costituiscono l’unità centrale del computer

Componenti principali di un computer

Processore

Stampante

Periferiche di input/outputMemoria secondaria(o di massa)

Unità centraleMemoria principale

Tastiera e monitor

L’uso dell’informazione

• Un computer deve:– Memorizzare l’informazione

• Usando la memoria principale/secondaria

– Elaborare l’informazione • Usando il processore

– Fare l’input/output dell’informazione• Usando i dispositivi di input/output

Tipi di informazione• Esistono vari tipi di informazione, di natura e forma

diversa, così come rappresentazioni diverse della stessa informazione– La scelta della rappresentazione è in genere vincolata al tipo

di utilizzo ed al tipo di operazioni che devono essere fatte sulle informazione stesse

Tipi di informazione

• Il computer memorizza ed elabora informazioni che devono essere rappresentate in una forma gestibile

• Rappresentazione digitale– Originariamente “rappresentazione digitale” significava:

rappresentare l’informazione con le cifre decimale (cifre 0,1,2,…,8,9)

– Oggi “rappresentazione digitale” significa: rappresentare l’informazione per mezzo di bit (cifre 0,1): la rappresentazione binaria

– Più in generale “rappresentazione digitale” significa: rappresentare l’informazione per mezzo di simboli

Rappresentazione binaria

Mondo esterno

informazione rappresentazione binaria

codifica

decodifica

Computer: memorizzazione, elaborazione

Rappresentazione binaria

• L’entità minima di informazione che possiamo trovare all’interno di un elaboratore prende il nome di bit– Binary digit – cifra binaria– Un bit può assumere due valori (0 e 1)

• Rappresentazione binaria:– Solo due simboli (0 e 1)

• Perché usiamo la rappresentazione binaria? • Perché le informazioni rappresentate nel sistema

binario possono essere elaborate secondo vari criteri e con vari strumenti …

Perché la rappresentazione binaria?

• I due simboli (0 e 1) possono essere rappresentate da:

Due stati di polarizzazione di una sostanza magnetizzabile

Due stati di carica elettrica di una sostanza

Perché la rappresentazione binaria?

• I due simboli (0 e 1) possono essere rappresentate da:

Al passaggio/non passaggio di corrente attraverso un cavo conduttore

Al passaggio/non passaggio di luce attraverso un cavo ottico

Rappresentazione binaria

• In generale: la rappresentazione binaria è basato sulla presenza o assenza di un fenomeno fisico (in un certo luogo, a un certo punto di tempo)

• Discreta: non esiste alcuna gradazione di valore– Il fenomeno è presente oppure assente, con nessuna via di

mezzo

• La logica è la base del funzionamento del computer (dal testo di Snyder):– “Associando il valore vero con la presenza di un fenomeno e

il valore falso con la sua assenza, possiamo implementare il mondo logico per mezzo del mondo fisico.”

Codifica dell’informazione

• Per poter rappresentare un numero maggiore di informazione si usano sequenze di bit

• Per esempio, per rappresentare quattro informazioni diverse possiamo utilizzare due bit che ci permettono di ottenere quattro configurazione distinte

00 01 10 11

Codifica dell’informazione

• Il processo secondo cui si fa corrispondere ad un’informazione una sequenze di bit prende il nome codifica dell’informazione

informazione rappresentazione binaria

codifica dell’informazione

decodifica

Codifica binaria

• Esempio - un esame può avere quattro possibili esiti:

ottimo, discreto, sufficiente, insufficiente

• Codifico (due bit):– ottimo con 00– discreto con 01– sufficiente con 10– insufficiente con 11

Codifica binaria

• Esempio - otto colori: nero, rosso, blu, giallo, verde, viola, grigio, arancione

• Codifico (tre bit):– nero con 000– rosso con 001– blu con 010– giallo con 011– verde con 100– viola con 101– grigio con 110– arancione con 111

Codifica binaria

• Esempio - otto colori: nero, rosso, blu, giallo, verde, viola, grigio, arancione

• Codifico (tre bit):– nero con 000– rosso con 001– blu con 010– giallo con 011– verde con 100– viola con 101– grigio con 110– arancione con 111

Questo è solo un esempio di 8

colori: vedremo come i colori sono rappresentati in

HTML …

Codifica binaria

• Con 2 bit si codificano 4 informazioni (22)

• Con 3 bit si codificano 8 informazioni (23)

• …

• Con N bit si possono codificare 2N informazioni differenti

Codifica binaria

• Se il problema è quello di dover rappresentare M informazioni differenti si deve selezionare il numero di N bit in modo tale che

2N M

• Esempio: per rappresentare 40 informazioni differenti devo utilizzare 6 bit perché

26 = 64 – 5 bit non sono sufficienti perché 25 = 32

Codifica binaria

• Esiste una particolare aggregazione di bit che è costituita da 8 bit (28 = 256 informazioni) e prende il nome di byte

• Di solito si usano i multipli del byte

Kilo KB 210 (~ un migliaio, 1024 byte)

Mega MB 220 (~ un milione, 1KB x 1024)

Giga GB 230 (~ un miliardo, 1MB x 1024)

Tera TB 240 (~ mille miliardi, 1GB x 1024)

Peta PB 250 (~ miliardo miliardi, 1TB x 1024)

Codifica dei caratteri

• Alfabeto anglosassone– Lettere maiuscole e minuscole– Cifre numeriche (0, 1, 2, …, 9)– Simboli di punteggiatura (, . ; : ! “ ? …)– Segni matematici (+, -, {, [, >, …)– Alcuni caratteri nazionali (à, è, ì, ò, ù, ç, ñ, ö, …)

può essere codificato usando un byte (220 caratteri circa)

• Il metodo di codifica più diffuso tra i produttori di hardware e di software prende il nome Extended ASCII (ASCII = American Standard Code for Information Interchange)

Codifica dei caratteri (Extended ASCII)

• Per tutti i codici di Extended ASCII, vedere Console et al. oppure Snyder

Extended ASCII Simbolo

00000000 NUL (spazio bianco)

… …

00111110 >

00111111 ?

01000000 @

01000001 A

01000010 B

01000011 C

… …

Codifica delle parole

• Parole sono sequenze di caratteri• Codifica della parole cane

01100011 01100001 01101110 01100101

c a n e

• Il problema inverso: data una sequenza di bit, il testo che essa codifica può essere ottenuto nel modo seguente:– Si divide la sequenza in gruppi di otto bit (byte)– Si determina il carattere corrispondente ad ogni

byte

Codifica dei caratteri

• Abbiamo considerato il codice:– Extended ASCII: 8 bit per carattere– È stato basato dal codice ASCII: 7 bit per carattere

• Il codice ASCII non include à, è, é, ì, ò, ù, per esempio

• Un altro codice:– UNICODE, 16 bit per carattere (Extended ASCII +

caratteri etnici)– 216 = 65.536 simboli

Codifica dell’informazione

• Quanti bit si devono utilizzare per rappresentare 300 informazioni distinte?

• Dati 7 bit per la codifica, quante informazioni distinte si possono rappresentare?

• Quanti byte occupa la parola “psicologia” se la si codifica utilizzando il codice Extended ASCII?