Informatica

Lezione 1

Psicologia dello sviluppo e dell'educazione (laurea magistrale)

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 10:00 – 12:00• Sito web: http://www.di.unito.it/~sproston/

Orario

Martedì 9:00 – 12:00, Aula 9 Informatica

Testi consigliati

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

all'informatica (4 ed), UTET libreria, Torino, 2007

• 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 (3rd edition), Pearson Addison Wesley, 2007 (oppure 2nd edition, 2005)

Testi consigliati

• Altri testi:– G. M. Schneider, J. L. Gersting. Informatica,

Apogeo, 2007. – 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

Sito web

• Sito web del corso:

• I lucidi del corso, esercizi, e altri materiale saranno disponibile al sito web

http://www.di.unito.it/~sproston/Psicologia/0708/magistrale0708.html

Obiettivi del corso

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

hardware, il software, un’introduzione alle reti di calcolatori e cenni sulla sicurezza informatica

– Una parte “applicativa” sull’uso di programmi applicativi per l'elaborazione di testi (Word), la creazione di presentazioni (PowerPoint), la progettazione di semplici pagine web (HTML), la gestione di basi di dati (Access) e di fogli elettronici (Excel

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

Esami

• Esame scritto: 90 minuti, basato sulla parte “teorica” del corso– Domande a risposta multipla (20 punti)– Domande aperte (10 o 11 punti)

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

pagina web (in HTML) prima dell’esame– L’argomento della presentazione/pagina web 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 6 o 7 giorni prima dell’appello)

– …

Esami

• Esame orale/applicativo:– …– Gli studenti devono essere in grado di riprodurre gli effetti (di

formattazioni, colori, immagini ecc.) contenuti nella loro presentazione o nella loro pagina web anche durante l'esame orale

– La dimensione ideale per una presentazione di PowerPoint (almeno nel contesto di quest’esame) è sette diapositive; per HTML, almeno due pagine devono essere preparati

– Per la valutazione della presentazione/pagina web si prenderanno in considerazione il numero e la complessità degli effetti contenuti

– L’esame orale/applicativo anche consiste di esercizi con Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft PowerPoint, Microsoft Access, HTML

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?