SISTEMI INFORMATICI PER LA

GESTIONE DEI BENI CULTURALI

Luciana Bordoni

luciana.bordoni@enea.it

A.A. 2012-2013

Orario del corso

Lunedì 12:00-14:00

Mercoledì 12:00-14:00

Giovedì 10:00-12:00

Aula G. Levi della Vida

Argomenti trattati nel corso

Introduzione alle tecnologie informatiche

Sistemi informativi e reti

Gestione delle informazioni e basi di dati

Catalogazione di informazione digitale

Sistemi informativi geografici: alcuni esempi

in archeologia e nel territorio

Ricostruzione geometrica e

rappresentazioni 3D

Sistemi di realtà virtuale e realtà aumentata

TESTI CONSIGLIATI

Padula, Reggiori "Fondamenti di informatica per la progettazione multimediale", Franco Angeli.

Ciotti, Roncaglia "Il mondo digitale", Edizioni Laterza.

Curtin, Foley, Sen, Morin “Informatica di base”, McGraw-Hill.

Le slides delle lezioni saranno rese disponibili sul sito: http://www.lettere.uniroma1.it

INTRODUZIONE ALLE TECNOLOGIE

INFORMATICHE

Tecnologie informatiche: cosa intendiamo?

ICT: Information & Communication

Technology

Tecnologia dei computer + tecnologia

delle comunicazioni, tecnologie che

combinano l’elaborazione

dell’informazione (dati) e comunicazioni

ad alta velocità per la trasmissione

dell’informazione

ICT

Da una visione del computer come

sistema di calcolo "stand alone": i

calcolatori sono isolati l'uno dall'altro e

possono essere utilizzati solo da chi ha

accesso diretto ad essi.

Visione del computer come sistema di

elaborazione di informazioni in grado

trasmettere e ricevere informazioni da

altri computer.

ICT

Le reti di comunicazione consentono:

Interazione uomo-calcolatore remoto

Interazione fra utenti mediata da

calcolatori

COMUNICAZIONI

Rete: sistema di comunicazione che

connette due o più computer in cui i nuovi

utenti possono interagire per vari motivi:

accedere a informazioni collocate su

computer diversi dal proprio; accedere a

servizi offerti da computer diversi dal

proprio; scambiare messaggi (e-mail);

effettuare videoconferenze…etc.

INTERNET & WWW

Internet, rete globale che unisce milioni di

reti più piccole che si trovano in diversi

paesi/continenti; supporta diversi servizi,

tra cui:

World Wide Web (o WWW/ W3): servizio

supportato da Internet: consiste in un

insieme di documenti localizzati su

computer diversi fra loro connessi dalla

rete.

WWW

WWW: tutti i documenti sono accessibili

dall’utente del singolo PC tramite

programmi di navigazione detti browser;

i vari documenti contengono dei

collegamenti (link) che permettono di

saltare da un documento a un altro, che

può trovarsi su un altro computer della

rete.

INTERNET & WWW

Internet e WWW sono la stessa cosa?

NO, anche se il grande successo del

WWW ha comportato che nell’uso

quotidiano queste parole vengano usate

come sinonimi.

La rete vera e propria, che supporta la

navigazione da un documento all’altro del

WWW è Internet.

INTERNET & WWW

Internet fornisce anche molti altri servizi

oltre al Web: es. posta elettronica, il

trasferimento di dati fra computer connessi

(ftp), l’accesso in remoto ad altri computer

collegati.

IL COMPUTER

Il computer è una macchina

programmabile, che consente di

memorizzare dati, di elaborarli in base a

una serie di istruzioni (programma) in

modo da produrre nuovi dati utili;

Memoria per conservare i dati

Programma contiene le informazioni su

quali operazioni eseguire sui dati,

anch’esso è contenuto in memoria.

IL COMPUTER

Il computer è un dispositivo general

purpose che elabora dati sulla base di un

programma definito dall'utente; può

eseguire diversi tipi di computazione:

calcolo aritmetico

simulazione di processi fisici

ragionamento logico

calcolo simbolico.

IL COMPUTER

Consente di eseguire programmi diversi

senza che sia necessario cambiare la

struttura fisica -> è possibile ottenere

comportamenti diversi intervenendo solo

sul livello software (i programmi) e

lasciando inalterato il livello hardware (la

struttura fisica).

MACCHINA DI VON NEUMANN

Architettura di riferimento (anni ’40):

Sottosistema di memorizzazione

Sottosistema di elaborazione

Connessione

Sottosistema di interfaccia

MACCHINA DI VON NEUMANN

Il sottosistema di memorizzazione

(memoria) contiene dati e istruzioni;

quello di elaborazione (CPU) opera

sequenzialmente, legge le istruzioni e i

dati su cui operare, esegue le istruzioni,

memorizza il risultato dell’elaborazione di

nuovo in memoria;

output del risultato mediante interfaccia.

TASSONOMIA DI SISTEMI

INFORMATICI

I computer basati sull’architettura di von

Neumann possono essere classificati in

categorie:

Supercomputer -> elaborazione veloce di

enormi volumi di dati -> uso per verifica

della dichiarazione dei redditi; previsioni

del tempo; creazione di animazioni

cinematografiche.

Mainframe: usati da banche, linee aeree

per analisi di milioni di transazioni.

TASSONOMIA DI SISTEMI

INFORMATICI

Workstation: uso professionale per

applicazioni scientifiche o ingegneristiche

come CAD;

Microcomputer: PC desktop, laptop,

palmari: uso personale;

Microcontroller: microprocessori installati

all’interno di apparecchi

“intelligenti” (forni a microonde, lavatrici,…)

o automobili.

CLIENT E SERVER

Ci si riferisce a un particolare modo di

utilizzare i computer connessi, a un

modello di interazione -> modello

client/server.

Server: fornitore di servizi: computer

centrale, contiene insiemi di dati

(database) e programmi per i client.

Client: fruitore di servizi connessi tramite

una rete cablata o senza filo (wireless)

PC, workstation, …

FUNZIONAMENTO DI UN

COMPUTER

Partiamo dai concetti chiave del

funzionamento di un computer che

abbiamo visto parlando della macchina di

Von Neumann.

Un computer trasforma dati in nuovi dati

(dati elaborati).

Utilizza hardware (dispositivi fisici del

computer) e software (programmi, ossia

istruzioni che dicono al computer come

eseguire un certo compito).

FUNZIONAMENTO DI UN

COMPUTER

Schematizzando -> tutti i computer

svolgono le seguenti operazioni:

1. Input

2. Elaborazione e controllo

3. Memorizzazione

4. Output

5. Comunicazione

HARDWARE

Per ognuna delle funzioni base svolte dal

calcolatore prendiamo in esame i

componenti fisici (hardware).

Hardware di input

Hardware di elaborazione dei dati

contenuti in memoria

Hardware di memorizzazione

Hardware di output

Hardware di comunicazione

HARDWARE DI INPUT

Tastiera

Mouse/trackball

Schermi sensibili

Scanner

Penne ottiche

Microfoni

Joystick

…

HARDWARE DI ELABORAZIONE E

CONTROLLO

L’elaborazione vera e propria dei dati è

compiuta dall’unità centrale di

elaborazione (CPU – Central Processing

Unit), realizzata tramite un chip detto

microprocessore.

Il microprocessore ha funzione di controllo

dell’intero processo di elaborazione.

HARDWARE DI ELABORAZIONE E

CONTROLLO

Velocità di elaborazione di un

microprocessore: si misura in MHz

(megahertz), milioni di cicli di elaborazione

al sec. o GHz, miliardi di cicli…

Il chip microprocessore è un piccolo

frammento di silicio contenente migliaia di

circuiti elettronici.

HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE

Capacità di memorizzazione:

Byte: 1 carattere

Kilobyte (KB): 1024 byte, ~ mille caratteri;

Megabyte (MB): ~ un milione di caratteri;

Gigabyte (GB): ~ un miliardo di caratteri;

Terabyte (TB): ~ mille miliardi di caratteri

HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE

PRIMARIA

Durante la fase di elaborazione i dati

vengono letti e depositati (scritti) nella

memoria primaria: dispositivo RAM

(Random Access Memory).

La RAM è un chip che garantisce velocità

di accesso, ossia velocità di lettura e

scrittura dei dati.

Ha funzione di magazzino temporaneo dei

dati in corso di elaborazione.

HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE

PRIMARIA

È una memoria volatile: perde tutte le

informazioni nel momento in cui viene

spento il computer

HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE

SECONDARIA Una volta spento il computer i dati

contenuti nella RAM andrebbero persi ->

dispositivi di memoria secondaria o di

massa o permanente.

Unità a disco fisso (hard disk): consente di

memorizzare in modo permanente grandi

quantità di dati su dischi non rimovibili,

dove tipicamente si trovano i programmi e

i dati che l’utente usa oltre che il software

di sistema.

HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE

SECONDARIA

Unità a disco floppy: consente di

memorizzare piccole quantità di dati su

dischi rimovibili.

Unità a CD-ROM: tecnologia di lettura

laser per dati memorizzati su dischi ottici.

DVD-ROM -> lettura di dischi DVD.

Penna USB memoria di massa portatile.

HARDWARE DI OUTPUT

Dispositivi che traducono le informazioni

elaborate dal computer (bit) in una forma

comprensibile all’utente:

1. monitor - scheda video

2. casse acustiche - scheda audio

3. stampante

HARDWARE DI COMUNICAZIONE

Modem: invia e riceve dati tramite le linee

telefoniche, installato su una scheda di

espansione deve essere collegato a una

presa telefonica.

Scheda di rete: componente hardware

aggiuntivo, che può essere inserito negli

slot di espansione della scheda madre per

permettere al computer di comunicare con

una rete locale di elaboratori.

UNITÀ DI SISTEMA

Unità di sistema: contiene i dispositivi di

elaborazione e di memorizzazione:

microprocessore (chip);

chip di memoria (RAM – Random Access

Memory);

i vari dispositivi di memorizzazione

permanente;

scheda madre.

SCHEDA MADRE

La scheda madre (motherboard) connette

tutti i vari componenti del computer;

ospita i vari chip: il processore, il chip di

memoria RAM;

comunica con tutte le periferiche del

computer tramite elementi detti porte;

contiene slot di espansione per espandere

le potenzialità del PC.

SCENARIO Lo scenario in cui avviene l'elaborazione

dei dati in un computer è il seguente:

i programmi e i dati risiedono nella

memoria secondaria;

per essere eseguiti (i programmi) e usati (i

dati) vengono copiati nella memoria

principale;

il processore è in grado di eseguire le

istruzioni di cui sono composti i

programmi.

IL PROCESSORE (CPU)

La CPU insieme alla memoria principale

forma l’Unità Centrale di un elaboratore.

Possiede la capacità/funzione di elaborare

le informazioni contenute nella memoria

principale.

LA MEMORIA PRINCIPALE (RAM)

La RAM (Random Access Memory) è

l'altra componente dell'unità centrale.

Memorizza le informazioni (i programmi e i

dati) usate dalla CPU durante

l'elaborazione.

Tecnologia elettronica veloce ma volatile -

> la memoria principale perde ogni suo

contenuto quando si interrompe

l'alimentazione elettrica.

MEMORIA CACHE

Cache: memoria di servizio ad accesso

veloce, memorizza i dati usati più

spesso senza doverli recuperare tutte le

volte dalla RAM (che è più lenta);

in genere è interna al processore e

molto più costosa della RAM ma più

veloce;

spesso nella cache è memorizzato il

browser.

MEMORIA ROM

ROM (Read Only Memory): memoria di

sola lettura (pertanto non può essere

modificata);

contiene le informazioni di inizializzazione

usate ogni volta che si accende

l’elaboratore ad esempio: il programma di

bootstrap (il primo programma che viene

caricato dopo l'accensione del computer)

risiede nella ROM;

é veloce quasi quanto una RAM.

DISPOSITIVI I/O

La CPU, la RAM e la memoria secondaria

formano il “cuore” dell’elaboratore.

Per realizzare l’interazione uomo-

macchina, sono necessari i dispositivi di

Input / Output che servono a

“comunicare” con il computer.

La loro funzione primaria è l’input e

l’output dei dati, traducono i dati in una

forma “leggibile” dal computer

(codifica/decodifica in/da binario).

DISPOSITIVI I/O

Dispositivi di input: tastiera, mouse,

scanner, microfono, telecamera digitale,

codice a barre….

Dispositivi di output: stampante, monitor,

casse acustiche…

Ogni dispositivo è costituito di 3

componenti: il dispositivo, una

componente elettronica di controllo

(controller) ed una componente software.

DISPOSITIVI I/O E PORTE

Si collegano alle porte (o interfacce) del

computer.

Porta USB (Universal Serial Bus)

consente di connettere e disconnettere

più dispositivi periferici (mouse, tastiere,

scanner, macchine fotografiche digitali,

stampanti, casse acustiche, microfoni,

navigatori satellitari, dispositivi audio,

cellulari, smartphone e altre).

RETI DI CALCOLATORI

Per avere una rete è indispensabile il

collegamento fisico tra diversi computer.

Meccanismi in grado di trasmettere

informazioni (canali di comunicazione):

cavi elettrici, cavi a fibre ottiche, linee

telefoniche, trasmissioni wireless via

satellite

Meccanismi in grado connettere i

computer con i vari canali di

comunicazione: Es. modem

RETI DI CALCOLATORI

Sono inoltre necessari architetture

software per permettere ai vari computer

di dialogare e di gestire la

comunicazione: i protocolli di

comunicazione che consentono:

invio e ricezione di messaggi, spedizione

sulle connessioni opportune,verifica

correttezza dei messaggi durante la

trasmissione, ottimizzazione della

comunicazione, gestione del traffico sulla

rete, ecc.

RETI DI CALCOLATORI

È possibile identificare due tipologie di

reti di computer: reti locali che collegano

elaboratori vicini tra di loro, ossia

computer e dispositivi in un’area

geografica limitata, per esempio un

ufficio, un edificio o un gruppo di edifici a

breve distanza e

reti geografiche che collegano elaboratori

in località remote (paese, globo terrestre).

TERMINOLOGIA: COMPONENTI DI

UNA RETE

Nodo: un nodo (host) è un qualsiasi

dispositivo hardware del sistema in grado

di comunicare con gli altri dispositivi che

fanno parte della rete.

Arco: i nodi sono collegati mediante archi

(link) -> vari tipi di canali di

comunicazione

Canale di comunicazione: Percorso sul

quale le informazioni viaggiano in un

sistema di telecomunicazioni.

CANALI DI COMUNICAZIONE I canali possono essere realizzati via

cavo o mediante tecnologie di

trasmissione wireless

Tipi di canali via cavo:

doppino telefonico costituito da due sottili

fili di rame intrecciati;

fibra ottica costituito da decine o

centinaia di sottili fibre di vetro o di

materiale plastico che trasmettono

impulsi di luce.

CANALI DI COMUNICAZIONE

Wireless: trasmissioni a infrarossi,

collegamenti satellitari;

Ampiezza di banda della rete: quantità di

informazione che può essere inviata in un

determinato periodo di tempo: unità di

misura: bit (Kb, Mb) al secondo.

MODALITÀ DI TRASMISSIONE

I nodi che formano una rete possono

essere collegati tra loro in vari modi:

reti punto-a-punto: connessioni individuali

fra coppie di calcolatori;

reti multi-punto (broadcast): canale di

trasmissione condiviso da tutti i

calcolatori della rete

commutate -> reti geografiche

LAN LAN (Local Area Network) possiede

un’estensione territoriale non superiore a

qualche chilometro. Tale limitazione ne

favorisce la velocità di trasmissione dei

dati. E’ classificabile come rete per

l’accesso ad Internet,

Ethernet nata negli anni ‘70 è il tipo di

rete locale più diffusa.

WAN

Una rete WAN (Wide Area Network)

copre una grande area geografica e sono

private come ad esempio la rete GARR,

che collega tutte le Università italiane.

Internet, la più grande WAN mai

realizzata, è invece ad accesso pubblico.

INTERNET E PROTOCOLLI La comunicazione delle macchine in

Internet è governata da un insieme di

protocolli di rete: una macchina in Internet

usa il protocollo TCP(Trasmission Control

Protocol)/IP(Internet Protocol),

ha un suo indirizzo IP, ed

ha la capacità di spedire pacchetti IP a

tutte le altre macchine su Internet.

INTERNET E PROTOCOLLI

Un protocollo definisce formato e ordine

dei messaggi spediti e ricevuti tra entità

della rete,azioni da compiere in seguito

alla ricezione e/o trasmissione dei

messaggi o di altri eventi.

Gli indirizzi IP devono essere univoci:

esiste un'organizzazione, (Internet

Assigned Number Authority), preposta ad

assegnare indirizzi IP garantendone

l’univocità.

INTERNET E PROTOCOLLI

Il meccanismo di comunicazione usato

per Internet tramite la famiglia di protocolli

TCP/IP si basa sulla comunicazione

multilivello in cui ad ogni livello

corrispondono determinate funzioni:

livello fisico

livello di rete

livello di trasmissione

livello applicativo

INTERNET E PROTOCOLLI

IP: protocollo di rete (interconnessioni di

rete); TCP: protocollo di trasmissione.

A livello applicativo si trovano diversi

protocolli, alcuni relativi alle applicazioni

che usiamo abitualmente in Internet:

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

FTP (File Transfer Protocol)

TELNET (Collegamento Remoto)

HTTP (HyperText Transfer Protocol)

HTTP E WEB

Anche il web è basato sul protocollo

HTTP.

Il client (browser) programma applicativo

che “gira” sull’elaboratore dell’utente che

interpreta i dati codificati in HTML.

Il server programma applicativo che “gira”

sull’elaboratore del fornitore di

informazioni (provider) dove sono

effettivamente collocate le pagine

richieste

SERVIZI FORNITI DA INTERNET

Word Wide Web

Posta elettronica

Trasferimento di dati

Collegamento remoto

Ogni servizio viene realizzato seguendo

le regole descritte da protocolli di rete del

livello applicativo.

SOFTWARE

Il computer è una macchina

programmabile, l’hardware da solo non è

sufficiente a farlo funzionare e -> è

necessario introdurre del software

ovvero…...dei programmi che permettono

di trasformare un insieme di circuiti

elettronici in un oggetto in grado di

svolgere delle operazioni di natura

diversa e per diversi tipi di utenti.

SOFTWARE

Software di sistema o di base: viene

fornito a corredo dell’hardware, è

costituito da programmi speciali per

eseguire operazioni di base che

determinano in generale il

comportamento del computer e la sua

facilità d’uso da parte di un utente che

eventualmente non ne conosce la

struttura fisica; consente l’esecuzione del

software applicativo.

SOFTWARE

Software applicativo: è costituito da

programmi per svolgere operazioni

specifiche: editare testi, creare fogli

elettronici etc.

Es.: pacchetto Microsoft Office

Richiede la presenza del software di

sistema

SOFTWARE DI BASE

Gli strumenti software che permettono

all’utente di gestire le risorse fisiche e di

interagire con l’elaboratore in modo

semplice costituiscono il software di base.

I sistemi operativi, facenti parte del

software di base costituiscono la

componente software principale, presente

in qualsiasi computer (Windows XP, Unix,

Linux,….)

SISTEMA OPERATIVO

E’ costituito da programmi per la gestione

e delle operazioni più elementari di un

computer. Ha due obiettivi principali:

la gestione efficiente delle componenti

fisiche (CPU, memoria, periferiche);

la creazione di un ambiente virtuale per

facilitare l’interazione uomo-macchina.

Consente l’esecuzione del software

applicativo sul computer.

SISTEMA OPERATIVO E PROGRAMMI

APPLICATIVI

Sistema Operativo: indispensabile (senza

di esso il computer non può funzionare).

Programmi Applicativi: opzionali,

necessari per funzioni specifiche (come

scrivere, archiviare dati …) compatibili

con il software di base, alcuni esempi:

Word, Excel, Access,….

WEB 2.0

Originariamente il Web è nato per

visualizzare documenti ipertestuali statici

(linguaggio HTML): WEB 1.0.

WEB 2.0 come tecnologia di rete

(protocollo TCP/IP, HTTP), è equivalente

al WEB 1.0, anche l’ipertesto è ancora il

concetto di base.

WEB 2.0

Che cos’è l’HTML?

• Hyper Text Markup Language

• Definisce le caratteristiche stilistiche di

un documento, non è programmazione!

• Le pagine HTML vengono visualizzate

tramite un apposito programma: il

browser!

WEB 2.0

I comandi HTML (tag) hanno una forma

base:

<COMANDO> … </COMANDO>

Convenzione: HTML non è case-

sensitive, ma i comandi sono sempre

maiuscoli!

Ad alcuni comandi si aggiungono gli

attributi:

<COMANDO ATTRIBUTO=“valore”>

WEB 2.0

Intestazione, titolo e corpo della pagina

Intestazione:

<HEAD> … </HEAD>

Titolo (all’interno dell’ HEAD):

<TITLE> … </TITLE>

→ Titolo della pagina

Corpo:

<BODY> … </BODY>

→ Corpo della pagina

WEB 2.0

Intestazione, titolo e corpo della pagina

Intestazione:

<HEAD> … </HEAD>

Titolo (all’interno dell’ HEAD):

<TITLE> … </TITLE>

→ Titolo della pagina

Corpo:

<BODY> … </BODY>

→ Corpo della pagina

WEB 2.0

<HTML>

<HEAD>

<TITLE>

La mia prima pagina in html

</TITLE>

</HEAD>

<BODY>

WEB 2.0

Nel mezzo del cammin di nostra vita

mi ritrovai per una selva oscura

ché la diritta via era smarrita.

</BODY>

</HTML>

WEB 2.0

Differenza sostanziale: possibilità da

parte dell’utente di contribuire a popolare

ed alimentare i contenuti del Web.

Condivisione rispetto alla semplice

fruizione; possibilità da parte dell’utente di

fruire, creare/modificare contenuti

multimediali.

WEB 2.0

Dai siti personali ai blog: da una

conoscenza prettamente informatica

(padronanza di programmazione e

HTML) ad una conoscenza meno tecnica

(scrittori, giornalisti, artisti…. grandi

produttori di blog).

Tecnologia Wiki è un esempio: si fruisce

dell’informazione nello stesso ambiente in

cui è nata.

WIKI

Un wiki è una pagina (una collezione di

documenti ipertestuali) aggiornata dai

suoi utilizzatori ed i cui contenuti sono

sviluppati in collaborazione da coloro che

vi hanno accesso.

Un wiki permette di scrivere

collettivamente dei documenti in un

linguaggio di marcatura usando un

navigatore (web browser).

WIKI

I wiki sono stati considerati una base

promettente per sviluppare le basi di una

conoscenza pubblica e privata e da qui

sono sorti numerosi progetti tra cui:

Wikipedia (enciclopedia elettronica ) nata

nel 2001, è il più grande wiki in lingua

inglese.

WEB 2.0

Utilizzare il WEB come una normale

applicazione per condividere e creare

contenuti.

Un esempio: Google Docs & Spreadsheet

WEB 2.0

Pubblicazione immediata di contenuti e

classificazione, indicizzazione per motori

di ricerca.

Evoluzione…WEB 3.0: trasformare il Web

in un database….WEB Semantico