Lez. 1 – Introduzione all’informatica · ¨ In informatica le operazioni vengono dette...

Lez. 1 – Introduzione all’informatica

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Prof.PasqualeDeMichele– Gruppo2 Lez.1– Introduzioneall’informatica

II docenti del corso

GRUPPO 1:Prof. Raffaele [email protected]

GRUPPO 2:Prof. Pasquale De MicheleDipartimento di Matematica e ApplicazioniUniversità di Napoli “Federico II”Compl. Univ. Monte S.AngeloVia Cintia, I-80126, [email protected]

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Prof.PasqualeDeMichele– Gruppo2 Lez.1– Introduzioneall’informatica 3

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• PhD in Mathematics & Computer Science

• Docente di Matematica (scuole superiori).

• Interessi di ricerca: (vedi ResearchGate!)

Raffaele Farina……ma chi è???


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• PhD in Computer Science• Docente (supplente) di

Tecnologie Informatiche (scuole superiori).

• Interessi di ricerca:• Neuroscienze

computazionali (reti neurali).• Scientific Computing.• Architetture di calcolo

parallele.• Cultural Heritage

Pasquale De Michele……ma chi è???


?????????????

Sì OK, siete simpatici, ma da dove posso reperire:• il materiale didattico,• le ultime notizie ed• altre informazioni?


Per accedere a tutto il materiale del corso, avere tutte le informazioni relative agli esami, effettuare prenotazioni e consultare i voti:

• Sito web: www.afs.enea.it/demichel

Per essere aggiornati su tutte le news, su eventuali variazioni dell’orario lezione, accedere al materiale extra generato durante le lezioni (esercizi, ecc.):

• Gruppo Facebook: https://www.facebook.com/groups/lab.info.biotec/

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- Alunno: “Professore, sono matricola DISPARI, mavorrei seguire con i PARI perché ci sono un sacco dimiei “amici” (direi che “colleghi” suona meglio).”

- Professore: “NO!”

- Alunno: “Professore, ma insieme pariamo assai!!!”

- Professore: “Ah, allora giammai!”

Matricole PARI e DISPARI: caso 1

N.B.: Qualora dovesse capitare che, per una particolare lezione, i due corsi, anziché svolgersi (come da calendario) allo stesso orario, dovessero tenersi, per motivi straordinari, in orari distinti, possiamo essere flessibili.


- Alunno: “Professore, non mi hanno ancoraassegnato una matricola, posso seguire con lei?”

- Professore: “Sì, però deve conoscere la sua datadi nascita…”

Matricole PARI e DISPARI: caso 2

• Chi non ha una matricola può scegliere dove seguire, finché non riceve la matricola:• Se la matricola viene comunicata entro il 31 ottobre, si verrà assegnati al

gruppo corrispondente alla propria matricola:

• Matricola DISPARI – Gruppo 1.• Matricola PARI – Gruppo 2.

• Se la matricola non viene comunicata entro il 31 ottobre, si verrà assegnati al gruppo corrispondente al giorno in cui si è nati:

• Giorno di nascita DISPARI – Gruppo 1.• Giorno di nascita PARI – Gruppo 2.

• Consiglio: scegliete il gruppo relativo al vostro giorno di nascita, è più probabile che resterete in quel gruppo.


- Fornire una formazione di base all’Informatica eall’uso delle Tecnologie della Informazione e dellaComunicazione.

- Conoscere l’elaboratore (il computer) e le suefunzionalità di base.

- Conoscere la struttura e le possibilità offerte daalcuni dei più utilizzati pacchetti applicativi di officeautomation.

- Conoscere le basi della programmazione ed irudimenti di un linguaggio di programmazione.

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Prof.PasqualeDeMichele– Gruppo2 Lez.1– Introduzioneall’informatica06/10/16

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Introduzione all’informatica- Definizione di Informatica- Sistemi di Elaborazione- Applicazioni dell’Informatica

L’elaboratore- Tipi di elaboratore- Rappresentazione dell’informazione- Codifica dell’informazione

HW dell’elaboratore- L’unità centrale di elaborazione- Le memorie secondarie- Le periferiche di I/O

SW dell’elaboratore- La programmazione- Il Sistema Operativo (SO)- I programmi applicativi

Prof.PasqualeDeMichele– Gruppo2 Lez.1– Introduzioneall’informatica06/10/16

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Esercitazioni:- Excel

Programmazione:- R


- Definizione di Informatica

- Sistemi di Elaborazione

- Applicazioni dell’Informatica

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L’informatica è la scienza dei calcolatori

L’informatica è la scienza della programmazione

L’informatica è la scienza di Internet

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INFORMATICA- Acronimo di INFORMAzione automaTICA- Insieme dei processi e delle tecnologie cherendono possibile la creazione, la raccolta,l’elaborazione, l’immagazzinamento e latrasmissione dell’informazione con metodiautomatici.

- Scienza preesistente all’elaboratore.

L’informatica è lo studio degli algoritmi:- delle loro proprietà formali e matematiche- delle loro realizzazioni hardware- delle loro realizzazioni linguistiche- delle loro applicazioni

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Sviluppo dell’Informatica come insieme di tecnologieIT = Information TechnologyICT = Information & Communication Technology

Le tecnologie informatiche hanno tre funzioniprincipali:

- Elaborare dati per ottenere informazionisignificative;

- Mantenere le informazioni elaborate per utilizzarlecome dati di un nuovo processo di elaborazione;

- Organizzare le informazioni in una nuova forma inmodo da renderle più comprensibili e più utili.

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I dati, definiti dal dizionario fatti singoli, statistiche oinformazioni, sono la materia prima del trattamentodell’informazione.

Tipi di dati:- Dati semplici: numeri, caratteri, date- Dati complessi: immagini, grafici, filmati, suoni,

animazioni

La gestione di dati complessi è resa possibile dallapotenza raggiunta dagli elaboratori nell’ultimo decennio:ad esempio, video 4K…

L’elaborazione dei dati è soltanto una fase di unprocedimento più complesso chiamato ciclo dielaborazione dell’informazione.

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Dati: simboli con cui si rappresenta la realtàInformazione: prodotta attraverso l’elaborazione dei dati

L’elaborazione trasforma dati di INPUT in dati di OUTPUT

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Elaborazione automatica dell’informazioneProcesso in cui un esecutore esegue un particolare insieme di azioni su un insieme di informazioni obbedendo ad una procedura definita, allo scopo di risolvere un problema.

La descrizione della procedura deve contenere:- la specifica dei dati da elaborare;- la sequenza di azioni da compiere;- la specifica dei controlli che determinano l’ordine in cui eseguire le azioni.

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Procedura di elaborazione (Algoritmo)Sequenza finita di azioni che risolve in un tempo finito un problema

ProgrammaCodifica della procedura di elaborazione che consente la risoluzione di un problema, in un linguaggio comprensibile dall’esecutore.

EsecutoreUna macchina capace di eseguire i programmi (le azioni specificate dall’algoritmo codificate in un determinato linguaggio di programmazione)

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Un insieme ben ordinato e finito dioperazioni non ambigue ed effettivamentecalcolabili che, applicate ad un insieme dicondizioni iniziali, produce un risultato etermina in una quantità di tempo finita.

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Un insieme ben ordinato e finito di operazioni non ambigue ed effettivamente calcolabiliche, applicate ad un insieme di condizioni iniziali, produce un risultato e termina in una quantità di tempo finita.

Ognicompitochenoisvolgiamoquotidianamentepuòesserevistocomeunalgoritmo.


¨ Algoritmo:unasequenzafinitaedordinatadioperazionichedescrivonolasoluzionediunproblema.

¨ Per finita si intende che un algoritmo ha un inizio ed una fine: non ci sono infinite operazioni da compiere.

¨ Di conseguenza, un algoritmo ha sempre un inizioed una fine.

¨ Per ordinato si intende che l’ordine con il quale si eseguono le operazioni è importante.

Algoritmi e Diagrammi di

Flusso


¨ In informatica le operazioni vengono dette istruzioni.

¨ Tipi di istruzioni:¡ Azioni: “calcola il valore x”¡ Controllo: “se si verifica A allora calcola x… altrimenti

calcola y”¡ Comunicazione: “leggi il valore x”; “stampa il valore y”¡ Salto: “se si verifica A allora prosegui… altrimenti salta

ad un’altra istruzione”

Algoritmi e Diagrammi di

Flusso


•Ricetta di cucina

•Sequenza di operazioni per registrare un programma con un videoregistratore

•Sequenza di operazioni per montare una tenda

•Sequenza di operazioni per moltiplicare due numeri

•Sequenza di operazioni per lavarsi i denti

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Consideriamo l’algoritmo per lavarsi i denti:

1.Prendi lo spazzolino.2.Prendi il dentifricio.3.Metti il dentifricio sullo spazzolino.4.Posa il dentifricio.5.Apri l’acqua.6.Bagna lo spazzolino.7.Chiudi l’acqua.8.Porta lo spazzolino alla bocca.9.Spazzolare.10.Controlla se i denti sono puliti.

a. Se i denti non sono ancora puliti, ritorna all’operazione 9.b. Se i denti sono puliti vai all’operazione 11.

11.Posa lo spazzolino.12.Apri l’acqua.13.Sciacqua la bocca.14.Chiudi l’acqua.

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Nell’esempio mostrato, sono verificate le due caratteristiche degli algoritmi, ossia l’algoritmo è una sequenza finita ed ordinata di operazioni:

•L’algoritmo è finito: inizia con l’operazione 1 e termina con l’operazione 14.•L’algoritmo è ordinato: se cambiassi l’ordine di alcune operazioni, potrei ottenere:

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1. Posa il dentifricio.2. Spazzolare.3. Chiudi l’acqua.4. Posa lo spazzolino.5. Prendi il dentifricio.6. Metti il dentifricio sullo spazzolino.7. Apri l’acqua.8. Bagna lo spazzolino.9. Chiudi l’acqua.10.Porta lo spazzolino alla bocca.11.Controlla se i denti sono puliti.12.Prendi lo spazzolino.

a. Se i denti non sono ancora puliti, ritorna all’operazione 11.b. Se i denti sono puliti vai all’operazione 13.

13.Apri l’acqua.14.Sciacqua la bocca.

Da come possiamo osservare, le operazioni restano le stesse, benché l’ordine sia variato, ma sicuramente con questo algoritmo non potremmo dire di aver lavato i denti correttamente. 32


La ricetta per cuocere 100g di pasta:

1.Metti 1 L di acqua in una pentola2.Poni la pentola sul fornello3.Accendi la fiamma del fornello4.Finché l’acqua non bolle ripeti il passo 5.5.Aspetta un minuto6.Aggiungi 10 g di sale grosso7.Leggi sulla confezione della pasta la cottura prevista8.Versa la pasta nell’acqua bollente9.Aspetta il tempo di cui al punto 710.Scola la pasta11.Fine

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L’obiettivo è la costruzione di uno o più mezzi di calcoloin grado di eseguire “operazioni primitive” (ovveroeffettivamente calcolabili).

Un mezzo di calcolo che esegue operazioni primitivepermette di automatizzare la soluzione di un problemaespressa da un algoritmo.

La soluzione di un problema espressa da un algoritmocostituito da sequenze di operazioni primitive puòessere automatizzata.

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L’elaboratoreMezzo strumentale (macchina, hardware) per larappresentazione, la memorizzazione e l’elaborazionedelle informazioni (dati, software)

Elaboratore elettronico digitaleElaboratoreElettronico = utilizza componenti elettronici per elaborare

le informazioniDigitale = elabora informazioni mediante

numerazione binaria

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Un sistema è un insieme complesso di elementi (dettisottosistemi) di natura anche differente che operano inmaniera congiunta per svolgere una specifica funzione.

Sistema di ElaborazioneInsieme organizzato di apparecchiature eprocessi che interagiscono fra loro, finalizzatiall’elaborazione automatica delle informazioni

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A seconda della scala adottata, uno stesso elemento può essere considerato un sistema o un componente.

Un computer è un sistema costituito da componenti hardware (HW) e componenti software (SW).

Ogni componente del computer è a sua volta un sistema costituito da micro-componenti (es. il microprocessore, la memoria, …).

Una rete di computer è un sistema, i cui componenti sono i computer e le connessioni tra essi.

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Il computer ha due macrocomponenti:

1.HardwareLa struttura fisica dell’elaboratore, costituita dacomponenti elettronici, elettromeccanici ed ottici

2.SoftwareL’insieme dei programmi che consentonoall’hardware di svolgere compiti specifici.

La presenza di una componente hardware ed unasoftware determina la capacità della macchina dieseguire elaborazioni di tipo differente senzamodificare la struttura fisica.

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Dualismo hardware e software

Hardware e software sono logicamente equivalenti;

I confini tra HW w SW sono arbitrari, in continuo mutamento;

- Ogni operazione eseguita dall’HW può essere simulata dal SW- Ogni operazione eseguita dal SW può essere costruita in HW.- La decisione di realizzare alcune funzioni in HW e altre in SW è solo basata su fattori quali costo, velocità, affidabilità.

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I primi mezzi automatici di calcolo compaiono nel XVII secolo ad opera di Pascal e Leibniz. Funzionano sulla base di ruote dentate.

La Pascalina La macchina di Leibniz

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Ma la prima macchina a disporre di un vero programma è iltelaio di Jacquard costruito nel 1804: il disegno della tramaviene inserito tramite schede perforate e realizzatoautomaticamente dalla macchina.

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Il principale problema dei calcolatori fino agli anni ‘40era la fondamentale differenza fra il modo in cuivenivano memorizzati i dati e quello in cui venivanorealizzati i programmi, che non erano memorizzati, marealizzati esternamente usando connessioni, fili etc.

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Fu il genio di Von Neumann chepermise di progettare erealizzare, nel 1950, l’EDVAC, ilprimo calcolatore a programmamemorizzato. L’EDVAC pesava 8ton e aveva una memoria di 1024parole … ma non era nellasostanza diverso dal computerusato per scrivere questapresentazione …


Lo schema della macchina di Von Neumann, modello sul quale si basano praticamente tutti i moderni computer è basato su quattro elementi fondamentali:

- La memoria- L’unità aritmetico logica (ALU)- L’unità di controllo- Le unità di Ingresso/uscita (I/O)

Processore (CPU)

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Motivati principalmente da esigenze belliche i primi grandi calcolatorielettronici a valvole furono realizzati dalle maggiori potenze in conflitto nelcorso degli anni 40.

Presper Eckert Jr. (1919-1995) e John Mauchly (1907-1980) crearono nel1946 ENIAC,

Contemporaneamente John Atanasoff sviluppava l’ABC,

Peccato che Konrad Zuse (1910-1995) aveva costruito da solo nel 1941 loZ3.

ENIAC: 18000 valvole30 m lunghezza30 tonnellate

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Applicazioni della tecnologia informatica (Information Technology) in innumerevoli campi (medicina, ingegneria, chimica, astronomia, arte, scuola e formazione professionale…)

Aspetti applicativi più rilevanti della IT- Gestione aziendale- Office automation- Database- Educazione- Commercio- Giochi ed intrattenimento

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Informatica ed azienda

Sistema informativo aziendale = insieme di tutti i dati e tutti i processi che riguradano la raccolta, l’archiviazione, l’elaborazione, la distribuzione dei dati nelle attività operative e di controllo.

Sistema informatico = insieme delle risorse tecnologiche facenti parte il sistema informativo

Applicazioni-Transazioni con i fornitori, dipendenti e clienti- Analsi finanziarie (analisi di spese, investimenti, vendite, ecc.)- Lavori d’ufficio (office automation)- DSS (Decision Support System)- Data Mining

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Progettazione di prodotti complessiTecniche CAD (Computer Aided Design – Progettazione assistita dal computer)

Produzione di prodottiTecniche CAM (Computer Aided Manufactoring – Fabbricazione assistita dal computer) utilizzate in fase di produzione per controllare i sistemi robotizzati che creano, rifiniscono, assemblano e testano i prodotti e i loro componenti.

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Home banking• Gestione del conto corrente – Rapporti investimenti• Gestione di portafogli di titoli – Andamenti, investimenti

E-goverment• gestione di grandi archivi• riduzione d supporti cartacei• erogazione di servizi on-line

Efficienza, trasparenza, riconoscimento automatico, pluralità di canali, interoperabilità

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Medicina e salute• Gestione dati clinici• Controllo ambulanze• Automazione di apparecchiature mediche• Supporto ad interventi medici• Analisi comportamento pazienti• Terapie personalizzate• Controllo terapie

Telelavoro (e-job)• Domiciliare• mobile


Istruzione e formazione

• Iscrizione e gestione studenti, gestione orari e aule, comunicazione scuola-famiglia.• Adeguamento dell’insegnamento alle esigenza dello studente• Supporto a studenti con esigenze speciali• Apprendimento assistito

tecnologie CBT, Computer Based Training, utilizzate nel campo della didattica e della formazione professionale.• Formazione a distanza (e-learning)


Commercio elettronico (e-commerce)

• Vendita di beni e servizi tramite la rete internet.• Visibilità mondiale• Aggiornamento continuo dei clienti• Costi ridotti• Accessibilità continua• Transazioni finanziarie on-line


Sistema di navigazione globale (GPS)

Sistema costituito da 24 satelliti in orbita nellospazio, da 5 postazioni terrestri che ne controllanoil funzionamento e milioni di ricevitori.

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