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Modulo 1- Lezione 1 di 4 Concetti di Base della teoria dellInformazione Fondamenti La Tecnologia dellInformazione Tipi di Computer Componenti principali del PC

Si dice algoritmo una sequenza di istruzioni che pu essere impiegata in unattivit di elaborazione dei dati. Un algoritmo costituito da una serie di passi, ognuno dei quali semplice e porta alla risoluzione del problema. In un algoritmo possibile definire dei cicli, che ripetono pi volte i passi, e delle condizioni: in pratica alcuni passi possono essere eseguiti solo sotto determinate ipotesi.

Esempio: scrivere un algoritmo che individua il maggiore di una serie. Lalgoritmo accetta in ingresso una serie di numeri (input), e produce in uscita un risultato (output). Per rappresentare gli algoritmi utilizziamo la rappresentazione a pseudocodice, la quale descrive in linguaggio naturale le operazioni che descrivono lalgoritmo.

Algoritmo NumeroMaggiore Input: elenco non vuoto di numeri (E) Output: il maggiore dei numeri in E maggiore E 1 Per ogni numero in E fai Se numero > maggiore, allora maggiore numero Restituisci maggiore

maggiore = E 1 Leggi numero successivo numero > maggiore maggiore = numero Ci sono altri numeri? output maggiore No Si

Nel sistema di numerazione decimale vengono usate 10 cifre. Allinterno di un calcolatore le cifre vengono memorizzate in un circuito elettronico che pu assumere solo 2 stati: assenza o presenza di corrente, o in altre parole 0 e 1. Questo sistema di rappresentazione detto sistema binario, poich si basa su due sole cifre.

Il sistema di numerazione decimale e binario possono essere collegati, vediamo un esempio. Sistema decimaleSistema binario 00 11 210 = 1*2 1 + 0*2 0 311 = 1*2 1 + 0*2 0 4100 = 1*2 2 + 0*2 1 + 0*2 0

Per convertire un numero binario in un numero decimale basta sommare le varie potenze di due corrispondenti alla cifra binaria. 10011010010= 1 x 2 10 + 0 x 2 9 + 0 x 2 8 + 1 x 2 7 + 1 x 2 6 + 0 x 2 5 + 1 x 2 4 + 0 x 2 3 + 0 x 2 2 + 1 x 2 1 + 0 x 2 0 = 1 x 1024 + 0 x 512 + 0 x 256 + 1 x 128 + 1 x 64 + 0 x 32 + 1 x 16 + 0 x 8 + 0 x 4 + 1 x 2 + 0 x 1 = 1234

Per convertire un numero da decimale a binario basta dividere esaustivamente il numero decimale e utilizzare i resti, scritti al contrario. Ad esempio, usando 1234 1234 : 2 = 617resto: 0 617 : 2 = 308resto: 1 308 : 2 = 154resto: 0 154 : 2 = 77resto: 0 77 : 2 = 38resto: 1 38 : 2 = 19resto: 0 19 : 2 = 9resto: 1 9 : 2 = 4resto: 1 4 : 2 = 2resto: 0 2 : 2 = 1resto: 0 Quoziente = 1 Numero: 10011010010

Il computer per rappresentare i caratteri usa la codifica ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Questa codifica associa a ogni carattere un numero (da 0 a 255). Questo significa che il computer utilizza 8 bit (1 byte) per rappresentare ogni carattere. Nella codifica ASCII possiamo trovare simboli speciali, numeri, segni di punteggiatura, lettere accentate.

Unimmagine allinterno di un computer viene memorizzata tramite la modalit bitmap (mappa di caratteri). Questa modalit scompone limmagine nei singoli punti che la compongono, detti pixel. Ad ogni pixel viene associato un colore, il quale suddiviso in 3 componenti: R (Red), G (Green) e B (Blue). A ognuno di questi componenti viene attribuito un valore da 0 a 256, chiamato spazio. Unendo i 3 livelli possiamo ottenere fino a 26 milioni di sfumature differenti.

Quindi ogni immagine bitmap costituita da triplette di byte RGB. Visto che ogni componente viene definito da 1 byte (8 bit), ogni pixel costituito da 24 bit, ed questo il motivo per cui questa modalit di rappresentazione delle immagini chiamata Bitmap a 24 bit. Tuttavia esistono delle ottimizzazioni che consentono di ridurre lutilizzo di spazio di memoria da parte dellimmagine.

Compressione senza perdita di informazioni. Un tipico esempio il formato TIFF (Tagged Image File Format), il quale elimina tutte le ridondanze nei bit delle immagini. Compressione con perdita di informazioni. Un tipico esempio il formato JPEG (Joint Photographic Experts Group): in questo caso vengono tolte dallimmagine tutti quei dettagli che possono essere trascurati, poich locchio umano non riesce a catturarli perfettamente. E il formato utilizzato maggiormente dalle fotocamere digitali.

Come gi detto, il computer in grado di comprendere solo gli stati binari 0 e 1. Cos come per i numeri decimali, possiamo eseguire delle operazioni tra bit, tramite appositi operatori. I tre principali operatori logici sono AND, OR e NOT e ogni attivit sul computer si basa su di essi.

Loperatore NOT il pi semplice e opera solo su un bit. Il suo compito quello di invertire il valore del bit, trasformandolo da 0 a 1 e viceversa. Cio: NOT 0 = 1 e NOT 1= 0

Loperatore AND accetta due bit e restituisce come risultato 1 se e solo se entrambi i valori che gli abbiamo sottoposto sono uguali a 1. 0 AND 0 = 0 0 AND 1 = 0 1 AND 0 = 0 1 AND 1 = 1 AND01 000 101

Loperatore OR accetta due bit e restituisce come risultato 1 almeno uno dei valori che gli abbiamo sottoposto uguale a 1. 0 OR 0 = 0 0 OR 1 = 1 1 OR 0 = 1 1 OR 1 = 1 OR01 001 111

Un linguaggio di programmazione un linguaggio formale dotato di una sintassi ben definita per scrivere programmi per calcolatori, in una forma pi vicina al linguaggio umano scritto: l'alternativa sarebbe scrivere direttamente le istruzioni nel codice macchina del particolare processore, un compito improponibile per programmi meno che semplicissimi. In matematica, logica, informatica e linguistica, linguaggio formale si intende un insieme di stringhe di lunghezza finita costruite sopra un alfabeto finito, cio sopra un insieme finito di oggetti tendenzialmente semplici che vengono chiamati caratteri, simboli o lettere. Ogni linguaggio di programmazione possiede: una sintassi, cio l'insieme delle regole che una porzione di codice deve seguire per essere considerata conforme a quel linguaggio una semantica, cio l'insieme delle regole di associazione tra costrutti del linguaggio sintatticamente corretti e le relative azioni univoche ad esse associate

Vediamo un elenco dei pi famosi linguaggi di programmazione: Fortran (1957)Basic (1964)Pascal (1970) C (1972)C++ (1986)Java (1995) CobolVisual BasicSQL HTMLJavascriptVBScript XML Programmare in un dato linguaggio di programmazione significa generalmente scrivere uno o pi semplici file di testo, chiamato codice sorgente. Ad esempio questo un programma scritto in C: #include int main(void) { printf("Hello World!\n"); return 0; }

Il codice sorgente pu essere eseguito sul computer in modi diversi a seconda del tipo di linguaggio di programmazione utilizzato, necessario quindi distinguere tra due principali famiglie di linguaggi: linguaggi interpretati: in questi linguaggi il codice sorgente viene passato direttamente ad un programma interprete che esegue le istruzioni presenti nel codice del programma sorgente linguaggi compilati: in questi linguaggi il codice sorgente viene compilato, ovvero viene tradotto in linguaggio macchina dal compilatore che produce cos un file binario eseguibile direttamente sul computer

Vediamo come il codice sorgente del precedente programma C viene convertito in linguaggio assembly:.file "hello.c".section.rodata.LC0:.string "Hello World!".text.globl main.type main, @function main: pushl %ebp movl%esp, %ebp subl$8, %esp andl$16, %esp movl$0, %eax addl$15, %eax shrl$4, %eax sall$4, %eax subl%eax, %esp movl$.LC0, (%esp) callputs movl$0, %eax leave ret #include int main(void) { printf("Hello World!\n"); return 0; } N.B.: questo non un file binario eseguibile un file di testo che contiene il codice sorgente del programma scritto in linguaggio assembly (un passo prima della traduzione in linguaggio macchina).

Il linguaggio macchina un linguaggio comprensibile (praticamente) solo dal computer. Ogni computer, o per meglio dire, ogni processore ha un proprio codice macchina che pu essere diverso da processore a processore. Il codice macchina composto da un set di istruzioni (detto ISA, Instruction Set Architecture) codificate in codice binario. Ad esempio i PC odierni utilizzano set di istruzioni macchina chiamati: i386 (per processori a 32 bit) amd64 (per processori a 64 bit)

La nuova societ dellinformazione caratterizzata da un impiego pi ampio delle risorse informatiche. Che cos' l'informatica? la tecnologia che viene utilizzata per la progettazione e la realizzazione di moderni elaboratori Conseguenze sul lavoro e sulla vita quotidiana sono: nascita di una New Economy aumento della produttivit in tutti i campi riduzione dei tempi e delle attese per i servizi In questi anni si vedr la diffusione capillare di applicazioni generalizzate della Tecnologia dellinformazione anche detta ICT (Information and Communication Technology)

New Economy: termine coniato alla fine degli anni '90 per indicare ci che si riteneva un'evoluzione da un'economia basata sulla produzione industriale/manifatturiera, verso un'economia basata sui servizi ed in particolare sulle nuove tecnologie informatiche e telematiche gestibili su internet. Conseguenze della New Economy: aumento di efficienza in fase di produzione ed erogazione dei servizi da parte delle aziende perdita dei posti di lavoro tradizionali e nascita di nuovi impieghi Il telelavoro riduce il pendolarismo i lavoratori possono concentrarsi su un compito specifico orari pi flessibili non sono pi necessari grandi spazi aziendali diminuzione dei rapporti umani mancanza del lavoro di gruppo (dipende)

Vediamo adesso alcuni possibili impieghi dei computer. In ambiente casalingo: ricerca e studio Giochi tv, musica, film e fotografie (multimedia e intrattenimento) telefonia e video-telefonia (VoIP), segreteria e fax email e newsgroup acquisti on-line (e-commerce) on-line banking (o home banking) Chat In ambiente amministrativo: registrazione pubblica (censimenti e registri) dichiarazione dei redditi voto elettronico

In ambiente ospedaliero: catalogazione dei pazienti controllo delle ambulanze apparecchiature diagnostiche (ad esempio la TAC) apparecchiature chirurgiche (ad esempio bracci meccanici di precisione) In ambiente scolastico: registrazione degli studenti preparazione dell'orario (in maniera automatica) CBT (Computer Based Training) per l'auto- apprendimento apprendimento a distanza (e-learning) esercitazioni in rete via internet

Impatto sull'individuo il primostress determinato da ritmi sempre pi frenetici riduzione dell'attivit fisica e dei contatti interpersonali necessit di continui aggiornamenti sulle nuove tecnologie nuovi problemi nei settori di privacy e sicurezza Evoluzione delle tecnologie elettroniche Il primo calcolatore della storia dell'informatica si chiamava ENIAC ed aveva delle capacit di calcolo ridicole rispetto anche ad un semplice telefono cellulare odierno Il progresso dovuto a vari fattori: miniaturizzazione dei componenti elettronici riduzione dei prezzi dei componenti maggiore facilit di uso delle apparecchiature hardware e software ricerca di algoritmi e tecniche matematiche sempre pi efficienti

Il computer una apparecchiatura elettronica che possiede le seguenti caratteristiche: rapido nell'effettuare calcoli matematici (anche complessi) preciso nell'esecuzione delle operazioni assegnategli versatile E' importante fin da ora distinguere le due componenti implementative che costituiscono ci che noi oggi chiamiamo semplicemente computer: HARDWARE (HW): la parte fisica di un personal computer, ovvero tutte quelle parti magnetiche, ottiche, meccaniche ed elettroniche che gli consentono di funzionare. Generalmente anche riferito a qualsiasi componente fisico di una periferica o di una apparecchiatura elettronica. SOFTWARE (SW): indica un programma o un insieme di programmi in grado di funzionare su un elaboratore. Tanto per intendersi, il software non si tocca con mano, l'hardware s!

Esaminiamo adesso alcune delle caratteristiche principali dei calcolatori. Vantaggi: Rapidit Precisione capacit di eseguire numerose operazioni ripetitive capacit di riuscire a gestire grandi moli di dati capacit di riuscire ad integrare e memorizzare grandi moli di dati Svantaggi: mancanza di intelligenza e di creativit difficolt in situazioni nuove non previste possibilit di guasti (sia a componenti HW sia a componenti SW)* * Vedi ad esempio il Millennium Bug: errore software dovuto al cambio del tipo di data in alcuni programmi (Problema Y2K). Problema di alcuni software ormai risolto.

E' possibile suddividere l'insieme dei calcolatori in varie categorie: Mainframe Minicomputer Network Computer Personal Computer Laptop Computer (o Notebook o Computer Portatili) Palmari (o PDA Personal Digital Assistant)

Personal Computer dovrebbe essere, nel significato originale del termine, un qualsiasi computer che sia stato progettato per l'uso da parte di una singola persona (in opposizione per esempio ai mainframe a cui interi gruppi di persone accedono attraverso terminali remoti). Al giorno d'oggi il termine personal computer invalso ad indicare una specifica fascia del mercato dell'informatica, quella del computer ad uso privato, o casalingo, per uffici, o per la piccola azienda. Caratteristiche principali: basse prestazioni, ma adatte all'uso domestico basso costo impiegato per l'utilizzo individuale

Il computer portatile, conosciuto anche con i nomi inglesi laptop e notebook, un computer caratterizzato principalmente dalla riduzione del peso e delle dimensioni, per essere trasportato con facilit. Stanno rapidamente sostituendo i tradizionali PC desktop, offrendo a parit di prestazioni una maggiore comodit. Caratteristiche principali: basse prestazioni, ma adatte all'uso domestico basso costo (leggermente superiore a quello di un PC Desktop) impiegato come sistema di elaborazione portatile individuale possiede una alimentazione autonoma a batteria

E unulteriore evoluzione dei computer portatili. Un tablet dotato di un ampio schermo sensibile al tatto. Per interagire spesso si utilizza una penna o le dita. Alle volte il tablet costituito da un portatile con lo schermo sensibile al tatto e ribaltable su se stesso.

Un computer palmare (detto anche palmare), spesso indicato in lingua inglese con l'acronimo PDA (Personal Digital Assistant), o con l'ormai desueto termine palmtop, un computer di dimensioni contenute, tali da essere portato sul palmo di una mano, dotato di uno schermo sensibile al tocco (o Touch Screen). Originariamente concepito come agenda elettronica (organizer), o sistema non particolarmente evoluto dotato di un orologio, di una calcolatrice, di un calendario, di una rubrica dei contatti, di una lista di impegni/attivit e della possibilit di emorizzare note e appunti (anche vocali) (personal information manager), si nel corso degli anni arricchito di funzioni sempre pi potenti ed avanzate. Caratteristiche principali: basse prestazioni (meno potenti di Notebook e PC) basso costo (inferiore a quello di un Laptop o Desktop PC) impiegato come sistema tascabile in grado di prendere appunti fare da agenda, ed effettuare semplici elaborazioni possiede una alimentazione autonoma a batteria limitata la possibilit di collegamento con altre periferiche

TastieraMouseTrackballScannerTouchpad Hard disk interni/esterni CD/DVD Penna USB Dispositivi di archiviazione Unit di calcolo CPU Memoria principale RAM Speaker Monitor Stampante Periferiche di OUTPUT Periferiche di INPUT

Alimentatore RAM CPU Scheda video Scheda di rete Hard disk Scheda madre Lettore/Masterizzatore CD/DVD

Tastiera/Mouse Monitor Porte USB Porte Audio

Porta FireWire Porta Parallela Porta Ethernet (di rete)

Web page: www.liceovolta.org/ecdl E-mail: [email protected]

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