Presentazione del docente -...

Presentazione del docente

• E-mail: [email protected]• Webpage:http://personalpages.to.infn.it/~ferraro/• Ricevimento:

–dopo le lezioni –il martedì mattina tra le 9 e le 11 al Dip. di Fisica Sperimentale in via Giuria 1, I piano Vecchio Istituto; appuntamento via mail o via telefono.

• Telefono ufficio: 011 6707376

Mario Ferraro

Per arrivare alla pagine Web del corso

Cliccando su informatica...

Un altra pagina utile

Piattaforma di E-Learning

Obiettivi del corso

E-mail: Introdurre all' Informatica

Fornire strumenti metodologici e pratici per l' uso del computer

Non è un corso ECDL (patente europea del computer)

“Sì, ma perché proprio a noi?”Perché un ISF dovrebbe interessarsi di

informatica?

• Il computer è uno strumento di lavoro quotidiano.

• Perché è utile indipendentemente dal tipo di studi che fate (per redigere la tesi di laurea, per reperire

informazioni su internet, per comunicare con collaboratori ed amici, etc.).

Perché l’enfasi sulla teoria?

Per non essere legati indissolubilmente a un tipo di computer (es. PC con Windows)

Per non essere legati a un tipo di programma (es. versione 2000 di Microsoft Word)Se non si conoscono gli strumenti tecnologici, non se ne possono sfruttare le potenzialitàIl computer è versatile: non si possono prevedere gli usi futuri

Parte teorica (1)

Introduzione

i concetti di base le applicazioni dell’informatica

Rappresentazione delle informazioni numeri, testo, immagini, suoni

Architettura dell’elaboratore la CPU la memoria le unità periferiche la memoria secondaria

Parte teorica (2)

Il software caratteristiche programmi applicativi il sistema operativo (software di base) programmi di videoscrittura fogli elettronici basi di dati

Parte teorica (3)

Comunicazione tra elaboratori le reti di calcolatori il World Wide Web

La multimedialità gli strumenti e i dispositivi

Laboratorio Informatico

Il laboratorio di informatica è aperto tutti i mercoledì dalle 12 alle 17.

Nel caso abbiate dubbi non esitate a contattare il docente via e-mail o a venire a ricevimento.

Esame1. Prova scritta su tutto il programma (foglio per correzione ottica)

• E’ possibile sostenere due appelli su tre• valida per la sessione corrente• NECESSARIA l’iscrizione

2. Prova orale/pratica in laboratorio (un esercizio su excel)

• ammissione subordinata al superamento prova scritta

Esame3. Il voto di Informatica fa media con l'esame di Statistica

4. Il voto di Informatica vale un anno solare

Esame

Se siete in possesso di un diploma come perito informatico o della patente europea del computer (ECDL) oppure di un attestato di partecipazone al PIN non è necessario che sosteniate la parte pratica dell’esame.

Una volta superata la prova teorica potete venire all prova pratica muniti di statino e di uno dei documenti sopracitati.

Il superamento dell’esame sarà registrato immediatamente.

Esame

È un’esame facile?Alcune statistiche:numero studenti: 580 95 (~16%) non hanno passato l’esame: 16 (~3%) hanno provato teoria e pratica 39 (~7%) non hanno provato ne’ teoria ne’ pratica 34 (~6%) hanno provato solo la teoria 6 (~1%) hanno provato solo la pratica

485 hanno superato l’esame 59 (~10%) ECDL 80 (~14%) hanno superato direttamente la pratica 346 (~59%) hanno superato l’esame completo

Esame

È un’esame facile?Prova di teoria

Numero tentativi

Numero studenti

Percentuale

6 1 0.3%

5 2 0.5%

4 5 1.3%

3 21 5.3%

2 75 18.9%

1 292 73.7%

Esame

È un’esame facile?Prova pratica

Numero tentativi

Numero studenti

Percentuale

4 1 0.2%

3 1 0.2%

2 60 13.4%

1 386 86.2%

Testi consigliati

Entrambi i testi:• D.P. Curtin, K. Foley, K. Sen, C. Morin, Informatica di

base, McGraw-Hill• Introduzione all’informatica, UTET

Disponibile in due edizioni, equivalenti:– L. Console, M. Ribaudo,

Introduzione all’informatica, 1997– L. Console, M. Ribaudo, U. Avalle,

Introduzione all’informatica, 2005

Le parti dei libri da studiare seguono gli argomenti presentati a lezione e verranno indicate sulla pagina web

Altro materiale didattico

• Slide mostrate a lezione• Esercizi simili a quelli richiesti per il

superamento della prova pratica appariranno sulla pagina web del corso

• Approfondimenti su argomenti specifici (facoltativi)

ATTENZIONE!

Queste slide sono solo una traccia delle lezioni

Sono utili per fissare le idee e integrare i testi, ma sono incomplete e

NON sostituiscono né il materiale consigliato,

né le lezioni!

Frequently Asked Questions

• “E’ necessario frequentare?Il programma è diverso?”Frequenza vivamente consigliataStesso programma per frequentanti e non

• “Posso fare una domanda sugli argomenti della lezione?”Sì!

Strumenti Informatici Istituzionali

Il punto di accesso alle infrastrutture informatiche di Facoltà riservate agli studenti è:

URL: https://gate-edu.unito.itUsername: numero matricolaPassword: data di nascita (es. 10/10/1988)

Importante: la mail istituzionale è lo strumento principale di contatto con l’università. È vostro dovere consultarla regolarmente (tramite essa verrete informati di eventuali cambi d’orario, dell’avvenuta iscrizione ad un esame, ecc.).

Di cosa parliamo quando parliamo di Informatica

• Informatica in inglese:– Information and Communication Technology:

Informatica come tecnologiarisvolti fisico-matematici e ingegneristici del calcolo automatico; teorie e tecniche di comunicazione

– Computer Science: Informatica come scienzabasata su modellizzazione, formalizzazione e verifica sperimentale (teoria degli automi, logica formale, teorie del linguaggio)“Computer Science is no more about computers than astronomy is about telescopes.” (E. Dijkstra)

Breve Storia del calcolo automatico

Il calcolo automatico

Effettuare calcoli a mente o a “mano” è un’attività “costosa” (in termini di tempo e fatica) e incline all’errore.

Per secoli l’uomo ha cercato di porre rimedio a questo fatto “automatizzando” il processo di calcolo.

L’abaco

È la prima “macchina” di calcolo nota. I primi abaci risalgono al V millennio a.C.

L’abaco

La Pascalina

Bisogna aspettare fino al XVII secolo d.C. per avere la prima vera innovazione rispetto all’abaco.

La Pascalina

La pascalina é il primo grande passo avanti: la logica dell’operazione é controllata dalla macchina.

Problema

La pascalina permetteva di effettuare “solo” addizioni e sottrazioni.

Moltiplicazioni, divisioni potevano essere effettuate mediante ripetizioni di addizioni e sottrazioni, ma era di nuovo l’utente a dovere controllare il processo.

Come aggiungere nuove operazioni?

Si può pensare di affrontare il problema modificando la macchina in modo da introdurre la divisione e la moltiplicazione.

Nuovi problemi: radice quadrata? logaritmo?

Quante sono le funzioni matematicamente definibili?

In effetti non si sta risolvendo il problema, lo si “rimanda”

Come aggiungere nuove operazioni?

Il problema vero è che la logica che governa le operazioni è “cablata” nella macchina calcolatrice.

La soluzione è di trattare tale logica come parte dell’input della macchina.

Logica delle operazioni come parte dell’input?

• Il prodotto, la divisione, …, possono venire “descritti” tramite operazioni piu’ semplici

• Individuiamo un insieme “base” di operazioni e combiniamole per rappresentare quelle piu’ complesse

• L’ordine delle operazioni base e i loro argomenti possono essere specificati usando solo numeri

• Siamo quindi in grado di descrivere la logica di operazioni complesse usando il linguaggio (i numeri) usato per l’input delle macchine di calcolo

Facoltà di Farmacia - Corso di Informatica 39

Difference Engine Difference Engine (Babbage) (Babbage)

La “Macchina Analitica”

Introdotta da Charles Babbage intorno al 1840, è il primo esempio di macchina di calcolo “programmabile”

ProgrammaDati

La logica dell’operazione è “confusa” con i dati

Da Babbage ai giorni nostri

Le idee di Babbage erano troppo avanzate per la sua epoca storica. Da un lato la tecnologia non era ancora sviluppata a sufficienza da supportare le sue idee (la macchina analitica era progettata per funzionare a vapore!), dall’altro non era ancora sentita così forte l’esigenza del calcolo automatico.Per questi motivi le sue idee non ebbero il successo che meritavano e furono dimenticate per quasi un secolo.

Da Babbage ai giorni nostri

Le idee di Babbage vennero “riscoperte” nella prima metà del ‘900 da Alan Turing e da John von Neumann.

Alan Turing

Uno dei padri dell’informatica. Moltissime sue idee/congetture sono attuali oggigiorno. Introduce il concetto di macchina universale (i computer moderni sono “implementazioni di questo concetto”)

La macchina di Turing

È un modello astratto di calcolatore. Turing la descrive e la usa al fine di analizzare l’insieme delle funzioni che possono essere calcolate in modo automatico.

Nasce uno dei pilastri dell’informatica teorica: la teoria della calcolabilità.

È universale perché può calcolare tutte le funzioni “calcolabili”. Alla base del suo funzionamento c’è la stessa idea che c’è alla base della macchina analitica.

La macchina di Turing

Perché si parla di funzioni “calcolabili”?

Si può dimostrare che non tutte le funzioni definibili in matematica sono calcolabili mediante una macchina di Turing.

Non è un problema specifico della macchina di Turing: esistono problemi che “semplicemente” non possono essere risolti in modo automatico (es. Halting problem).

John Von Neumann

Crea il modello di calcolatore a cui si ispirano i calcolatori moderni.

Un po’ di storia (tecnologica)…• 1600: macchine calcolatrici a ingranaggi (Pascal,

Leibniz)• 1800: macchine con schede perforate e primi

programmi (Babbage, Lovelace (figlia di Byron))• 1920: erano chiamati computer “impiegati” (spesso

donne) che eseguivano calcoli numerici• 1940: macchine a relay meccanici

– Bell Laboratories– Mark I presso Harvard University e IBM

• 1950: macchine di von Neumann– Schede perforate, nastri magnetici– Transistor, circuiti stampati

• 1980: microcomputer– Home computer, personal computer

Nastro perforato

Scheda Perforata

Macchina perforatrice

Lettore di schede

Un po’ di storia (scientifica)…• 300 a.C.: algoritmo di Euclide per MCD• 1800: Boole

metodi puramente simbolici per modellare il ragionamento• 1930: Church, Turing

– modello formale astratto di computer– computer come macchina universale: “We are trying to build a

machine to do all kinds of different things simply by programming rather than by the addition of extra apparatus” (Turing)

– esistono problemi che un computer non può risolvere• 1940: Shannon

teoria dell’informazione• 1950/60: Dijkstra, Kruskal, Hoare, ecc.

algoritmi fondamentali, linguaggi di programmazione, teoria dei linguaggi formali, ecc.

• 1970: Codd, Rivest et al., McCarthy et al., Cook et al.database relazionali, crittografia a chiave pubblica, intelligenza artificiale, complessità computazionale

Prova d'esame!

Temi dell’Informatica• Calcolabilità• Complessità• Teoria dei linguaggi formali• Algoritmi e strutture dati• Linguaggi di programmazione• Compilatori e interpreti• Architettura dei calcolatori• Sistemi operativi• Ingegneria del software• Reti di calcolatori• Interazione uomo-macchina• Sicurezza• Intelligenza artificiale• Basi di dati• …

Temi dell’InformaticaCiascuno di questi temi è un “edificio” più o meno

complesso; ad es.Intelligenza artificiale:• Risoluzione dei problemi

– …• Rappresentazione della conoscenza

– …• Meccanismi di ragionamento

– …• Apprendimento automatico

– …• Pianificazione, scheduling, diagnosi,

configurazione, soddisfacimento di vincoli,…– …

Introduzione all’Informatica• Informatica: infor(mazione)

(auto)maticainsieme dei processi e delle tecnologie che consentono– la creazione,– la raccolta,– l’elaborazione,– l’immagazzinamento,– la diffusione

dell’informazione

Il ciclo di elaborazione

Dati e informazioni

Terminologia• Hardware– componente fisica del sistema informatico

• computer, stampanti, monitor, tastiere, mouse, modem, cavi telefonici

• Computer– elaboratore: dispositivo in grado di eseguire

automaticamente una serie di istruzioni– elettronico: usa componenti elettronici– digitale: elabora segnali numerici

Terminologia

• Sistema– insieme di parti correlate che operano e

interagiscono per svolgere una funzione specifica

– è costituito da componenti e da sottosistemi (sistemi a loro volta)

Terminologia• Algoritmo (aritmetica elementare formulata dal

matematico arabo medioevale al-Khuwarizmi)

– insieme delle operazioni necessarie a risolvere un problema (es. ricetta, istruzioni di montaggio LEGO®)

– n.b.: piu’ algoritmi possono risolvere lo stesso problema

• Programma– implementazione di un algoritmo in un

linguaggio formale– n.b.: piu’ programmi possono implementare lo

stesso algoritmo

15/10/10 Facoltà di Farmacia - Corso di Informatica

Un esempio banale

• Determinare se un numero e' pari o dispari

• Almeno due diversi algoritmi danno la risposta


Un semplice programma

• program pari

• implicit real * 4 (a-h,o-z)

• do n=121,130

• anm=float(n)/2.

• kn=int(anm)

• if (anm.eq.kn) then

• print*, n, "pari"

• else

• print*, n, "dispari"

• end if

• end do

• stop

• end


Il risultato e'

• 121 dispari

• 122 pari

• 123 dispari

• 124 pari

• 125 dispari

• 126 pari

• 127 dispari

• 128 pari

• 129 dispari

• 130 pari


Complicando un po' le cose .....

• Numeri di Fibonacci:• f(n)=f(n-1)+f(n-2)

f(0)=0, f(1)=1 • Calcoliamo i primi 10 numeri di

Fibonacci


Programma....

• program fibonacci

• dimension nf(100)

• nf(1)=0

• nf(2)=1

• open(10,file='fib.dat')

• write(10, 100) 0, nf(1)

• write(10, 100) 1, nf(2)

• do k=3, 11

• nf(k)=nf(k-1)+nf(k-2)

• write(10, 100) k-1, nf(k)

• end do

• close(10)

• 100 format(1x,I5,2x,I5)

• stop

• end


e risultato

• 0 0

• 1 1

• 2 1

• 3 2

• 4 3

• 5 5

• 6 8

• 7 13

• 8 21

• 9 34

• 10 55


Verifica!Verifica!


Un esempio illustre


E come era inserito...

Terminologia

• Software– insieme dei programmi che fanno funzionare

l’hardware

• Due categorie principali di software– sistemi operativi: permettono

all’elaboratore di svolgere le proprie funzioni (software di base)

– programmi applicativi: svolgono i compiti più vari, in funzione delle esigenze dell’utenza

Software• Svariate decine di sistemi operativi– MS-DOS, Windows 2000/XP/Vista– MacOS X, VMS– Unix (BSD, Linux, Solaris, Irix, Ultrix,

HP-UX…)• Centinaia di migliaia di programmi applicativi, ad

esempio:– browser, videoscrittura, fogli elettronici– gestione di basi di dati– grafica avanzata– controllo di centraline

Dati• Materia prima del trattamento

dell’informazione• Hardware e software hanno lo scopo di

elaborare e rappresentare dati• Un computer può elaborare dati di

ogni genere– dati semplici: lettere e numeri– dati complessi: suoni, immagini, filmati,

grafici

Tipi di Dato

• Evoluzione temporale (storica) dei dati elaborabili

Tipi di dati

Applicazioni in campo industriale• Progettazione (CAD)

• Fabbricazione (CAM)

• Progettazione di modelli architettonici valutare la funzionalità e la sicurezza di edifici o strutture)

• Editoria elettronica (Desktop publishing), produzione di lettere, opuscoli, libri

• Analisi finanziarie (nelle aziende vengono analizzati dati numerici e grafici)

Applicazioni ‘home’• Cataloghi per la

vendita in Rete• Attività locali (siti di

comuni, regioni, ...)• Giochi educativi

Applicazioni in campo didattico

• Enciclopedie multimediali • Musei virtuali• Corsi di autoapprendimento (CBT:

computer based training), simulatori di volo

• Teledidattica (teleconferenze)• Virtual Reality

Applicazioni in campo artistico e dello spettacolo

• Cinema• Musica• Animazione• Sport

Applicazioni in campo scientifico

• Chimica: simulazione di reazioni chimiche, modelli 3D di molecole, proteine

• Medicina: analisi del corpo umano, RMN, TAC, creazione di data base clinici, monitoring di parametri dei pazienti, esami oculistici, sequenzializzazione del DNA

• Trasmissione satellitare• Topografia: i dati di rilevamenti

topografici sono utilizzati per costruire una carta topografica

Applicazioni in campo scientifico

• Matematica: es. ricerca di soluzioni di equazioni, analisi numerica, rappresentazione grafica

Dove utilizziamo i computer

• Nei grandi sistemi informativi informatici

– Prenotazioni aeree

– Previsioni del tempo

– Casse automatiche (Bancomat, Carte di credito)

– Stampati pubblicitari (lettere personalizzate)

–…….

Dove utilizziamo i computer

• Nei piccoli sistemi elettronici– Orologi– Centraline auto (ABS, ASR, ESP, airbag, ...)– Ricevitori digitali (es. di segnali da

satellite)– Videogiochi (home e portatili)– Telefoni cellulari (e carte SIM)– Schede telefoniche–……

Esempio: il sistema GPS

• GPS: Global Positioning System– costellazione di 24 satelliti– stazioni a terra che ne controllano il

funzionamento– ricevitori portatili e fissi, ognuno dei quali è un

piccolo elaboratore

Esempio: il sistema GPS

• GPS: Global Positioning System– costellazione di 24 satelliti– stazioni a terra che ne controllano il funzionamento– ricevitori portatili e fissi, ognuno dei quali è un

piccolo elaboratore

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