SCUOLA INTERUNIVERSITARIA SICILIANA DI SPECIALIZZAZIONE PER LINSEGNAMENTO SECONDARIO Classe di...

SCUOLA INTERUNIVERSITARIA SICILIANA DI SPECIALIZZAZIONE PER

L’INSEGNAMENTO SECONDARIO

Classe di Concorso: 42A

Fabio Di Mauro

MODULO DIDATTICO

- GLI ARCHIVI DI DATI -

Docente: Prof. Cantone

Modulo 1: Gli Archivi

Il modulo, proposto per una quinta classe Indirizzo Informatico, mira a presentare agli alunni le nozioni di base relative agli archivi, ai loro supporti e al tipo di organizzazione.

Unità didattica 1

Archivi di Dati

Prerequisiti

Nozioni elementari di dato e tipi di dato, record, file

Conoscenze di base sulle principali componenti hardware e software di un sistema di elaborazione

Gli studenti dovranno dimostrare di avere:

Competenze

1.Possedere una visione di insieme delle risorse di un sistema di elaborazione orientate alla gestione degli archivi

2.Comprendere la differenza fra diverse organizzazioni di archivi valutandone potenzialità e limiti

3.Scegliere l’organizzazione del file più adatta a seconda del tipo di archivio

1. Organizzazione degli archivi

2. Operazioni sugli archivi

Contenuti

LEZIONE FRONTALE

LEZIONE DIALOGATA

Metodologie

Stabilire un continuo dialogo mirato a coinvolgere la classe sugli argomenti trattati, al fine di evidenziare e quindi correggere possibili lacune di impostazione e conoscenza di ciascun alunno

AULA

LABORATORIO

Spazi

LIBRO DI TESTO ED APPUNTI

COMPUTER

LAVAGNA LUMINOSA

PROIETTORE

Strumenti

Colloqui individuali

Interventi di vario genere

Questionari e Test (strutturati e semistrutturati)

Prove di laboratorio

Le verifiche sono periodiche e costanti, tese alla valutazione sia del percorso nella sua globalità che di una parte del medesimo.

Esse prevedono varie tipologie:

Verifiche

Sia di tipo formativo e quindi in relazione all’applicazione, all’impegno, all’attenzione, al metodo di lavoro che ogni studente avrà mostrato durante l’attività didattica

La valutazione sarà:

Sia di tipo sommativo, ricavata dalla misurazione delle varie prove in cui gli studenti dovranno dimostrare di:

avere acquisito conoscenze e informazioni circa i contenuti

avere maturato abilità e competenze specifiche alla disciplina

Valutazione

63316U.D. 1

Ore di Recupero e/o Potenziamento

Ore di Verifica

Ore di Laboratorio

Ore di Lezione

Unità Didattica

Tempi

PERCORSO DIDATTICO

Gli archivi (generalità) Operazioni sugli archivi Cenni su file e periferiche L’organizzazione degli archivi Cenni sulle tecniche di indicizzazione Le applicazioni informatiche sugli archivi

U.D.1 GLI ARCHIVI

Informazioni riutilizzabili anche a distanza di tempo devono essere opportunamente conservate in modo che la ricerca di queste sia quanto più efficiente e agevole possibile.

Per es.

i nostri album fotografici rappresentano un archivio di ricordi

i nostri appunti presi a lezione rappresentano un archivio di conoscenza riutilizzabile.

La storia dell’uomo si è sempre basata sulla conservazione delle sue memorie (archivio storico)

E LA LISTA POTREBBE ESSERE LUNGHISSIMA

GLI ARCHIVI

DEF. Insieme organizzato di informazioni caratterizzate da alcuni aspetti fondamentali:

• tra di esse esiste un nesso logico (cioè sono in qualche modo inerenti ad un medesimo argomento

• sono rappresentate secondo un formato che ne rende possibile l’interpretazione

• sono registrate su un supporto in cui è possibile scrivere e rileggere informazioni anche a distanza di tempo

• sono organizzate in modo da permettere una facile consultazione

GLI ARCHIVI

Esempio: Elenco Telefonico

Descrizione: è un archivio di dati dove sono raccolte le informazioni che riguardano gli abbonati al telefono di una provincia.

Per ogni abbonato è riportato:• Generalità (Cognome,Titolo professionale e Nome)• Indirizzo (via e numero civico)• numero di telefono

Tutte le informazioni dell’Archivio Elenco Telefonico sono stampate su fogli di carta.

GLI ARCHIVI

IN RIFERIMENTO ALLA DEFINIZIONE SI NOTA CHE

• Esiste un nesso logico: le informazioni raccolte si riferiscono agli abbonati di una stessa provincia e all’interno della provincia di uno stesso comune

• Formato di rappresentazione: disposizione delle informazioni nelle righe, con lo stesso ordine per tutti gli abbonati, per rendere facile la lettura e l’interpretazione da parte di chi consulta l’elenco.

GLI ARCHIVI

• Supporto di registrazione: è la carta delle pagine dell’elenco

• Organizzazione dei dati: gli abbonati sono stampati seguendo l’ordine alfabetico dei cognomi, all’interno della suddivisione per comune, per permettere un veloce reperimento del numero di telefono che corrisponde alla persona cercata.

QUESTA ORGANIZZAZIONE PERMETTE DI ESEGUIRE SEMPRE UNA RICERCA DICOTOMICA (e sequenziale

quando si trova la pagina con l’informazione)

OPERAZIONI SUGLI ARCHIVI

COGNOMETITOLO

PROFESSIONALENOME INDIRIZZO

NUMEROTELEFONICO

TRACCIATO RECORD

CAMPI

RECORD (registrazione): Insieme di informazioni logicamente organizzate e riferite ad un unico soggetto

CAMPI: Singole informazioni che compongono il record

TRACCIATO RECORD: Elenco dei campi

Per l’elenco telefonico si ha ad esempio:


1° PASSO: CREAZIONE DI UN ARCHIVIO

• NOME: identificatore che serve a ricordarne il contenuto, per es. rubrica telefonica, archivio anagrafico ecc.

• TRACCIATO RECORD: quali informazioni compongono il record

• SUPPORTO DA USARE: fogli di carta, dischi magnetici o ottici, ecc.


• DIMENSIONE MASSIMA: per es. il numero max di scaffali occupati in un archivio cartaceo, o il num. max di pagine di una rubrica telefonica ecc.

• ORGANIZZAZIONE: il modo in cui i dati sono strutturati e collegati fra loro (legata al supporto e al metodo di consultazione)


OPERAZIONI PER LA GESTIONE DI UN ARCHIVIO

• OPERAZIONI DI MANIPOLAZIONE

• OPERAZIONI DI INTERROGAZIONE


• MANIPOLAZIONE

INSERIMENTO: l’inserimento di nuovi dati dopo che

l’archivio è stato creato; per es. la memorizzazione di un nuovo abbonato nell’elenco telefonico

MODIFICA O AGGIORNAMENTO: per es. un utente telefonico che trasferisce la propria residenza restando nella stessa città; allora la nuova residenza sarà inserita nell’edizione successiva dell’elenco telefonico (modifica e aggiornamento di un campo nel tracciato record).


CANCELLAZIONE: eliminazione di informazioni che non si vogliono più conservare perché non esiste più un nesso logico rispetto le altre informazioni conservate nell’archivio; per es. un utente telefonico che si trasferisce in un’altra città.


• INTERROGAZIONE

CONSULTAZIONE O INTERROGAZIONE: reperimento all’interno dell’archivio delle informazioni necessarie per l’elaborazione desiderata (è il motivo principale per cui un archivio esiste).

Per es. l’archivio anagrafico di un comune può essere consultato per avere un elenco di tutti i bambini che nell’anno in corso raggiungono l’età scolare e devono frequentare la prima classe.

CENNI SU FILE E PERIFERICHE

• Problema della velocità nella ricerca e elaborazione

• Problemi di spazio (fisico occupato) nella memorizzazione dei dati

Archivi cartacei Archivi informatici


FILE (dall’inglese “ARCHIVIO”): è il supporto dove vengono memorizzati gli archivi per essere trattati in modo automatico dai computer

In generale è tutto quello che può essere memorizzato su un supporto di memoria di massa (testo, programma, grafico ecc.)


Nelle applicazioni informatiche gli archivi sono in genere costituiti da insiemi di record omogenei:

ciascun archivio possiede un tracciato predefinito e uguale per tutti i record in esso contenuti ( file di record )

Le apparecchiature, sia esterne che collegate al calcolatore sono dette periferiche (unità periferiche di memoria)


Ogni operazione di I/O riguarda non un singolo carattere ma un insieme di caratteri, detto blocco.

Il blocco è l’unità fisica di memorizzazione di dati su una memoria di massa.


UNITÀ DI I/O: MEMORIE DI MASSA

NASTRO MAGNETICO


NASTRO MAGNETICO

Viene comunemente usato per memorizzare i file da consultare non frequentemente ( per es. Archivi Storici).

È anche utilizzato comunemente per fare copie di sicurezza

Le informazioni sono elaborate sequenzialmente


DISCO MAGNETICO

Sottile disco metallico con facciate ricoperte da materiale magnetizzabile. Le due facce del disco sono divise in piste e settori. Raggiungono capacità di memorizzazione dell’ordine del Gb


FLOPPY DISK

Supporti concettualmente simili ai dischi, di facile gestione e basso costo. Molto usati nei PC e hanno capacità di1,44 Mb


DISCHI ZIP: leggermente più grandi dei dischetti e contenuti in in una confezione di plastica rigida. Sono dotati di grande capacità

DISCHI OTTICI: basati sulla tecnologia di scrittura ottica (con l’uso del LASER)

– CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory)

– CD-R (Recordable)

– CD-RW (Rewritable)

– DVD (Digital Versatile Disc)

L’ORGANIZZAZIONE DEGLI ARCHIVI

Progettazione e Organizzazione

• Ottimizzazione dello spazio del supporto in relazione alla capacità

• Riduzione dei tempidi accesso e ritrovamentodei dati contenuti in memoria


• OBIETTIVI FONDAMENTALI (finalizzati alla manutenzione)

Evitare ridondanze nelle registrazioni

L’indipendenza dallo schema logico dei dati dalle implementazioni software, dalle applicazioni che usano quei dati e dal modo con il quale i dati sono fisicamente registrati su memoria di massa


• OPERAZIONI COMUNI DI MANUTENZIONE DEGLI ARCHIVI

– Eliminazione degli errori presenti nell’archivio e nei software che lo gestiscono

– Necessità di ampliare gli archivi in corrispondenza dell’aumento delle informazioni (per es. un’azienda che cresce)

– Conversione e adeguamento a nuove piattaforme Hardware, più potenti o di maggiore capacità e prestazioni


Organizzazioni più comuni

• ORGANIZZAZIONE SEQUENZIALE

• ORGANIZZAZIONE AD ACCESSO DIRETTO

• ORGANIZZAZIONE AD INDICI


ORGANIZZAZIONE SEQUENZIALE

I record sono registrati uno di seguito all’altro in modo sequenziale: in fase di lettura i record possono essere trovati scorrendo tutti i record del file a partire dal primo fino all’ultimo, nello, stesso ordine in cui sono stati registrati


VANTAGGI Semplicità di gestioneUso di record di lunghezzadiversa l’uno dall’altro (il primocampo contiene la lunghezza delrecord)

LIMITI Difficoltà a trovare l’informazionequando il numero di record èelevato




Risulta particolarmente efficace per la gestione dei file di testo

Un nuovo record si aggiunge sempre in coda

La scrittura di un record già esistente provoca una cancellazione dei dati dell’archivio



Risulta particolarmente efficace per la gestione dei file di testo

Un nuovo record si aggiunge sempre in coda

La scrittura di record a partire dall’inizio, eseguita su un file già esistente provoca una cancellazione di eventuali dati presenti nell’archivio


ORGANIZZAZIONE AD ACCESSO DIRETTO

Tutti i record hanno lunghezza fissa

LR LR LR LR LR LR

NR = Numero Record

LR = Lunghezza del Record

Per leggere il record n° NR si cideve posizionare sul carattere corrispondente a:



Tutti i record hanno lunghezza fissa

LR LR LR LR LR LR

(NR-1) x LR +1

Si può dunque accedere direttamente al record che interessa



Questa organizzazione è detta anche RANDOM, visto che l’utente può accedere al Record che interessa senza leggere prima tutti quelli che lo precedono.

In un archivio con questa organizzazione ciascun Record viene identificato nella posizione che esso occupa all’interno del file.


Può essere convenientemente utilizzata negli archivi per i quali i Record vengono identificati attraverso un numero d’ordine progressivo:

per es. In un archivio anagrafico di studenti in una scuola, la matricola dello studente, che indica la posizione del Record nel file, è un numero assegnato al momento dell’iscrizione alla scuola ottenuto aggiungendo 1 all’ultimo numero di matricola registrato.



ORGANIZZAZIONE AD INDICI

L’organizzazione si deve pensare come quella di un libro tecnico dotato di indice analitico. In tale indice sono elencate in ordine alfabetico le parole chiave, che richiamano gli argomenti e i concetti trattati nel testo, affiancate ciascuna dalla pagina corrispondente del libro.

Il lettore cerca la parola nell’indice analitico con un metodo di ricerca binario (l’elenco è ordinato); il numero di pagina funziona da puntatore alla pag. dove viene trattato l’argomento



È necessario avere una tabella delle chiavi:

la ricerca del Record avviene leggendo le chiavi e non i record.

Ad ogni chiave è associato un puntatore al Record


CHIAVI DATI



Proprietà della chiave

• Primaria

• Secondaria

È univoca: costituisce il criterio fondamentale per ritrovare un Record

È alternativa, e non necessariamente univoca



• Primaria

• Secondaria

Esempio: la matricola di uno studente, il codice di un prodotto, il codice fiscale

Esempio: la città di residenza di una persona in un archivio anagrafico, il numero di reparto per gli articoli di un reparto merci



• Chiave composta: combinazione di più campi

Codice Studente

DataCodice Materia

Prove sostenute dallostudente nel corso

dell’anno scolastico



ACCESSI

• Sequenziale: operazioni di lettura e scrittura fatte in base all’ordine crescente delle chiavi

• Random: dato il valore della chiave è possibile puntare al record corrispondente (se esiste)

• Dinamico il programmatore può scegliere se fare una ricerca sequenziale o Random (o

entrambe)

TECNICHE DI INDICIZZAZIONE

I Record dei file con organizzazione random (ad accesso diretto) vengono identificati attraverso il numero di posizione che essi occupano all’interno del file.

Volendo associare a ciascun Record un valore chiave, che può essere alfanumerico occorre determinare una funzione che trasformi la chiave in un numero.

Una tecnica di indicizzazione molto usata è il metodo hash.

FUNZIONEHASH

CHIAVE POSIZIONE

DEL RECORD


SEMPLICI TECNICHE HASHING

La funzione hash più semplice, utilizza un numero intero uguale alla chiave o ricavato dalla chiave stessa, divide questo intero per il numero massimo di Record e usa il resto della divisione come valore restituito dalla funzione

es.: num. Record = 100

chiavi = interi compresi fra 1000 e 2000

la posizione del Record sarà un intero compreso fra 0 e 99

Infatti n N - {0} si ha N mod 100 = 0 99

TECNICHE DI INDICIZZAZIONENel caso di codici alfanumerici una tecnica potrebbe essere la

seguente:

Sia per es. la chiave composta da 7 caratteri: i primi 2 alfabetici seguiti da 3 numerici ed infine 2 alfabetici (come avviene per le targhe automobilistiche.

Si considerano i valori corrispondenti ai caratteri nell’alfabeto da 1 a 26 (valore del codice ASCII- 64) delle lettere presenti nel codice: si calcola

• la somma dei primi due e la somma degli ultimi due

• si moltiplicano fra loro le due somme e si moltiplica il risultato per il valore numerico delle cifre presenti nella parte centrale del codice

• si calcola il resto della divisione del numero ottenuto con il num. Max di Record del file.


Numero di Record = 500

• chiave = AB 026 HA

A B 0 2 6 H A

1 + 2 26 8 + 1 = 702

702 mod 500 = 202


chiave = FC 321 SB

F C 3 2 1 S B

6 + 3 321 19 + 2 = 60669

60699 mod 500 = 169


chiave = BG 749 ED

B G 7 4 9 E D

2 + 7 749 5 + 4 = 60669

60699 mod 500 = 169

FC 321 SB BG 749 ED

Però la funzione hash da per entrambe lo stesso risultato

In questo caso si ha una collisione


CHIAVE

DATI

ALGORITMOHASH

SCANSIONE LINEARE


CHIAVE

DATI

ALGORITMOHASH

SCANSIONE QUADRATICA

Si controlla il primo posto, poi il quarto successivo, poi il nono ecc.

LE APPLICAZIONI INFORMATICHE CON GLI ARCHIVI

Riguardano problemi gestionali nelle aziende, negli studi professionali, negli enti pubblici. I dati devono essere raccolti, registrati su supporti di memoria, per metterli poi a disposizione degli utenti con procedure di interrogazione e stampa.

Gli archivi in genere sono:

• ANAGRAFICHE: contenenti le informazioni su soggetti, persone o prodotti.

• MOVIMENTI: che riguardano gli eventi riferiti ai soggetti descritti nelle anagrafiche.

• PARAMETRI: dati che rimangono costanti per un per un certo periodo di tempo

LE APPLICAZIONI INFORMATICHE CON GLI ARCHIVI

Es. GESTIONE DI UNO STUDIO DENTISTICO

• l'archivio dei clienti con Cognome, Nome, Indirizzo, Tel., Cod. Fiscale rappresenta L’ANAGRAFICA

• le prestazioni che il medico ha svolto per i clienti, con data e tipo di prestazioni rappresenta i MOVIMENTI

• i PARAMETRI sono i dati riguardanti il costo degli interventi e le protesi.

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