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Introduzione all'Informatica: Fondamenti e Componenti - Prof. Picardi, Appunti di Elementi di Informatica

Università di Torino (UNITO)Elementi di Informatica
Prof. Claudia Picardi

Appunti creati dal materiale fornito per studiare per l'esame di informatica B.

Tipologia: Appunti

2019/2020

Caricato il 24/11/2020

alessia.catalano
alessia.catalano 🇮🇹

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INFORMATICA
Corso di laurea in Scienze dell’educazione – riassunto del materiale
del corso B.
BIT E BYTE, OPERAZIONI BOOLEANE
Il bit è la quantità minima di informazione che serve a distinguere 2 possibili
eventi. È una cifra binaria, cioè uno dei 2 simboli del sistema numerico è 0 e 1.
Il byte è una sequenza di 8 bit, ed è l’unità di misura della quantità di
informazione e delle capacità di memoria. La rappresentazione dei numeri in
BIT può essere: binaria (base 2), decimale (in base 10), esadecimale (base 16).
Le operazioni fra bit e byte sono operazioni booleane e sono:
NOT: è la negazione della variabile x
AND: x AND y è vera solo se entrambe le variabili sono vere, quindi se
valgono entrambe 1 o 0
OR: x OR y è vera se almeno una variabile è vera, quindi se almeno una
variabile vale 1
XOR: x XOR y è vera solo se una fra x e y è vera. Vale 1 se x e y hanno
valore diverso, se hanno valore uguale vale 0
Un’operazione è UNARIA se richiede solo una variabile (NOT).
Un’operazione è BINARIA se utilizza 2 variabili (AND, XOR, OR).
IL FILE
È una sequenza ordinata di byte. I file sono memorizzati sul disco. La codifica
dell’informazione è il modo in cui un tipo di informazione è tradotta in un file. Si
possono codificare vari tipi di informazioni: immagini, suoni, istruzioni. Lo
stesso tipo di informazione, ad esempio l’immagine, può essere codificata
attraverso diversi tipi di codifica, come: JPG, GIF, PNG. I file salvati sul disco
hanno dei nomi:
TXT, file di testo con codifica ASCII
PDF, documenti con codifica PDF
HTML, pagina web
ZIP
JPG
GIF
LA RAPPRESENTAZIONE DEL TESTO
Il testo è una sequenza di lettere, spazi e segni di punteggiatura. È possibile
codificare il testo in un file codificando ogni singolo carattere. Attraverso la
codifica ASCII, ad ogni carattere viene assegnato un numero da 0 a 127,
rappresentabile su 7 bit. Se rappresentata su 8 bit (1 byte), la codifica ASCII ha
sempre il bit più significativo, che è = 0. I primi 32 caratteri sono speciali, e
corrispondono a comandi da dare a una telescrivente. La codifica ASCII non
codifica lettere accentate, linguaggi con caratteri diversi (cinese etc..). Per
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INFORMATICA

Corso di laurea in Scienze dell’educazione – riassunto del materiale

del corso B.

BIT E BYTE, OPERAZIONI BOOLEANE

Il bit è la quantità minima di informazione che serve a distinguere 2 possibili eventi. È una cifra binaria, cioè uno dei 2 simboli del sistema numerico è 0 e 1. Il byte è una sequenza di 8 bit, ed è l’unità di misura della quantità di informazione e delle capacità di memoria. La rappresentazione dei numeri in BIT può essere: binaria (base 2), decimale (in base 10), esadecimale (base 16). Le operazioni fra bit e byte sono operazioni booleane e sono:  NOT: è la negazione della variabile x  AND: x AND y è vera solo se entrambe le variabili sono vere, quindi se valgono entrambe 1 o 0  OR: x OR y è vera se almeno una variabile è vera, quindi se almeno una variabile vale 1  XOR: x XOR y è vera solo se una fra x e y è vera. Vale 1 se x e y hanno valore diverso, se hanno valore uguale vale 0 Un’operazione è UNARIA se richiede solo una variabile (NOT). Un’operazione è BINARIA se utilizza 2 variabili (AND, XOR, OR).

IL FILE

È una sequenza ordinata di byte. I file sono memorizzati sul disco. La codifica dell’informazione è il modo in cui un tipo di informazione è tradotta in un file. Si possono codificare vari tipi di informazioni: immagini, suoni, istruzioni. Lo stesso tipo di informazione, ad esempio l’immagine, può essere codificata attraverso diversi tipi di codifica, come: JPG, GIF, PNG. I file salvati sul disco hanno dei nomi:  TXT, file di testo con codifica ASCII  PDF, documenti con codifica PDF  HTML, pagina web  ZIP  JPG  GIF LA RAPPRESENTAZIONE DEL TESTO Il testo è una sequenza di lettere, spazi e segni di punteggiatura. È possibile codificare il testo in un file codificando ogni singolo carattere. Attraverso la codifica ASCII, ad ogni carattere viene assegnato un numero da 0 a 127, rappresentabile su 7 bit. Se rappresentata su 8 bit (1 byte), la codifica ASCII ha sempre il bit più significativo, che è = 0. I primi 32 caratteri sono speciali, e corrispondono a comandi da dare a una telescrivente. La codifica ASCII non codifica lettere accentate, linguaggi con caratteri diversi (cinese etc..). Per

superare questo limite, è stato proposto di estendere la codifica ASCII sfruttando l’8° bit, che nella codifica ASCII non viene visualizzato ed è sempre

  1. La codifica UTF-8 sfrutta lo spazio che ASCII ha lasciato libero. In un testo codificato con UTF-8, 1 byte con il bit più significativo è = 0 e codifica un carattere secondo la codifica ASCII standard. Un byte con il bit più significativo = 1 viene usato dalla codifica estesa UTF-8, per codificare caratteri che non fanno parte di quelli codificabili in ASCII. È bene ricordare la codifica UTF- richiede da 2 a 4 byte per un solo carattere. RAPPRESENTAZIONE DELLE IMMAGINI L’immagine è tradotta in una sequenza di byte da 0 a 255. Ogni quadratino si chiama pixel. La risoluzione dell’immagine determina il numero di pixel utilizzati per rappresentare l’immagine. Maggiore è la risoluzione, maggiore è il numero di pixel utilizzati. L’immagine è codificata con la sequenza dei colori dei pixel a partire dall’angolo dell’immagine in alto a sinistra. Il pixel è rappresentato dal suo colore: il colore viene rappresentato con la codifica RGB (red, green, blue). L’intensità di ciascun colore è rappresentata da 1 byte. Il colore RGB è rappresentato da 3 byte. Ci sono 2 tipi di codifiche:  CMYK (cyan, magenta, yellow, key black)  HSV (hue, saturation, value) COMPONENTI DI UN CALCOLATORE Le componenti di un calcolatore sono 6:
    1. PROCESSORE: è un dispositivo hardware che permette l’esecuzione di istruzioni
    2. MEMORIA CACHE: memori dedicata a contenere parte del contenuto della memoria principale che viene utilizzata più frequentemente
    3. MEMORIA PRINCIPALE: dispositivo hardware dedicato a contenere programmi da eseguire e dati utili alla loro esecuzione. Programmi e dati sono in memoria sotto forma di sequenza di byte. Questa memoria è volatile: il suo contenuto viene perso dopo che il calcolatore viene spento.
    4. BUS DI COMUNICAZIONE: è un canale attraverso cui avviene la comunicazione fra i vari dispositivi presenti.
    5. PERIFERICHE INPUT/OUTPUT: dispositivi che permettono al calcolatore di comunicare con l’esterno.
    6. CONTROLLORE I/O: dispositivo che permette l’utilizzo delle varie periferiche. Per eseguire le istruzioni, il processore ha bisogno di prelevare dalla memoria sia la loro codifica, che gli operandi necessari per la loro esecuzione e copiarli all’interno dei propri registri dove può modificare i dati. Tali operazioni si chiamano accessi in memoria. La memoria può essere acceduta in lettura, quando i dati vengono copiati dalla memoria verso la CPU e in scrittura quando i dati vengono copiati dalla CPU alla memoria. Il processore è in grado di elaborare dati alla velocità di 1°000°000°000 byte/sec. La memoria cache è più

 Il tipo di istruzione  La tipologia di ISA  La disponibilità degli operandi GERARCHIA DI MEMORIA Descrive l’organizzazione della memoria cache dalle più vicine alle più lontane. Anche i registri, i dischi, e le capacità di memorizzazione offerta dai data-center si possono considerare forme di memoria. I tempi di accesso aumentano all’aumentare della distanza dal processore. Il costo di ogni singolo byte di memoria diminuisce all’aumentare della distanza del processore. Hanno importanza anche il tempo di vita di una memoria, che indica per quanto tempo i dati possono rimanere memorizzati. L’affidabilità indica il grado di errore che si può incontrare nel rileggere dalla memoria un dato scritto e la capacità di mantenere l’informazione immagazzinata. ARCHITETTURE MULTI PROCESSORE Il processore, le memorie e tutti i circuiti sono circuiti elettronici. Lo sviluppo dei processori ha seguito una legge, detta legge di Moore che determina una crescita esponenziale del numero di transistor in un circuito integrato. PROGRAMMAZIONE Un programma è l’espressione di un algoritmo in un formato eseguibile da un calcolatore. L’algoritmo è un insieme di istruzioni ordinate, seguendo le quali per ogni ingresso di tipo appropriato si ottiene un’uscita in un numero finito di passi. Il problema algoritmico invece è una specifica di input e output. Gli algoritmi di ordinamento sono:  Ordinamento per selezione: si cerca l’elemento più piccolo nell’elenco non ordinato.  Ordinamento quicksort: si prende sempre l’ultimo elemento e si mette al centro; a sinistra si mettono gli elementi più piccoli, a destra tutti gli altri.  Ordinamento per inserimento: si prende sempre il 1° elemento della lista e si mette nel posto giusto.  Ordinamento a bolle: si considerano le coppie e si valutano quelle che sono da scambiare, si prosegue fino a quando non si ha l’ordine giusto. Ci sono dei problemi le cui soluzioni richiedono troppo tempo per ottenere un risultato, e si chiamano problemi intrattabili. Ci sono problemi che sono risolvibili con algoritmi il cui tempo è limitato da un polinomio nella dimensione dell’ingresso, e sono detti problemi trattabili. I GRAFI I grafi sono reti e servono per risolvere i problemi. Il problema di progettare una rete con un percorso totale minimo, è detta minimal spanning tree. Ques’ultimo è un albero ricoprente minimo, e sommando i pesi degli archi si ottiene il valore minimo tra tutti i possibili alberi. L’algoritmo di Kurskal è un metodo nel quale si parte senza collegamenti, aggiungendoli a partire dai più corti e connettendo solo le parti che ancora non sono state commesse.

IL MOTORE DI RICERCA

Il motore di ricerca per il web serve a mandarci in un secondo un elenco di possibili risposte, ordinate in modo che quelle più pertinenti figurino prima delle altre. Il matching cerca le pagine nel web usando le parole chiave. Il ranking è il motore di ricerca che si basa su algoritmi, catalogazione e ordinamento dei risultati della ricerca cercando di indovinare cosa possa essere più o meno rilevante in rapporto alle richieste degli utilizzatori. L’interrogazione nel motore di ricerca è l’input degli utenti, cioè la stringa di parole. Il Pagerank è il metodo utilizzato dai motori di ricerca per valutare l’importanza relativa delle pagine web.