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Elementi di Informatica: Dati, Calcolatori e Informazione, Appunti di Elementi di Informatica

Università di Torino (UNITO)Elementi di Informatica

I concetti di dati, calcolatori e informazione. I dati possono essere elementari, compositi, primitivi, risultanti da un calcolo o organizzati in formati predefiniti. Un computer memorizza, elabora e fa input/output informazioni. Nei settori industriali, scientifici, educativi e di intrattenimento, i computer sono utilizzati per sostituire persone, fornire e-learning, creare edifici virtuali, creare effetti speciali, ascoltare musica e radio digitali, applicazioni a chimica e fisica, applicazioni alla medicina, applicazioni alla topografia, applicazioni alla sismografia, applicazioni astronomiche e applicazioni matematiche. Informatica nella vita quotidiana: banca, supermarket, albergo, biblioteche, servizio sanitario e pubblica amministrazione.

Tipologia: Appunti

2020/2021

Caricato il 19/04/2021

federica-teppa-1
federica-teppa-1 🇮🇹

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INFORMATICA TEORIA
La parola informatica deriva dalla fusione tra INFORMAZIONE+AUTOMATICA
La funzione dell’informatica è sintetizzare.
Per elaborare un’informazione c’è bisogno di uno strumento chiamato
CALCOLATORE.
Gli elementi che costituiscono un’informazione vengono chiamati DATI
I dati possono essere:
• Elementari: numeri
• Composti: testo + numeri
• Primitivi: misura di una lunghezza
• Risultanti da un calcolo: perimetro
• Organizzati in formati predefiniti: strutturati
• Liberi: disegni/immagini
I dati in ingresso vengono definiti INPUT ,che poi vengono elaborati e divetano
OUTPUT.
Un computer deve:
• Memorizzare informazioni attraverso la memoria principale
• Elaborarle attraverso il processore
• Fare input/output
Cosa possiamo fare con un computer?
Nel commercio:
• Automatizzare e controllare le transazioni
• Controllare le finanze (entrate/uscite)
• Desktop publishing ,cioè elaborare volantini ,cataloghi, listini prezzo ecc..
Nell’industria:
• Sostituire in alcuni casi persone nelle catene di produttive
• Istruire il personale a distanza (E-learning) e creare realtà virtuali
• Creare edifici virtuali nel campo dell’architettura
Nella TV, cinema e musica:
• Creare effetti speciali
• Ascoltare musica
• Ascoltare Tv e radio digitali
Nella Scienza e nell’Ingegneria:
• Applicazioni a chimica e fisica (simulazioni, data mining)
• Applicazioni alla medicina (misurazioni e diagnosi)
• Applicazioni alla topografia (creazione di mappe)
• Applicazioni alla sismografia (rilevazione e monitoraggio)
• Applicazioni alla astronomia (il telescopio hubble, lanciato in orbita affinché
sia libero dalle distorsioni introdotte dall'atmosfera, è telecontrollato da un
calcolatore)
• Applicazioni alla matematica (elaborazione simbolica, computer algebra
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Scarica Elementi di Informatica: Dati, Calcolatori e Informazione e più Appunti in PDF di Elementi di Informatica solo su Docsity!

INFORMATICA TEORIA

La parola informatica deriva dalla fusione tra INFORMAZIONE+AUTOMATICA La funzione dell’informatica è sintetizzare. Per elaborare un’informazione c’è bisogno di uno strumento chiamato CALCOLATORE. Gli elementi che costituiscono un’informazione vengono chiamati DATI I dati possono essere:

  • Elementari: numeri
  • Composti: testo + numeri
  • Primitivi: misura di una lunghezza
  • Risultanti da un calcolo: perimetro
  • Organizzati in formati predefiniti: strutturati
  • Liberi: disegni/immagini I dati in ingresso vengono definiti INPUT ,che poi vengono elaborati e divetano OUTPUT. Un computer deve:
  • Memorizzare informazioni attraverso la memoria principale
  • Elaborarle attraverso il processore
  • Fare input/output Cosa possiamo fare con un computer? Nel commercio:
  • Automatizzare e controllare le transazioni
  • Controllare le finanze (entrate/uscite)
  • Desktop publishing ,cioè elaborare volantini ,cataloghi, listini prezzo ecc.. Nell’industria:
  • Sostituire in alcuni casi persone nelle catene di produttive
  • Istruire il personale a distanza (E-learning) e creare realtà virtuali
  • Creare edifici virtuali nel campo dell’architettura Nella TV, cinema e musica:
  • Creare effetti speciali
  • Ascoltare musica
  • Ascoltare Tv e radio digitali Nella Scienza e nell’Ingegneria:
  • Applicazioni a chimica e fisica (simulazioni, data mining)
  • Applicazioni alla medicina (misurazioni e diagnosi)
  • Applicazioni alla topografia (creazione di mappe)
  • Applicazioni alla sismografia (rilevazione e monitoraggio)
  • Applicazioni alla astronomia (il telescopio hubble, lanciato in orbita affinché sia libero dalle distorsioni introdotte dall'atmosfera, è telecontrollato da un calcolatore)
  • Applicazioni alla matematica (elaborazione simbolica, computer algebra

Nell’Istruzione:

  • Autoistruzione
  • Istruzione a distanza
  • Progettazione assistita
  • Simulazione A livello specialistico, di studi avanzati, fornisce aiuto per:
  • Calcolo scientifico
  • Ricerca
  • Reperimento di informazioni In computer lo troviamo ormai in qualunque posto frequentiamo:
  • Banca
  • Supermarket
  • Albergo
  • Biblioteche
  • Servizio sanitario
  • Pubblica amministrazione Nel caso della pubblica amministrazione l’informatica viene usata per archiviare dati sui cittadini come ad esempio :
  • Anagrafe comunale
  • Anagrafe elettorale
  • Segreterie studenti universitari
  • Ministero delle Finanze
  • Motorizzazione
  • Azienda sanitaria
  • Catasto
  • Casellario giudiziario STORIA: I primi inventori di ‘calcolatrici’ o meglio strumenti in grado di calcolare furono Pascal, Leibniz, Jacquard, Babbage. Il primo grande strumento in grado di calcolare grandi valori fu l’ENIAC Arrivando ai giorni nostri possiamo individuare diversi strumenti di elaborazione come:
  • Calcolatrice
  • Palmari / smartphone
  • Tablet / netbook
  • Laptop / personal computer
  • Minicomputer
  • Mainframe TIPI DI INFORMAZIONE: Per informazione si intende tutto ciò che significa qualcosa per l’uomo e che può venire utilizzato per comunicare. Si può comunicare in diversi modi, cioè tramite:
  • Caratteri alfabetici

I colori derivano tutti dai tre colori principali che sono rosso, verde e blu. Usando due bit per ogni colore si possono formare 4 sfumature diverse che mescoalte formano 64 colori diversi. Più si aumenta il numero di bit per colore più si ottengono colori. Il numero di pixel presente su uno schermo si chiama risoluzione. Le risoluzioni tipiche sono 4:3 e 16:9. Grafica bitmap: Le immagini codificate pixel per pixel sono dette bitmap che però occupano troppo spazio perciò sono state inventate delle tecniche di compressione chiamate GIF e JPEG. Oltre alla grafica bitmap esistono anche le grafiche vettoriali o le grafiche ibride tipo PDF. Codifica filmati: Un filmato è un insieme di immagine statiche dette fotogrammi o frame. Per codificare un filmato bisogna moltiplicare il numero di immagini al secondo per i bit. I formati più diffusi per i video sono AVI e MOV. Codifica dei suoni: I suoni vengono rappresentati come un’onda che descrive la variazione della pressione dell’aria nel tempo. Per codificare un suono si misura a intervalli costanti l’onda e si codifica in formato digitale (Hertz). I valori raccolti possono essere trasformati in bit e quanti più bit ci sono e più precisa sarà la codifica. Le codifiche standard sono : WAV, AIFF, MIDI, MP3. COMPRESSIONE: Compressione lossless non fa perdere alcun tipo di informazione. Compressione lossy porta una perdita di informazioni. ALGEBRA DEI PREDICATI And, Or e Not : guardare foglio. HARDWARE L’hardware è la parte fisica del calcolatore, mentre il software contiene tutti i programmi che permettono di gestire e usare il sistema. L’evoluzione dei calcolatori è legata allo sviluppo tecnico e anche all’invenzione dei microchip. Il processore più diffuso è INTEL che è accompagnato dal sistema operativo Windows. Il calcolatore è costruito in modo che le informazioni che inseriamo non siano elaborate in modo predefinito ma che siano elaborate in base al programma che decidiamo di usare. In un computer sono presenti sicuramente:

  • Processore o CPU (elabora informazioni)
  • Memoria principale o RAM (immagazzina informazioni)
  • Memoria secondaria
  • Dispositivi input/output :tastiera,monitor,stampante (fanno entrare o uscire le informazioni) Processore+memoria principale= unità principale La scheda madre: Sono presenti tutte le parti del sistema di sviluppo ,fornisce le prese per il collegamento con altri dispositivi e viene fornita in base al processore che si sceglie di usare. Cpu: CPU (unità centrale di elaborazione) è il dispositivo che esegue materialmente tutte le operazioni logiche, matematiche e di trasferimento dei dati da elaborare secondo l’algoritmo richiesto ed è costituita da una unità di elaborazione detta ALU (Arithmetic Logic Unit) e da una unità di controllo o CU (Control Unit) che stabilisce quali operazioni eseguire e con che scansione temporale. L’unità di controllo invia, infatti, dei segnali all’ ALU in tempi stabiliti ed in sincronia con un timer. Un cpu è formato da molte parti collegate fra loro. I BUS rendono possibile il transito delle informazioni dalle periferiche alla memoria, dalla memoria al processore, dal processore alle periferiche. I Registri sono delle unità di memoria che mantengono le informazioni, possono essere di diverse dimensioni come 16, 32, 64 bit e possono essere sia generali che speciali. L’ALU invece si occupa delle operazioni di aritmetica e logica che preleva o deposita nei Registri. L’Unità di Controllo è la parte più importante del processore siccome esegue le istruzioni dei programmi e coordina le istruzioni tra il processore e la memoria. Esegue tutto in modo ciclico e per eseguire si riferisce ai comandi specifici dell’unità relativa. Per i calcoli l’ALU, per le operazioni di lettura e scrittura alla memoria e per l’acquisizione e la stampa ai dispositivi input/output. Istruzioni macchina: Per ogni tipo di processore è definito un insieme di istruzioni, chiamate istruzioni macchina ognuna delle quali corrisponde ad un’operazione elementare, cioè: somma numeri ,confronta immagini, leggi scrivi dalla memoria.. Le operazione più complesse possono essere realizzate mediante sequenze di operazioni elementari. Il CLOCK indica quante istruzioni possono venire realizzate in un’unità di tempo. Es: Una moltiplicazione eseguita con il processore Intel 82026 ci mette 20 battiti di clock per essere eseguita. RAM La ram è la memoria principale. E’ veloce, volatile e costosa. E’ composta da diverse celle a cui si accede nello stesso modo e nello stesso tempo. Le operazioni che si compiono con la scheda madre sono di lettura e scrittura. Più bit sono presenti più è grande la memoria che viene espressa in GB. I due tipi più diffusi di memoria RAM sono DRAM e SRAM.

Sono collegati o attraverso le porte (aperture in cui collegare i dispositivi) o attraverso il bus e sono gestiti dal processore. Il processore però non può prevedere i dati in input e in output perciò un dispositivo deve avvertire il processore quando è in input e in ouput. I dispositivi input sono:

  • Tastiera
  • Mouse
  • Scanner
  • Microfono
  • Macchina fotografica
  • Lettori di codici a barre I dispositivi output sono:
  • Monitor
  • Casse
  • Stampante I dispositivi input/output sono:
  • Touchscreen
  • Modem SOFTWARE Il software è ciò che serve per rendere funzionabile l’hardware e contiene tutti i programmi sia di base che di uso del computer. E’ la parte virtuale dell’hardware. Siccome usare un pc senza software sarebbe molto difficile perché bisognerebbe conoscere ogni parte del pc e conoscere perfettamente tutte le sequenze di bit da applicare al programma ,l’invenzione del software permette di facilitare l’uso e :
  • Usare nello stesso modo quasi tutti i pc
  • Avere un linguaggio semplice di interazione con la macchina
  • Permettere a ogni programma di svolgere compiti diversi Un programma applicato è ogni tipo di programma che permette di elaborare dati. Alcuni esempi li abbiamo con Word, Spreadsheet, programmi per la contabilità ecc… Ormai tutti i computer hanno installato Microsoft Windows che è il più diffuso. Il software invia comandi all’hardware che li esegue fisicamente. Esistono i comandi testuali ,cioè scritti dalla tastiera e i comandi grafici gestiti dal mouse. Il fatto che molte macchine differenti si usino nello stesso modo è dato dal fatto che si installi lo stesso sistema operativo. Si chiama software di base il software che permette:
  • Le funzioni proprie del sistema operativo
  • Funzioni di traduzione tra linguaggi diversi All’interno del software di base troviamo il BIOS ,cioè il sistema di input/output installato all’interno di un microchip nella ROM. Le funzioni del BIOS sono:
  • Lancia la fase POST ,cioè la fase in cui il computer fa un’autodiagnosi controllando che sia tutto a posto
  • Avvia il computer
  • Lancia il sistema operativo Il sistema operativo E’ la parte fondamentale del software che permette di elaborare i dati e creare un’ambiente virtuale per comunicare con l’utente. E’ un insieme di programmi che interagiscono l’uno con l’altro e formano la cosi detta ‘struttura a cipolla’. L’utente è a conoscenza solo delle operazioni di alto livello. Il sistema operativo gestisce tutte le parti fisiche che fanno parte dell’hardware. Si avvia con l’accensione del pc nella fase BIOS e in particolar modo la fase in cui viene lanciato il sistema operativo che si chiama bootstrap. Durante questa fase il sistema operativo viene caricato sulla memoria principale (Ram) e viene lanciato. I sistemi possono essere sia mono-utente che multi-utente. Quelli multi-utente sfruttano l’alternanza di processi in modo che nello stesso tempo si riescano a fare più cose. Il file system E’ un sistema che organizza le informazioni il files e cartelle e le inserisce negli hard disk e nelle memorie di massa. Tutti i files possono essere inseriti nelle cartelle ,venire denominati e messi nell’ordine voluto dall’utente. In ogni file viene inserita automaticamente l’ora, la data, il programma con cui è generato e il numero di byte. Ogni disco contiene un indice di tutti i file e questo indice si chiama FAT. LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Esistono vari tipi di linguaggi applicabili in base al tipo di applicazioni e uso che bisogna farne.
  • Fortran: uso scientifico
  • Cobol : uso commerciale e gestionale
  • Basic : linguaggio generale
  • Rpg : applicazioni commerciali
  • Pascal : evoluzione del Fortran
  • Java: internet Ogni tipo di linguaggio deve avere delle regole grammaticali di base per far si che le frasi siano corrette sintatticamente. La creazione di questi linguaggi è affidata a case che si occupano direttamente di questo o persone un minimo competenti nel settore di cui creeranno il linguaggio e segue un processo formato da :
  1. Conoscenza degli obbiettivi
  2. Analisi del problema
  3. Progettazione a. Determinazione dell’algoritmo b. Rappresentazione dell’algoritmo
  4. Stesura del programma
  5. Documentazione