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INTRODUZIONE ALL’INFORMATICA lez.
Con il termine Informatica si indica l’insieme dei processi e delle tecnologie che rendono possibile la creazione, la raccolta, l’elaborazione, l’immagazzinamento e la trasmissione dell’informazione con metodi automatici.
DIFFERNZA TRA DATO E INFORMAZIONE
I dati (numeri, suoni, video o fotografie) attraverso una elaborazione diventano informazione (lettere, tabelle o presentazioni multimediali). Alcune delle informazioni elaborate divengono dati da elaborare nella fase successiva.
HARDWARE E SOFTWARE
Le tecnologie informatiche sono sistemi caratterizzati da Hardware e software. L’hardware indica la struttura fisica, il Software indica il livello logico, cioè l’insieme delle istruzioni.
CICLO DI ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE
L’elaborazione dei dati è soltanto una fase di un procedimento più complesso chiamato ciclo di elaborazione dell’informazione. Questo ciclo comprende 5 fasi: ingresso dei dati ( INPUT ), elaborazione, uscita dei dati ( OUTPUT ), memorizzazione, distribuzione e comunicazione.
COS’E’ UN COMPUTER?
Il computer è un ELABORATORE ELETTRONICO DIGITALE : una macchina in grado di rappresentare ed elaborare dati in base a una serie di istruzioni (elaboratore) ; utilizza componenti elettronici per elaborare le informazioni (elettronico); elabora e memorizza informazioni rappresentate mediante i due simboli o cifre della numerazione binaria 0 e 1 (digitale)
COS’E’ UN SISTEMA?
Un sistema è un insieme di parti correlate tra loro che operano in maniera congiunta per svolgere una specifica funzione, es. l’organismo umano.
SISTEMA OPERATIVO E APPLICAZIONI
Il sistema operativo permette di gestire le risorse Hardware del computer, mentre i programmi applicativi consentono di svolgere molte operazioni.
L’EVOLUZIONE DEI DATI
Fino a poco tempo fa i dati venivano chiamati SEMPLICI perché indicavano numeri date e elenchi. Negli ultimi anni hanno avuto grande diffusione i DATI COMPLESSI , videoconferenze, film suoni.
Il computer come AUTOMA è capace di eseguire istruzioni, che rappresentano comandi in modo sequenziale e logico. Il computer è anche un SISTEMA perché è costituito da un insieme di componenti che opportunamente integrate perseguono obbiettivi comuni.
SISTEMA INFORMATIVO : insieme di informazioni utilizzate, prodotte e trasformate da un’azienda durante l’esecuzione di processi aziendali della modalità in cui esse sono gestite e dalle risorse, sia umane, sia tecnologiche coinvolte. Anche nel 700 esistevano come archivio.
SISTEMA INFORMATICO : porzione del sistema informativo che fa uso di tecnologia informatica e di automatizzazione.
LA RAPPRESENTAZIONE
Una rappresentazione è una relazione tra entità. STUDENTE-DOCENTE-CORSO. Si usa una rappresentazione perché si ha uno scopo e perché occorre soddisfare dei vincoli. Una rappresentazione può essere rappresentata a diversi livelli, un livello di rappresentazione alto è più vicino all’interpretazione umana, uno di interpretazione basso è più vicino al sistema di elaborazione. 011100001
L’informatica è importante nel commercio e nell’industria, in casa e nel tempo libero, nella scuola e nell’informazione, nel mondo e nei settori della scienza ( chimica, medicina, astronomia, matematica).
L’architettura dei computer e la CPU lez.
I primi elaboratori digitali apparvero una cinquantina di anni fa, erano enormi e molto costosi. Poiché queste macchine si riscaldavano molto venivano tenute in ambienti con aria condizionata e dovevano essere raffreddate ad acqua. Nel 1969 Hoff ,
-RAM: La memoria RAM, detta anche memoria centrale o memoria dell’utente, serve a memorizzare un vasto numero di programmi e dati di ogni tipo. Quando il computer viene spento, i dati e i programmi presenti in questa memoria vengono cancellati; la memoria centrale è infatti una memoria volatile. In questa memoria si memorizza il software.
-MEMORIA VIRTUALE: I programmi e i file molto estesi possono eccedere la memoria disponibile anche se questa è molto grande. Per evitare tali inconvenienti i moderni sistemi operativi memorizzano parte dei dati e dei programmi fuori dalla RAM. Questo tipo di gestione della memoria è chiamato memoria virtuale. All’occorrenza i dati vengono trasferiti nella RAM, da dove altri dati passano nell’hard disk (virtuale).
-LA CACHE: area di memoria ad alta velocità localizzata tra la CPU e la memoria centrale. Quando il processore ha bisogno di determinati dati controlla subito se ci sono nella cache. Quando volete mangiare un panino (i dati), di norma non andate a comprarlo direttamente in un negozio(RAM), ma guardate innanzitutto nel frigorifero (CACHE). Si distinguono due livelli di memoria cache: la cache di livello 1 fa fisicamente parte del chip del microprocessore e di norma nei sistemi desktop è in grado di contenere fino a 256 kilobyte. La cache di livello 2 è costituita da chip di memoria installati in speciali alloggiamenti della scheda madre e può contenere fino a 2 MB o anche di più.
-I BUFFER: serve a traferire informazioni tra applicazioni contemporaneamente aperte, oppure in punti diversi della stessa applicazione (es. copia incolla).
-BUS: BUS, di sistema oppure locale è una connessione fisica tra CPU e le altre componenti del computer; trasporta dati da un dispositivo all’altro.
-PORTA SERIALE O PARALLELA: connessioni “storiche” dei computer, usate per modem e stampanti.
-PORTE USB E FIREWARE: più recenti, hanno molti vantaggi rispetto alle precedenti connessioni. (si possono connettere in serie, riconoscono automaticamente un dispositivo collegato (PLUG AND PLAY), sono più veloci.
I DISPOSITIVI DI INPUT E OUTPUT
Per comunicare con l’elaboratore impieghiamo i dispositivi di input e output: i primi servono per fornire al computer dati da elaborare, i secondi per vedere o distribuire ad altri i dati elaborati. Questi dispositivi sono detti anche periferiche.
- DISPOSITIVI INPUT : tastiera, fax, scanner ecc.
- DISPOSITIVI OUTPUT : copia stampata ecc.
L’IMPUT DI TESTO
L’attuale tastiera del PC è il risultato di anni di ricerche e adattamenti. Ora è divenuto uno standard costruttivo, ma non mancano problemi specifici per alcune lingue o alcune categorie di utenti. Esistono per questo motivo le tastiere ergonomiche, che hanno una forma e una tecnologia di tasti tale da evitare alcuni problemi di salute legati alle articolazioni, e le tastiere virtuali, che rappresentando sullo schermo i tasti da premere ovviano il problema delle lingue o delle scritture ideografiche.
LE TECNOLOGIE DI INPUT E OUTPUT PIU’ AVANZATE (realtà virtuale, ologrammi, scansioni tridimensionali, scansione di corpi, dispositivi di input biometrici).
L’ architettura del computer e la CPU lez.
Segnale analogico e segnale digitale
Il segnale digitale è basato su l’assegnazione di un informazione ad un digit, una cifra, che nel caso di segnale binario può assumere o 0 o 1. A differenza del segnale analogico che assume molteplici stati, quello digitale assume solo 2 stati, acceso- spento ecc. Il segnale digitale si rappresenta come un dente di una sega, perché è fatto solo da segnali alti o bassi e proprio per la sua semplicità risente meno delle interferenze.
Il segnale analogico è analogo al segnale reale. Il segnale sonoro della voce è un segnale ondulatorio che si propaga nello spazio con una certa intensità attraverso l’aria. La sua rappresentazione è analoga al segnale naturale. E’ un’onda che trasporta informazioni come massimi e minimi e valori intermedi. Ogni punto dell’onda rappresenta un valore. Il problema è che è molto sensibile alle interferenze.
SISTEMA POSIZIONALE E NON POSIZIONALE
Per approfondire ciò che riguarda la rappresentazione dei segnali digitali c’è bisogno di fare una riflessione sui sistemi di numerazione. Quelli che conosciamo sono di due
rappresentazione, ma non coincide con esso. L’informazione si può creare e distruggere.
Affinché ci sia un supporto fisico:
Prima condizione : deve consentire di potere indicare delle differenze, ad esempio nel caso di un interruttore è buono solo se ci sono due informazioni che sono alternative tra di loro, come ON OFF. Dal supporto poi passo all’informazione e associo a questa configurazione diverse informazioni.
Seconda condizione : deve essere condivisa una regola per attribuire un significato a ciascuna configurazione.
Definire un codice quindi vuol dire verificare le configurazioni delle entità informazione e metterle in collegamento, associando gli elementi dei due insiemi.
CODIFICA DATI E ISTRUZIONI
La codifica dei dati è rappresentata attraverso un algoritmo, che è la descrizione della soluzione di problema scritta in modo da poter essere eseguita da un esecutore. Il tutto viene poi eseguito attraverso un programma e viene eseguita una codifica dell’informazione attraverso dei passi che non risultano ambigui.
Anche nel computer viene effettuata una codifica di simboli alfanumerici. Possiamo rappresentare anche le cifre dell’insieme alfanumeriche 26 lettere maiuscole + 26 lettere minuscola + 10 cifre + circa 30 segni di interpunzione + circa 30 caratteri di controllo. Quindi se devo rappresentare tutti i caratteri che ci sono sulla tastiera sono 120 oggetti complessivi, quindi devo rappresentare 120 livelli. Applico la formula del log senza addizionare 1, quindi log2 di 120 = 7.
Il codice ASCII utilizza 7 bit e può rappresentare un massimo di 128 caratteri. Abbiamo anche l’ASCII esteso dove si utilizzano 8 bit, quindi un byte, e può rappresentare 250 caratteri. Per codifiche maggiori si utilizza la codifica UNICODE che può rappresentare 96.000 caratteri. Anche le istruzioni hanno una codifica.
VON NEUMANN
In informatica l'architettura di von Neumann è una tipologia di architettura hardware per computer digitali programmabili a programma memorizzato la quale condivide i dati del programma e le istruzioni del programma nello stesso spazio di memoria. Per tale caratteristica l'architettura di von Neumann si contrappone all'architettura Harvard nella quale invece i dati del programma e le istruzioni del programma sono memorizzati in spazi di memoria distinti. L'importanza dell'architettura di von Neumann è notevole in quanto è l'architettura hardware su cui è basata la maggior parte dei moderni computer programmabili.
Il bus è l’elemento di connessione veloce tra i singoli componenti del processore. L’architettura di Von Neumann si basa su l’interconnesione tra l’unità centrale che è il processore, la memorie, l’input e l’output. Il bus non è unico, ma è specifico per ogni servizio che deve effettuare.
Un file è preceduto da un’istruzione e questa viene riconosciuta dal computer come indicazione di dover memorizzare il file che segue. Questo è utilizzato per sommare dei numeri. Anche le operazioni hanno una loro codifica.
( computer centrale e tanti terminali collegati al calcolatore centrale da cui si prendevano tutti i dati) ad una organizzazione distribuita (ci sono tante macchine interconnesse tra di loro e la rete che li collega e il mezzo principale per condividere i dati e le informazioni). Per arrivare ad una organizzazione ottimale è necessario anche utilizzare quelle che sono le dimensioni di una rete.
Abbiamo dunque diverse strutture di organizzazione dei computer :
- MAINFRAME E TERMINALI : dove l’informazione è centralizzata
- PC STAND ALONE : dove l’informazione è sparpagliata
- RETE DI PC : informazione distribuita e coordinata, questo può avvenire o con un computer che è all’esterno dell’organizzazione o con un computer interno che coordina l’informazione con tutti gli altri computer.
TECNOLOGIA DI COMUNICAZIONE
MULTIPUNTO: c’è una linea comune, controllabile
PUNTO A PUNTO: i singoli terminali, computer, sono sparpagliati e uno è interconnesso all’altro. Qui la comunicazione è facilmente estendibile, ma la posso controllare solo localmente.
LA DIMENSIONE DELLE RETI
Le reti LAN sono delle reti che hanno una limitata estensione e collegano dispositivi nello stesso edificio o in locali adiacenti. Ci sono le reti metropolitane che sono delle reti più ampie e collegano dei quartieri nella stessa area urbana. Ci sono reti geografiche che collegano dei dispositivi che sono localizzati in un’area geografica abbastanza ampia. Ci sono le internet work , le reti di reti , e collegano più reti geografiche tra di loro.
DOMANDA ESAME: Qual è il mezzo fisico utilizzato per realizzare il canale di trasmissione?
Abbiamo 2 tipi di mezzi fisici, i mezzi guidati che sono delle linee fisiche che portano l’informazione fino al ricevente, fanno da base per la trasmissione di segnali digitali, elettrici o ottici. Nel caso del segnale elettrico abbiamo il doppino telefonico (trasmette il segnale con intensità uguale ma verso opposto) oppure il cavo coassiale e la fibra ottica che sfrutta un supporto ottico per far viaggiare i bit.
I mezzi non guidati sono irradiazioni di segnali elettromagnetici nello spazio, il wifi, i satelliti, gli infrarossi.
DOPPINO TELEFONICO
Esso consiste in una coppia di conduttori di rame, tipicamente spessi 1 mm e ricoperti ciascuno da una guaina isolante. Si parla più propriamente di doppino intrecciato (twisted pair) in quanto i due conduttori sono intrecciati (binati) l'uno con l'altro in forma elicoidale.
Ci sono altre applicazioni riguardo la trasmissione del segnale che riguardano il concetto di internet che vengono sfruttate per avere connessioni ad alta velocità anche su utenze domestiche.
Una di queste è il ISDN , prima linea digitale che ha sostituito la linea analogica; oramai non è più in uso ma è stata sostituita dall’ADSL. Le caratteristiche di questa linea erano che il tempo di setup della connessione era nullo, che non serviva il modem analogico che modulava il segnale dei bit in sonoro, e che il segnale era molto affidabile.
L’ ADSL funziona col doppino telefonico tradizionale e usa tre canali di frequenza sulla stessa linea e questo permette uno scambio di dati in entrata e in uscita asimmetrico. Il canale di trasmissione viene disegnato come una linea diritta in cui abbiamo dei segnali temporizzati, cioè in funzione di un tempo. I segnali viaggiano a pacchetti di bit. I multiplatori prendono tutti i segnali e vanno a riempire tutti gli spazi vuoti che ci sono diminuendo al minimo ii tempi morti. Questa connessione appartiene ad una famiglia più grande di connessioni definite XDSL, in base poi alla loro velocità si parla di HDSL quando il segnale di trasmissione è molto alto, SDSL, VHDSL.
Per utilizzare la connessione a internet è necessario uno strumento, IL MODEM , che modula e demodula i segnali che sono in uscita o in arrivo sulla stazione che si sta connettendo. Lungo gli anni c’è stata un’evoluzione che ha migliorato la velocità di trasmissione.
Ci sono differenze tra le varie tipologie di LAN. L’ossatura della rete differisce ad esempio se è fatta ad anello, a dorsale a stella ad albero. Differisce nelle architetture di rete e nei metodi di comunicazione.
DIVERSE TIPOLOGIE DI RETE
Ci sono reti a bus in cui il canale è condiviso ed è centrale e tutti gli altri dispositivi sono connessi al canale centrale. Le reti ad anello in cui c’è una connessione punto a punto, circolare tra un computer e un altro.
IL WORLD WIDE WEB
È il servizio Internet più utilizzato. Il Web è costituito da documenti localizzati su dispositivi diversi, collegati fra loro e consultabili per mezzo di programmi detti Browser. L’insieme dei documenti o pagine Web gestiti da un’organizzazione o da un singolo autore, memorizzati su uno o più dispositivi, viene chiamato sito Web. Accedendo un sito Web con un Browser, si inizia, di solito, consultando un documento di default detto home page.
CHE COS’E’ UNA PAGINA WEB Una pagina Web è un documento elettronico che può contenere una serie di testi, immagini, contenuti audiovideo, menù e collegamenti di vario tipo.
INTERNET E WEB SONO LA STESSA COSA? Internet e Web non sono la stessa cosa. Internet e la rete avere propria, connessa fisicamente, su cui sono disponibili molti altri servizi oltre al Web, come per esempio la posta elettronica, il trasferimento remoto di file, tutti antecedenti al Web e accessibili sia separatamente sia attraverso il browser. Il Web, invece, come detto, è solo un servizio di Internet.
STORIA DEL WEB Il Web è nato nel 1989 da un’idea di Tim Berners-Lee, un ricercatore del CERN, con l’obiettivo di promuovere la collaborazione tra gli scienziati coinvolti nei progetti di ricerca di fisica delle particelle. Egli elaborò i tre standard tecnici che rendono possibile l’esistenza del Web. Il primo, detto HTTP, è il protocollo usato dei computer per comunicare sul Web. Il secondo, HTML, indica lo speciale formato che deve avere un documento per essere inserito sul Web il terzo, URL, soddisfa l’esigenza di assegnare a ogni documento un indirizzo univoco in modo da poterlo rintracciare facilmente sul Web. Nel 1998 egli ha fondato il W3C (World Wide Web consortium), un ente senza fini di lucro in cui cooperano aziende.
COME SI CREA UN SITO WEB La creazione di una semplice pagina Web è talmente facile che può farlo chiunque. La complessità cresce se si intende elaborare un sito con numerose pagine multimediali e servizi interattivi. Proprio per questo le grandi aziende tendono a rivolgersi a uno o più esperti detti Webmaster che si occupano del loro sito. Naturalmente, una volta che il sito sia stato creato, è necessario che venga pubblicato, cioè inserito nella memoria di un computer che disponga di un server Web e che sia collegato in modo permanente alla rete Internet.
LA LARGHEZZA DI BANDA E IL WEB Per visualizzare un documento sullo schermo del proprio computer, esso deve essere prima trasferito dal computer in cui memorizzato al proprio. La capacità di
trasferimento dei dati, che l’informatica viene chiamata larghezza di banda costituisce uno dei principali problemi del Web. Lo streaming evita all’utente di dover attendere l’intera trasmissione di un file prima di poter accedere alle informazioni che esso contiene. Lo streaming, infatti, consente di ricevere una parte dei dati trasmessi, che viene visualizzata simultaneamente alla ricezione in background degli altri dati.
CODIFICA ANALOGICA E CODIFICA
DIGITALE Lez.
Nella codifica analogica (ad esempio l’orologio analogico con la lancetta) la codifica è esplicita nel supporto, ovvero la lancetta ripercorre l’ampiezza di una grandezza fisica analogica misurandola con un meccanismo che è collegato ad esempio ad una molla, ad un sistema ad ingranaggi, ad una forza fisica che è analoga alla grandezza che sta misurando.
Per i supporti digitali la codifica è implicita, ci sono numeri visualizzati su un display, ma che non sono generati da una forza fisica e all’interno del supporto esiste una circuiteria che fa delle misure e discretizza in configurazioni, che devono essere non ambigue, le grandezze di quella determinata forza che si sta osservando.
LA QUANTIZZAZIONE E IL CAMPIONAMENTO
Le codifiche vengono quantizzate in configurazioni che questo segnale può assumere. La quantizzazione permette di selezionare degli intervalli che servono per rappresentare in maniera meno ambigua possibile la determinata ampiezza che sto osservando.
Esistono tecniche di osservazione, dette di campionamento della grandezza fisica che nel tempo vanno a osservare e a prendere dei punti di quella grandezza per rappresentarla. La grandezza sicuramente varierà nel tempo e non potrà essere rappresentata da un solo valore, e i valori da prendere in considerazione devono
Memoria necessaria per immagini non compresse (bitmap)
-per un’immagine di 640×480 pixel servono 1'228'800 byte = 1200 Kbyte ≈ 1,17 Mbyte;
-per un’immagine di 800×600 pixel servono 1'920'000 byte = 1875 Kbyte ≈ 1,83 Mbyte;
-per un’immagine di 1024×768 pixel servono 3'145'728 byte = 3072 Kbyte = 3 Mbyte;
-per un’immagine di 1280×1024 pixel servono 5'242'880 byte = 5120 Kbyte = 5 Mbyte;
-per un’immagine di 1600×1200 pixel servono 7'680'000 byte = 7500 Kbyte ≈ 7,32Mbyte;
