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CAPITOLO 1 – L’INFORMATICA
La parola informatica deriva dalla fusione di INFORMAZIONE e AUTOMATICA. La caratteristica dell’informatica è l’elaborazione delle informazioni mediante elaboratori per ottenere informazioni in modo automatico, cioè senza l’intervento dell’uomo. L’informatica si serve di HARDWARE e di SOFTWARE , gli Hardware sono l’insieme di componenti meccanici ed elettronici, mentre i Software sono l’insieme dei programmi contenenti le istruzioni per risolvere un problema. L’informatica è l’insieme delle discipline e delle tecniche che hanno per obiettivi: 1- La raccolta, l’organizzazione ed il trattamento automatico delle informazioni mediante elaboratori. 2- Lo sviluppo di procedimenti speciali per la trasformazione delle informazioni. Tra il 1930 e il 1945 vengono realizzati i primi elaboratori informatici dopo gli insuccessi degli anni precedenti. Accanto agli studi sperimentali, si sviluppano studi teorici sulla calcolabilità. Fondamentale è la proposta di Alan Turing, matematico inglese che è considerato il padre della scienza informatica e dell’intelligenza artificiale per la sua formalizzazione dei concetti di algoritmo e calcolo mediante la macchina di Turing. La macchina di Turing era una macchina teorica in grado di sviluppare una procedura dopo essere stata programmata.
- Essa era dotata di una memoria esterna fatta da un nastro illimitato suddiviso in tante celle vuote, contenente un alfabeto detto alfabeto esterno. Su tale unità risiedono le informazioni lette o scritte dalla macchina. - L’unità di controllo della macchina di Turing era in grado di spostare il nastro a destra, a sinistra, o lasciarlo fermo sia di leggere o scrivere in una delle celle vuote un simbolo dell’alfabeto esterno. - L’unità di memoria interna era in grado di conservare i simboli scritti nelle celle. - L’unità logica era dotata di 2 ingressi e 3 uscite, ovvero l’unita riceveva in ingresso una coppia di valori e produceva in uscita una terna di valori. Per poter effettuare un’elaborazione dei dati è necessario sviluppare un algoritmo e poi tradurre questo algoritmo in una serie di istruzioni che devono essere eseguite dalla macchina di elaborazione. L’algoritmo è un procedimento di calcolo che conduce dalla soluzione di un problema trasformando i dati iniziali a disposizione. Il procedimento porta a raccogliere, organizzare e trattare i dati e le operazioni nel modo seguente. Si predispone un FOGLIO DATI DI INGRESSO , un FOGLIO RISULTATI INTERMEDI , un FOGLIO ISTRUZIONI ed un FOGLIO DATI DI USCITA. Sul FOGLIO DATI DI INGRESSO , nell’ipotesi di un’equazione ad esempio: 2x-10 = 0, si scrivono i valori dei coefficienti a,b ad esempio 2 e -10. Il FOGLIO ISTRUZIONI indicano le istruzioni da eseguire. Il FOGLIO DATI DI USCITA è predisposto solo con l’etichetta X = Nel FOGLIO ISTRUZIONI si possono inoltre classificare alcuni tipi di istruzioni: - Di ingresso, che eseguono la lettura ed il trasferimento dei dati da un supporto esterno al FOGLIO DATI INTERMEDI. - Istruzioni di calcolo. - Istruzioni di uscita. - Istruzioni di controllo sequenza che comandano l’inizio e la conclusione delle istruzioni.
CAPITOLO 2 – SISTEMI DI NUMERAZIONE
Viene definito sistema di numerazione, l’insieme delle regole e dei simboli per rappresentare i numeri. Assumono particolare caratteristica i sistemi di numerazione detti posizionali, ovvero il valore di ogni cifra di un numero dipende solo dalla sua posizione all’interno del numero stesso. Si definisce BASE il numero dei simboli diversi che si possono utilizzare. La base della numerazione è indicata in basso a destra. Quando si omette la base si intende base 10. Il sistema decimale ha base 10 ed i suoi simboli sono 1,2, …,9. I sistemi posizionali più usati in informatica sono:
- L’ESADECIMALE , che usa 16 simboli diversi che sono 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, i valori di A,B,C,D,E ed F che corrispondono rispettivamente a 10,11,12,13,14 e 15. - L’OTTALE , che usa i simboli 1,2,3,4,5,6,7. - IL BINARIO , ha base 2 e i simboli 1 e 0. ESEMPI: 110 001 2 si legge: uno uno zero, zero zero uno in binario. 5618 si legge: cinque sei uno in ottale (e non cinquecentosessantuno). 1AF 16 si legge: uno a effe in base sedici. L’esadecimale e l’ottale vengono utilizzati per convertire un numero esadecimale o ottale nel corrispondente numero binario e viceversa. ESEMPI: Si voglia convertire la stringa binaria 010110001 2 in numero ottale. Si raggruppano le cifre a tre a tre iniziando da destra verso sinistra e ad ogni cifre binarie si sostituisce la corrispondente ottale. Ovvero: 010 110 001 2. Al numero 001 2 corrisponde l’ottale 1 8 , a 110 2 corrisponde 6 8 , a 010 2 corrisponde 2 8 e quindi: 010 110 001 2 = 261 8 BINARIO OTTALE DECIMALE ESADECIMALE 0000 0000 0 0 0 0000 0001 1 1 1 0000 0010 2 2 2 0000 0011 3 3 3 0000 0100 4 4 4 0000 0101 5 5 5 0000 0110 6 6 6 0000 0111 7 7 7 0000 1000 10 8 8 0000 1001 11 9 9 0000 1010 12 10 A 0000 1011 13 11 B 0000 1100 14 12 C 0000 1101 15 13 D 0000 1110 16 14 E 0000 1111 17 15 F 0001 0000 20 16 10 0001 0001 21 17 11 Se si desidera rappresentare esadecimale del numero 10110001 2 basta raggruppare le cifre quattro a quattro da destra verso sinistra e poi convertirle in esadecimali. La precedente stringa diventa 1011 0001 2 = B1 16
può assumere solo 2 valori (0 o 1), e se associamo ad ogni valore un carattere possiamo associare solo 2 caratteri, ad esempio A a 0 e B a 1. Volendo codificare 4 lettere dobbiamo disporre di almeno 2 bit perché con 2 bit abbiamo a disposizione 4 combinazioni (00, 01, 10, 11) che sono associabili a 4 caratteri (ad esempio A,B,C,D) e così via. Si calcola, facilmente che, per codificare 64 caratteri e simboli si deve costruire un codice a 6 cifre, per codificare 128 caratteri ci vuole un codice a 7 bit, e così via. I codici binari a lunghezza fissa oggi più diffusi sono:
- Il codice EBCDIC usato oggi nei computer più potenti. - Il codice ASCII base (a 7 bit) ed esteso (a 8 bit); ad esempio la lettera B maiuscola è rappresentata dai bit 100 0010 che corrisponde al numero 66; la combinazione del tasto alt con il numero 66 produce la lettera B maiuscola. - Il codice UNICODE (16 e più bit) può rappresentare 49194 caratteri ed è in grado di codificare sia i caratteri moderni che antichi.
CAPITOLO 3 – HARDWARE
Un elaboratore elettronico è un particolare tipo di sistema. Un sistema è un insieme di elementi che, ad ogni input (azione), interagiscono tra loro in modo da produrre un determinato output (reazione). Un elaboratore è un sistema in grado di acquisire, memorizzare, elaborare e produrre informazioni. Esso è costituito da un insieme di elementi che possono essere classificati come:
- HARDWARE = insieme dei dispositivi fisici. - SOFTWARE = insieme delle istruzioni che sono applicate all’hardware. I primi elaboratori elettronici furono progettati per esigenze militari durante la seconda guerra mondiale. A tale progetto partecipò anche il matematico John Von Neumann. Tale modello descrive in maniera sintetica un sistema elaborativo in grado di svolgere le funzioni di: - Trasmissione, elaborazione e memorizzazione dei dati. - Controllo delle operazioni. Il modello è costituito da due sottoinsiemi interni, la memoria centrale e l'unità centrale di elaborazione, che comunicano con l'ambiente esterno tramite le unità di ingresso e di uscita. L'unità centrale di elaborazione (CPU) , è un dispositivo elettronico e costituisce l'elemento essenziale del sistema elaborativo. E’ l'unica parte del computer in grado di elaborare informazioni. Provvede inoltre a controllare il funzionamento degli altri dispositivi. La memoria centrale , è un insieme di celle di memoria in grado di conservare informazioni. In base ai comandi ricevuti dalla CPU, acquisisce e conserva informazioni provenienti dalla CPU. Le unità di ingresso , come la tastiera e il mouse acquisiscono informazioni dall’esterno e le trasferiscono alla memoria centrale sotto il controllo della CPU. Le unità di uscita , invece, come il monitor e la stampante, trasferiscono all’esterno le informazioni prelevate dalla memoria centrale sotto il controllo della CPU. I bus , costituiscono un canale di trasmissione che permette il collegamento tra le diverse unità del computer. La CPU contiene al suo interno 3 sottoinsiemi: 1. L’unità di controllo. 2. I registri. 3. L’unità aritmetico – logica. Le operazioni svolte dalla CPU sono sincronizzate da un clock, che genera un segnale periodico che tempifica l’attività della CPU. 1) L’unità di controllo è il nucleo essenziale della CPU. Ovvero è un insieme di circuiti elettronici in grado di: - Interpretare, tramite una rete di decodifica, un’istruzione, cioè convertire il codice di un’istruzione in una serie di operazioni elementari che concorrono all’esecuzione dell’istruzione. - Generare, tramite una rete di controllo, la successione di comandi che attivano i circuiti elettronici preposti all’esecuzione dell’istruzione. 2) I registri sono locazioni di memoria contenute all’interno della CPU. I registri permettono di ottenere un accesso veloce ed immediato ai dati, consentendo di diminuire il tempo di esecuzione delle istruzioni. 3) L’unità aritmetico – logica è un dispositivo in grado di eseguire: - Operazioni aritmetiche elementari. - Operazioni logiche. - Operazioni di confronto. Le operazioni aritmetiche elementari sono: addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione. Le operazioni logiche sono: la somma logica, il prodotto logico e la negazione, e forniscono come
LA MEMORIA CENTRALE
La memoria centrale ha un ruolo fondamentale in quanto elabora programmi e dati memorizzati in essa. Un programma per essere seguito deve essere necessariamente memorizzato in memoria centrale. Successivamente le istruzioni del programma sono trasferite una alla volta dalla memoria centrale al processore centrale. La memoria centrale deve essere occupata nella misura minima possibile da parte di ciascun programma per consentire l'esecuzione del maggior numero possibile di programmi. Da un punto di vista fisico la memoria centrale è un insieme di celle, costituite da un numero fisso di bit. Ogni cella (locazione di memoria) è singolarmente individuabile tramite il suo indirizzo e corrisponde ad una parola di memoria. Il numero massimo di locazioni indirizzabili è determinato dal numero di bit del bus indirizzi. Ad esempio, se il bus indirizzi ha 32 bit sono indirizzabili fino a 4 miliardi di locazioni di memoria, in quanto 2^32 equivale a 4 miliardi circa. La memoria centrale ad accesso casuale (RAM) è volatile, cioè conserva le informazioni solo se il computer è in funzione, e consente sia le operazioni di reperimento dei dati (lettura) che di memorizzazione (scrittura). La tecnologia più utilizzata nei circuiti di memoria RAM è la DRAM. Con questa tecnologia la memoria conserva i dati per un periodo molto breve e deve essere aggiornata centinaia di volte al secondo. La memoria cache affianca la RAM allo scopo di migliorare le prestazioni del sistema in termini di velocità. Per aumentare ulteriormente le prestazioni una parte della cache può essere integrata nel chip del microprocessore. La memoria a sola lettura ROM fa parte della memoria centrale e permette di memorizzare dati ed istruzioni standard di uso frequente, come ad esempio il programma di inizializzazione necessario per la partenza del sistema o il programma di configurazione di sistema. I BUS Il collegamento tra le diverse unità avviene tramite un sistema di trasmissione (bus) governato dalla CPU. La connessione tra memoria centrale e CPU avviene quindi tramite bus, di tre tipologie:
1. Bus dati. 2. Bus indirizzi. 3. Bus di controllo. 1. Il bus dati trasporta i dati scambiati tra memoria e registri della CPU. esso serve a trasferire dati tra un dispositivo e la CPU ed è perciò tipicamente bidirezionale, cioè i dati possono essere trasferiti sia dalla CPU ad un dispositivo, che da un dispositivo alla CPU, a seconda delle necessità. 2. Il bus indirizzi serve per stabilire in quale locazione di memoria si deve lavorare. 3. Il bus di controllo trasporta segnali corrispondenti a comandi specifici, com'è il comando di lettura o di scrittura che permette di stabilire quale tipo di operazione si desidera effettuare in memoria. Il bus di controllo funziona in maniera unidirezionale.
LE MEMORIE
Esistono diverse tipologie di memorie:
- La memoria centrale , conserva quantità di dati più limitate in modo non permanente. - La memoria di massa , che permette di memorizzare consistenti quantità di dati in modo permanente anche senza alimentazione elettrica. Essa viene comunemente utilizzata anche per operazioni di salvataggio (backup) e ripristino dei dati. Le caratteristiche principali di una memoria sono: - CAPACITA’ , ovvero il numero di byte (un byte è costituito da 8 bit) che la memoria è in grado di memorizzare. la capacità viene misurata utilizzando i multipli del byte che sono: Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, Terabyte. - TEMPO DI ACCESSO , Rappresenta il tempo necessario ad effettuare un’operazione di lettura/scrittura in una unità di memoria. Esso viene misurato utilizzando i sottomultipli del secondo. - VOLATILITA’ , le memorie non volatili con servono le informazioni anche in assenza di alimentazione elettrica. le memorie volatili invece non conservano le informazioni in assenza di alimentazione elettrica. - COSTO DEL DISPOSITIVO , valutabile in Euro/bit. La cache memory ha costo maggiore della RAM. La RAM ha costo maggiore della memoria di massa. MEMORIA DI MASSA I dispositivi di memorizzazione possono essere fissi, come gli hard disk, o rimovibili come i nastri, i CD- ROM, le memorie periferiche e le pen drive. La parte fissa permette di conservare i dati necessari alle elaborazioni ordinarie. La parte rimovibile consente di utilizzare dei supporti di memorizzazione come nastri, cassette, floppy disk, CD-ROM, DVD, pen drive, utili per realizzare copie di sicurezza o per il trasferimento dei dati su altri laboratori. NASTRI MAGNETICI La tecnologia di memorizzazione dei nastri e dei dischi fissi è magnetica, cioè i supporti di memorizzazione sono ricoperti da uno strato di materiale magnetico che può assumere in ciascun punto, rilevabile da una testina di lettura/scrittura, due stati (Nord/Sud), in cui si fanno corrispondere i due simboli dell'alfabeto binario (0/1). I nastri sono suddivisi in tracce trasversali, generalmente costituite da 9 bit. Più tracce costituiscono un blocco, chiamato record fisico. I nastri sono stati gradualmente sostituiti da cassette a nastro che garantiscono maggiore affidabilità, dimensioni contenute ed una operatività molto semplice, con capacità di memorizzazione nell'ordine dei Gigabyte. DISCHI MAGNETICI I dischi magnetici sono costituiti da supporti circolari, ricoperti su entrambe le facce da uno strato di materiale magnetico, ruotanti intorno ad un asse centrale. DISCHI FISSI (Hard Disk) Sono dispositivi di memorizzazione commercializzati unitamente al dispositivo di lettura/scrittura e sono inseribili modularmente nel sistema elaborativo. L’operazione di formattazione di un disco consiste nella cancellazione del contenuto del disco. Il progresso tecnologico ha aumentato radicalmente la capacità di memorizzazione dei dischi che è attualmente nell’ordine delle decine di Gigabyte, con costi decrescenti.
LE PERIFERICHE
Le periferiche sono dispositivi che ci permettono di interagire con l’elaboratore.
- LA TASTIERA , è una periferica di input affiancata da altri dispositivi di puntamento di utilizzo comune, come mouse, trackball e touchpad. Il video e le stampanti sono dispositivi di output. - IL VIDEO , è caratterizzato dal numero di punti per pollice che è possibile visualizzare, dalle dimensioni, dalla tecnologia costruttiva ed allo standard di visualizzazione utilizzato. Ad esempio, un monitor di personal computer si basa su un tubo catodico e può visualizzare 1024x768 punti pixel, ha dimensioni di 15 pollici, utilizza lo standard di visualizzazione SVGA. In questi anni stanno conoscendo un impetuoso sviluppo gli schermi basati sulla tecnologia a cristalli liquidi (LCD) che consente bassi consumi ed un ingombro molto limitato. - LE STAMPANTI , laser ed a getto di inchiostro hanno sostituito completamente le stampanti ad aghi, consentendo la produzione di stampe di qualità sia in quanto a risoluzione che ha riproduzione dei colori. - I MODEM , sono periferiche di input/output necessari per connettere il computer ad una linea telefonica convertendo i segnali digitali del computer in segnali trasportabili dalla linea telefonica e viceversa. PERSONAL COMPUTER I personal computer sono i laboratori orientati a soddisfare le esigenze di un singolo utente. Supportano sistemi operativi flessibili ed a basso costo. Attualmente la famiglia Windows, software prodotto dalla Microsoft, e dominante tra i sistemi operativi che girano sul personal computer. I sistemi operativi permettono all'utente di utilizzare il personal computer con semplicità, di eseguire più applicazioni contemporaneamente e di collegarsi facilmente ad internet. Attualmente una famiglia dominante tra i microprocessori è Pentium, prodotto da Intel. I personal computer hanno memoria centrali che vanno da 256 milioni Byte ha qualche miliardo di Byte (Gigabyte). La memoria di massa fissa è costituita da un disco rigido (Hard Disk) delle dimensioni di almeno 40 GB. I costi dei personal computer continuano ad essere decrescenti e le prestazioni tendono ad aumentare, sia in termini di velocità di esecuzione delle operazioni che in termini di capacità di memorizzazione. LE WORKSTATION Le Workstation sono elaboratori specificamente dedicati ad applicazioni scientifiche o ingegneristiche, ad esempio il CAD, cioè la progettazione grafica con l’ausilio del computer. Spesso le elaborazioni scientifiche richiedono un'elevata capacità di memoria centrale per cui la RAM di una Workstation ha una capacità nell’ordine dei Gigabyte. Le applicazioni grafiche e scientifiche necessitano inoltre di un'elevata capacità di calcolo, Soprattutto in relazione ai valori numerici memorizzati in virgola mobile. Ciò comporta la disponibilità di microprocessori con un set di istruzioni orientate al calcolo in virgola mobile. I sistemi operativi che lavorano sulle Workstation sono multiutente e multiprocesso. I MINICALCOLATORI I Minicalcolatori hanno una potenza maggiore di quella dei personal computer in quanto si pongono l'obiettivo di consentire l'accesso simultaneo ad un elevato numero di utenti, con la possibilità di condividere programmi e dati. I minicalcolatori lavorano correntemente con le applicazioni gestionali relative ad aziende di piccole e medie dimensioni ed a processi produttivi, di controllo, e di gestione delle reti.
I MAINFRAME
I mainframe sono e laboratori di grandi dimensioni, in grado di fornire prestazioni notevoli in termini di numero di utenti ed i processi serviti contemporaneamente. Le memorie di massa hanno capacità molto elevate, anche nell'ordine di 1000 miliardi di Byte (Terabyte). I SUPERCALCOLATORI I supercalcolatori servono ad elaborare modelli matematici complessi che necessitano dell’esecuzione di un numero di operazioni molto elevato, e conseguentemente di tempi di elaborazione lunghi. I supercalcolatori si pongono l'obiettivo di massimizzare la velocità delle operazioni di calcolo, anche utilizzando più processori in parallelo e permettendo conseguentemente l'elaborazione parallela di più operazioni e l'aumento della velocità di elaborazione. I SISTEMI MULTIPROCESSORI L'architettura di Von Neumann prevede l'utilizzo di una sola CPU che ha al suo interno una sola ALU. I sistemi multiprocessori utilizzano invece più processori, o processori contenenti al proprio interno più ALU. Essi sono utilizzati nei supercalcolatori e permettono la reale esecuzione di più attività in parallelo.
- Contabilizzare , ovvero conoscere le risorse impiegate da ciascun utente come la capacità di memoria occupata. - Gestire i malfunzionamenti , dovuti ad errori di sistema o di hardware. Il sistema operativo fornisce un modulo software in grado di:
- Individuare il malfunzionamento.
- Effettuare se possibile un'azione di recupero.
- Richiedere all'utente stesso di effettuare una scelta tra quelle possibili. MODALITA’ DI ESECUZIONE DEI PROGRAMMI
- Un sistema operativo è MULTITASKING , se permette di gestire l'esecuzione di più programmi contemporaneamente.
- Un sistema operativo è MULTITHREADING , Se permette ad un medesimo programma di seguire più operazioni contemporaneamente.
- Un sistema operativo è MULTIUTENTE , se permette il collegamento simultaneo di più utenti. GESTIONE DEI PROCESSI Un processo è un programma in esecuzione caratterizzato da:
- Istruzioni del programma da eseguire.
- Dati da elaborare.
- Contesto in cui il programma va eseguito. MODALITA’ DI ESECUZIONE DEI PROCESSI L'esecuzione di un processo con necessità di risposta immediata si realizza tramite l'esecuzione foreground , ovvero attraverso elaborazioni interattive che tendono ad evitare inutili tempi di attesa. L'esecuzione background , invece, è riservata processi che tendono ad avere tempi di esecuzione lunghi. Vengono perciò collocati in code eseguibili senza la necessità di un intervento dell'operatore. FILE SYSTEM Il file system è il modulo del sistema operativo che gestisce la memorizzazione dei file su memoria di massa. I dati da memorizzare vengono organizzati dal sistema operativo in entità denominate file. Ciascun file è individuato da un identificatore, costituito da nome ed estensione e dal percorso di memorizzazione. Ad esempio: anagrafico.doc E’ un nome di file costituito da: - Nome: anagrafico. - Estensione: doc. Essi sono separati da un punto per rispettare le regole della sintassi. E’ utile conoscere correttamente le estensioni dei file, in modo da individuarne facilmente la tipologia: - .doc = utilizzati da Word. - .txt = utilizzati da BloccoNote. - .xls = utilizzare Excel. - .exe = sono programmi eseguibili da Sistema. - .pdf = sono utilizzati da AdobeAcrobat. - .htm = sono pagine Web. Per memorizzare un file è necessario scegliere l'unità di memorizzazione ad esempio il disco fisso C. Ogni unità può memorizzare più contenitori di file denominati cartelle ed ogni cartella può contenere a sua volta file ed altre cartelle secondo modello gerarchico ad albero.
Il file è identificato univocamente tramite il suo nome e l'indicazione del percorso necessario per raggiungerlo, ad esempio: C:/Studio/EsameA/Lezione1.doc GESTIONE DELLE PERIFERICHE Il BIOS è la parte del sistema operativo che si occupa di collegare l'hardware dell'elaboratore ai programmi. In particolare gestisce direttamente la tastiera, il monitor, le porte del computer e le stampanti. E’ residente sul ROM e viene seguito a partire dall' accensione del computer, occupandosi di controllare l'integrità del sistema al fine di garantirne un corretto funzionamento. La funzionalità PLUG AND PLAY di un sistema operativo semplifica notevolmente l'installazione di una periferica, in quanto permette il riconoscimento automatico da parte del sistema senza che l'utente debba formulare alcuna richiesta specifica. Lo SPOOL DI STAMPA , è un modulo del sistema operativo che rende possibile la condivisione sequenziale, come avviene con la stampante. Ovvero i processi che producono stampe non devono aspettare che la stampa sia effettivamente terminata per continuare la propria esecuzione, ma solo affidare la stampa al sistema operativo. CONTROLLO DEGLI ACCESSI Il controllo degli accessi si occupa di risolvere il problema della riservatezza delle informazioni e si basa sul metodo che individua e classifica ogni accesso tramite login e password. L'operazione di login affida ad un nome simbolico l'identificazione dell'utente e lo associa ad un sottoinsieme delle risorse disponibili memorizzando il lavoro eseguito. Per accertarsi dell'identità dell'utente necessario inserire in occasione di ogni login la password che ne certifica l’identità. Gli utenti vengono suddivisi in tre categorie:
- Security officer. - Operator system. - User. Ciascuna categoria lavoro in un contesto preimpostato e modificabile. Infatti è possibile per ciascun utente specificare le azioni possibili su un file, ovvero sola lettura, modifica, aggiunta, cancellazione salvataggio. Ad esempio, sul file movimenti contabili è possibile ipotizzare che: - Il proprietario puoi effettuare qualsiasi azione. - Un operatore può effettuare tutte le azioni ad eccezione della cancellazione. - L'utente Luigi puoi effettuare l'operazione di sola lettura e modifica. - Gli altri utenti non possono effettuare alcuna azione. PROGRAMMI DI UTILITA’ I programmi di utilità sono applicazioni comunemente utilizzate che sono fornite a corredo di un sistema operativo, come ad esempio: - Text-Editor. - Backup. - Calcolatrici. - Rubriche. I programmi di utilità rispondono ad esigenze di base.
DATI COMPLESSI
I programmi applicativi multimediali sono quelli che integrano diversi mezzi espressivi, come il testo, la grafica, le animazioni, i filmati, in un unico prodotto. Infatti tale tipo di programmi viene comunemente sviluppato ed utilizzato in campo pubblicitario e cinematografico per la creazione di spot ed effetti speciali, oppure anche per videogiochi. LE IMMAGINI Le immagini e i suoni sono da considerarsi dati a struttura complessa, sia perché sono di tipo analogico, sia perché per ottenere la loro codifica cioè la digitalizzazione è necessario sottoporli a un procedimento speciale. La memorizzazione di immagini avviene con due tecniche fondamentalmente diverse:
- La grafica bitmap. - La grafica vettoriale. Per le immagini si usa il termine di risoluzione per indicare il numero totale di pixel utilizzati nel procedimento. Per ottenere un'immagine migliore cioè che si avvicini sempre di più all'immagine analogica di partenza, dobbiamo aumentare la risoluzione, cioè bisogna creare una griglia con un numero maggiore di quadratini (ovvero pixel). Se la figura è colorata bisogna rappresentare anche i colori, per cui ad ogni pixel deve essere associato anche il colore. Un'immagine di tipo bitmap è costituita da una matrice di punti, ciascuno caratterizzato dal suo colore e intensità luminosa. Nella visualizzazione sullo schermo, ad ogni punto corrisponde un pixel, e ciò comporta un notevole dispendio di memoria. Pertanto i file possono essere compressi. I file bitmap più comuni e utilizzati sul web sono quelli con estensione .jpg, .gif e .png. Le immagini realizzate con la grafica vettoriale sono costruite a partire da un insieme di oggetti geometrici semplici, come linee, archi, rettangoli, ecc. La grafica vettoriale ha il vantaggio di consentire il ridimensionamento dell'immagine senza perdite nella risoluzione, e di poterla ruotare per visualizzarla in diversi punti di vista, di modificarne le ombreggiature e la trasparenza, ecc. Questa tecnica è utilizzata in particolare nella progettazione assistita da computer CAD, in quanto consente di esaminare e provare tutti aspetti costruttivi ed estetici di un oggetto da produrre, anche se è molto complesso. I SUONI Il procedimento di digitalizzazione del suono viene detto campionamento. Consideriamo che il suono emesso da una sorgente S, si propaga con onde sonore, che partono dalla sorgente ed investono il ricevente in un punto R. Un'onda sonora è un'onda di pressione variabile e misurabile nel tempo dove si trova il ricevente R. L'onda sonora è di tipo analogico e può essere descritta in funzione del tempo. Il campionamento consiste nel segmentare l'onda analogica ricevuta da R. Anche per l'onda sonora si può parlare di risoluzione come nel caso della digitalizzazione dell’ immagine. Un CD musicale, viene prodotto a partire da una sequenza di bit generata da 44.000 campioni al secondo. Tenuto conto che ogni campione espresso da un numero a 16 bit, si vede che per memorizzare un minuto di musica stereofonica ad alta fedeltà occorrono circa 10 MB. Questo elevato fabbisogno di memoria rende conveniente il ricorrere ad algoritmi di compressione. I file audio compressi con l'algoritmo MP3, hanno appunto l'estensione .mp3, ed occupano approssimativamente 1/10 dello spazio di memoria del file originale. Con il computer si possono anche comporre brani musicali, mediante un sintetizzatore, che è uno strumento elettronico in grado di produrre i suoni di un intera orchestra e di creare effetti sonori originali. Si utilizza un tipo di interfaccia specifico, detto MIDI.
LA COMPRESSIONE DEI DATI
Digitalizzare le informazioni contenute nelle immagini e suoni, richiede un elevato fabbisogno di memoria. Per ridurre tale fabbisogno, si ricorre a specifiche tecniche di compressione dei dati. La compressione può essere di due tipi:
- Lossy , ovvero con perdita di dati. - Oppure Lossless , ovvero quando la decompressione ripristina esattamente l’originale. La compressione Lossy è preferita, perché è più efficiente e la perdita di dati nella riproduzione audio/video non è generalmente percepita dallo spettatore/ascoltatore.
