Informazione e Comunicazione: L'Informazione, l'Informatica e la Codifica Binaria | Appunti di Informatica

INFORMAZIONE E COMUNICAZIONE

Informazione

L’informazione è una notizia, un dato, o un elemento che consente di avere conoscenza più o meno esatta dei

fatti, situazioni, modi di essere, diminuendo l’incertezza.

Tutto ciò che possiamo condividere rappresenta un’informazione. La comunicazione è il

canale che ci permette di scambiare l’informazione.

Messaggio: tutto ciò che porta informazione

Canale: scambio informazione

INFORMATICA

E’ la scienza della rappresentazione e dell’elaborazione dell’informazione. Studia le caratteristiche

dell’informazione e i modi di usarla, di immagazzinarla, trasportarla e manipolarla in modo automatico.

L’informatica ha due anime:

Tecnologica: i calcolatori elettronici e i sistemi che li utilizzano

Metodologica: i metodi per la soluzione di problemi e la gestione delle informazioni

ELABORATORE ELETTRONICO

L’elaboratore elettronico (o computer o calcolatore) è una macchina per la rappresentazione, la

memorizzazione e l’elaborazione e trasmissione delle informazioni. La prima decomposizione di un

calcolatore è relativa alle seguenti componenti:

Hardware : la struttura fisica del calcolatore, costituita da componenti elettronici ed

elettromeccanici

Software: l’insieme dei programmi che consentono all’hardware di svolgere dei compiti utili

oNella ram le informazioni sono rappresentate come dei bit, come impulsi di corrente.

oIl software è l’insieme di tutti i programmi che consentono all’hardware di svolgere compiti

utili. Senza il software, noi non potremmo utilizzare il calcolatore, o meglio, non sarebbe

conveniente utilizzare il calcolatore; infatti il calcolatore, un tempo, nasce per compiti

scientifici, veniva usato nelle università per la risoluzione di problemi computazionali. Imb

non credeva nello sviluppo del calcolatore e diedero ad un giovane, Bill Gates, gli

commissionarono un sistema per personal computer ma non ci credevano, alla fine Bill non

lo sviluppò, ma si ricordò di un collega che lo sviluppo, se lo fece vendere, lo portò da ibs, e

il resto si sa. Il collega che l’ha realizzato si sta mangiando le mani.

oI software si dividono in due categorie. Il sistema operativo o software di base va a dialogare con

l’hardware sottostante, quindi ci dà delle funzionalità in modo semplice e chiaro, altrimenti per poter

comunicare con l’hardware bisognerebbe utilizzare il linguaggio binario, che non è concepibile per

noi uomini.

Sopra il software di base c’è il software applicativo.

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INFORMAZIONE E COMUNICAZIONE

Informazione L’informazione è una notizia, un dato, o un elemento che consente di avere conoscenza più o meno esatta dei fatti, situazioni, modi di essere, diminuendo l’incertezza.  Tutto ciò che possiamo condividere rappresenta un’informazione. La comunicazione è il canale che ci permette di scambiare l’informazione. Messaggio: tutto ciò che porta informazione Canale: scambio informazione INFORMATICA E’ la scienza della rappresentazione e dell’elaborazione dell’informazione. Studia le caratteristiche dell’informazione e i modi di usarla, di immagazzinarla, trasportarla e manipolarla in modo automatico. L’informatica ha due anime:  Tecnologica : i calcolatori elettronici e i sistemi che li utilizzano  Metodologica : i metodi per la soluzione di problemi e la gestione delle informazioni ELABORATORE ELETTRONICO L’ elaboratore elettronico (o computer o calcolatore ) è una macchina per la rappresentazione, la memorizzazione e l’elaborazione e trasmissione delle informazioni. La prima decomposizione di un calcolatore è relativa alle seguenti componenti:  Hardware : la struttura fisica del calcolatore, costituita da componenti elettronici ed elettromeccanici  Software: l’insieme dei programmi che consentono all’hardware di svolgere dei compiti utili o Nella ram le informazioni sono rappresentate come dei bit, come impulsi di corrente. o Il software è l’insieme di tutti i programmi che consentono all’hardware di svolgere compiti utili. Senza il software, noi non potremmo utilizzare il calcolatore, o meglio, non sarebbe conveniente utilizzare il calcolatore; infatti il calcolatore, un tempo, nasce per compiti scientifici, veniva usato nelle università per la risoluzione di problemi computazionali. Imb non credeva nello sviluppo del calcolatore e diedero ad un giovane, Bill Gates, gli commissionarono un sistema per personal computer ma non ci credevano, alla fine Bill non lo sviluppò, ma si ricordò di un collega che lo sviluppo, se lo fece vendere, lo portò da ibs, e il resto si sa. Il collega che l’ha realizzato si sta mangiando le mani. o I software si dividono in due categorie. Il sistema operativo o software di base va a dialogare con l’hardware sottostante, quindi ci dà delle funzionalità in modo semplice e chiaro, altrimenti per poter comunicare con l’hardware bisognerebbe utilizzare il linguaggio binario, che non è concepibile per noi uomini. Sopra il software di base c’è i l software applicativo.

o Un sistema operativo sviluppato sul pc funziona sul pc, è scritto per dialogare con quel tipo di hardware e non con un altro. Un gioco dell’xbox non può funzionare sul pc, perché il sistema operativo è diverso (bisogna ricorrere alle macchine virtuali o emulatori) Il sistema operativo gestisce l’hardare. RISOLUZIONE DI UN PROBLEMA o L’obiettivo dell’informatica è quello di risolvere un problema mediante un calcolatore. Abbiamo un problema, e lo dobbiamo descrivere perché la descrizione ci permette di evidenziare aspetti particolari, punti di forza o critici, poi si passa alla fase progettuale, “come lo risolvo”?, dopo si individua un algoritmo che mi consente di fare delle operazioni su quei dati al fine di risolvere il problema. “Ccome si fa per convertire una immagine in bianco e nero a immagine a colori!? o Ci sono programmi specifici, per esempio, Photoshop, andando a combinare in modo opportuno le varie funzionalità, il calcolatore elabora punto per punto l’immagine e il risultato sarò la stessa immagine ma con dei colori. Photoshop ha al suo interno un algoritmo che è in grado di rispondere al nostro problema, ciò convertire immagine in bianco e nero a colori. ALGORITMO La parola algoritmo deriva dal nome di un autore scientifico persiano del IX secolo. Abu Ja’ far muqabala” (forse regole di trasposto e semplificazione) dove descrisse delle regole per la semplificazione delle equazioni. Algebra deriva da al jabr (parte del titolo del trattato) Algoritmo deriva da Khowarizmi (ultima parte del nome dell’autore, indicante la città di nascita) Il termine originario era agorismo, trasformato in algoritmo per analogia con aritmetica. CODIFICA DI DATI E ISTRUZIONI  Algoritmi Istruzioni che operano su dati  Per scrivere un programma è necessario rappresentare dati e istruzioni in un formato tale che l’esecutore automatico sia in grado di:  Memorizzare istruzioni e dati  Manipolare istruzioni e dati Le informazioni gestite dai sistemi di elaborazione devono essere codificate per poter essere memorizzate, elaborate, scambiate... o Un programma affinché sia valido deve fornire le informazioni utili al calcolatore. Trivago va sui siti web, confronta le promozioni disponibili e tira fuori l’offerta più conveniente. I linguaggi di

Con 1 bit codifico 2 informazioni: Con 2 bit codifico 4 informazioni Con 3 bit codifico 8 informazioni Con N bit codifico informazioni SISTEMA DI NUMERAZIONE BINARIO Il sistema binario, basato sulle cifre 0 e 1, è di tipo posizionale (la posizione di una cifra indica il suo peso in potenze di 2). Ad esempio si consideri il numero binario 10100101 CONVERSIONE DA BINARIA A DECIMALE Basta moltiplicare ogni cifra per il peso della basa (da convertire) e sommare il tutto. Ad esempio, il numero decimale corrispondente al numero binario 10100101 può essere espresso nel seguente modo: Si noti che il numero più grande che è possibile rappresentare con n cifre in notazione binaria è:

Ad esempio con n= 3 il numero più grande rappresentabile è 7, ossia 111 CONVERSIONE DA DECIMALE A BINARIA Abbiamo un numero da convertire nella base 2; si utilizza l’algoritmo della divisione:

Dividere n per 2 con una divisione intera;
Il resto della divisione diventa la cifra meno significativa del numero in base 2;
Se il quoziente è 0 abbiamo finito;
Se il quoziente è diverso da zero si torna al passo 1 considerando il quoziente come dividendo

CODIFICA BINARIA: UNITA’ DERIVATE

Byte: 8 bit Kilobyte Megabyte Gigabyte Terabyte ASCI SU 7 BIT o Se prendiamo ciao, noi lo abbiamo scritto con c i a o, il calcolatore vede queste informazioni in questo modo, nella sua memoria centrale rappresenta ciao con questa sequenza di 0 e 1. o Con questi 7 b la quantità di stati che posso rappresentare è limitata. Le emoji vengono rilasciate poco alla volta perché bisogna estendere questa codifica, c’è un ente che deve valutare se quella particolare combinazione è già utilizzata o meno. Con questi 7 bit ho rappresentato solo lettere maiuscole e minuscole dell’alfabeto italiano e inglese. Le emoji hanno codici diversi, quindi bisogna estendere. Se io avessi solo 7 bit posso rappresentare solo questo insieme di lettere e simboli.

Archittettura del calcolatore

Un calcolatore svolge diverse funzioni tra queste abbiamo: l’elaborazione, la memorizzazione, il trasferimento e il controllo. Per quanto riguarda il trasferimento il suo obiettivo è quello di permettere lo scambio di informazioni tra i vari componenti del calcolatore. Si può quindi collegare ciascun componente con ogni altro componente oppure si possono collegare tutti i componenti ad un unico canale ( bus ) BUS: i componenti del bus sono:

bus dati
bus indirizzi Bus di controllo I vantaggi sono la semplicità e l’estendibilità oltre che la standardizzabilità, mentre gli svantaggi sono la lentezza, la limitata capacità e il sovraccarico della CPU. Per quanto riguarda invece la funzione di memorizzazione , la memoria centrale contiene:

Da quel momento in poi hanno fatto seguito numerosi altri modelli, sempre più sofisticati e potenti, che grazie al loro basso costo hanno determinato l’enorme diffusione dei calcolatori. IL PROCESSORE La frequenza con cui vengono eseguiti i cicli di esecuzione è scandita da una componente della clock. Il clock è un temporizzatore che scandisce i tempi di esecuzione delle operazioni da parte delle varie unità, sincronizzandone le attività. Il segnale del clock è periodico: è un’onda quadra che oscilla per centinaia di milioni di volte al secondo. La velocità di elaborazione di un processore dipende dalla frequenza del suo clock. Si esprime in milioni di operazioni realizzate al secondo e si misura in megaherz o attualmente in gigahertz. LA MEMORIA Per quando riguarda la Memoria , si ha la memoria centrale e la memoria di massa. I tipi di accesso sono sequenziale, casuale, misto (disco). La Ram è una memoria centrale, volatile, di lettura\scrittura, l’acceso è casuale. La Rom invece è una memoria di sola lettura. Contiene le informazioni per l’avvio del PC e mantiene le informazioni anche in caso di mancanza delle corrente (non volatile). La memoria Rom è più piccola della RAM. Contiene il software implementato dal costruttore del PC direttamente sui circuiti (firmware). Il firmware della ROM è detto BIOS. L’operazione di avvio è detta bootstrap e si articola in tre fasi:

Verifica dell’hardware
Attivazione dell’hardware
Avvio del software di base del computer ovvero il sistema operativo Per quando riguarda le memorie secondarie di massa sono memorie di supporto alla memoria principale e sono in grado di memorizzare grandi masse di dati. Le caratteristiche sono: la non volatilità, la bassa velocità di accesso, bassi costi (il costo per bit è molto inferiore rispetto a quello della memoria centrale), e una capacità maggiore rispetto alla memoria centrale. Per quanto riguarda invece le memorie di massa magnetiche, cioè l’hardisk, sfruttano il fenomeno fisico della polarizzazione: l’area del dispostivo è suddivisa in micro zone che memorizzano una informazione elementare sotto forma di stato di magnetizzazione. L’hard disk è formato da una serie di dischi con due superfici magnetizzabili, questi dischi che ruotano attorno al perno centrale. Per ogni disco c’è una testina di lettura\scrittura.

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INFORMAZIONE E COMUNICAZIONE

CODIFICA BINARIA: UNITA’ DERIVATE

Archittettura del calcolatore