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INFORMATICA
Informatica= informazione automatica Insieme di processi e tecnologie che permettono: creazione, raccolta, immagazzinamento, trasmissione dell’informazione con metodologie e strumenti automatizzati e tecnologicamente avanzati. Computer= elaboratore elettronico digitale elaboratore: macchina che elabora dati in base a delle istruzioni eseguite automaticamente elettronico: usa componenti elettronici digitali: le informazioni sono memorizzate ed elaborate usando 0 e 1 (nelle diverse combinazioni sono sufficienti per rappresentare qualsiasi tipo di stato) Il DATO è un insieme di simboli che rappresenta una proprietà di un oggetto, senza contenere riferimenti alla proprietà stessa. Esistono dati semplici (numeri, date, caratteri) e dati complessi (immagini, suoni). L’INFORMAZIONE rappresenta il dato in relazione con la proprietà a cui si riferisce, in modo da definire un significato. HARDWARE= struttura fisica dei dispositivi, di solito componenti elettronici (monitor, computer, cavi telefonici) SOFTWARE= livello logico, insieme delle istruzioni che consentono all’hardware di eseguire i propri compiti. Ne fanno parte i sistemi operativi e i programmi applicativi. SISTEMI OPERATIVI: gestiscono le risorse hardware del computer (memoria, dischi fissi, tastiera), consentono l’esecuzione di programmi applicativi. I principali sono Windows, macOS, Linus, iOS, Android PROGRAMMI APLLICATIVI: eseguono una o più operazioni (scrivere doc, manipolare foto, accedere a Internet, ascoltare musica, email) ALGORITMO Il computer segue le indicazioni scritte in un programma per portare a termine un compito. Un algoritmo rappresenta la tecnica base usata per definire il percorso per raggiungere un risultato; insieme di regole volte a risolvere un determinato problema in un numero finito di step (algoritmi diversi possono risolvere lo stesso problema con costi diversi). Ha una descrizione inequivocabile, prevede precisi dati input e output, termina in un tempo finito producendo un risultato, deve produrre sempre lo stesso risultato con il medesimo input.
STORIA DELL’INFORMATICA
Nel 1600 viene inventato il regolo calcolatore, uno strumento di calcolo analogico; successivamente appare la calcolatrice meccanica. Nell’800 si passa alla creazione della macchina analitica a schede perforate. A inizio 1900 si realizza il primo computer moderno a funzionamento meccanico (Z1). Lo Z3fu il primo computer totalmente programmabile e automatico. Il colossus fu il primo calcolatore completamente elettronico (usato per decifrare messaggi). In Italia fu realizzata la Olivetti p101 che ha le caratteristiche di un computer ed era ad uso personale. Solo nel ’ si progetta il primo microprocessore, circuito elettronico costituito da più circuiti integrati.
Il primo pc arriva nel ’77 con Jobs che realizza l’Apple 2. Soltanto il primo pc della IBM viene visto come computer serio per poter lavorare, nasce successivamente il successo di Microsoft e Intel. Apple macintosh è il primo computer dotato di interfaccia grafica e mouse, sistema ma cos; successo grazie alla facilità d’uso. Successo di microsoft con windows 3. Internet: il primo antenato fu arpanet utilizzato della difesa americana, solo negli anni ’80 si ha la prima connessione a livello internazionale. Nel 1991 nasce il world wide web e poi si diffonde al grande pubblico. Smartphone: prime idee nel 1970, primo smartphone nel ’92. Nel 2000 nokia è leader di mercato ma nel 2007 apple presenta il primo iphone (grande utilità grazie alle app). Primi tablet soltanto del 2010 con l’ipad. RAPPRESENTAZIONE DEI DATI- SISTEMA BINARIO SISTEMI DI NUMERAZIONE Un sistema di numerazione è una struttura matematica che permette di rappresentare i numeri attraverso dei simboli; i computer usano il sistema di numerazione binario mentre noi usiamo il sistema di numerazione decimale. NUMERAZIONE POSIZIONALE: ai diversi simboli viene associato un valore crescente in modo lineare; il valore di un simbolo dipende ordinatamente dalla sua posizione nella stringa. Numerazione araba 247= 200 + 40 + 7 -> 2x100 + 4x10 + 7x1 -> 2x10^2 + 4x10 + 7x10^0 NUMERAZIONE NON POSIZIONALE: il significato dei simboli non dipende dalla loro posizione ma in base ad una legge additiva dei valori dei singoli simboli. Numerazione romana CXXIX = 100 + 20 -1 + 10 SISTEMI DI NUMERAZIONE POSSIZIONALI BASE: numero di simboli richiesti dal sistema per rappresentare la serie infinita dei numeri Sistema informatico -> BASE 2 = 0 1 Sistema arabo -> BASE 10 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 La posizione di un simbolo all’interno di un numero indica l’esponente che bisogna dare alla base per ottenere il valore corretto. 12536 = 1x10^4 + 2x10^3 + 5x10^2 + 3x10 + 6x10^
UNITÀ DI MISURA
BIT >> unità minima del linguaggio digitale, 2 soli stati 0/ BYTE >> unità fondamentale per i computer, corrisponde a 8 bit -> 256 valori
contiene miliardi di interruttori acceso/spento transistor. Intel core i3, i5, i7; Ryzen; Athlon. MEMORIA
- ROM = read only memory; non memorizza il firmware
- RAM = random access memory; volatile, accesso random, memorizza il software e i dati USB = universal serial bus unico protocollo per la connessione, trasporta dati, dispositivi possono essere collegati in serie, utilizza il plug and play (il pc riconosce il dispositivo appena viene inserito). Usato da tastiere, mouse, fotocamere, stampanti, smartphone, chiavette, televisori CONNESSIONI VIDEO: VGA, DVI, HDMI CONNESSIONI WIRELESS: bluetooth, wifi PERIFERICHE INPUT E OUTPUT Utilizzate per comunicare con l’elaboratore. Gli input forniscono al computer dati da elaborare mentre gli output mostrano i dati elaborati eli distribuiscono agli altri dispositivi. Esistono dispositivi che effettuano sia input che output. TASTIERA: serve a digitare dati testuali-numerici da immettere nel pc, strumento input più usato. Layout QWERTY (non in tutta EU), può essere virtuale se visualizzata direttamente sullo schermo del pc/ tablet, varie tipologie di tasti in base alle loro funzioni, caratteri + tasti funzione Altri metodi per gli input testuali: riconoscimento calligrafia, codici a barre + QR, riconoscimento vocale, OCR (optical character recognition-> scanner) MOUSE: strumento di puntamento, movimento cursore, eseguire comandi, prima pallina + pulsanti oggi sensore ottico + pulsanti. TOUCHPAD: sensibile alla pressione, notebook, stesse funzioni mouse TAVOLETTA GRAFICA: scrivere o disegnare con pennino, acquisizione digitale TOUCH SCREEN: usato in sportelli informativi, navigatori satellitari, smartphone, tablet SCANNER: acquisire da un supporto a stampa immagini o documenti, memorizza i dati in formato digitale, possibile elaborazione OCR FOTOCAMERA: acquisire immagini-video, parametri risoluzione pixel e fps INPUT AUDIO: consente di acquisire suoni e memorizzarli come file audio digitali, registrazioni vocali -> riconoscimento vocale SCHERMO: monitor/display, visualizzare immagini-testi, schermo piatto con tecnologia LCD/LED. Risoluzione = numero di pixel contenuti in uno schermo, LCD risoluzione ottimale (altre risoluzioni -> perdita qualità). In base al numero di bit per pixel si ha la gamma di colori disponibile STAMPANTE: inkjet o laser, connessione via usb-rete ethernet-wifi, parametri: formato di stampa, colori (CMYK), numero pagine al minuto, risoluzione (qualità, dpi). Può essere multifunzione se combinata di stampante + scanner + fax + fotocopiatrice. PLOTTER: utilizzato in ingegneria ad architettura per stampe lunghe STAMPANTE 3D: oggetti plastici Font= tipo di carattere con stile e forma propri; può modificarsi in tondo-corsivo-grassetto, dimensione. [What you see is what you get]
MEMORIE SECONDARIE La RAM non è in grado di contenere tutti i programmi ed i dati di un computer. Inoltre, è una memoria volatile: quando il computer viene spento perde tutti i dati. Occorre quindi un luogo dove memorizzare programmi e dati, per poi ricaricarli quando servono -> MEMORIE SECONDARIE, di massa, ausiliari, esterne Le memorie secondarie comprendono in genere 2 elementi distinti: dispositivo + supporto di memoria (lettore dvd e dvd). DISPOSITIVI DI MEMORIA: leggono e scrivono dati sul supporto, lettura = copiare i dati dal supporto di memorizzazione alla memoria centrale del computer, scrittura = copia i dati dalla memoria centrale del computer al supporto di memorizzazione. Accesso diretto: possibilità di accedere direttamente al dato desiderato (cd) Accesso sequenziale: necessita di scorrere i dati precedenti prima del dato desiderato (nastri). Per essere usate le memorie devono essere formattate, preparate all’uso. Velocità della memoria = tempo di accesso alla memoria è dato da velocità di rotazione (giri/min), tempo di posizionamento (tempo di individuazione), latenza (tempo di attesa per lettura dati) memoria flash > dischi rigidi > dischi ottici > nastri Categoria di memoria MAGNETICA: polarità, registrazione su disco, interpretazione in codice binario. Floppy disk, disco rigido/ hard disk OTTICA: tramite raggio laser, alternanza di solchi e scanalature come 0 e 1. CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, Blu-ray. Le aree geografiche possiedono un codice per la visualizzazione. A STATO SOLIDO: memoria flash simile a quella centrale, dati memorizzati in forma permanente, info su transistor. Pen drive, SSD (oggi sostituiscono i dischi rigidi, hanno bassa possibilità di rottura, minori consumi, tempi accensione ridotti, maggiore durata e resistenza, costi maggiori GB) MICROSOFT EXCEL
- Barra multifunzione
- Area centrale (gestione)
- Barra di stato Area centrale: tabella colonne + righe, annulla-conferma-funzione si attivano quando scrivo, TAB sposto verso dx. Area formula: contenuto cella Fogli indipendenti tra di loro Dati da poter inserire: numeri, date, orari, testo, percentuali Vari formati numeri (4 gruppo) $ = valore assoluto (caso IVA)
ALTITUDINE DI GEOIDE E ELLISSOIDE
Le quote ortometriche (altitudini) si riferiscono alla superficie del geoide; uno strumento GPS fa riferimento alla superficie dell’ellissoide WGS84. In Italia il geoide sta sotto l’ellissoide di 40-50m. per correggere la quota ellissoidica rilevata e trasformarla in quota ortometrica bisogna conoscere lo scostamento tra ellissoide e geoide. L’IGM ha costruito dei grigliati particolari che si riferiscono a porzioni di territorio italiano nei cui vertici è nota precisamente l’ondulazione del geoide. Prima delle tecnologie satellitari non era possibile definire una superficie di riferimento per tutta la Terra. Esistono quindi diversi sistemi geodetici locali definiti in modo da ottenere una accettabile precisione nelle aree di interesse. L’ellissoide di Hayford è detto ellissoide internazionale perché nel 1924 fu accettato dal IUGG…. “international 1909” o “international 1924”. Il WGS84 è realizzato a partire da una rete di stazioni permanenti e da una costellazione di satelliti (GPS). Gli ellissoidi di rotazione si dividono in:
- GEOCENTRICI il centro coincide con il centro della terra, il semiasse minore coincide con la congiungente I poli ed il semiasse maggiore giace sul piano equatoriale.
- LOCALI ellissoide sganciato dalla sua posizione geodetica e spostato finché la sua superficie non diventa tangente alla superficie del geoide nella zona di interesse. RETE GEODETICA il centro di emanazione (punto di tangenza) risulta il riferimento per costruire una rete di punti, definiti capisaldi. Le coordinate dei capisaldi sono misurate attraverso metodi trigonometrici sulla base della loro posizione rispetto al centro di emanazione stesso e/o alla relativa posizione. DATUM GEODETICO =sistema di riferimento geodetico, modello matematico per calcolare le coordinate geografiche di punti sulla superficie terrestre. In esso sono contenute informazioni su ellissoide di rotazione adottato, orientamento dell’ellissoide di rotazione. Quando si vuole creare della cartografia per una porzione di superficie terrestre occorre associare al datum un metodo di sviluppo cartografico: un sistema di proiezione che permetta di riportare sul piano, con il minor errore possibile, I punti di coordinate note inquadrate nella rete geodetica. Rappresentare su un piano una superficie curvilinea comporta sempre delle approssimazioni.
PROIEZIONI
Esistono differenti sistemi di proiezione, classificati in base alla disposizione del piano rispetto alla terra.
- Proiezioni prospettiche piane o pure: il piano cartografico è tangente alla superficie terrestre in un unico punto
- Proiezioni cilindriche e coniche: il piano cartografico è arrotolato intorno alla superficie terrestre. Pertanto, è tangente ad esso lungo tutto il settore circolare o meridiano dell’ellissoide sul quale si adagia il piano cartografico
CILINDRICHE
Si distinguono in
- Normali o dirette
- Trasverse o inverse cilindrica trasversa di Mercatore la più usata (dotata di isometria: assenza di deformazione lungo il meridiano usato per centrare la rappresentazione)
- Oblique
SISTEMI DI RIFERIMENTO GEODETICI ITALIANI
- Sistema catastale Sistema più antico usato in Italia, ellissoide di Bessel con 4 orientamenti (Genova-N, Roma-C, Messina-S, Sardegna), proiezione planimetrica e policentrica. Grundbuch= catasto tavolare o sistema del libro fondiario istituito da Francesco d’Austria, utilizzato oggi soprattutto al nord con proprio sistema di coordinate piane
- Gauss Boaga – Roma Ellissoide di Hayford, centro di emanazione Roma Monte Mario
- ED EUropean Datum 1950, ellissoide di Hayford, emanazione Potsdam, rappresentazione UTM (universal transverse mercator), 60 fusi da Greenwich e conforme a Gauss
- WGS Ellissoide WGS-84, origine coincide con il centro della terra, asse z polo N, asse x per il merdiano di Greenwich, asse y forma una terna, rappresentazione UTM, più utilizzato GIS – GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM Strumento che permette la gestione e l’elaborazione di grandi quantità di dati riferibili ad elementi, eventi e fenomeni localizzati sulla superficie terrestre. Possiede proprietà di archiviazione di un database tradizionale, capacità di disegno e visualizzazione di elementi geografici, proprie dei CAD. permette di elaborare e trasformare dati geografici e non per estrarre informazioni utili nei processi decisionali. Rispetto alla cartografia tradizionale hanno la possibilità di memorizzare grandi quantità di dati, hanno u8na grande velocità di acquisizione ed elaborazione e hanno la possibilità di modifiche frequenti. Telerilevamento e GPS hanno introdotto la possibilità di studiare vaste aree della superficie terrestre con un dettaglio mai raggiunto prima. Esempi di uso: localizzare una nuova attività strategica; individuare il suolo migliore per coltivare una determinate specie vegetale; trovare il percorso ottimale per un veicolo di emergenza. SETTORI INTERESSATI: scienze ambientali, urbanistica e pianificazione territorio, epidemiologia, servizi e infrastrutture, protezione civile, gestione patrimonio culturale, commercio. MODELLO VETTORIALE E RASTER La rappresentazione di elementi geografici all’interno di un GIS avviene attraverso un modello vettoriale (punti, linee, poligoni). La rappresentazione dei fenomeni spaziali all’interno di un GIS avviene attraverso un modello a superfici continue: immagini raster
BASI DI DATI “Una raccolta di informazioni che esistono per un lungo periodo di tempo, spesso per molti anni. Un set integrato di dati riguardante un determinato argomento. Una raccolta unificata e informatizzata di dati, condivisa da utenti autorizzati con la capacità di controllare, definire, accedere a, recuperare, manipolare e presentare i suddetti dati al suo interno.” Si definisce base di dati un insieme di dati, tra loro correlati, costituente un archivio e:
- Residente su un supporto informatico
- Memorizzato in forma strutturata
- Consultabile e manipolabile per estrarre informazione Esempi: dati anagrafici su abitanti, dati relativi a prodotti di un negozio, orari, prezzi e disponibilità di biglietti di mezzi di trasporto, conto corrente bancario CARATTERISTICHE
- SICUREZZA Database protetto da accessi non autorizzati; gli utenti che consultano devono avere solo un permesso di lettura; utenti malintenzionati o incauti non devono danneggiare i dati
- AFFIDABILITA’ I dati devono essere protetti da guasti software e hardware (es. transizioni bancarie)
- PRESTAZIONE Le interrogazioni sul database vanno gestite in modo da restituire risposte il più rapidamente possibile
- INTEGRITA’ I dati devono essere corretti e privi di ripetizioni, dati ridondanti creano problemi seri nella loro gestione
- INDIPENDENZA DEI DATI Possibilità di accedere al database in modi e per scopi diversi usando modelli distinti per sfruttare i medesimi dati
- GESTIONE DEGLI ACCESSI CONCORRENTI Più utenti possono collegarsi ad un database per consultarlo, interrogarlo, modificarlo (2 persone che cercano di comprare l’ultimo biglietto disponibile) DBMS DataBase Management System: sistema per la gestione di basi di dati, composto da: software dedicato all’amministrazione di banche dati, una raccolta persistente di dati. Gestisce aggiornamento-manutenzione-consultazione di un insieme di dati su supporto di memoria. FUNZIONI
- Permettere all’utente di creare nuovi basi di dati e di specificarne la struttura
- Dare agli utenti la possibilità di interrogare la base di dati (effettuare query ), modificare e aggiornare i dati
- Permettere la memorizzazione di quantità di dati molto grandi per un lungo periodo di tempo
- Garantire l’integrità dei dati
- Controllare l’accesso simultaneo ai dati da parte di più utenti Commerciali: Oracle Database, IBM DB2, Microsoft Access Open Source: OPenOffice Base, LibreOffice Base, MySQL MODELLI DI DATABASE
- Modello relazionale: progettato da Codd nel 1970, ogni databse si compone di più tabelle, insieme di dati organizzati secondo un certo argomento
- Modello NoSQL: databse che non usano un modello di dati relazionale. Più antico dei database relazionali, tornato in auge quando i databse non relazionali hanno mostrato diversi vantaggi (scalabilità) MODELLO RELAZIONALE Ogni tabella ha colonne (campi) e righe (record). Ogni campo ha caratteristiche proprie (nome, tipo di dato); ogni record è un insieme di dati relativi ad una ricorrenza nel database (TUPLA). L’ordine di posizionamento di record e campi non ha alcuna importanza. Lo schema di una tabella ne definisce la struttura: quanti e quali attributi sono presenti, i domini dei valori ammissibili per ogni attributo, non comprende il numero dei record, non comprende i valori assunti dalle tuple. L’istanza di una tabella mostra: gli attributi che la caratterizzano, tutti i record che la costituiscono, coi relativi valori (tuple). Come prima cosa viene definito lo schema della tabella, quindi questa viene popolata. VINCOLI DI INTEGRITA’ L’informazione, sebbene completa, potrebbe non essere corretta (due studenti con lo stesso ID). il vincolo di integrità rappresenta una proprietà che deve essere soddisfatta affinchè i dati siano corretti. Può essere: intra-relazionale (nella tabella), inter-relazionale (tra più tabelle). CHIAVE PRIMARIA la chiave primaria di una tabella è un sottoinsieme dei suoi campi tale da risultare:
- Univoca = non devono esserci due record aventi lo stesso valore per una data chiave primaria
- Non nullo = in nessuna tupla la chiave primaria può essere vuota Può trattarsi di un campo o di un insieme di campi (ID, codice fiscale, codice ISBN) INTEGRITA’ REFERENZIALE Vincolo di integrità di tipo inter-relazionale. Ogni valore di un attributo (campo) di una tabella deve esistere come un valore di un altro attributo in un’altra tabella (nella seconda tabella si parla di chiave straniera). Una relazione è un’associazione tra tabelle distinte di un database. Le diverse tabelle sono messe in relazione tra loro mediante i campi. 3 tipi di relazioni: uno a uno, uno a molti, molti a molti. RELAZIONE UNO-A-UNO relazione biunivoca, ogni entità della tabella A corrisponde ad una e una sola entità della tabella B, e viceversa, ogni entità della tabella B corrisponde ad una a una sola entità della tabella A. generalmente, le entità della tabella A avranno la stessa chiave primaria delle entità della tabella B. RELAZIONE UNO-A-MOLTI Ad una entità della tabella A sono associate più entità della tabella B, mentre ad una entità della tabella B è associata una entità della tabella A. Generalmente, nella tabella B è presente un campo di link (chiave esterna) contenente il valore della chiave primaria della tabella A. RELAZIONE MOLTI-A-MOLTI Ad ogni entità della tabella A sono legate molte entità della tabella B e viceversa. Occorre una apposita tabella tersa, detta tabella di join, che esprima i vari legami tra le due tabelle.
DELETE consente di eliminare dati da una tabella SELECT consente di selezionare dati da una tabella
MICROSOFT ACCESS
Interfaccia software per la gestione di basi di dati di tipo relazionale. Sfrutta il Microsoft Jet Database Engine. Integra un modulo per lo sviluppo rapido di applicativi gestionali. A differenza di altri ambienti di sviluppo, in Access un unico file comprende tutti gli elementi utilizzabili per lo sviluppo di applicazioni complete: tabelle, query, maschere, report, macro, pagine, moduli. MASCHERE > facilitano l’inserimento di dati in un database, utili anche per visualizzare il contenuto delle tabelle in modo ordinato. REPORT > consentono di visualizzare in anteprima o stampare i dati secondo uno specifico formato. Questa visualizzazione: consente di presentare i dati su carta o video, non consente inserimenti o modifiche di dati. I report visualizzano efficacemente i risultati di una o più query o i dati di una o più tabelle.
MODELLO GEOREFERENZIALE
Il modello relazionale non è sufficiente per trattare dati di tipo geografico. Sono state concepite quindi estensioni a tale modello. Si parla di geoDBMS: fornisce dati di tipo specifico per modellare le entità spaziali, estende il linguaggio di interrogazione per operazioni di selezione su relazioni spaziali tra diverse entità. ISO TC211 DIS 19125-1 Geographic Information – Simple Feature Access è il modello usato in Europa.
