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Dispensa completa informatica, Dispense di Fondamenti di informatica

Disponibili dispense di Informatica del professore Luca Romeo accurate, aggiornate e strutturate in modo chiaro, realizzate seguendo lezioni, slide e materiale didattico ufficiale. Argomenti trattati: Fondamenti di informatica, Hardware e software, Sistemi operativi, Reti informatiche e Internet, Algoritmi e diagrammi di flusso, Programmazione (C, Java, Python)…

Tipologia: Dispense

2025/2026

In vendita dal 25/05/2026

Matilderad
Matilderad 🇮🇹

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CONCETTI BASE DELL’INFORMATICA:
l’informa:ca è lo studio sistema:co degli algoritmi che descrivono e trasformano
l’informazione.
La scienza della rappresentazione e dell’elaborazione dell’informazione.
Aree disciplinari dell’informa:ca:
-algoritmi
-archite8ura dei calcolatori
-intelligenza ar:ficiale e robo:ca
-scienze computazionali
-basi di da: e sistemi per recupero dell’informazione
-grafica computerizzata
-interazione uomo-macchina
-sistemi opera:vi e re:
-linguaggi di programmazione
-ingegneria del so=wer
Applicazioni dell’informa:ca:
-web applica:on
-ges:onali
-automazione industriale
-controllo automa:co e/o monitoraggio
-app e video games
-realtà virtuale
L’in fo rm a: ca n as ce dal c on ver ge re di ffe re n: d ei c am pi disciplinari che si sono pos:
problemi di come automa:zzare la manipolazione di simboli aJraverso regole, rendendola
eseguibile da una macchina.
L’in te ll igen za d el Computer è da per tu8o:
-soluzioni di problemi matema:ci rappresenta:vi di problema:che economiche:
un esempio è l’algoritmo del trading.
Quindi l’informa:ca ci da dei problemi che possiamo risolvere in ambito economico.
Te rm i ne FINTECH: si indica l’innovazione finanziaria resa possibile dall’innovazione
tecnologica, che può tradursi in nuovi modelli di business, processi o prodoN, ed anche nuovi
operatori di mercato.
L’in fo rm a: ca e l ’i nt el lige nz a ar :fi ci al e oggi è pervasiva e coinvolge ogni aspeJo della vita
quo:diana, personale e professionale.
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CONCETTI GENERALI E ARCHITETTURE DI ALTO LIVELLO SISTEMI DI ELABORAZIONE:
storia del computer:
-strumento di calcolo formato da un telaie8o su cui scorrono alcuni file di palline che
denotano le unità, le decine, le cen:naia, le migliaia.
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CONCETTI BASE DELL’INFORMATICA:

l’informa:ca è lo studio sistema:co degli algoritmi che descrivono e trasformano l’informazione. La scienza della rappresentazione e dell’elaborazione dell’informazione. Aree disciplinari dell’informa:ca:

  • algoritmi
  • archite8ura dei calcolatori
  • intelligenza ar:ficiale e robo:ca
  • scienze computazionali
  • basi di da: e sistemi per recupero dell’informazione
  • grafica computerizzata
  • interazione uomo-macchina
  • sistemi opera:vi e re:
  • linguaggi di programmazione
  • ingegneria del so=wer Applicazioni dell’informa:ca:
  • web applica:on
  • ges:onali
  • automazione industriale
  • controllo automa:co e/o monitoraggio
  • app e video games
  • realtà virtuale L’informa:ca nasce dal convergere differen: dei campi disciplinari che si sono pos: problemi di come automa:zzare la manipolazione di simboli aJraverso regole, rendendola eseguibile da una macchina. L’intelligenza del Computer è da per tu8o: - soluzioni di problemi matema:ci rappresenta:vi di problema:che economiche: un esempio è l’algoritmo del trading. Quindi l’informa:ca ci da dei problemi che possiamo risolvere in ambito economico. Termine FINTECH: si indica l’innovazione finanziaria resa possibile dall’innovazione tecnologica, che può tradursi in nuovi modelli di business, processi o prodoN, ed anche nuovi operatori di mercato. L’informa:ca e l’intelligenza ar:ficiale oggi è pervasiva e coinvolge ogni aspeJo della vita quo:diana, personale e professionale. Come l’immagine generata da chatgpt 5 CONCETTI GENERALI E ARCHITETTURE DI ALTO LIVELLO SISTEMI DI ELABORAZIONE: storia del computer:
  • strumento di calcolo formato da un telaie8o su cui scorrono alcuni file di palline che denotano le unità, le decine, le cen:naia, le migliaia.

Il funzionamento si basa sempre sul principio fondamentale di ogni sistema di numerazione posizionale , cioè che il valore di una cifra dipende dal posto che occupa. Le operazioni non sono solo addizione e so8razione, ma anche mol:plicazioni e divisioni.

  • La prima calcolatrice era la Pascalina fa8a da un francese Pascal, che eseguiva normali addizioni e funzionava con le ruote dentate.
  • Nel 1671 viene migliorata da Leibniz introducendo un meccanismo basato su una par:colare ruota dentata, questo permise di eseguire anche operazioni di mol:plicazioni. (invenzione del sistema binario)
  • Nel 1842 un matema:co inglese Babbage inventa il primo calcolatore digitale moderno, una macchina con una unità aritme:ca di 50 cifre decimali, una memoria cos:tuita da 1000 registri da 50 cifre, e un meccanismo di controllo a schede perforate. Ripreso dal telaio tessile inventato dal francese Jacquard nl 1801
  • Prima programmatrice della storia: Bayron iniziò a collaborare alla macchina anali:ca con Babbage, e tra i suoi appun: venne trovato il primo modello di computer programmabile, ed un algoritmo per generare i numeri di Bernoulli. (per questo è ricordata come la prima programmatrice al mondo).
  • Alla fine del 1800 negli Sta: Uni: si ebbe un problema: l’elaborazione dei da: del censimento americano nel 1890. Hollerith ada8ò la scheda perforata a questo scopo, registrando su ogni scheda i da: di un ci8adino e realizzando una macchina in grado di contarli. La società fondata da lui stesso si chiamò IBM (interna:onal business machine), che ancora oggi esiste.
  • Il primo computer ele8romeccanico è quello di Aiken che nel 1937 insieme a IBM riprende gli esami di Babbage e cerca di u:lizzare i relè per realizzare un computer del :po di quello di Babbage. Esso prende il nome di MARK 1 ed era capace di 3 operazioni al secondo.
  • ENIAC (electronic numerical integrator and computer) è stato considerato per molto tempo il primo calcolatore ele8ronico mai realizzato. Proge8ato durante la seconda guerra mondiale per calcolare le traie8orie dei missili (ma fu completato solo dopo la guerra). Aveva dimensioni enormi, funzionava grazie a 17468 tubi termoionici che richiedevano 150 kW. Realizzava 5000 addizioni, 357 mol:plicazioni e 38 divisioni al secondo, con una memoria di 200 byte.
  • L’UNIVAC fu il primo calcolatore ele8ronico in grado di conservare il programma all’interno della memoria grazie a Neumann. Grazie alla CPU (unità centrale di elaborazione) molto grande.
  • piccolo e leggero il PDP- 8 cominciò a fare bella mostra in mol: laboratori e scuole. (capos:pite della famiglia minicomputer).

Un programma per computer indica al computer la sequenza di passi necessari per completare un compito specifico.

  • il programma consiste in un numero molto elevato di istruzioni primi:ve (semplici).
  • i computer possono svolgere un’ampia gamma di compi: perché possono eseguire programmi diversi. --ogni programma è proge8ato per indirizzare il computer a lavorare su un compito specifico. Programmazione:
  • l’azione di proge8are, implementare e testare programmi per computer. DATI ELABORATORE RISULTATI INPUT à ELETTRONICO à OUTPUT L’hardwere è cos:tuito dagli elemen: fisici di un sistema informa:co:
  • come il monitor, mouse, memoria esterna e la tas:era.
  • l’unità di elaborazione centrale ( CPU ) esegue il controllo dei programmi e l’elaborazione dei da:.
  • i disposi:vi di archiviazione comprendono la memoria ( RAM ) e l’archiviazione secondaria: disco rigido unità flash
  • i disposi:vi di ingresso/uscita consentono all’utente di interagire con il computer. Come mouse, tas:era, stampante, schermo HARDWERE SONO LE PARTI FISICHE DEL COMPUTER SOFTWERE SONO LE APP CHE COMPRENDE IL COMPUTER CPU: La CPU è composta da due componen:: L’UNITA’ DI CONTROLLO che dirige il funzionamento del processore.
  • tu8e le risorse del computer sono ges:te dall’unità di controllo
  • controlla la comunicazione e il coordinamento tra i disposi:vi di input/output.
  • legge e interpreta le istruzioni e determina la sequenza di elaborazione dei da:.
  • fornisce segnali fi temporizzazione e di controllo. L’UNITA’ LOGICA ARITMETICA con:ene i circui: per eseguire calcoli e confron:. È il cavallo di ba8aglia del computer e il suo compito è quello di fare esa8amente ciò che l’unità di controllo le dice di fare. CPU, memoria centrale e disposi:vi sono realizza: con tecnologia ele8ronica digitale. Da: e operazioni vengono codifica: a par:re da due valori dis:n: di grandezze ele8riche: **- tensione alta (VH 5V)
  • tensione bassa (VL 0V)** A tali valori vengono convenzionalmente associate le due cifre binarie 0 e 1: **- logica posi:va: 1 - VH, 0 - VL
  • logica nega:va: 0 - VH, 1 - VL**

Da: e operazioni vengono codifica: tramite sequenze di bit (binary digIT). La CPU è in grado di operare soltanto in aritme:ca binaria , effe8uando operazioni elementari: somma e differenza scorrimento (shi_ ) lavorando dire8amente sull’hardwere l’utente è forzato a esprimere i propri comandi al livello della macchina, tramite sequenze di bit: linguaggio macchina STORAGE: esistono due :pi di archiviazione:

  • l’archiviazione di memoria primaria (o centrale) è di minore dimensione rispe8o alla secondaria, è composta da chip di memoria: ovvero circui: ele8ronici in grado di memorizzare i da: fintanto che viene fornita energia ele8rica. Per immaginare una memoria primaria si prende in considerazione una tabella di celle con stessa dimensione, un byte, e ognuna contenente un indirizzo unico che inizia con 0. Il computer :pico ha una memoria principale che va da 4 GB a 32 GB. Un byte è composto da 8 bit Un KB è composto da 1024 byte Un MB è pari a 1 048 576 byte Un GB è pari a 1 073 741 824 byte
  • l’archiviazione (memorizzazione) di memoria secondaria (o di massa) fornisce un’archiviazione più lenta e meno costosa, ma persistente: i da: persistono anche in assenza di energia ele8rica. I computer memorizzano sia i da: che i programmi. I da: e il programma si trovano nella memoria secondaria e vengono carica: in memoria primaria quando il programma viene eseguito. ESEGUIRE UN PROGRAMMA: le istruzioni del programma e i da: (come testo, numeri, audio o video) sono memorizza: in formato digitale. Quando un programma viene avviato, viene portato in memoria primaria, dove la CPU può leggerlo. La CPU esegue il programma un’istruzione alla volta.
    • il programma può reagire agli input dell’utente. Le istruzioni e gli input dell’utente guidano l’esecuzione del programma.
    • La CPU legge i da: (compreso l’input dell’utente), li modifica e li riscrive in memoria, sullo schermo o sulla memoria secondaria. SOFTWERE: il so=were è :picamente realizzato come programma applica:vi:
    • Microso= word
    • Computer games
    • Sistemi opera:vi e i driver dei disposi:vi
  • serve per trasme8ere il contenuto del REGISTRO INDIRIZZI contenuto nella CPU alla memoria centrale (per selezionare una specifica cella su cui viene eseguita o un’operazione di le8ura o una di scri8ura) 3) bus comandi (command bus):
  • bidirezionale
  • :picamente usato per inviare comandi dalla CPU verso la memoria centrale (le8ura o scri8ura) o verso una periferica (stampa verso la stampante)
  • può essere usato per inviare verso il processore un feedback di avvenuto espletamento del comando richiesto il BUS collega due unità funzionali alla volta: CPU <> memoria centrale (RAM) CPU<> periferiche di I/O In ogni scambio una unità trasme8e e l’altra riceve. Il trasferimento dei da: può avvenire:
  • So8o il controllo dire8o della CPU (che ges:sce comandi, indirizzi e da:).
  • Tramite accesso dire8o alla memoria (un’unità esterna, come un controller, ges:sce il trasferimento tra RAM e periferiche senza coinvolgere la CPU, liberandola per altre operazioni). MEMORIE (REMIND): esistono due :pi di archiviazione:
  • archiviazione primaria
  • memorizzazione secondaria o di massa sono in grado di conservare al loro interno 1) grandi quan:tà di informazioni, 2) in modo persistente (spegnendo il computer non si perdono) e 3) con un accesso in le8ura e scri8ura meno rapida della RAM (in millisecondi). COMPACT DISC/DVD: sono dischi o]ci in policarbonato per memorizzare informazioni in formato digitale. Gli 0 e gli 1 sono rappresenta: come successione di pits and lands sulla superfice e leN per mezzo di un laser. Sono sta: idea: da Philips a fine anni 70. velocità di le8ura dei le8ori variabile (X=153,6 KB/s, quindi 16X=2457,6 KB/s).

(anche questo è una memoria secondaria o di massa) HARD DISK MECCANICI TRADIZIONALI (HDD): è il disposi:vo di memoria con la maggiore capacità : cen:naia (o migliaia) di GB. È anche il disposi:vo più susce]bile ai guas: a causa delle par: meccaniche che lo compongono (tes:na di le8ura/scri8ura sul braccio mobile e dischi magne:ci rotan:), e il più lento. I dischi sono divisi in seJori concentrici, ciascuno dei quali diviso in blocchi. Quando c’è la richiesta di una scri8ura/le8ura di un dato in un blocco, la tes:na deve essere posizionata sul blocco corre8o; tale posizionamento necessita di un tempo con due componen:: seek :me (posizionamento sul se8ore giusto) e latenza (a8esa della rotazione del disco perché il blocco raggiunga la tes:na). A tali tempi bisogna aggiungere il tempo necessario per il trasferimento dei da: dal disco alla RAM ( transfer :me ). HARD DISK A STATO SOLIDO (SSD): disposi:vo di memoria di massa senza par: meccaniche ; è basato su memorie flash (circui: ele8ronici a stato solido), presenta velocità di accesso e trasferimento da: molto elevata. nessun tempo di seek o latenza rotazionale.

  • silenzioso, resistente a ur: e vibrazioni, e consumo energe:co rido8o. MEMORIE ELETTRONICHE NON VOLATILI: le chiave8e USB, le SD card e i più recen: hard disk a stato solido sono basa: su tecnologia ele8ronica (come la RAM), ma a differenza della RAM, non sono vola:li. La non vola:lità è data da uno stato di ossido scrivibile e cancellabile (per mezzi di apposi: valori di tensione) che si accompagna in ques: disposi:vi ai circui: eleJronici. In origine venivano chiamate memorie flash perché l’alta tensione usata per cancellare era paragonata a un flash.

Se abbiamo N=10 si possono indirizzare 1024 celle. Oggi RI è lungo :picamente 32 o 64 bit. (2^32 byte = 4GB) Spazio indirizzabile con indirizzamento al byte (ossia ogni indirizzo iden:fica un byte di memoria). OPERAZIONI DI LETTURA: le8ura (READ): il contenuto della cella di memoria indirizzata dal Registro Indirizzi è copiato nel Registro Da:. Fasi dell’operazione di le8ura e uso del Bus:

  1. Bus indirizzi (address bus): la CPU invia alla memoria l’indirizzo della cella desiderata, prelavato dal Registro Indirizzi (RI).
  2. Bus comandi (control bus): la CPU tramite il registro delle istruzioni invia un segnale di le8ura (READ) alla memoria tramite il bus comandi.
  3. Bus da: (data bus): la memoria risponde inviando il contenuto della cella richiesta, che viene trasferito nel Registro Da: (RD) della CPU. OPERAZIONE DI SCRITTURA: scri8ura (WRITE): il contenuto del Registro Da: è copiato nella cella di memoria indirizzata dal Registro Indirizzi. Fasi dell’operazione di scri8ura e uso del Bus:
  4. Bus indirizzi (address bus): la CPU invia alla memoria l’indirizzo della cella di des:nazione, tramite il Registro Indirizzi (RI).
  5. Bus comandi (control bus): la CPU tramite il registro delle istruzioni invia un segnale di scri8ura (WRITE) alla memoria tramite il bus comandi.
  6. Bus da: (data bus): la CPU trasferisce il contenuto del Registro Da: (RD) alla cella di memoria selezionata, a8raverso il bus da:. Sebbene la RAM sia veloce, non è abbastanza veloce da “star dietro” ai moderni processori. Il processore perde tempo ad aspe8are l’arrivo dei da: dalla RAM. Quindi la soluzione è inserire tra processore e RAM una memoria par:colarmente veloce dove tenere i da: usa: più spesso (memoria cache). MEMORIA CACHE: in questo modo la prima volta che il processore carica dei da: dalla memoria centrale, tali da: vengono carica: anche sulla cache. Le volte successive, i da: possono essere leN dalla cache (veloce) invece che dalla memoria centrale (più lenta). Principio di località di da: e istruzioni. Le memorie cache sono realizzate con tecnologie più performan: (SRAM) rispe8o alla RAM (DRAM). Quindi costano molto di più per bit e richiederebbero spazi maggiori sul chip se usate su larga scala. COME FUNZIONA OGGI:

la cache di primo livello (L1) è integrata nel processore. La cache di secondo livello (L2) può essere interna o esterna al processore. In alcuni sistemi esiste anche la cache di terzo livello (L3). La CPU accede prima alla cache, poi alla RAM solo se necessario (principio di località). GERARCHIA DELLA MEMORIA:

  • ogni livello comunica solo con i livelli immediatamente adiacen:
  • i registri sono disposi:vi di memoria dire8amente connessi alla CPU
  • la cache è un disposi:vo di memoria dire8amente connesso con i registri, che riporta il contenuto di una parte della RAM
  • quando i da: viaggiano tra cache, registri e CPU, non a8raversano i bus del calcolatore, perché ques: 3 disposi:vi sono tuN costrui: su una stessa scheda ele8ronica (perciò si oNene velocità molto maggiore) Quando la CPU ha bisogno di un dato, lo cerca prima nel livello più vicino, se il dato non è presente si passa a quello successivo, con maggior tempo di accesso. Nel peggiore dei casi, il dato va recuperato dalla memoria di massa, molto più lenta. 1 )registri à 2)cache à 3)RAM à 4)memoria secondaria (SSD/HDD) CPU: svolge le elaborazioni e il trasferimento dei da:, cioè esegue i programmi. È composta da: **- clock
  • registri
  • ALU (aritme:c & logic unit)
  • unità di controllo**

L’ALU somma il contenuto dei registri A e B.

  1. Salvataggio del risultato Il risultato della somma viene scri8o in uno dei registri (spesso il registro A). Il registro dei FLAG viene aggiornato per indicare lo stato del risultato (se è nega:vo, se c’è stato un riporto…). UNITA’ DI CONTROLLO: coordina il funzionamento di tu8o il sistema, organizzando l’esecuzione delle istruzioni all’interno del processore. Funzioni principali:
  • dirige le aNvità degli altri componen: della CPU: ALU, registri e cache.
  • invia i segnali di controllo per aNvare operazioni specifiche (calcoli, trasferimen: di da:).
  • garan:sce che tu8e le istruzioni vengano eseguite in modo ordinato e sincronizzato.
  • ciclo macchina ( fetch-decode-execute ).
  • ogni programma, una volta caricato in CPU, viene eseguito seguendo un ciclo con:nuo:
  1. fetch: preleva dalla memoria l’istruzione da seguire (usando il program counter)
  2. decode: decodifica l’istruzione per capirne il significato.
  3. execute: esegue l’operazione richiesta, coinvolgendo ALU, registri o memoria. Questo ciclo si ripete ininterro8amente dalla fase di avvio dal computer ( boot ) fino allo spegnimento, garantendo l’esecuzione ordinata del programma. 1)FETCH (prelievo dell’istruzione): la CPU legge il valore contenuto nel program counter (PC), che indica l’indirizzo della prossima istruzione da eseguire. Questo indirizzo viene inviato al registro indirizzi (RI), e tramite il bus indirizzi viene selezionata la cella di memoria corrispondente. L’istruzione presente in quella cella viene le8a (via bus da:) e copiata nel registro istruzione (IR). 2)DECODE (decodifica): l’unità di controllo analizza il contenuto dell’istruc:on register (IR). Viene iden:ficato il :po di operazione da eseguire ( opcode ), e si preparano i segnali di controllo necessari. In questa fase si determinano anche gli eventuali operandi richies:: da dove prenderli (registri, memoria) e dove scrivere il risultato. 3)EXECUTE (esecuzione): L’ALU o un’altra componente esegue l’operazione specificata (somma, confronto, caricamento da:…). Il risultato può essere:
    • salvato in un registro (registro da:)
    • memorizzato in una cella di memoria
    • oppure può influenzare i flag (zero, segno, overflow) alla fine dell’esecuzione, il program counter viene aggiornato per puntare all’istruzione successiva.

MULTITASKING-SINGLE CORE:

È la possibilità che consente a un sistema opera:vo di eseguire più programmi “allo stesso tempo”. Poiché i registri contengono tu8o lo stato dell’elaborazione di un certo processo:

  • salvando in memoria il contenuto di tuN i registri è possibile accantonare un processo per passare a svolgerne un altro (salvataggio di contesto).
  • Ripris:nando dalla memoria il contenuto di tuN i registri precedentemente salva:, è possibile ripris:nare lo stato di un processo accantonato, riprendendone l’esecuzione come se nulla fosse accaduto. Un computer è in grado di eseguire più programmi “contemporaneamente”. In realtà, il tempo di calcolo del processore è condiviso da più processi in maniera sequenziale ma velocissima (aJraverso il salvataggio e ripris:no del contesto) , dando l’impressione che più processi sono esegui: allo stesso tempo. La velocità del cambio di contesto (millesimi di secondo) crea l’illusione che più programmi siano esegui: simultaneamente. MULTITASKING-MULTI CORE: nel sistema mul:-core è possibile eseguire realmente più processi contemporaneamente, uno per ogni core disponibile:
  • core 1 può eseguire il browser
  • core 2 un foglio excel
  • core 3 una videochiamata… Il sistema opera:vo con:nua a ges:re il cambio di contesto, ma lo fa per ogni core separatamente, e può:
  • Distribuire più thread di uno stesso processo su core diversi (parallelismo intra- processo).
  • O assegnare processi diversi a core diversi (parallelismo inter-processo). Le prestazioni di un computer dipendono da: **- frequenza dell’orologio di sistema (clock)
  • dimensione della RAM
  • numeri di core
  • velocità/parallelismo del trasferimento da:
  • velocità salvataggio dei da: su HARD DISCK
  • scheda grafica OLTRE LA MACCHINA DI VON NEUMANN:** limi: della macchiana di Von Neumann le operazioni sono stre8amente sequenziali:
  • la Cpu esegue rigidamente il ciclo fetch- decode- execute.
  • le istruzioni sono eseguite una per volta, con risorse condivise con la memoria e CPU. Questo genera un collo di boNglia noto come Von Neumann Bo8leneck:
  • un solo canale usato sia per i da: che per le istruzioni.
  • tempi di latenza maggiori.

Risorse per l’AI

  • GPU e TPU per addestramento e inferenza di modelli complessi.
  • memoria e storage distribui: per grandi dataset.
  • pia8aforme di sviluppo AI integrate (tensorflow, pytorch, scikit-learn). Applicazioni pra:che in AI
  • analisi prediNva e modelli di forecas:ng economico.
  • elaborazione di Big Data (finanza, sanità, e-commerce).
    • servizi intelligen:: chatbot, traduzione automa:ca, riconoscimento vocale/immagini.
  • FinTech: robo-advisor, rilevamento frodi, valutazione del rischio. LEGGE DI MOORE: la complessità di un microcircuito, misurata ad esempio tramite il numero di transitori per chip, raddoppia ogni 18 mesi. Elaborata nel 1965, è diventata una metafora defini:va per la tecnologia moderna, e l’obbieNvo di riferimento o di superamento per aziende come Intel o AMD. Con la tecnologia avanzata, ogni due anni viene quasi raddoppiato il numero di transistor per i microprocessori, e quest’ul:mi hanno sviluppato tecnologie di produzione che nel tempo sono andate migliorando, sopra8u8o della dimensione media del gate di ciascun transistor. InfaN vediamo che siamo passa: da 10um (del 1971) a 5nm (del 2020). LIMITI DELLA TECNOLOGIA DEI TRANSISTOR E PROSPETTIVE FUTURE: limi: fisici aJuali :
    • Dimensione: i transistor si avvicinano alla scala atomica (nm).
    • Frequenza: difficile superare i 5GHz per limi: fisici.
    • Consumi e calore: so8o i 200mV il transistor non funziona corre8amente.
    • EffeN quan:s:ci: fenomeni come il quantum tunneling (effe8o tunnel) rendono instabile il funzionamento.
    • Cos:: la miniaturizzazione spinta richiede processi produNvi sempre più complessi e costosi. soluzioni emergen: :
    • Materiali alterna:vi: come il grafene o altri semicondu8ori avanza:.
    • Archite8ure 3D: transistor impila: ver:calmente per aumentare densità e prestazioni.
    • Quantum compu:ng: sfru8a sovrapposizione ed entranglement per calcoli paralleli.
    • Neuromorphic compu:ng: ispirato al cervello umano per un’elaborazione distribuita ed efficiente.
    • Altre tecnologie di fron:era in fase sperimentale. Quantum Compu:ng: un nuovo paradigma I computer quan:s:ci non usano bit tradizionali (0 o 1), ma qubit , che sfru8ano le leggi della meccanica quan:s:ca.

Cara8eris:che principali dei qubit:

  • superposi:on: un qubit può trovarsi simultaneamente negli sta: 0 e 1. maggiore potenza di calcolo parallelo. - entranglement: i qubit possono essere correla: tra loro. lo stato di uno può influenzare istantaneamente lo stato di un altro. potenziale per algoritmi esponenzialmente più veloci. Vantaggi potenziali:
  • risolvere problemi per i computer classici (simulazioni molecolari, cri8ografia, oNmizzazione).
  • i qubit agiscono come “interru8ori quan:s:ci” ultra-rapidi e sofis:ca:. RAPPRESENTAZIONE E CODIFICA DELL’INFORMAZIONE: NUMERI, CARATTERI, IMMAGINI E SUONI Affinché gli esseri umani possano interagire con gli elaboratori è necessario operare una traduzione tra i differen: linguaggi u:lizza: da entrambi. Gli elaboratori u:lizzano un codice semplice e disambiguo ( il linguaggio binario ). Gli esseri umani u:lizzano un codice complesso e ambiguo. CODIFICA NUMERICA (CODICE BINARIO): 100 10 1 8 2 9 cen:naia decine unità 8x100 2x10 1x9 = 829 IL BIT:
    • il computer u:lizza delle en:tà elementari che l’uomo codifica in: 0 e 1 ovvero il BIT (Binary digIT).
    • All’interno dell’elaboratore ogni informazione è codificata usando un alfabeto di due soli simboli: 0 e 1.
    • Il BIT è la più piccola unità di informazione memorizzabile o elaborabile da un calcolatore.
    • A8raverso le sequenze di bit può essere rappresentato l’intero “universo delle informazioni”: ogni parola, o testo, o dato numerico, o immagine, o suono vengono codificate da sequenze di bit. IL BYTE: il BIT viene aggregato in un insieme: byte il BYTE è cos:tuito da una sequenza di 8 BIT. Poiché ad un BYTE può essere associato uno dei cara8eri della scri8ura testo, esso talvolta viene anche de8o caraJere. Il BYTE è anche l’en:tà elementare u:lizzata nella memorizzazione.

base binaria composta da 2 simboli diversi: B = {0,1} il valore di un numero espresso in questa notazione è ricavabile:

  • a par:re dal valore rappresentato da ogni simbolo
  • presentandolo in base alla posizione che occupa nella sequenza CONVERSIONE DA BASE DIVERSA A BASE DECIMALE: Il valore (v) di un numero espresso in notazione posizionale può essere ricavato come: B= base dk= il valore della k-esima cifra n= posizione CONVERSIONE DA BASE DECIMALE A BASE DIFFERENTE: d0 si può ricavare come resto della divisione intera v/B tale divisione ha per quoziente q=d1+B(d2+B(d3+…)), che consente di trovare le altre cifre iterando il procedimento algoritmo delle divisioni successive:
    • Si divide v per B
    • Il resto cos:tuisce la cifra meno significa:va (LSB)
    • Il quoziente scrive a iterare il procedimento
    • Se tale quoziente è zero, l’algoritmo termina
    • Se non lo è, lo si assume come nuovo valore v’, e si itera il procedimento con il valore v’
    • Le cifre vengono prodo8e nell’ordine dalla meno (LSB) alla più (MSB) significa:va.

CONVERSIONE DA BASE 10 A BASE DIVERSA:

RAPPRESENTAZIONI IN BASI DIVERSE:

  • In generale, le rappresentazioni di uno stesso numero in basi diverse non sono simili fra loro. Esempio: numero sessantaseJe B2 è “01000011” B8 è “103” B10 è “67” B16 è “43” Tu8avia diventano correlate se una base è una potenza dell’altra base, ossia se Bx=(Bx)^N. Allora N cifre nella rappresentazione in base Bx corrispondono esa8amente a 1 cifra nella rappresentazione in base Bx. OPERAZIONI IN NOTAZIONE POSIZIONALE: ADDIZIONI E SOTTRAZIONI Tu8e le notazioni posizionali usano le stesse regole per le operazioni, indipendentemente dalla base ado8ata.