ECDL - Modulo 1 - Syllabus 5.0, Appunti di Informatica Giuridica

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ECDL - Modulo 1 – Concetti base dell’ITC

Syllabus 5.

Roberto Albiero

2

ECDL - Modulo 1 – Concetti base dell’ITC

1.0 Fondamenti

In questa sezione sono accennati i concetti fondamentali per capire come questo

insieme di circuiti elettrici, che è il computer, possa comprendere ed eseguire una

determinata procedura restituendoci il risultato atteso.

Ovviamente, questo aggregato di dispositivi elettrici, elettronici e meccanici, non può

fare altro che eseguire, rigorosamente, ciò che noi gli ordiniamo di fare, quindi è nostra

la responsabilità della qualità e dell’esattezza del risultato ottenuto.

Da questa piccola introduzione si può intuire la necessità di rappresentare in forma

procedurale tutte le operazioni che, in successione, il computer dovrà eseguire ma,

perché questo sia fatto, è anche necessario che esso sia in grado di identificare i dati

che dovrà elaborare e comprendere il “linguaggio” con cui gli vengono impartiti i

comandi da effettuare.

1.0.1 Algoritmi

Come già accennato, un computer non è in grado di

eseguire nulla se non gli si comunica esattamente,

passo dopo passo, ciò che deve fare. È, quindi, un

nostro compito quello di tradurre l’attività in termini

formali, dove tutto sia stato individuato - dati noti o da

determinare (incognite) – valutato e previsto; è altresì

necessario schematizzare tutti i passaggi, indicando

tutte le alternative ed il percorso da seguire, in modo

che il computer possa generare la soluzione.

1.0.1.1 Definizione di “algoritmo”.

Termine derivato dal nome del matematico arabo del sec. IX Muhammad ibn Mūsā,

detto al-Khuwārizmī, latinizzato in Algoritmus.

In informatica identifica una sequenza ordinata e definita di azioni elementari

(diversamente il computer lavorerebbe all’infinito senza mai produrre un risultato),

non dubbie (interpretabili in un unico modo) che, riferite ad un determinato

insieme di dati iniziali, possano trasformarli in un risultato finale (eseguibilità

dell’azione).

L’algoritmo deve avere un punto d’INIZIO dove si avvia l’esecuzione delle azioni

definite e un punto di FINE dove s’interrompe l’esecuzione.

Esso deve essere:

Completo : prevedere e fornire la soluzione per tutte le possibili evenienze.

Riproducibile : ottenere una identica soluzione per ogni esecuzione che utilizzi

gli stessi dati iniziali.

Deterministico medesima soluzione indipendentemente dall’esecutore.

Le azioni che compongono un algoritmo, per essere eseguite devono essere

rappresentate in un linguaggio che, comprensibile all’operatore umano, venga reso

interpretabile e quindi eseguito dal computer. Questo è il linguaggio di

programmazione (negli anni ne sono stati sviluppati molteplici con varie

caratteristiche), composto da istruzioni elementari, non ulteriormente scomponibili,

che utilizzate per rispondere all’azione descritta, realizzino il programma “software”

impiegato dal computer per eseguire l’algoritmo.

“e questo, in termini semplici, è come puoi

aumentare la tua presenza sul motore di

ricerca”

ECDL - Modulo 1 – Concetti base dell’ITC

1.0.1.2 Descrivere in forma algoritmica la procedura risolutiva di semplici

problemi.

La vita quotidiana è, generalmente, un susseguirsi di algoritmi che noi abitualmente

eseguiamo senza rendercene conto e definendoli con altri termini; ad esempio,

quando si vuole preparare una particolare pietanza, leggiamo la ricetta dal libro di

cucina (anche se la ricetta la conoscessimo a memoria non cambierebbe la fase

procedurale) per eseguire, passo passo, le fasi (dal dosaggio delle materie prime e

loro manipolazione fino all’impiattamento), che porteranno alla produzione del

manicaretto.

Nell’affrontare un’attività qualsiasi è preferibile iniziare con una fase preparatoria in

cui analizzare tutti gli aspetti del problema per valutare le possibili variazioni e,

conseguentemente, decidere le azioni necessarie per arrivare alla soluzione finale.

Vediamo come è possibile realizzare un algoritmo per la soluzione dell’arcinoto

problema del traghettatore che deve portare sull’altra sponda del fiume un cavolo,

una pecora ed un lupo, ma può trasportare un solo soggetto alla volta e non deve

perdere nessuna delle tre entità:

1) Traghettare sulla sponda B la pecora, lasciando assieme il lupo ed il cavolo.

2) Ritornare sulla sponda A.

3) Traghettare sulla sponda B il cavolo.

4) Ritornare sulla sponda A con la pecora (in modo che non mangi il cavolo).

5) Traghettare sulla sponda B il lupo, lasciando la pecora da sola sulla sponda A.

6) Ritornare sulla sponda A.

7) Traghettare sulla sponda B la pecora, nel frattempo il lupo non ha certamente

divorato il cavolo.

8) Fine del lavoro del traghettatore.

Un altro esempio banale di algoritmo può essere quello della preparazione di una

tazza di thè:

1) Scegliere il tipo di thè.

2) Scaldare l’acqua in quantità sufficiente al numero degli ospiti.

3) Preparare il filtro con un cucchiaino di foglie di thè per ogni tazza più uno.

4) A inizio ebollizione spengere il fuoco e mettere in infusione il filtro con il thè.

5) Dopo cinque minuti togliere il filtro.

6) Se è thè verde versarlo nelle tazze e servirlo.

7) Se thè alla menta inserire foglie di menta nella teiera, aspettare cinque

minuti, versare nelle tazze e servire.

8) Se altro tipo di thè, versare nelle tazze e servire; per ogni ospite:

8.1) aromatizzare con latte o limone

8.2) zuccherare

9) Iniziare a gustare la bevanda.

Un ultimo esempio, in cui trattare gruppi di azioni più volte ripetute per arrivare alla

fine dell’algoritmo, può essere quella del rilevamento dei numeri primi compresi tra

2 e un dato numero intero positivo (n).

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Leggi/Scrivi

Rappresenta una funzione

di inserimento od

emissione dei dati.

Elaborazione

Rappresenta il comando

(istruzione) da eseguire.

Test

Rappresenta la scelta tra

due possibili percorsi in

base al avverarsi di una

condizione.

Connessione

Rappresenta il punto

d’inserimento nel grafico

(generalmente contiene

una lettera o un numero)

Linea di flusso

Indica la direzione del

percorso del flusso.

Applichiamo i simboli appena descritti per realizzare lo schema di flusso di alcuni

degli algoritmi elencati nel precedente paragrafo.

Il Traghettatore:

VERO

FALSO

INIZIO

Imbarca la

pecora

Traghetta la pecora alla

sponda B

Torna alla sponda A

Mette il cavolo

nella barca

Traghetta il cavolo alla

sponda B

Sbarca il cavolo

ed imbarca la

pecora

A

A

Torna alla sponda A

Sbarca la

pecora ed

imbarca il lupo

Traghetta il lupo alla

sponda B

Sbarca la

pecora

Torna alla sponda A

Imbarca la

pecora

Traghetta la pecora alla

sponda B

Sbarca il lupo

B

B

Sbarca la

pecora

FINE

6

ECDL - Modulo 1 – Concetti base dell’ITC

Numeri primi:

INIZIO

Inserisci 2 in R

Inserisci 2 in R 2

Crea tabella

Numeri Primi

R1/R2 e metti il

risultato in R

R3 = 1?

Inserisci il

contenuto di R

nella tabella

Numeri Primi

Somma 1 al

contenuto di R

R2 > n?

SI

NO

NO

Somma 1 al

contenuto di R

R 1 > n?

NO

SI

FINE

SI

8

ECDL - Modulo 1 – Concetti base dell’ITC

Per comprendere meglio quest’ultimo concetto fare riferimento ai seguenti schemi:

8 bit formano un byte

Bit più significativo Bit meno significativo

Nell’esempio sottostante all’interno di ogni casella, in base alla posizione, sono stati

inseriti i valori decimali che rappresentano i bit, quando il loro stato è diverso da

zero.

Sommando i singoli valori ( 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 + 128 ) si ottiene 255 a cui,

aggiungendo anche lo zero, abbiamo 256 possibili valori ottenibili.

Come abbiamo appena visto un bit può avere solo due stati, 1 o 0, ma un intero

byte, secondo lo stato dei suoi bit, può formare ben 256 combinazioni diverse (

8

)

con le quali si possono esprimere tutte le lettere dell’alfabeto, i numeri e molti

simboli quali **/ ( , :!? ^ *** ecc.

Dato che la comprensione di valori binari è alquanto difficile, ed essendo il byte (

bit) l’unità minima per rappresentare un valore alfa/numerico a noi comprensibile,

con l’evoluzione dei sistemi informatici (hardware e software), nacque la necessità

di creare un sistema che permettesse di realizzare una sorta di “linguaggio”

comprensibile sia all’uomo (che ha la necessità di dire alla “macchina” cosa deve

fare e come, oltre quella di comprendere i risultati ottenuti), che all’hardware

ovvero ai suoi circuiti logici i quali, basandosi sul sistema binario, utilizzano, per la

propria funzionalità, l’algebra booleana

1

. Per questo motivo fu realizzato il sistema

di rappresentazione a base 16, ovvero il sistema esadecimale che utilizza 16 simboli

invece dei 10 del sistema numerico decimale tradizionale.

0000 0 1000 8

0001 1 1001 9

0010 2 1010 A ( 10 )

0011 3 1011 B ( 11 )

0100 4 1100 C ( 12 )

0101 5 1101 D ( 13 )

0110 6 1110 E ( 14 )

0111 7 1111 F ( 15 )

In questa tabella, i numeri decimali da 10 a 15 sono stati sostituiti con le prime 6

lettere dell’alfabeto. Queste costituiscono le cifre aggiuntive (rispetto al sistema

decimale) del sistema esadecimale.

1 George Boole (1815 – 1864) matematico irlandese è il fondatore della teoria della logica matematica. Ha ideato una forma di

algebra per rappresentare quantità logiche ed ha studiato le operazioni che possono essere effettuate su queste quantità.

7 6 5 4 3 2 1 0

128 64 32 16 8 4 2 1

ECDL - Modulo 1 – Concetti base dell’ITC

Il sistema esadecimale offre un modo alternativo di rappresentare numeri binari

impacchettati in byte. Per esempio, prendiamo il numero binario 0010 1011 e

convertiamolo in esadecimale: i primi 4 bit corrispondono alla cifra 2 e gli altri 4

corrispondono alla lettera B. Quindi il numero binario 0010 1011 equivale al valore

2B.

Nella tabella sottostante sono riportati i simboli grafici di alcuni caratteri,

normalmente utilizzati, la loro valenza binaria ed il corrispondente valore espresso

sia in decimale che in esadecimale:

Binario Dec Hex Glifo Binario Dec Hex Glifo Binario Dec Hex Glifo

010 0000 32 20 ␠

100 0000 64 40 @ 110 0000 96 60 `

010 0001 33 21! 100 0001 65 41 A 110 0001 97 61 a

010 0010 34 22 " 100 0010 66 42 B 110 0010 98 62 b

010 0011 35 23 # 100 0011 67 43 C 110 0011 99 63 c

010 0100 36 24 $ 100 0100 68 44 D 110 0100 100 64 d

010 0101 37 25 % 100 0101 69 45 E 110 0101 101 65 e

010 0110 38 26 & 100 0110 70 46 F 110 0110 102 66 f

010 0111 39 27 ' 100 0111 71 47 G 110 0111 103 67 g

010 1000 40 28 ( 100 1000 72 48 H 110 1000 104 68 h

010 1001 41 29 ) 100 1001 73 49 I 110 1001 105 69 i

010 1010 42 2A ***** 100 1010 74 4A J 110 1010 106 6A j

010 1011 43 2B + 100 1011 75 4B K 110 1011 107 6B k

010 1100 44 2C , 100 1100 76 4C L 110 1100 108 6C l

010 1101 45 2D - 100 1101 77 4D M 110 1101 109 6D m

010 1110 46 2E. 100 1110 78 4E N 110 1110 110 6E n

010 1111 47 2F / 100 1111 79 4F O 110 1111 111 6F o

011 0000 48 30 0 101 0000 80 50 P 111 0000 112 70 p

011 0001 49 31 1 101 0001 81 51 Q 111 0001 113 71 q

011 0010 50 32 2 101 0010 82 52 R 111 0010 114 72 r

011 0011 51 33 3 101 0011 83 53 S 111 0011 115 73 s

011 0100 52 34 4 101 0100 84 54 T 111 0100 116 74 t

011 0101 53 35 5 101 0101 85 55 U 111 0101 117 75 u

011 0110 54 36 6 101 0110 86 56 V 111 0110 118 76 v

011 0111 55 37 7 101 0111 87 57 W 111 0111 119 77 w

011 1000 56 38 8 101 1000 88 58 X 111 1000 120 78 x

011 1001 57 39 9 101 1001 89 59 Y 111 1001 121 79 y

011 1010 58 3A : 101 1010 90 5A Z 111 1010 122 7A z

011 1011 59 3B ; 101 1011 91 5B [ 111 1011 123 7B {

011 1100 60 3C < 101 1100 92 5C ** 111 1100 124 7C |

011 1101 61 3D = 101 1101 93 5D ] 111 1101 125 7D }

011 1110 62 3E > 101 1110 94 5E ^ 111 1110 126 7E ~

011 1111 63 3F? 101 1111 95 5F _

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Immagine BPM a 32 bit ( 1 4, 4 0 Mbyte)

Immagine BMP a 16 bi t ( 4 , 8 0 Mbyte)

12

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Immagine PNG ( 6 , 91 Mbyte)

Immagine GIF (1,22 Mbyte)

14

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1.0.3.1 Definire la differenza tra linguaggio naturale e linguaggi di

programmazione.

Il linguaggio naturale al pregio dell’espressività, contrappone ambiguità

interpretative e ridondanze nei significati.

Il linguaggio macchina è l’unico linguaggio capito dal computer, strettamente

correlato alla struttura dei circuiti, risulta veloce nell’esecuzione e potente nelle

funzioni ma ha lo svantaggio di una difficile e lunga scrittura della sequenza di

algoritmi (programma) e della loro messa a punto.

Non essendo possibile realizzare dei traduttori dal linguaggio naturale al linguaggio

macchina, sono stati creati i linguaggi di programmazione che sono comprensibili

sia all’uomo che alla macchina (tramite specifico traduttore). Essi descrivono gli

algoritmi in modo rigoroso usando un’espressività paragonabile a quella dei

linguaggi naturali.

1.0.3.2 Distinguere il ruolo dei connettivi logici (NOT, AND, OR) nell'informatica.

Un connettivo, o operatore, logico , è quell'operazione che instaura fra due

enunciati A e B una qualche relazione che dia origine ad un terzo enunciato C. il

valore di C, espresso nei valori vero o falso, dipende dai valori di A e di B ed alla

tipologia dell’operatore.

Tipologie di operatori logici ovvero la logica di BOOLE.

Il collegamento concettuale tra i circuiti digitali (binari) e la logica matematica è

rappresentato dall’algebra di Boole

3

. La logica booleana è la base teorica per la

progettazione dei circuiti per gli elaboratori digitali, essa include un insieme di

operazioni per manipolare le variabili logiche booleane.

La variabile booleana e le tre operazioni fondamentali.

La variabile booleana è un’entità che può assumere solo due valori distinti ed

arbitrari (vero/falso, alto/basso, 1/0). Con le operazioni della logica di Boole si

trasformano una o più variabili booleane producendo altre variabili, il cui valore

dipende dai valori delle variabili originali.

Ciascuna operazione è caratterizzata da una tabella, detta tabella di verità , che

indica i valori risultanti da tutte le combinazioni delle variabili di input.

Operazione di negazione: NOT

L’operazione NOT ha una variabile di input ed una variabile di output.

Il valore della variabile di output è l’opposto di quella di input :

3

George Boole (Lincoln, 2 novembre 1815 – Ballintemple, 8 dicembre 1864 ) è stato un matematico e logico

britannico, ed è considerato il fondatore della logica matematica. La sua opera influenzò anche settori della

filosofia.

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Operazione di congiunzione: AND

L’operazione AND ha due o più variabili in input ed una sola variabile in output.

Il valore della variabile di output è 1 se tutte le variabili di input sono ad 1,

altrimenti è 0.

Chiariamo il concetto con un esempio: ho fame, vorrei andare al ristorante (purché

abbia i soldi per pagare il conto); in questo caso le variabili di input sono la fame ed i

soldi, quella di output il ristorante.

Operazione di disgiunzione: OR

L’operazione Or ha due o più variabili in input ed una sola variabile in output.

Il valore della variabile di output è 1 se almeno una delle variabili di input è ad 1,

altrimenti è 0.

Esempio: per mettermi l’impermeabile è necessario che piova, sia freddo od

entrambe le cose.

1.0.3.3 Distinguere fra linguaggio macchina e linguaggi procedurali.

Ogni microprocessore è progettato e realizzato per eseguire specifiche operazioni in

relazione a particolari sequenze binarie che, sequenzialmente, saranno inserite in

una determinata area di memoria; dette sequenze rappresentano le istruzioni (ad

esempio 11100101 ) del linguaggio macchina.

Ogni istruzione è una sequenza binaria di livelli elettrici in grado di attivare in modi

differenti i circuiti interni.

L’insieme delle funzioni logiche realizzabili circuitalmente determinano le istruzioni

elementari utilizzabili.

Con il termine “linguaggi procedurali” s’intendono quei linguaggi di

programmazione in cui le istruzioni vengono scritte indicando la sequenza delle

operazioni che devono essere svolte passo dopo passo.

I linguaggi di programmazione sono di due tipi:

• basso livello, linguaggi assemblativi orientati alla macchina (comunicano

direttamente con il computer utilizzando il "linguaggio macchina");

• alto livello, orientati all’uomo (fanno uso di uno pseudo-linguaggio umano,

utilizzando allo scopo codici operativi quasi esclusivamente espressi in lingua

inglese).

Fame Soldi Ristorante

0 (no) 0 (no) 0 (no)

0 (no) 1 (si) 0 (no)

1 (si) 0 (no) 0 (no)

1 (si) 1 (si) 1 (si)

pioggia freddo impermeabile

0 (no) 0 (no) 0 (no)

1 (si) 0 (no) 1 (si)

0 (no) 1 (si) 1 (si)

1 (si) 1 (si) 1 (si)

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Linguaggi Assemblativi ed assemblatori.

I linguaggi assemblativi sono linguaggi di tipo simbolico in quanto utilizzano dei

nomi (simboli) per designare il codice operativo e le variabili che compongono il

programma.

Gli Assemblatori sono i traduttori dei linguaggi assemblativi.

L’Assembler (assemblatore) è il primo linguaggio informatico utilizzato,

comprensibile agli utilizzatori umani, è talmente simile al linguaggio macchina che

rimane legato al processore su cui viene sviluppato il programma il quale non potrà

essere eseguito su computer sviluppati su processori diversi.

1.0.3.4 Scrivere un semplice programma con l’uso di pseudo linguaggi.

Per pseudo linguaggio s’intende un linguaggio di programmazione fittizio, non

traducibile in codice binario, usato per rappresentare algoritmi. Esso dovrebbe

essere indipendente dal linguaggio di programmazione scelto per risolvere un

problema, pur rimanendo rispondente alle sue caratteristiche.

Normalmente un programmatore scrive l'algoritmo utilizzando direttamente un

linguaggio specifico ma, per capire cos’è un pseudo linguaggio, ovvero il suo utilizzo

nella rappresentazione di un algoritmo, si propongono i sottostanti esempi:

Problema: Scrivere un semplice programma per la conversione da Lire in Euro.

VARIABILI (Parte introduttiva del programma dove sono definite le “variabili

5

”

utilizzate dalla procedura - nello specifico, per inserire il valore iniziale

in lire e quello tradotto in euro)

LIRE, EURO (Attribuzione del nome – con la vera codifica, si definisce anche il tipo

di dato che vi sarà contenuto - alle variabili in gioco)

INIZIO (definisce l’inizio operativo della procedura)

STAMPA “INSERIRE IL VALORE IN LIRE” (Visualizza la richiesta del dato da

convertire)

LEGGI LIRE (Controlla il valore inserito nella variabile LIRE )

SE LIRE > 0 (Se il contenuto della variabile LIRE è maggiore di 0 esegui l’operazione

seguente…)

EURO LIRE / 1936,27 (Dividi il contenuto della variabile LIRE per 1936,27 ed

inserisci il risultato nella variabile EURO )

STAMPA LIRE. “LIRE=”. EURO. “EURO” (Visualizza la scritta LIRE= , seguita dal

contenuto della variabile EURO e dalla scritta EURO , al fine di ottenere

LIRE= XX,XX EURO )

ALTRIMENTI (…In caso contrario, ovvero il contenuto della variabile LIRE è uguale o

minore di 0 , esegui l’operazione sottostante…)

STAMPA “ERRORE INSERIRE UN VALORE POSITIVO” (Visualizza la scritta

ERRORE INSERIRE UN VALORE POSITIVO )

FINE SE (Fine della routine

6

di controllo del contenuto della variabile LIRE)

FINE (Fine del programma)

5

Una variabile è una porzione di memoria deputata a contenere, temporaneamente, dei dati suscettibili di

modifica nel corso dell'esecuzione del programma.

6

Una routine è un’espressione che raggruppa una sequenza di istruzioni costituenti un programma o parte di

esso.

18

ECDL - Modulo 1 – Concetti base dell’ITC

Nel precedente esempio si è usato uno pseudo linguaggio utilizzando l’italiano per

esprimere i comandi che il programma deve eseguire. Per rendere l’esempio più

simile ad un linguaggio di programmazione, nel prossimo esempio utilizzeremo

termini, ed abbreviazioni, il lingua inglese.

Problema: Calcolare il valore mediano di una certa quantità di numeri.

VAR (Parte introduttiva del programma dove sono definite le “variabili”

utilizzate dalla procedura)

NUMERI[N], N, I, MEDIA (sono definiti i nomi delle variabili utilizzate; NUMERI[N]

rappresenta una variabile indicizzata

7

contenente i numeri da valutare)

BEGIN (Inizio operativo del programma)

PRINT “INSERIRE N” (stampa, o meglio visualizza, la scritta INSERIRE N )

READ N (Leggi – controlla - il valore inserito nella variabile N )

IF N > 0 (Se il contenuto della variabile N è > di 0 esegui l’operazione che segue)

I := 0 (Azzera il contenuto della variabile I )

WHILE I < = N (Finché il contenuto della variabile I è maggiore o uguale al

contenuto della variabile N esegui la seguente operazione)

READ NUMERI[I] (Leggi l’elemento indicato dal contenuto dell’indice I nel

vettore)

I := I + 1 (Somma 1 al contenuto dell’indice vettoriale – variabile I )

ENDWHILE (Fine della ripetizione dell’esecuzione delle operazioni definite dopo il

comando WHILE – indice vettoriale = o > del contenuto di N )

I := 0 (Azzera il contenuto della variabile I )

MEDIA := 0 (Azzera il contenuto della variabile MEDIA )

WHILE I < N (Finché il contenuto della variabile I è maggiore del contenuto della

variabile N esegui la seguente operazione)

MEDIA := MEDIA + NUMERI[I] (Somma l’elemento del vettore NUMERI,

indicato dal contenuto dell’indice I, al contenuto della variabile MEDIA )

I := I + 1 (Somma 1 al contenuto dell’indice vettoriale – variabile I )

ENDWHILE (Fine della ripetizione dell’esecuzione delle operazioni definite dopo il

comando WHILE – indice vettoriale di NUMERI > del contenuto di N )

MEDIA := MEDIA / N (Si sostituisce il valore della variabile MEDIA con il

risultato della divisione tra il suo contenuto con il contenuto della

variabile N )

PRINT “LA MEDIA E’”. MEDIA (Stampa, o meglio visualizza, la scritta LA MEDIA

E’ ed i contenuto della variabile N )

ELSE (Altrimenti esegui il seguente comando)

PRINT “ERRORE”. N. “< 0” (Stampa, o meglio visualizza, la scritta ERRORE il

contenuto della variabile N e la scritta <0 )

ENDIF (Concretizzazione della condizione ipotizzata e conclusione della sub-

routine di controllo)

END (Fine della routine- o programma)

7

Una variabile indicizzata (o vettore) è un insieme di variabili (memorizzate in celle di memoria contigue) dello

stesso tipo aggregate in un'unica entità ed Identificate da un nome ed individuate da un indice. L’indice

definisce la loro posizione, rispetto al primo elemento Indice a partire da 0.