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Fondamenti di informatica
Marco Lazzari Facoltà di Scienze della formazione, anno accademico 2009- 2010 Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
1, 2, 3, 4A e 4B
- FdI 1 – 1 ° anno SdE
- FdI 2 – 1 ° anno Psi
- 5 cfu teoria
- 2 cfu pratica
- FdI 3 – 3 ° anno SdE
- FdI 4° e 4B – 2 ° anno Psi Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
1, 2, 3, 4A e 4B
- M. Lazzari, A. Bianchi, M. Cadei, C. Chesi. S. Maffei Informatica umanistica McGraw-Hill, 2010 capitoli 1, 2, 3, 5, 6 (tutti tranne linguistica)
- FdI 2 aggiunge Calc – vedi sito Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
1, 2, 3, 4A e 4B
- www.unibg.it/lazzari
- www.pluriversiradio.it
- www.marcolazzari.net/blog
- www.ateneonline.it/lazzari Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Divagazione fondativa
- hardware
- software Marco Lazzari – Fondamenti di informatica antichità 1800 1950
Computer e conoscenze
- la crescita del patrimonio delle conoscenze umane nel tempo
- gestire la crescita
Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
La marea dell’informazione
- Nel 1985 il numero dei documenti nel mondo raddoppiava ogni cinque anni.
- Nel 1989 raddoppiava ogni tre anni.
- Nel 1991 ogni anno.
- Nel 1994 ogni nove mesi.
- Nel 2010 ... Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
La marea dell’informazione
- Nel 2007 calcolati 161 miliardi di Gigabytes di documenti, stimati 6 volte tanti entro il 2010
- Nel 2008 281 miliardi, stima 2010 rivista a 10 volte Fonte: International Data Corporation Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Obiettivi
- CONSAPEVOLEZZA : capire le tecnologie, dominare gli strumenti
- nuovi bisogni, nuove opportunità
- latinorum degli informatici
- uso degli strumenti - l’informatica nella nostra esperienza Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Capire le tecnologie
- tecnologia come protesi relazionale:
- per es.: con lo strumento informatico comunico meglio, più in fretta, con più corrispondenti, più efficacemente
- l’inversione della metafora:
- dal “cervello elettronico” per spiegare l’informatica ai comuni mortali…
- al “software della mente” per spiegare un evento comunicativo Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Capire le tecnologie
- dal sistema di calcolo con dispositivi di comunicazione
- al sistema di comunicazione con dispositivi di calcolo Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Capire le tecnologie
- Quest'anno le estrazioni dei numeri vincenti della lotteria Italia saranno fatte con sofisticati sistemi elettronici governati da supercomputer - e quindi nulla si potrà inceppare. ( l'ha detto il Telegiornale )
Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Latinorum
- … basterà che tu faccia loro presente che il server ed il router hanno problemi di broadcasting (colpa del gateway) e che il push sullo stack rischia l'overflow e il crash di tutto il web. Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Informatica?
- quale connotazione?
- scienza: rappresentazione, trattamento dell'informazione
- ingegneria: strumenti, prodotti, progetto, ciclo di vita
- servizio: dalla parte dell'utente Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Informatica
- sistemi e metodi (tecnologie e processi) per: - creare - raccogliere - elaborare - immagazzinare - trasmettere informazioni con un elaboratore elettronico digitale Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Informatica
- riduzione dei tempi di elaborazione
- maggiore affidabilità (minore probabilità di errore)
- liberazione dell’uomo da incombenze noiose
- più facile e diffuso accesso a elaborazioni che richiederebbero all’uomo competenze poco comuni Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Terminologia
- calcolatore – computer – computer science
- elaboratore – ordinateur
- macchina
- tecnologia dell’informazione – information technology
- e della telecomunicazione TIC – ICT Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Dati informazione conoscenza
- dato come sequenza di simboli
- “3” “7” “,” “3”
- attribuendo un significato ottengo un’informazione: febbre a 37,
- disponendo di regole per il trattamento dell’informazione, posso ottenerne conoscenza: “si sta a casa!”
Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Linguaggi formali
- alfabeto finito di simboli
- grammatiche formali: regole sintattiche per specificare le combinazioni “ben formate” dei simboli
- semantiche formali: attribuzione di significati Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Codifica dell’informazione
- alfabeto binario
- binary digit – bit – 0 / 1
- dispositivi bistabili
- foro in una scheda
- polarizzazione magnetica
- carica elettrica
- passaggio di corrente
- passaggio di luce Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Codifica dell’informazione
- disponibilità di matematica binaria affidabile
- 8 bit = 1 byte
- quante informazioni con n bit? Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Codifica dell’informazione
- 1 bit 0 1 2 info
- 2 bit 00 01 10 11 4 info
- 3 bit 000 001 010 011 100 101 110 111 8 info
- n bit: 2 n^ info Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Equivalenze
Prefisso sistema binario SI Kilo 210 (= 1.024) 103 (= 1.000) Mega 220 (= 1.024 * 1.024) 106 (= 1.000.000) Giga 230 109 Tera 240 1012 Peta 250 1015 Exa 260 1018 Zetta 270 1021 Yotta 280 1024
La macchina di von Neumann
memoria CPU ingresso uscita
Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Paradigmi
- la macchina che esegue
- la macchina che ragiona
- la macchina che apprende
- la macchina che si emoziona Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Paradigmi
- macchina operatrice
- macchina il cui comportamento simula comportamenti intelligenti
- macchina la cui struttura si ispira a quella del cervello e si propone come suo modello
La macchina che esegue
DATI PROBLEMA ANALISI CODIFICA ALGORITMO PROGRAMMA ESECUZIONE RISULTATI Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Le origini
- abaco e pallottoliere: greci, civiltà precolombiane, cinesi
- Pascal (1642) costruisce la Pascaline : somme
- Leibniz (1690) costruisce una calcolatrice: moltiplicazioni Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
XIX secolo
- Babbage (1812), macchina per le differenze: calcolo di tabelle numeriche
- Babbage ideò la macchina analitica , prefigurando i calcolatori programmabili
- Hollerith e il censimento americano 1890 (7anni/1mese) Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
L’impulso dalla II guerra
- la seconda guerra mondiale dà un forte impulso alla ricerca (calcoli balistici, interpretazione di codici cifrati)
- transizione dalla calcolatrice al calcolatore programmabile, dalla meccanica ai dispositivi elettrici
Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Qualche esempio
- USA (1946): ENIAC Electronic Numerical Integrator And Calculator, valvole termoioniche, Univ. of Pennsylvania (J. Presper Eckert); 300 moltiplicazioni al secondo ; clock: 1/100.000 di secondo ; programmazione tramite collegamento di circuiti
Sintesi storica
Generazione Tecnologia Periodo Prima Valvole 1945 - 55 Seconda Transistor 1955 - 65 Terza Circuiti integrati 1965 - 80 Quarta Microprocessori 1980 - … Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Storia: prima generazione
- macchine costose, grosse, uniche o in pochi esemplari
- tecnologia: valvole termoioniche
- linguaggio di programmazione: linguaggio macchina
- usate da specialisti
- IBM serie 700 Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Storia: terza generazione
- multiprogrammazione
- mainframe e minicomputer; general purpose
- time-sharing: ogni utente un terminale
- IBM serie 360/370; Digital PDP e VAX Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Quale informatica?
- informatica centralizzata: elaboratore centrale con terminali stupidi
- gestione centralizzata (il centro EDP)
- un solo elaboratore per molti utenti Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Storia: quarta generazione
- (Very) Large Scale Integration: microprocessori
- Intel, Motorola, Zilog
- Personal computer, workstation, elaborazione personale
Classi di calcolatori
- personal computer / home computer
- desktop / tower / small form factor
- laptop (mobilità)
- notebook / subnotebook / tablet PC / netbook
- Personal Digital Assistant (palmtop, handheld, pocket PC)
- console / media center / home theater Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Classi di calcolatori
- workstation
- minicomputer
- mainframe
- supercomputer
- tutto è relativo: gli attuali PC sono centinaia di volte più veloci del Cray- 1 che nel 1976 costava oltre 8 milioni di dollari Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Processore
- esegue istruzioni
- istruzioni prelevate dalla memoria
- i risultati sono scritti in memoria
- unità aritmetico logica (ALU)
- unità di controllo (UC)
- instruction register (IR)
- program counter (PC)
- registri aritmetici Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Ciclo del processore
- lettura da memoria (fetch)
- decodifica
- esecuzione
- scrittura Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Ciclo del processore
- passo dettato dal clock
- frequenza di clock => velocità
- hertz (impulsi al secondo)
- attualmente GHz ( miliardi )
- dell’ENIAC abbiamo detto: clock: 1/100.000 di secondo Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Memoria centrale
- memoria di supporto per la CPU
- RAM – Random Access Memory
- celle di memoria, gruppi di 8 bistabili
- circuiti elettronici integrati
- volatilità
- acceso diretto
- attualmente GB Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Memoria ROM
- Read Only Memory
- scritta in fase di produzione
- EPROM: Erasable Programmable
- istruzioni di inizializzazione
- bootstrap Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Memorie di massa
- memorie secondarie
- permanenza
- maggior capacità, minor costo
- minore velocità
- supporti rimovibili + drive
- backup Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Memorie di massa
- memorie magnetiche: dischi
- floppy disk FD 3.5” 1.44MB
- hard disk HD vari piatti in vetro o lega d’alluminio ricoperti di uno strato ferromagnetico + perno di rotazione 3.5”/2.5” 100GB – 2TB
- lettura / scrittura: testine
- HD sempre in rotazione, FD solo se Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Dischi magnetici
Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Dischi magnetici
Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
- formattazione
- (de)frammentazione
- ridondanza: dischi RAID (affidabilità)
Evoluzione del PC
CCaCaarrraaatttttteeerrriiissstttiiicccaaa 119199888111 119199999111 119199999666 220200110100 CPU 8088 80486 Pentium Pentium Dual Core Frequenza di clock 4.77 MHz 50 MHz 120 MHz 2.7 GHz Memoria centrale (max) 256 KB 64 MB 128 MB 4 GB Schermo (densità) 320x200 640x480 1024x768 1440x Schermo (colori) 4 256 24 bit 32 bit Hard disc (capacità) 10 MB 640 MB 1.2 GB 500 GB Floppy disc (dimensioni) 5.25" 3.5" 3.5" Chi?! Floppy disc (capacità) 360 KB 1.44 MB 1.44 MB Che?!
Periferiche
- comunicazione seriale: 1 bit
- comunicazione parallela: 1 byte
- un dispositivo può offrire varie interfacce di comunicazazione Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Connessioni in un PC
- connettore interno all’UC per connettere lettore floopy a controller
- connettori interni paralleli e seriali per dischi rigidi
- connettori PS/2 per tastiera e mouse
- connettore video
- connettori minipack per scheda audio verso microfono, speaker, ... Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Connessioni in un PC
- porta parallela (Centronics, printer port) per stampante
- connettore RJ11 per connettere modem/fax a linea telefonica
- connettore RJ45 per rete
- connettori USB per connessione seriale di interfaccia USB a...
- connettori FireWire per connessione seriale simile a USB Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Connessioni in un PC
- interfaccia infrarossa IrDA per collegamento seriale a infrarossi di mouse, tastiere, stampanti
- interfaccia Bluetooth per collegamento seriale wireless (onde radio) simile a IrDa Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Tastiera
- tasti alfanumerici
- tasti modificatori (shift, ctrl, ...)
- tastierino numerico (BlocNum!!!)
- tasti funzione (F1 help)
- frecce Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Video
- dimensione dell’immagine: diagonale in pollici (3” 15” 17” 24”)
- rapporto d’aspetto: 4:3 16:
- risoluzione: numero di pixel (1024x768 1280x1024 1680x1050)
- profondità di colore: milioni di colori, 24 bit, 32 bit
- luminosità, contrasto, frequenza di aggiornamento, angolo di visibilità Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Video
- raggi catodici (CRT)
- cristalli liquidi
- plasma Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Altro I/O
- dispositivi di puntamento
- stampanti
- formato
- colori
- risoluzione DPI (dots per inch) 300 9600
- velocità ppm (pages per minute)
- multifunzione / di rete
- getto / laser / impatto Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Acquisizione immagini
- digitalizazione
- scanner piano / manuale / per pellicola
- profondità di colore (24 bit)
- risoluzione ppi (pixels per inch) 1200 / 5400 – 19200 risoluzione interpolata
- riconoscimento dei caratteri (OCR)
- macchine fotografiche
- lettori di codici Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Linguaggi e programmi
- linguaggio macchina
- linguaggi assemblatori: le istruzioni binarie sono associate a istruzioni mnemoniche in inglese “ADD”
- programmi assemblatori: leggono assembler, generano linguaggio macchina Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Linguaggi e programmi
- linguaggio di programmazione (ad alto livello)
- i comandi corrispondono a complesse sequenze in linguaggio macchina
- compilatori / interpreti
- macchina astratta Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Software
- applicativo: programmi che risolvono particolari problemi in determinati ambienti - videoscrittura - foglio elettronico - presentazioni multimediali - gestioni di basi di dati
- di base: programmi che consentono l’interazione con il calcolatore Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Gestione dei file
- file system; file manager
- struttura logica gerarchica
- radice, cartelle, files
- pathname:
- c:\lezioni\fondamenti\lucidi.ppt
- /usr/lazarus/doc/paper
- riferimenti / collegamenti / link Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Gestione dei file
- formato
- dimensioni
- data e ora di creazione
- data e ora dell’ultima modifica
- autorizzazioni Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Gestione delle interazioni
- interazione uomo – calcolatore locale (videoscrittura)
- interazione uomo – calcolatore remoto (client server)
- interazione tra uomini mediata dal calcolatore (chat) Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
Interfaccia utente
- a caratteri / grafica
- autenticazione
- dimostrazione di conoscenza: credenziali d’accesso (user name e password)
- dimostrazione di possesso: l’utente deve possedere un oggetto fisico, per es. smart card
- dimostrazione di caratteristiche fisiche: fingerprint scanner Marco Lazzari – Fondamenti di informatica
