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Introduzione all'Informatica: Storia, Linguaggi e Struttura, Appunti di Elementi di Informatica

Fondamenti di informatica - esame con Baroni

Tipologia: Appunti

2018/2019

Caricato il 28/10/2019

Arianna98.B
Arianna98.B 🇮🇹

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INFORMATICA 4
Terminologia: "INFORMATICA", il termine nasce intorno agli anni '60, dal termine francese
"informaque" cioe' dall'unione di due termini informazione e automaca. E' una disciplina tecnico
scien�fica che si occupa di macchine in grado di elaborare automacamente l'informazione. Ci permee
di: ridurre i tempi e la faca, e' uno strumento molto piu' adabile e compie elaborazioni, anche molto
dicili, che richiedono competenze specializzate.
Alla base dell'informazione troviamo l'elaborazione. L'informazione deve essere un dato di po
quantavo per essere elaborato dal computer, signica che bisogna prima tradurre l'informazione in
numeri perche' la macchina possa analizzarlo. Chiamato un tempo "calcolatore", oggi ulizziamo il
termine inglese "computer".
ITC/TIC ---> tecnologia dell'informazione e della comunicazione + telecomunicazioni, cioe' trasmissioni
dell'informazione a distanza.
In passato il suo compito era quello di elaborare le informazioni ma al giorno d'oggi soovaluamo
questa funzione e lo ulizziamo maggiormente per la comunicazione.
Ancora prima del numero pero' troviamo la scomposizione in simboli, da cui deriva che un insieme di
simboli formano un dato su supporto sico e insieme ad una proprieta' formano un informazione che
sulla base di regole mi consente di produrre conoscenza. (es: 3 e 8 sono simboli, insieme formano il
numero 38 che associato alla proprieta' dei gradi indicano la temperatura corporea che di conseguenza
sulla regola che questa variazione di temperatura indica la febbre io posso produrre la conoscenza che
ho la l'inuenza.
LINGUAGGI:
Possono essere di due pi:
- Naturali: intendiamo la comunicazione tra gli uomini dov'e' presente una potenziale polisemia, cioe'
una pluralita' di signica delle parole, che produce possibili ambiguita' e errori di interpretazione.
Questa ambiguita' puo' essere pero' eliminata dal contesto della conversazione.
- Formali: avviene in specici seori scien�fici, come la matemaca e l'informaca. Questo po di
linguaggio esclude ogni po di ambiguita' in quanto e' un linguaggio formato da: un alfabeto nito di
simboli, una grammaca formale, ossia regole sintache per la combinazione di simboli, e da una
semanca formale, cioe' il signicato delle frasi e' ben denito dal linguaggio formale.
La stessa informazione puo' essere codicata con simboli e modalita' diverse. Per esempio, il numero 10
puo' essere espresso con le dita, con dieci sassolini, in leere, in numero; ques sono tu codici per
esprimere la stessa quanta'.
NEI CALCOLATORI?
L'informazione viene codicata in bit (cifra binaria). Si ulizza un alfabeto di 2 simboli chiamata
notazione binaria. Un bit può assumere due congurazioni possibili: 0-1. Valori rappresentabili in
disposivi bistabili (due sta: per esempio il passaggio di corrente o di luce). Tue le informazioni sono
rappresentate da sequenze di bit.
- Contare in base 10: 5+5, 4+6, 3+7, 2+8, 1+9 denomina amici del 10.
- Contare in base 2: 2 bit sarà 4, quindi 2 alla seconda. 3 bit sarà 8, quindi 2 alla terza.
8 bit sono 1 byte, unità di misura in informaca.
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INFORMATICA 4

Terminologia: "INFORMATICA", il termine nasce intorno agli anni '60, dal termine francese "informa�que" cioe' dall'unione di due termini informazione e automa�ca. E' una disciplina tecnico scien�fica che si occupa di macchine in grado di elaborare automa�camente l'informazione. Ci perme�e di: ridurre i tempi e la fa�ca, e' uno strumento molto piu' affidabile e compie elaborazioni, anche molto difficili, che richiedono competenze specializzate. Alla base dell'informazione troviamo l'elaborazione. L'informazione deve essere un dato di �po quan�ta�vo per essere elaborato dal computer, significa che bisogna prima tradurre l'informazione in numeri perche' la macchina possa analizzarlo. Chiamato un tempo "calcolatore", oggi u�lizziamo il termine inglese "computer". ITC/TIC ---> tecnologia dell'informazione e della comunicazione + telecomunicazioni, cioe' trasmissioni dell'informazione a distanza. In passato il suo compito era quello di elaborare le informazioni ma al giorno d'oggi so�ovalu�amo questa funzione e lo u�lizziamo maggiormente per la comunicazione. Ancora prima del numero pero' troviamo la scomposizione in simboli, da cui deriva che un insieme di simboli formano un dato su supporto fisico e insieme ad una proprieta' formano un informazione che sulla base di regole mi consente di produrre conoscenza. (es: 3 e 8 sono simboli, insieme formano il numero 38 che associato alla proprieta' dei gradi indicano la temperatura corporea che di conseguenza sulla regola che questa variazione di temperatura indica la febbre io posso produrre la conoscenza che ho la l'influenza. LINGUAGGI: Possono essere di due �pi:

  • Naturali: intendiamo la comunicazione tra gli uomini dov'e' presente una potenziale polisemia, cioe' una pluralita' di significa� delle parole, che produce possibili ambiguita' e errori di interpretazione. Questa ambiguita' puo' essere pero' eliminata dal contesto della conversazione.
  • Formali: avviene in specifici se�ori scien�fici, come la matema�ca e l'informa�ca. Questo �po di linguaggio esclude ogni �po di ambiguita' in quanto e' un linguaggio formato da: un alfabeto finito di simboli, una gramma�ca formale, ossia regole sinta�che per la combinazione di simboli, e da una seman�ca formale, cioe' il significato delle frasi e' ben definito dal linguaggio formale. La stessa informazione puo' essere codificata con simboli e modalita' diverse. Per esempio, il numero 10 puo' essere espresso con le dita, con dieci sassolini, in le�ere, in numero; ques� sono tu� codici per esprimere la stessa quan�ta'. NEI CALCOLATORI? L'informazione viene codificata in bit (cifra binaria). Si u�lizza un alfabeto di 2 simboli chiamata notazione binaria. Un bit può assumere due configurazioni possibili: 0-1. Valori rappresentabili in disposi�vi bistabili (due sta�: per esempio il passaggio di corrente o di luce). Tu�e le informazioni sono rappresentate da sequenze di bit.
  • Contare in base 10: 5+5, 4+6, 3+7, 2+8, 1+9 denomina� amici del 10.
  • Contare in base 2: 2 bit sarà 4, quindi 2 alla seconda. 3 bit sarà 8, quindi 2 alla terza. 8 bit sono 1 byte, unità di misura in informa�ca.

Quante informazioni? 1 bit saranno due informazioni, 2 bit saranno 4 informazioni, 3 bit saranno 8 informazioni, quindi il numero di bit va elevato alla seconda per scoprire quante informazioni può elaborare un calcolatore. ELABORAZIONE DELL'INFORMAZIONE:

  • creazione (codifica)
  • modifica/eliminazione
  • confronto
  • conservazione (memorizzazione)
  • trasmissione (diffusione) L'elaborazione di un informazione parte da un input, viene codificata l'informazione su un supporto, trasmissione fisica del supporto (nuovi da�) che è un processo che si avvale di algoritmi (sequenze di istruzioni che indicano le operazioni da eseguire), infine i da� vengono decodifica� in una nuova informazione. Output. AUTOMAZIONE:
  1. Carta e penna
  2. Calcolatrice
  3. Calcolatore (memoria, da�, istruzioni) LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Sono linguaggi formali proge�a� per descrivere algoritmi (istruzioni) in modo da poter essere esegui� da un moderno calcolatore. Essi hanno: sintassi semplice, seman�ca limitata, assenza di ambiguita' (es: Pascal, Basic, Java). SISTEMI PER L'ELABORAZIONE: STORIA
  • Si comincio' dal calcolo delle dita e delle falangi;
  • Si passo' poi all'abaco (rappresentazione numerica posizionale);
  • Regolo calcolatore (strumento di calcolo analogico);
  • Pascalina (calcolatrice meccanica);
  • Macchina anali�ca (primo calcolatore programmabile);
  • Macchina a disposi�vi ele�rici (seconda Guerra Mondiale);
  • Colossus;
  • ENIAC, fu il primo proge�o del calcolatore ele�ronico universale, significa che non e' programmato per una sola azione ma svolge molteplici azioni. Funziona con 18 000 valvole e agivano su questa macchina 6 persone);
  1. Bus: e' un canale per lo scambio di informazioni. MACCHINA DI VON NEUMANN: INPUT ---> MEMORIA ---> OUTPUT CPU La CPU elabora i da� contenu� nella memoria sulla base di istruzioni a�raverso codifica binaria, chiamato linguaggio macchina che spiega il funzionamento della macchina. Due calcolatori sono compa�bili se i CPU possiedono lo stesso linguaggio macchina. HARDWARE E SOFTWARE: terminologia
  • Hardware: "componente dura", la ferraglia.
  • So�ware: "componente morbida", definito da Alan Turing vissuto nella seconda Guerra Mondiale. Aveva il compito di decriptare i messaggi cripta� dai tedeschi. La macchina dei tedeschi si chiamava ENIGMA, dove le informazioni criptate venivano scri�e su carta solubile cosi' che potessero ogni volta essere distru�e e cambiare le istruzioni e i da� del disposi�vo. (The imita�on game)

STRUTTURA DEL CALCOLATORE Unita' centrale ---> case, formato dalla ventola (il disposi�vo rischia di surriscaldarsi quindi la raffredda), alimentatore (che si collega alla corrente ele�rica e fa funzionare il calcolatore), scheda madre. HARDWARE

  1. Processore, CPU;
  2. Memoria centrale, RAM;
  3. Memoria di massa (dischi e nastri magne�ci; dischi o�ci; memorie flash), DISCO RIGIDO;
  4. Periferiche (tas�era e disposi�vi di puntamento; video e audio; stampan� e disposi�vi per immagini; periferiche combinate).
  1. Central Processing Unit (CPU), esegue istruzioni prese dalla memoria, modifica ed elabora i da� a�raverso la codifica binaria. Sfru�a i registri che sono piccole e veloci unita' di memorizzazione interna. E' composto da un ciclo con�nuo di 4 a�vita' e queste operazioni sono scandite da un disposi�vo "clock" che indica la velocita' del sistema, la frequenza del clock si misura in hertz che corrispondono al numero di impulsi al secondo. Ciclo con�nuo del processore: 4 a�vita' Avviene prima di tu�o la le�ura dell'istruzione dalla memoria, viene memorizzata l'istruzione nel registro. Il PC garan�sce l'ordine di esecuzione, normalmente sequenziale. Successivamente viene decodificata l'istruzione, che corrisponde al capire che operazioni eseguire e su quali da�. Avviene poi l'esecuzione e infine la scri�ura nella memoria. Poi ricomincia il ciclo nuovamente.
  2. Random Access Memory (RAM): memoria centrale vs memorie secondarie o di massa. Interagisce con la CPU per leggere e scrivere le istruzioni per l'elaborazione dei da� a�raverso codifica binaria. E' un insieme di unita' elementari di memorizzazione chiamate celle, ciascuna iden�ficata da un indirizzo numerico. E' composta da circui� integra� ed e' cara�erizzata da vola�lita', ossia non tra�ene nessun

dato, quando il disposi�vo viene spento ogni informazione si elimina automa�camente; rapido accesso e di conseguenza accesso dire�o. MEMORIE: �pi di accesso ~ sequenziale: per leggere una cella bisogna leggere quelle che la precedono, esempio nastri magne�ci; ~ dire�o: accesso immediato, dato un indirizzo di cella (RAM); ~ misto: dire�o e sequenziale; ~ associa�vo: accesso guidato dal contenuto riscontrato nelle celle.

3) MEMORIE DI MASSA O SECONDARIE

Disposi�vi per la memorizzazione. La memoria e' persistente, che contenga il piu' possibile le innformazioni. Maggior capacita', nel senso che contengono un peso maggiore di informazioni. Minor costo. Tempi di accesso piu' lungo, rela�vo ai tempi della macchina. Le memorie possono essere fisse o removibili (chiave�e USB, dischi). Il contenuto e' molto piu' prezioso del supporto, bisogna fare il backup per conservare il contenuto se si dovesse verificare un guasto. Un esempio di memoria secondaria e' il disco rigido e i nastri magne�ci. E' un supporto con suuperficie con strato ferromagne�co piu' una tes�na che magne�zza/scrive e legge i da�. Il disco rigido o HARD DISK, composto da uno o piu' dischi pia� e puo' essere esterno o interno. Ha un diametro di 3,5" per desktop e 2,5" per notebook. Ha una capacita' di 100 GB a 2TB. La funzione principale e' quella della forma�azione. Alta funzione e' la deframmentazione, ossia la riorganizzazione piu' funzionale dei blocchi. Un ul�ma funzione e' la ridondanza, ossia la duplicazione dei da� su piu' suppor�. Un altro esempio di memorie secondarie e' il nastro magne�co. Un altro ancora sono i dischi o�ci: sono suppor� rimovibili in apposi� drive o le�ori le� con luce laser. Formato da pit o fosse e land, piu' una tes�na. Esistono vari �pi di dischi o�ci: CD ROM, che viene u�lizzato solo per la le�ura; WORM, sono CD scrivibili (masterizzatore); RW, disposi�vi gia' scri� che possono essere riscrivibili. Si stanno diffondendo sempre di piu' le MEMORIE FLASH, il cui contenuto viene scri�o o cancellato o riscri�o quindi riprogrammato a�raverso processi ele�rici appunto su queste memorie. Nonostante i cos� e le dimensioni siano contenu�, ha comunque buone capacita'. Esempi di queste memorie sono le chiave�e USB e le Memory Card. PRINCIPIO DI LOCALITA' VS COLLO DI BOTTIGLIA Si occupa del rallentamento dello scambio di informazioni, non garantendo piu' efficacia e velocita', e' possibile che la macchina a�vi due principi: il principio di localita' temporale, ossia la macchina andra' a riu�lizzare gli stessi spazi o celle che aveva u�lizzato in precedenza; diverso e' il principio di localita' spaziale, ossia la macchina andra' ad u�lizzare delle celle vicine, per cui risparmia tempo. Si chiama CACHE una piccola memoria, piu' piccola e piu' veloce di un'altra memoria, che man�ene una copia degli ul�mi da� usa� in memoria per poterli recuperare piu' velocemente. GERARCHIE DI MEMORIA

  1. Registri della CPU, cen�naia di byte, sara' piu' veloce ad elaborare i da� ma meno capacita' di tra�enerle;

COMBINAZIONI DI PERIFERICHE

Le preceden� sono singole. Queste sono piu' complesse come i sistemi di realta' virtuale o realta' aumentata, che troveremo nei musei in opere che sono state in parte distru�e, per ricostruire in parte le origini di quell'opera o di quel monumento storico. Ques� strumen� vengono utlizza� anche come aiuto per i bambini con disabilita' o per gli anziani con patologie in quanto aiuta le relazioni. Un altro esempio di combinazioni periferiche e' il Google Glass (smartphone occhiali). LIM, lavagna mul�mediale. CARATTERISTICHE DEI CALCOLATORI: CLASSI

  • velocita';
  • capacita' di memoria, tra�enere piu' o meno memoria;
  • affidabilita';
  • sicurezza, protezione dei da�;
  • periferiche, presenza di un sistema esterno;
  • conne�vita';
  • dimensioni (trasportabilita');
  • modularita' (sos�tuzione per standardizzazione);
  • scalabilita'. PERSONAL COMPUTER: PC (da scrivania) Nasce negli anni '70. Mono-utente, utlizzato da un solo utente. Home computer, ossia computer u�lizza� da chiunque, per non esper� con programmi pacche�zza�. LAPTOP Favorisce la mobilita' e possiede componen� integra�. Esempi: Notebook, Netbook, Tablet. PALMARI/ INTRATTENIMENTO/COMPUTER MULTIUTENTE

II CAPITOLO: SOFTWARE ISTRUZIONI E ALGORITMO

  • Memoria: Da� + istruzioni per l'elaborazione (so�ware);
  • Algoritmo: sequenza di istruzioni elementari che un esecutore, o calcolatore, deve seguire (ordine ben preciso di input - elaborazione - output); linguaggio comprensibile. LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE E' il linguaggio che si usa per descrivere un algoritmo in modo da poter essere esegui� da un calcolatore. Il programmatore insegna algoritmi ai calcolatori sscrivendo programmi, file di testo. Il linguaggio macchina e' il linguaggio di programmazione, il linguaggio della CPU cioe' una sequenza di bit. Il linguaggio assemblatore.

TRADUTTORI

Linguaggi di programmazione di alto livello, come Java, Basic e Pasca (PROGRAMMA SORGENTE), media� da tradu�ori in linguaggio macchina (PROGRAMMA OGGETTO). I tradu�ori traducono e consentono di eseguire lo stesso programma su calcolatori diversi. Possono essere di due �pi: compilatore, che traduce l'intero programma, e interprete, che traduce singole istruzioni eseguite dire�amente. MACCHINA DI A. TURING Si tra�a di un disposi�vo astra�o, mai realizzato, per l'elaborazione dell'informazione. La sua finalita' e' quella di studiare le proprieta' dell'elaborazione automa�ca dell'informazione e degli algoritmi. E' composto da un alfabeto finito di simboli. E' formato da un nastro di lunghezza inifinita diviso in celle, una tes�na in grado di leggere e scrivere le celle, insieme finito di sta� (stato iniziale e finale), registro di stato (stato corrente) e da una tabella delle azioni che registra le azioni da compiere. INGEGNERIA DEL SOFTWARE E LICENZE Seguono il ciclo di vita di un so�ware Un so�ware puo' essere diffuso a�raverso 3 �pi di licenze:

  • Licenza d'uso, ovvero che ha un uso limitato, copia vietata;
  • Licenza shareware, in prova per un certo tempo;
  • Licenza freeware, distribuito gratuitamente e l'utente puo' installare il proprio so�ware, ma magari ha determina� altri vincoli. Il so�ware libero e so�ware oper source, che viene distribuito gratuitamente con la versione sorgente (cioe' il codice) per studio, modifiche e ridistribuzione, per migliorare il so�ware. Per esempio: Open Office.

TIPOLOGIE DI SOFTWARE

  • so�ware di base: interazione utente-calcolatore (sistema opera�vo come Android, compilatori, assemblatori) che perme�e anche a noi uten� medi di u�lizzare il so�ware;
  • so�ware applica�vo: applicazioni che supportano l'utente in specifici campi applica�vi (spesso in pacche�). Esempi: videoscri�ura (word), desktop publishing, grafica e fotoritocco, produzione di presentazioni mul�mediali, videogiochi. SISTEMA OPERATIVO Ha un u�lizzo generale. Interazione h-m. La sua funzione e' quella di ges�re le risorse. Esecuzione so�ware applica�vo. Cos�tuito da piu' macchine virtuali stra�ficate (interfaccia: nuove funzionalita' agli stra� superiori dalla macchina fisica ai programmi applica�vi, all'utente). - Nucleo: CPU.
  • Gestore della memoria: RAM.
  • Gestore dei disposi�vi I/O: periferiche.
  • File system: memorie di massa.
  • Gestore della rete: rete.
  • Interprete dei comandi: interazione utente.
  • uomo-calcolatore locale (no rete)
  • uomo-calcolatore remoto (es. client-server)
  • uomo-uomo (es. chat) INTERFACCIA UTENTE Ges�sce l'interazione uomo/macchina. Inizio sessione SO --> auten�cazione utente dimostrando: conoscenza (credenziali), possesso (smart card e smili), cara�eris�che fisiche (da� biometrici). Possibili diverse autorizzazioni: amministratore di sistema, operatore di sistema (alcune operazioni), programmatore (applicazioni per altri uten�), utente applica�vo. GUI e WYSIWYG (Acronimo di What You See Is What You Get) SOFTWARE MALIGNO (MALWARE)
  • Virus: blocco di codice infe�o in un programma comune
  • Worm: intero programma che si diffonde e genera problemi sulla rete
  • Trojan: programma d'u�lita' che indebolisce il sistema
  • Spyware: raccoglie info sull'utente senza autorizzazione
  • Adware: proposta con�nua di pubblicita' non richiesta
  • Crimeware: furto d'iden�ta'
  • Hoax (bufala) e Spam Soluzioni: Firewall (hardware o so�ware) e An�virus. CODIFICA DELL'INFORMAZIONE Tu�e le informazioni vengono codificate tramite la codifica binaria (suoni, numeri, tes�, immagini). Le informazioni per essere codificate si presentano tramite bit, cioe' sequenze di 0 e 1. Rappresentazione dei numeri: decimale posizionale; non posizionale (sistema addi�vo); posizionale non decimale. Codifica binaria: per rappresentare i numeri --> notazione binaria posizione, cifre 0 e 1 vengono mol�plicate per la potenza di 2. 1 nibble e' la sequenza di 4 bit, quindi 2 alla quarta. 1 byte e' la sequenza di 8 bit, quindi 2 all'o�ava. Si possono fare diverse conversioni: da binario a decimale; da decimale a binario; da binario a esadecimale. (mancano tre lezioni, confronta il libro!!)