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TEORIA INFORMATICA
- CONCETTI BASE..................................................................................................................................................................... Sommario
- HELLO WORLD!.................................................................................................................................................................
- Introduzione storica......................................................................................................................................................
- LA RAPPRESENTAZIONE DELL’INFORMAZIONE.................................................................................................................
- Che cos’è un dato?........................................................................................................................................................
- Che cos’è un’informazione?..........................................................................................................................................
- Conversione ed elaborazione........................................................................................................................................
- Sistemi fisici e artificiali.................................................................................................................................................
- BIT, BYTE, MB, GB ecc.......................................................................................................................................................
- Unità di misura dell’informazione.................................................................................................................................
- CODICI E CODIFICA BINARIA..............................................................................................................................................
- CODIFICA DEL TESTO.............................................................................................................................................................
- LA CODIFICA DEL TESTO: LA CODIFICA DEI CARATTERI.....................................................................................................
- Differenza tra codifica, struttura e forma dei caratteri.................................................................................................
- LA CODIFICA DEI CARATTERI -STANDARDIZZAZIONE....................................................................................................
- CODICE ASCII.................................................................................................................................................................
- Set di caratteri Windows (ANSI)....................................................................................................................................
- LA CODIFICA DEL TESTO: LA VISUALIZZAZIONE DEI CARATTERI......................................................................................
- I FONT.........................................................................................................................................................................
- LA CODIFICA DEL TESTO: STRUTTURA E FORMATI..........................................................................................................
- Testi non formattato...................................................................................................................................................
- Strutturare un testo: “non solo formattare” un testo.................................................................................................
- Tipi di formati di codifica.............................................................................................................................................
- Formati di videoscrittura più usati..............................................................................................................................
- CODIFICA DELLE IMMAGINI................................................................................................................................................
- IMMAGINE DIGITALE.......................................................................................................................................................
- Vettoriale vs. raster.....................................................................................................................................................
- DPI VS. PPI...................................................................................................................................................................
- Profondità di colore....................................................................................................................................................
- Modello colore............................................................................................................................................................
- Spazio colore (gamma o gamut)..................................................................................................................................
- Profilo colore ICC (International Color Consortium)....................................................................................................
- Compressione.............................................................................................................................................................
- Software......................................................................................................................................................................
- VIDEO DIGITALE.................................................................................................................................................................. - Risoluzioni di un video................................................................................................................................................
- AUDIO DIGITALE.................................................................................................................................................................. - Quantizzazione............................................................................................................................................................ - Compressione............................................................................................................................................................. - MP3 (MPEG 1 – Layer 3)............................................................................................................................................. - MIDI (Musical Instrument Digital Interface)................................................................................................................ - MIDI VS. WAVEFORM..................................................................................................................................................
- IL CALCOLATORE.................................................................................................................................................................
- IL CALCOLATORE.............................................................................................................................................................
- La CPU (dal modello di Von Neumann).......................................................................................................................
- CPU E MEMORIA.............................................................................................................................................................
- Ciclo di funzionamento...............................................................................................................................................
- Istruzioni e linguaggio macchina.................................................................................................................................
- Memoria centrale.......................................................................................................................................................
- Capacità della memoria..............................................................................................................................................
- Tipi di memoria centrale.............................................................................................................................................
- UNITA’ PERIFERICHE DI INPUT/OUTPUT.........................................................................................................................
- Le unità di input..........................................................................................................................................................
- Le unità di output........................................................................................................................................................
- Le unità di I/O.............................................................................................................................................................
- Tempo di accesso degli HDD.......................................................................................................................................
- Formattazione dei dischi.............................................................................................................................................
- GERARCHIE DI MEMORIE E INTERFACCE.........................................................................................................................
- Gerarchie di memorie.................................................................................................................................................
- INTERFACCE................................................................................................................................................................
- BUS.................................................................................................................................................................................
- Che cos’è un bus?.......................................................................................................................................................
- Data Bus......................................................................................................................................................................
- Address Bus.................................................................................................................................................................
- Control Bus..................................................................................................................................................................
- Processori (CPU o Core)..............................................................................................................................................
- Microprocessori Multi-Core (più di un’unità di calcolo)..............................................................................................
- Mainboard o Motherboard (scheda principale o scheda madre)................................................................................
- Chipset o bios..............................................................................................................................................................
- Clock............................................................................................................................................................................
- I Calcolatori «Embedded»...............................................................................................................................................
- Embedded system.......................................................................................................................................................
- Firmware.....................................................................................................................................................................
- Console per videogiochi..............................................................................................................................................
- MicroController Unit (MCU)........................................................................................................................................
- Arduino.......................................................................................................................................................................
- LA PROGRAMMAZIONE.......................................................................................................................................................
- CONCETTI PRINCIPALI.....................................................................................................................................................
- PROBLEMI -ALGORITMO E PROGRAMMA...................................................................................................................
- LINGUAGGIO...............................................................................................................................................................
- Barriera di astrazione..................................................................................................................................................
- SOFTWARE E SISTEMI OPERATIVI.......................................................................................................................................
- IL SOFTWARE..................................................................................................................................................................
- Classificazione del software........................................................................................................................................
- Categorie principali.....................................................................................................................................................
- IL SISTEMA OPERATIVO...................................................................................................................................................
- Lo scenario attuale......................................................................................................................................................
- Definizione di SO.........................................................................................................................................................
- Tipi di Sistemi Operativi..............................................................................................................................................
- Macchina Virtuale e SO...............................................................................................................................................
- COMPONENTI DI UN SISTEMA OPERATIVO.....................................................................................................................
- EVOLUZIONE DEI SISTEMI OPERATIVI.............................................................................................................................
- Anni 80’.......................................................................................................................................................................
- Internet: struttura, architettura e servizi............................................................................................................................
- INTRODUZIONE ALLE RETI INFORMATICHE.....................................................................................................................
- Archi e capacità di trasmissione..................................................................................................................................
- TIPOLOGIE DI RETI...........................................................................................................................................................
- Reti personali..............................................................................................................................................................
- Reti locali.....................................................................................................................................................................
- Reti geografiche..........................................................................................................................................................
- Interconnessioni tra reti..............................................................................................................................................
- STRUTTURA DI INTERNET................................................................................................................................................
- RETE INTERNET:..........................................................................................................................................................
- Internet service provider............................................................................................................................................
- Modalità di accesso ad internet..................................................................................................................................
- ALCUNE TAPPE DI INTERNET...........................................................................................................................................
- ARPAnet......................................................................................................................................................................
- TCP/IP, Ethernet..........................................................................................................................................................
- Internetworking..........................................................................................................................................................
- NEW ECONOMY..........................................................................................................................................................
- Come comunicano i nodi di Internet...............................................................................................................................
- Protocollo di comunicazione.......................................................................................................................................
- Livelli del TCP/IP..........................................................................................................................................................
- DOMAIN NAME SYSTEM.................................................................................................................................................
- INDIRIZZI NUMERICI....................................................................................................................................................
- INDIRIZZI SIMBOLICI....................................................................................................................................................
- Gerarchia di server DNS..............................................................................................................................................
- Risoluzione dei nomi “in pillole”.................................................................................................................................
- WORLD WIDE WEB..........................................................................................................................................................
- Internet vs. world wide web.......................................................................................................................................
- TAPPE PRINCIPALI DEL WEB........................................................................................................................................
- Web browser e Web server........................................................................................................................................
- Pagine web e linguaggio HTML...................................................................................................................................
- HTTP (HyperText Transfer Protcol).............................................................................................................................
- Modello Request/Response........................................................................................................................................
- Pagine statiche e pagine dinamiche............................................................................................................................
- Siti web.......................................................................................................................................................................
- Portali web..................................................................................................................................................................
- Motori di ricerca.........................................................................................................................................................
- POSTA ELETTRONICA......................................................................................................................................................
- Netiquette...................................................................................................................................................................
- Pericoli nella posta elettronica....................................................................................................................................
- Ecosistema posta elettronica......................................................................................................................................
- Protocolli coinvolti......................................................................................................................................................
- Configurare un client di posta.....................................................................................................................................
- MIME..........................................................................................................................................................................
- CLOUD COMPUTING.......................................................................................................................................................
- Vantaggi e svantaggi...................................................................................................................................................
- INTERNET OF THINGS......................................................................................................................................................
- Network di comunicazione.........................................................................................................................................
- SICUREZZA..........................................................................................................................................................................
CONCETTI BASE
HELLO WORLD!
Che cos’è un computer? Computare dispositivo fisico che implementa il funzionamento di una macchina di Turing Esegue operazioni logiche, calcoli numerici Fin dalla nascita anni 40 si sono sviluppati molti tipi diversi di computer con però caratteristiche comuni
Introduzione storica
Pionieri anni ’30-‘
ALAN TURING
Uno dei padri dell’informatica. Introdusse concetto macchina universale. Modello matematico. Macchina di turing: meccanismo formale potenzialmente realizzabile concretamente che costituisce un modello di calcolo. Retta da regole matematiche di natura molto semplice. Ha un potere computazionale massimo, ed è equivalente a ogni altro modelli di calcolo molto più complesso. Di conseguenza dato un problema, se è computabile dalla macchina di turing allora potrà essere computabile anche da macchine più complesse. potente strumento teorico per comprendere i limiti dei calcolatori come macchine di calcolo meccanico. Congettura di church-turing : per ogni problema computabile, esiste una macchina di turing che lo può risolvere. Fondamenti teorici fondamentali JOHN VON NEUMANN Realizzò e definì quelle che erano l’architettura reale del computer: componenti fondamentali macchina universale programmale. Macchina di Von Neumann: realizzata concretamente ha portato poi alla realizzazione computer moderni (memoria e unità di controllo) V. BUSH – T.NELSON B: introduceva concetto desktop virtuale (interfaccia utente), capibile nel giro di dieci secondi anche da un principiante. definì l'importanza di avere percorsi di tipo associativo che collegano le informazioni e creò il Memex (Memory Expansion). N: il primo a coniare hypertext e a lanciare progetto che voleva arrivare ad una definizione di un’interfaccia utente semplificata. LEGGI DI MOORE (empiriche, non dimostrate) 1: la complessità di un microcircuito, misurata ad esempio tramite il numero di transitori (elementi elettronici) per chip, raddoppia ogni 18 mesi. (dimostrata dai fatti da 1970 dallo sviluppo che hanno avuto i computer. Computer sempre più piccoli ma sempre più potenti) 2: sarebbe più economico costruire sistemi su larga scala a partire da funzioni minori, interconnesse separatamente. La disponibilità di varie applicazioni, unita al design e alle modalità di realizzazione, consentirebbe alla società di gestire la produzione più rapidamente e a costi minori (sviluppo mondo delle app - piccole applicazioni su larga scala) DUGLASS ENGLEBART Sviluppa mouse. Teorizzò sviluppo dei sistemi operativi basati sulle GUI (graphical user interface)
Ai giorni nostri
Bill Gates, Steve Jobs Tim Berners Lee: definisce htlm e http (lingua mondo virtuale) Larry Page e Sergey Brin: google Mark Zuckerberg: Facebook
due concetti diversi Lancio di una moneta : due possibili risultati. Noi possiamo associare ad ognuno, un 1 e uno 0. In questo caso, alla fine del lancio, avremo il 50 percento di probabilità di avere o uno o l’altro. La quantità di informazione di evento equiprobabile, sarà tale per cui il lancio di una moneta potrà essere codificata con un bit dal punto di vista informatico. La codifica binaria del dato “lancio di una moneta” sarà 0=croce 1=testa. Quantità di info= 1 bit. Sistema binario= sempre un bit perché o testa o croce L’informazione trasmessa “lancio di una moneta” sarà una stringa binaria composta da 1 bit. (0 oppure 1). Lancio di due monete: 22 =4. avrò 4 possibili risultati equiprobabili. (ognuno da 25%) La quantità di informazione legata all’evento “lancio di 2 monete” è pari a 2 bit. La codifica binaria del dato “lancio di due monete” sarà una tra le quattro combinazioni. L’informazione trasmessa “lancio di 2 monete” sarà una stringa binaria composta da 2 bit. (00, 11, 10, 01) N.B. CODIFICA BINARIA Il bit Rappresenta l’unità elementare trattata da un elaboratoreelemento memorizzato in una cella di memoria a 2 soli stati
BYTE
Raggruppa bit. Deriva dalla parola bite (boccone). Insieme sequenziale di 8 bit. 28 =256 possibili stati N.B. Multipli bit e byte Kilobit (1000 bit 10 3 diverso da 2^10 !) , megabit, gigabit, terabit Kilobyte, megabyte, gigabyte, terabyte Importanza multipli bit e byte Multi di Bit sono importanti nelle misure delle trasmissioni dati digitali velocità di download e upload. Rete espressa in Mbit/sec (milioni di bit al secondo) Multi di byte sono importanti nel dimensionamento dei dispositivi di archiviazione dati (memorie, dischi, cloud) CODICI E CODIFICA BINARIA Definizione codice Un codice è un sistema di simboli che permette la rappresentazione dell’informazione. Simbolo: rappresenta un elemento atomico Alfabeto: insieme possibili simboli Stringhe: rappresenta una possibile sequenza ammessa nel linguaggio Linguaggio: insieme delle stringhe Cardinalità di codici: il numero elementi alfabeto Codifiche : insieme di regole che permettono di passare da un codice ad un altro. Regole di corrispondenza. Mette in corrispondenza biunivoca ogni simbolo appartenente all’alfabeto più ricco (alfabeto latino) con una stringa di simboli appartenenti all’alfabeto più ridotto (alfabeto morse) Codici numerici Notazioni di tipo posizionale i quanto ogni simbolo nella stringa assume un significato a seconda della posizione della stringa di numeri. Unità più significative a sinistra via via meno significative verso destra. Notazione decimale 10 simboli e le posizioni rappresentano i valori delle potenze di dieci. Le posizioni rappresentano le unità, le decine, le centinaia, le migliaia ecc. Es: 12 (^) (10)= 2 unità + 1 decina = 2x10^0 + 1x10^1
Codice binario (base 2) Un calcolatore rappresenta l’informazione digitale attraverso la codifica binaria che rappresenta i numeri sempre in modo posizionale La codifica binaria rappresenta numeri mediante una sequenza di 0 e 1 (vd. bit e byte)
Es: 12(10, base decimale) = 1100 (2, base binario)= 0 unità+ 0 coppie + 1 quadrupla + 1 ottupla = 0x2^0 +
0x2^1 +1x2^2 +1x2^3
Codifica ottale 8 simboli Codifica esadecimale (molto usata in informatica) 16 simboli. Numeri fino a nove + A B C D E F ES= 12 1210 =C 16 = Cx16^0
CODIFICA DEL TESTO
LA CODIFICA DEL TESTO: LA CODIFICA DEI CARATTERI
un testo è una struttura linguistica, molto complessa, contenente informazioni articolate su più livelli: simboli di alfabeti, strutture grammaticali, contesti di enunciazione, forma estetica. Rappresentazione digitale di un testo = codifica del testo come stringhe di bit si articola in almeno due livelli: Codifica dei caratteri ( codifica di basso livello, livello 0) ad ogni carattere viene associato un codice numerico binario che lo identifica univocamente Codifica di alto livello (tramite tag e linguaggi di marcatura -XML)
Differenza tra codifica, struttura e forma dei caratteri
Esistono molti modi di codificare gli insiemi dei caratteri che compongono i simboli delle lingue umane conosciute codici (morse, binario…) Esistono molti modi diversi per strutturare un testo, ossia organizzare la rappresentazione digitale delle forme di scrittura inventate dall’uomo (libro, brochure…) Esistono molti modi per renderizzare (visualizzare) lo stesso carattere in modo da caratterizzare la forma estetica: font.
LA CODIFICA DEI CARATTERI -STANDARDIZZAZIONE
La differenza dei caratteri presenti nelle varie lingue pone qualche problema di compatibilità per la gestione del testo digitale. ALLORA sono intervenuti sistemi di standardizzazione CON caratteristiche comuni Caratteristiche delle lingue basate sul testo: ogni testo può essere trattato come una successione di caratteri. I caratteri base sono in numero finito e relativamente ridotto. Per la codifica del testo è sufficiente: definire l’insieme dei caratteri da utilizzare. Stabilire una corrispondenza numerica univoca.
CODICE ASCII
Ideato nel 1961 e approvato nel 1968 (ISO/IEC 646) Usa codici binari a 7 bit (2^7 = 128 caratteri codificabili) alfabeto latino! I primi 32 codici (da 0 a 31) sono associati a caratteri di controllo “non stampabili” (ritorno a capo, avanzamento riga, tabulazione, spazi…) per costruire il testo stampabile!
piattaforme Windows, faceva riferimento alla proposta del code page all'American National Standards Institute. Ente che in realtà non l'ha mai riconosciuto come standard. RIASSUMENDO: La codifica dei caratteri di un testo permette di trasformare simboli di alfabeti umani in stringhe numeriche binarie, facili da trasmettere sulle reti di calcolatori I codici usati devono essere standardizzati per poter permettere l’interscambio delle informazioni UTF-8 è molto usato nei browser web attuali LA CODIFICA DEL TESTO: LA VISUALIZZAZIONE DEI CARATTERI I sistemi di codifica dei caratteri non prendono in considerazione l'aspetto grafico/estetico («forma») dei caratteri stessi. ALLORA font (inventati in tipografia i «font» (dal latino «fundere») che servono a caratterizzare esteticamente le proprietà visive di un carattere di un alfabeto glifo (gliph)) QUINDI la codifica delle informazioni visive richiede un’ulteriore tabella di corrispondenza , necessaria per contenere le informazioni sul modo di visualizzare ognuno dei caratteri codificati L'insieme di queste informazioni viene definito FONT (Solitamente i font vengono memorizzati in file, ma in alcuni casi possono risiedere su memorie fisse (ad esempio, delle stampanti)) I FONT FISSI (a matrice di punti) o Nati per primi o Le informazioni sono indicate in formato raster (ad ogni carattere corrisponde un'immagine bitmap) o La visualizzazione del testo avveniva facendo corrispondere ad ogni carattere codificato nel testo attraverso la codifica dei caratteri un’immagine che rappresentava il carattere. La visualizzazione di un testo avviene "stampando" in successione le bitmap corrispondenti alle sequenze di codici dei caratteri MA + operazioni di visualizzazione semplificate e velocizzate - effetti di aliasing nei caratteri ingranditi FONT SCALABILI o Le informazioni sono indicate in formato vettoriale, geometrico (per ogni carattere le informazioni si riferiscono alla geometria e ai parametri necessari per il disegno) o La visualizzazione di un testo avviene "disegnando" la successione di figure geometricamente descritte corrispondenti ad ogni singolo carattere o Tra i formati più noti:
- PostScript -True Type (TTF) - Windows
- Type 1 (.pfb o .pfa + pfm) – Macintosh N.B. oltre ai font bisogna tener conto degli attributi visivi dei caratteri: grafia o tipo. Font “con grazie (stampati) o senza grazie (sul web)”. Dimensioni: standard Le dimensioni vengono espresse in punti (1 punto = 1/72 di pollice). Punti tipografici Varianti, stili quando si vuole enfatizzare, caratterizzare una porzione di testo. Grassetto, corsivo, sottolineato… RIASSUMENDO: La codifica delle informazioni visive dei caratteri serve a creare i font
I font possono essere fissi (a matrice di punti) o scalabili: quelli scalabili (vettoriali) sono molto più usati al giorno d’oggi Gli attributi visivi come grafia (o tipo), dimensione, stile e varianti permettono di caratterizzare anche il contesto di uso del carattere LA CODIFICA DEL TESTO: STRUTTURA E FORMATI I documenti di «testo» possono essere salvati, scambiati e trasformati, a seconda delle caratteristiche che si vuole ottenere, in file di differente « formato ». Alcuni formati fanno riferimento a software specifici proprietari, altri sono generici o standardizzati (come HTML e XML). XML = eXtensible Markup Language – HTML = HyperText Markup Language Rappresentano I linguaggi di interscambio della rete. Utilizzati per far sì che: La struttura di un testo complesso venga descritta normalmente attraverso una codifica di alto livello , che è associata ad un linguaggio di marcatura (markup) in cui porzioni di testo vengono «marcate» da etichette che caratterizzano la porzione di testo stesso (« tag »).--> modo con cui si codificano le informazioni strutturali del testo (capitoli, sezioni, paragrafi, video, menù…) Si ottengono dei formati Testi non formattato sono i più semplici da codificare sono costituiti solo dalla sequenza dei codici del charset scelto l'estensione, in genere, è .txt ma non è vincolante Ad ogni carattere corrisponde un simbolo le uniche possibilità di impaginazione derivano dall'uso dei caratteri di controllo «non stampabili» (spazio, ritorno a capo, tabulazione) vengono riconosciuti da tutti gli editor e sistemi operativi (per interpretare il contenuto è sufficiente conoscere il codice adottato) Strutturare un testo: “non solo formattare” un testo Un testo complesso, che contenga una struttura in sezioni ecc., può essere reso visivamente secondo un determinato «stile» grafico. N.B.: molto spesso si scambia la «formattazione» (operazione di preparazione all’uso di un supporto di memoria), con la realizzazione di «testo formattato» Informazioni comuni di « text formatting >> Aspetto del carattere (tipo, dimensione, stile, colore); Divisione e allineamento dei paragrafi Impaginazione (rientri, tabulazioni, margini, intestazioni, ecc. Tipi di formati di codifica PROPRIETARI: -con codici stabiliti per un applicativo specifico (es.: .doc per Word)
- scarsa possibilità di interscambio con altri software STANDARDIZZATI (tramite linguaggi di descrizione a marcatori, come XML) - con parole di controllo definite tramite normale codifica testuale (in genere in ISO Latin-1)
- maggiori dimensioni dei file
- ampia possibilità di interscambio Formati di videoscrittura più usati RTF (Rich Text Format) Linguaggio di descrizione interpiattaforma con un numero limitato di parametri di descrizione.
o Alta compatibilità dei file (perché sono formati comunemente usati) o Ideale per rappresentare immagini quali:
- Fotografia – Pubblicazione digitale Pixel: L’elemento più piccolo che costituisce l’immagine (che porta con se delle informazioni: posizione, colore, intensità) N.B. Sono due formati distinti che hanno caratteristiche diverse e vengono utilizzati per scopi diversi, non ce n’è uno migliore dell’altro. ! Dopo la lavorazione le immagini vettoriali vengono esportate o convertite in formato raster per poterle pubblicare o utilizzare in programmi terzi. Da quel momento, l’immagine sarà raster a tutti gli effetti con tutti vantaggi e le limitazioni. ! I monitor dei diversi dispositivi che utilizziamo sono strutturati a griglia di pixel, proprio come le immagini raster. DPI VS. PPI Servono per definire la risoluzione a seconda di quello su cui sto lavorando. DPI: dots per inch o Numero di punti per pollice; o Misura la densità di punti all’interno di un determinato spazio (1 pollice); o Si fa riferimento ai punti di stampa, ed ha quindi senso usare i dpi nel momento in cui si deve stampare o digitalizzare un’immagine. o Più punti più qualità o Punti perché standard specificato per immagini stampate (pixel su schermo) PPI: pixel per inch o Numero di pixel per pollice; o E’ il rapporto tra i pixel di un’immagine e i pollici della diagonale del monitor; o Conviene ragionare in ppi quando lavoriamo interamente nell’ambiente digitale (monitor), e preoccuparsi dei DPI solo in fase di stampa/acquisizione Profondità di colore È il numero di bit usati per rappresentare il colore di un singolo pixel in un'immagine (bpp = bit per pixel) Maggiore è il numero di bit, maggiore sarà la gamma di tonalità che si possono rappresentare. (più bit più colori) Modello colore È il modello matematico che permette la rappresentazione dei colori nel mondo digitale. Tra i più importanti troviamo il modello RGB e il modello CYMK. RGB: o Modello colore di tipo additivo ; o Red Green Blue ( tricomia ); a partire da questi colori si formano gli altri sommando le luminosità o Colori ricavati dalla somma delle luminosità dei tre canali (colori) (0-255); o Progettato per la visione su monitor CYMK (ciano magenta giallo) o Modello colore di tipo sottrattivo ; o Cyan Magenta Yellow Keyblack ( quadricromia ); nero!
o Colori ricavati dalla sottrazione dei quattro colori primari; o Progettato per la stampa tipografica; si usa quando si progetta l’immagine per stamparla. Altrimenti disallineamento tra quello che vedo sul monitor e quello che stampo Spazio colore (gamma o gamut) All’interno di un modello colore, troviamo diversi tipi di spazio colore, ossia la gamma limitata di colori che sono effettivamente rappresentabili a seconda dalla funzione utilizzata -Riguarda sia l’immagine sia i dispositivi che vengono utilizzati per rappresentarlo. Ogni dispositivo ha una gamma a disposizione diversa (fatti diversi, problemi di progettazione capacità diverse di rappresentare i colori)- Per capire meglio e avere un’unità di misura per definire gli spazi colore nel 1931, è stato creato un diagramma di cromaticità standard che è stato prodotto basandosi sul concetto di osservatore standard. Quindi si è partiti da degli studi su i colori che effettivamente posso essere visti dagli essere umani e sono stati rappresentati in uno schema. Tutti quelli che stanno dentro la forma geometrica sono quelli che l’uomo può vedere. All’interno di questo schema abbiamo i singoli spazi colori, che sono limitati! NO dettagliati come l’occhio umano. (chi? CIE1931 (Commission Internationale de l'Eclairage - Commissione Internazionale per l'Illuminazione) sRGB: Spazio colori RGB standard creato da una collaborazione tra HP e Microsoft nel 1996 utilizzabile su schermi video, stampanti, e Internet. Schermi LCD, macchine fotografiche digitali, stampanti e scanner seguono tutti lo standard sRGB. Mostra una quantità di colori inferiore a quelli che l’uomo può vedere. AdobeRGB : Contiene approssimativamente il 50% dei colori visibili, con un aumento di gamma (gamut) rispetto allo spazio colore sRGB principalmente sul ciano e verde. Profilo colore ICC (International Color Consortium) Ogni dispositivo che registra o produce immagini a colori può avere un profilo ICC associato, che descrive il modo in cui i colori sono rappresentati numericamente in un determinato spazio dei colori. Fa in modo che l’immagine venga vista correttamente indipendentemente dal dispositivo. Lo scopo pratico dei profili ICC è quello di consentire l'applicazione di un processo di gestione del colore che preservi i colori nel passaggio da uno spazio colore sorgente a uno spazio colore destinazione (CMM Motore Gestione Colore (es: Photoshop)) Compressione Per ridurre le dimensioni dei file, le immagini vengono compresse. Ci sono diverse vie per farlo: COMPRESSIONE LOSSLESS : permette di ridurre le dimensioni del file senza perdere informazioni COMPRESSIONE LOSSY : permette di ridurre maggiormente le dimensioni ma si perdono informazioni NON COMPRESSO : non viene applicata alcuna compressione (file di grandi dimensioni) FORMATI E COMPRESSIONI Il formato non necessariamente corrisponde alla compressione. o bmp (non compresso); o raw (non compresso); opzione per salvare l’immagine alla massima qualità. o png (possibilità di salvarlo sia compresso, sia non compressi); molto comune. Permette di salvare foto con sfondo trasparente. o tga (compresso ma senza perdita); ambito professionale o tiff (permette anche diversi tipi di compressione); formato pesante. Ambito professionale o gif (senza perdita per immagini fino a 256 colori. Con perdita sopra i 256 colori); comune. Non solo immagine stativa. Immagini semplici senza troppe sfumature.
Per convertire il segnale analogico in forma binaria (digitale), è necessaria l'operazione di quantizzazione che approssima il valore reale con un valore quantizzato. Questa approssimazione introduce un errore chiamato rumore di quantizzazione. Compressione Per ridurre le dimensioni, il file l’audio viene compresso COMPRESSIONE LOSSLESS : permette di ridurre le dimensioni del file senza perdere informazioni COMPRESSIONE LOSSY : permette di ridurre maggiormente le dimensioni ma si perdono informazioni NON COMPRESSO: non viene applicata alcuna compressione N.B. CAMPIONAMENTO (hertz) + DURATA + COMPRESSIONE (bitrate) = PESO/QUALITA’ MP3 (MPEG 1 – Layer 3) È un algoritmo di compressione audio di tipo lossy, che elimina dai files audio determinate informazioni che non sono necessarie ( frequenze non udibili dall’orecchio umano) Ridurre drasticamente la quantità di dati richiesti per memorizzare un suono, rimanendo comunque una riproduzione fedele del file originale non compresso. MIDI (Musical Instrument Digital Interface) Standard creato per lo scambio di dati digitali fra strumenti musicali elettronici a prescindere dalla marca e dal modello. Grazie al MIDI gli strumenti musicali elettronici possono colloquiare fra loro e con i computer. NO digitalizzazione suono reale MIDI VS. WAVEFORM In un file midi sono memorizzati solo dei segnali (es: nota premuta); I file midi molto più piccoli di file waveform anche compressi; Dal midi si può ricostruire esattamente lo spartito della musica suonata; I file midi possono essere modificati nota per nota (e traccia per traccia) Suona in modo diverso a seconda dell'hardware e del software di riproduzione; di conseguenza i software si dividono in diverse categorie Audio wave: software per l’editing. Singoli o multitraccia. Programmi per file midi MA esistono programmi che gestiscono entrambi gli audio.
IL CALCOLATORE
IL CALCOLATORE
Un calcolatore è una macchina «esecutrice» in grado di elaborare e memorizzare automaticamente informazioni. Un calcolatore può elaborare informazioni rappresentate in un formato detto digitale. La caratteristica fondamentale di un calcolatore è quella di essere una macchina programmabile , ossia posso cambiare il tipo di esecuzione che viene effettuata, cambiando i set di istruzioni: i programmi. Sono i software. Il computer rappresenta l’ «hardware» (componenti elettronici) su cui «girano» (vengono elaborati) «programmi» (software). Il comportamento (deve essere deterministico ed essere un ciclo, il ciclo di macchina) di un calcolatore segue queste tre fasi: o 1. Legge un insieme di informazioni (dati di input). o 2. Elabora queste informazioni attraverso un insieme di istruzioni (programma). o 3. Restituisce le informazioni risultato dell’elaborazione (dati di uscita) Comportamento generico che viene usato in scala su tutti i programmi e rappresenta la caratteristica principale della macchina esecutrice. N.B. all’inizio calcolatore utilizzato come macchina di elaborazione di dati numerici di tipo scientifico. Molto complesso e usata solo da persone altamente specializzate. Adesso i nostri computer derivano dall’idea di Personal computer degli anni Ottanta. Parti hardware: Scheda madre : scheda che contiene tutti i componenti elettronici base che sono necessari per il funzionamento del computer. CPU : (sulla scheda madre) unità centrale di calcolo, cuore computer. Memorie : (sulla scheda madre) dispositivi elettronici in grado di memorizzare dati e istruzioni in modo efficace e veloce. Canali di collegamento : (sulla scheda madre) che permettono di collegare a CPU e memorie tutte le altre schede elettroniche, tutti gli altri dispositivi periferici (scheda video, audio, sistemi esterni di memorizzazione) tutto ciò tenuto in un involucro esterno che caratterizza il pc N.B. il pc hanno cambiato il nostro modo di pensare alla macchina esecutrice. Preistoria informatica: IBM PC – 1981, Apple Macintosh – 1984 (primo esempio pc con interfaccia semplice per tutti), Commodore 64 (con lettore cassette) – 1982, Olivetti M10 (con modem commutatore telefonico) – 1983 Nonostante le evoluzioni dei computer matrice comune => da architettura definita nel 1945 ossia la
macchina di Von Neumann.
Caratterizzava il computer come una macchina a programma memorizzabile in cui erano evidenti le parti principali descritte nei pc. Cuore= CPU divisa in due parti funzionali. Una per fare i conti (unità aritmetico logica) e una parte per controllare tutte le altre unità (Control unit). La CPU poi si interfaccia con la memoria centrale (con memorie in grado di contenere sia dati che istruzioni, cioè, i programmi da eseguire.
Memorizzazione (Store) : i risultati dell’istruzione vengono memorizzati nella memoria centrale o in registri della CPU. Viene eseguito milioni o miliardi di volte al secondo, un ciclo eseguito in pochi nanosecondi. Questo permette al computer di svolgere anche programmi molto complessi. Istruzioni e linguaggio macchina Il set di istruzioni definisce il linguaggio comprensibile dalla CPU. Questo linguaggio viene chiamato linguaggio macchina. Realizzazione dei programmi in linguaggio macchina= produzione dei programmi eseguibili I programmi eseguibili dalla CPU sono sequenze di istruzioni in linguaggio macchina e ogni macchina, ogni CPU, ha il suo linguaggio macchina. Le istruzioni del linguaggio macchina sono molto semplici
- Istruzioni di lettura e scrittura nella memoria centrale
- Istruzioni aritmetiche
- Istruzioni di salto ad una certa istruzione del programma QUINDI le CPU si distinguono a seconda del tipo di set di istruzioni: o Architetture CISC (Complex Instruction Set Computer) molto compesso o Architetture RISC (Reduced Instruction Set Computer) più semplice N.B. cosa cambia tra le due? La tipologia di realizzazione hardware. Le tecnologie costruttive. Il processo produttivo. La prestazione delle CPU viene misurata a seconda del numero di istruzioni eseguite al secondo. Unità di misura: MIPS (= Million Instruction per second) o multipli. La CPU è costituita da un microprocessore (componenti elettronici molto complessi, con moltissimi transistor- elemento elettronico di base- miniaturizzati all’interno e che funzionano a frequenze, velocità di funzionamento molto elevata-gigahertz- in grado di garantire cicli macchina che garantiscono tantissime istruzioni al secondo) , le cui capacità possono essere stimate da:
- Numero di transistor (+ alto il loro numero + alto numero di prestazioni a parità di tempo)
- Frequenza di clock (misurato in hertz – Hz o cicli/sec) Più grande è il numero di transistor del processore più complesse sono le operazioni eseguibili a parità di tempo. Il clock è il segnale che cadenza l’esecuzione delle singole istruzioni. Quindi più alta è la frequenza di clock più operazioni sono eseguite a parità di tempo. Memoria centrale L’informazione è memorizzata per mezzo di singoli dispositivi elettronico che possono trovarsi ognuno in due possibili stati:
- Un interruttore che può essere aperto oppure chiuso.
- Un condensatore che può essere carico oppure scarico La memoria è organizzata in una sequenza logica di locazioni individuate da un indirizzo (address) e contenente una parola (word) di informazione. (dato o istruzione). La dimensione di queste “parole”, cassetti”, fa sì che sia possibile definire l’architettura di base del computer stesso.
- Architetture a 32 bit la parola (word) è di 4 byte
- Architetture a 64 bit la parola (word) è di 8 byte
Capacità della memoria La capacità di una memoria si misura in byte, ma per convenzione si usano le equivalenze approssimate tra le potenze decimali e binarie. Il tempo di accesso di una locazione di memoria e dell’ordine delle decine di nanosecondi. Tipi di memoria centrale La memoria centrale di un calcolatore contiene tre tipi di memoria elettronica o RAM (Riscrivibile • Casuale-il tempo di accesso, indipendentemente dalla locazione di memoria, è sempre lo stesso- • Volatile -in caso di spegnimento perde di tutti i dati-) o ROM (Non riscrivibile • Casuale • Non volatile) o CACHE (memorie tampone o di transito). RIASSUMENDO: La CPU è l’unità di calcolo del computer Il ciclo di funzionamento (o ciclo macchina) della CPU permette una elaborazione rigorosa ed efficiente delle istruzioni contenute nei programmi La memoria centrale realizza lo spazio di memorizzazione (storage) di dati e programmi UNITA’ PERIFERICHE DI INPUT/OUTPUT Le unità periferiche permettono al calcolatore
- La comunicazione con il mondo esterno.
- Il mantenimento di grandi quantità di informazioni non gestibili dalla memoria centrale. Le unità periferiche si dividono in tre classi
- Ingresso (Input)
- Uscita (Output)
- Input/Output Le unità di input Le Unità di Ingresso (Input) permettono al calcolatore di ricevere informazioni dal mondo esterno. Sono basate su
- Sensori/Trasduttori (posizione, temperatura, pressione, luminosità,…).
- Parte elettronica (converte segnale elettrico in un numero digitale. per mantenere l'informazione, per codificarla, per segnalare lo stato dell'unità,…). Le principali periferiche di input sono: Tastiera, mouse, touchpad, scanner, microfono, telecamera, CD-ROM, … TASTIERA QWERTY QWERTY (pronuncia /'kwerti/) è lo schema per tastiere alfanumeriche utilizzato nella maggior parte dei computer basati su alfabeto latino Il nome deriva dalla sequenza delle lettere dei primi sei tasti della riga superiore della tastiera. Lo schema QWERTY fu brevettato nel 1864 da Christopher Sholes e venduto alla Remington and Sons nel 1873, quando cominciò a comparire sulle macchine per scrivere. Le unità di output Le Unità di output permettono al calcolatore di inviare informazioni al mondo esterno. Sono basate su
- Parte elettronica (per mantenere l'informazione, per codificarla, per segnalare lo stato dell'unità,…).
- Attuatori (trasformano il segnale elettrico digitale in: posizione, temperatura, pressione, luminosità,…).
