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CAPITOLO III – LA RAPPRESENTAZIONE DEI DATI PER LE SCIENZE
UMANE
Trattare l’informazione è composta da varie fasi:
• Rappresentare i dati su un supporto fisico con sequenze di simboli che codificano
l’informazione;
• Il supporto fisico è sottoposto a una trasformazione che modifica i dati;
• I dati ottenuti sono decodificati generando nuova informazione.
LA RAPPRESENTAZIONE DECIMALE POSIZIONALE
La codifica oggi adottata per i numeri è la notazione decimale posizionale.
L’aggettivo “decimale” fa riferimento ai 10 simboli, le cifre F 0 E 00,1,2,3,4,5,6,7,8,
L’aggettivo “posizionale” indica che ogni cifra assume un diverso ruolo in funzione della sua posizione
• EX. 2567 F 0 E 02 migliaia, 5 centinaia, 6 decine, 7 unità F 0 E 02x10³ + 5x10² + 6x10¹ + 7x10⁰
7652 F 0 E 07 migliaia, 6 centinaia, 5 decine, 2 unità
Ogni cifra è moltiplicata per una potenza di 10, iniziando con 10⁰ per quella più a destra e aumentando l’esponente di un’unità a ogni spostamento verso sinistra.
Aggiungendo il separatore universale “,” è possibile rappresentare i sottomultipli decimali dell’unità: decimi, centesimi, millesimi.
• EX. 75,685 F 0 E 0 7 decine, 5 unità , 6 decimi,8 centesimi,5 millesimi F 0 E 0 7x10 ¹+ 5x10 ⁰+ 6x
¯¹+ 8x10 ¯²+ 5x10¯³
LA RAPPRESENTAZIONE NON POSIZIONALE
Il sistema di numerazione romano rappresenta i numeri non posizionali. E’ un sistema di numerazione additivo:
• Insieme di simboli, ciascuno associato ad un valore numerico
• Un numero è rappresentato da una sequenza di questi simboli
• Il valore di un numero è dato dalla somma dei valori corrispondenti ai simboli della
sequenza.
• L’alfabeto è costituito dai simboli: I=1, V=5, X=10, L=50,C=100, D=500, M=1000.
• Ciascuno dei simboli I, X, C, M può essere ripetuto al massimo tre volte di seguito
• Ciascuno dei simboli V, L, D non può essere ripetuto
• EX. VIII = 5+1+1+1=
XXVII= 10+10+5+1+1= 27
LA RAPPRESENTAZIONE POSIZIONALE IN BASE NON DECIMALE
In uno stesso ambito si possono scrivere numeri in base diversa da 10 ma, è opportuno specificare la base. La stessa sequenza di cifre in basi diverse rappresenta numeri diversi.
• Ex.1434 F 0 E 0millequattrocentotrentaquattro F 0 E 0potenze del 10
1434 ₈ F 0 E 0ottale: uno quattro tre quattro F 0 E 0potenza dell’
Nei sistemi in basi maggiori di 10, si utilizzano, oltre alle 10 cifre decimali, le prime lettere dell’alfabeto.
Nel sistema esadecimale in base 16 F 0 E 0A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15….
LA CODIFICA BINARIA
Per la rappresentazione dei dati di un calcolatore viene adottata la codifica binaria : le cifre 0 – 1 sono moltiplicate per le diverse potenze del 2.
Con n bit si possono esprimere 2ⁿ numeri naturali : da 0 a 2ⁿ - 1.
Con un byte (8 bit) si possono esprimere 2⁸ (256) numeri naturali: da 0 a 11111111₂ (2⁸- 1 = 256 – 1= 255).
Con un nibble (4 bit) si possono esprimere 2⁴ (16) numeri naturali: da o a 1111₂ (2⁴ - 1 = 16 – 1= 15).
Il nibble può essere rappresentato anche da una cifra esadecimale.
• Per convertire un numero binario a decimale si procede sommando i prodotti ottenuti
dalla moltiplicazione di ciascuna cifra binaria per la corrispondente potenza di 2.
• EX. 10010101₂= 1X2⁷+ 0X2⁶ + 0X2⁵ + 1X2⁴+ 0x2³+ 1x2²+ 0x2¹+ 1x2⁰ = 128+0+
• Per convertire in binario un numero naturale decimale bisogna dividere ripetutamente
per 2 e, ogni divisione intera genera un resto che può essere 0 o 1, un bit
• EX. 149 = 10010101 ₂
149:2 = 74 con resto 1
74:2 = 37 con resto 0
37:2 = 18 con resto 1
18:2 = 9 con resto 0
9:2 = 4 con resto 1
4:2 = 2 con resto 0
2:2 = 1 con resto 0
1:2 = 0 con resto 1
Teoria dell’informazione F 0 E 0 branca dell’ICT, nata nel 1948 da Claude Shannon.
Qualsiasi tipo d’informazione la possiamo codificare attraverso due metodi:
• La codifica analogica (lancette dell’orologio), richiede l’individuazione di una
grandezza analoga. Ad ogni incremento/decremento della prima dovrà corrispondere un
• Se il blocco contiene un numero pari di 1, viene aggiunto in coda al blocco un bit di
parità a 0
Per trasmettere il messaggio binario 0110111011001010 il trasmettitore invierebbe:
• 01101110 seguito da un bit di parità pari a 1 perché il primo byte contiene un numero
dispari (5) di 1 e ne aggiunge un altro in coda per inviarne un numero pari.
• 11001010 seguito da un bit di parità pari a 0 perché gli 1 sono già pari nel byte.
Il ricevitore conta il numero di 1 presenti in ciascun blocco e nel corrispondente bit di parità e, se ottiene un numero dispari rileva la presenza di un errore di trasmissione.
LA RAPPRESENTAZIONE BINARIA DI INFORMAZIONE NON NUMERICA
Un codice è una sequenza di simboli impiegati per rappresentare sinteticamente oggetti del mondo reale:
• Ogni studente universitario è identificato da un numero di matricola (codice numerico –
stringa di cifre decimali – lunghezza variabile);
• Ogni cittadino italiano è identificato dal codice fiscale (codice alfanumerico – lunghezza
fissa 16 caratteri);
• Ogni impresa italiana è identificata da una partita IVA (codice numerico – lunghezza
fissa 11 cifre);
la comunicazione d’informazioni codificate è possibile solo se il mittente e destinatario concordano il tipo di codifica. Nei calcolatori tutti i codici sono costituiti da sequenze di bit.
• Una sequenza di n bit può assumere 2 ⁿ configurazioni alternative.
Abbiamo diversi tipi di informazione: testo, immagini, suoni, filmati
IL TESTO
La codifica del testo viene realizzata associando un codice binario ad ogni singolo carattere. Esistono diversi standard:
• ASCII F 0 E 0 codifica secondo la quale ogni carattere è rappresentato da una sequenza di 7
bit ( 2 ⁷ = 128 caratteri). Proposto prima da IBM e dopo adottato dall’ISO.
• ASCII esteso F 0 E 0 consente di raddoppiare il numero di caratteri (da 128 a 256) e di
rappresentare anche altre lettere in uso nei linguaggi naturali delle diverse regioni del mondo.
• EBCDIC F 0 E 0 codifica dei caratteri a 8 bit utilizzata da molti mainframe e minicomputer
IBM.
• Unicode F 0 E 0 prevede la possibilità di impiegare fino a 21 bit (oltre 2 milioni di caratteri
diversi). Comprende l’ASCII esteso Latin1, caratteri utilizzati in quasi tutte le lingue vive e alcune morte, ideogrammi, alfabeto Braille, simboli matematici, chimici, cartografici
Nelle memorie di massa di un calcolatore è opportuno distinguere i file di puro testo (plain text F 0 E 0.txt) che contengono solo caratteri da altri tipi di file che, associati ad alcune applicazioni ne consentono la creazione, la modifica o la lettura:
- File con estensione .doc gestiti con l’applicazione Microsoft Word, contengono oltre al testo informazioni che specificano il font (tipo di carattere), le dimensioni delle pagine, i margini, le note a piè di pagine etc.. quando si salva un documento dopo averlo modificato con Microsoft Word, tutte queste informazioni vengono salvate all’interno del file insieme al testo vero e proprio.
- Linguaggi di marcatura , consentono di inserire , all’interno del puro testo, annotazioni anch’esse in puro testo ma con caratteristiche sintattiche particolari F 0 E 0 HTML impiegato per realizzare delle pagine ipertestuali che costituiscono in internet in World Wide Web F 0 E 0descrive una pagina dell’ipertesto e contiene oltre al puro testo delle marcature denominate tag.
- ODT (apache Open Office) DOCX (Microsoft Word) , adottati per la codifica di documenti con linguaggi di marcatura basati su XML.
- RTF , sviluppato per supportare lo scambio di documenti tra sistemi e applicazioni. Contiene codici di controllo.
- PostScript , linguaggio di programmazione che consente di descrivere l’impaginazione. Diffuso nell’editoria.
- PDF , originariamente sviluppato da Adobe e rilasciato come standard dall’ISO. Comune per la diffusione di documenti su internet.
LE IMMAGINI
Il campionamento e la quantizzazione possono essere utilizzati anche per la rappresentazione digitale delle immagini. I dispositivi di acquisizione campionano un immagine: la suddividono in una bitmap, una matrice di piccolissimi rettangoli, i pixel e, individuano per ciascuno di essi un singolo colore. se i pixel sono molto grossi l’immagine risulterà sgranata mentre, se sono molto piccoli appare molto fedele all’originale.
La quantizzazione entra in gioco nella rappresentazione del colore.
Profondità di colore F 0 E 0 numero dei bit impiegati per codificare il colore associato a ciascun pixel.
In un immagine monocromatica in bianco e nero il colore dei pixel viene codificato con un bit (0 nero, 1 bianco).
In un immagine in tonalità di grigio si possono usare 8 bit per rappresentare le 256 tonalità di grigio.
Per rappresentare i colori vengono combinati alcuni colori primari su vari livelli di intensità.
- Modelli di colore sottrattivi F 0 E 0a partire da uno sfondo bianco si ottiene il nero. - CMYK (cyan, magenta, yellow and key) impiegato nella gestione delle stampe. Dato dai colori primari: ciano, magenta, giallo e nero (aggiunto perché combinato con gli altri si ottiene un marrone).
- Modelli di colore additivi F 0 E 0a partire da uno sfondo nero si ottiene il bianco. - RGB (red, green, blue) impiegato soprattutto nel video del calcolatore.
Esistono due formati per l’immagine:
- MPEG-2 ,usato per DVD e Bluray, compressione lossy sia per video sia per l’audio;
- (^) FLV , progettato da Macromedia e supportato da Adobe per la fruizione di filmati in internet (Adobe flash player), compressione lossy F 0 E 0youtube;
- AVI , introdotto da Microsoft. E’ un contenitore di formati che possono, a loro volta, essere codificati in vari formati tramite codec.
LA COMPRESSIONE
L compressione di un file consiste nella riformulazione del suo contenuto informativo con una codifica diversa che permette di ridurne le dimensioni.
- Compressione lossless (senza perdita). Prende in input un file e ne genera uno in output di dimensioni ridotte. Il processo è reversibile, si può ritornare alla fase iniziale.
- Compressione lossy (con perdita). Una piccola quantità di informazioni può essere persa in modo irreversibile.
LE BASI DI DATI
In un’organizzazione il sistema informativo è l’insieme di tutte le risorse che essa impiega per raccogliere, organizzare e rendere fruibili le informazioni necessarie alle proprie attività. Sono sistemi informativi il catalogo di una biblioteca, gli archivi della segreteria in una scuola. Negli ultimi anni tendono ad essere identificati con i sistemi informatici costituiti dai calcolatori. Le prime applicazioni informatiche tendevano a costituire raccolte di dati organizzate in file mentre oggi si tende a costituire le basi di dati (DB, Data Base). La sua gestione è affidata a un sistema di gestione di base di dati (DBMS) F 0 E 0applicazione software cui tutte le altre applicazioni si rivolgono per ottenere l’accesso ai dati.
SICUREZZA INFORMATICA
Una branca dell’informatica si occupa di progettare, mettere in atto e monitorare tutte le misure atte a progettare i sistemi informatici e i dati in essi memorizzati dai potenziali rischi alla sicurezza. I principali aspetti coinvolti sono:
- Riservatezza (privacy) , protezione da letture non autorizzate;
- Integrità , protezione da modifiche non autorizzate. Comprende:
- Autenticità : garanzia dell’identità della sorgente, del destinatario e del contenuto del messaggio;
- Non ripudiabilità : garanzia che la sorgente non può negare la trasmissione del messaggio e il destinatario non può negarne la ricezione.
- Disponibilità , protezione da interventi non autorizzati che compromettono la possibilità di accesso ai dati da parte degli utenti autorizzati.
LA NORMATIVA ITALIANA
La normativa italiana di riferimento per la sicurezza informatica è costituita dalla legge sulla privacy.
- Dato personale F 0 E 0 informazione relativa a persona fisica, giuridica, ente o associazione.
- Dato sensibile F 0 E 0 dato personale che rivela l’origine razziale ed etnica, le convinzioni religiose o filosofiche, le opinioni politiche, l’adesione a partiti, sindacati, organizzazioni, lo stato di salute e la vita sessuale.
- Dato giudiziario F 0 E 0 dato personale che rivela provvedimenti giudiziari e amministrativi.
La legge individua una serie di misure minime di sicurezza:
- Autenticazione informatica con credenziali di autenticazione personali;
- Procedure di gestione delle credenziali di autenticazione: lunghezza minima e durata della password;
- Aggiornamento periodico dell’individuazione dell’ambito del trattamento consentito ai singoli incaricati e addetti;
- Protezione degli strumenti elettronici e dei dati tramite strumenti HW e SW per la protezione contro SW maligni;
- (^) Procedure per la custodia di copie di sicurezza di dati e sistemi;
- Stesura di un aggiornato documento programmatico sulla sicurezza.
LA CRITTOGRAFIA
La crittografia è una tecnica utilizzata per garantire la riservatezza dei dati durante la loro trasmissione.
Codice di Cesare F 0 E 0tecnica crittografica
Nei tradizionali algoritmi crittografici a chiave segreta (crittografia simmetrica):
- Tramite un algoritmo di cifratura, il mittente trasforma un messaggio in chiaro in un messaggio cifrato;
- Il destinatario è in grado di rigenerare il messaggio originale tramite un algoritmo di decifratura;
- Se il messaggio viene intercettato, anche conoscendo l’algoritmo di decifratura, senza la chiave segreta risulta essere illeggibile.
La fase più delicata è quella in cui il mittente trasmette la chiave segreta al destinatario.
Algoritmi crittografici a chiave pubblica (crittografia asimmetrica) F 0 E 0invece di una singola chiave segreta, prevedono l’impiego di una coppia di chiavi tali per cui la conoscenza di una di esse non consente di ricalcolarne l’altra. L ‘algoritmo di cifratura usa una delle chiavi e quello di decifratura l’altra. Ogni persona in possesso della chiave pubblica può cifrare i messaggi e inviarli ma, solo la persona in possesso della chiave privata può decifrarli.
Gli stessi algoritmi possono essere usati per la firma elettronica garantendo riservatezza, integrità e non ripudiabilità.
