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ICT e Società dell’Informazione
Prima lezione : Lo smarthphone era una cabina telefonica portatile ma, ormai, è diventato il nuovo PC che abbiamo sempre in tasca. I primi movimenti di informatica li possiamo far risalire dal III secolo a.C. grazie ad Euclide. Euclide inventò il metodo per calcolare il mcd di due numeri è un processo a passi (algoritmo): di fatto, è un programma anche se non aveva il calcolatore per farlo. Nel 1847, George Boole inventò una particolare algebra che porta il suo nome, l’algebra booleana, che usa due soli numeri: <<0>> (o “falso”) e <<1>> (o “vero”); ha inventato il potere decisionale della macchina con un rombo. Nel 1936, Alan Turing con la sua Macchina di Turing, uno strumento teorico, ma realizzato meccanicamente, sviluppò la teoria degli algoritmi e della computabilità. Negli anni ’60 si comincia a parlare di convergenza ICT, si aveva l’esigenza di comunicazione quindi il mondo informatico non poteva non andare a contaminarsi con il mondo delle telecomunicazioni. Negli anni ’ 70 , ci fu la trasformazione dell’ICT da tecnologia per pochi a tecnologia per molti (sebbene non ancora alla portata di tutti). Nel 1974, Intel realizzò il primo microprocessore commerciale con il quale equipaggiò l’Altair 8800. Nel 1975, Allen e Gates il 4 aprile fondarono la Microsoft (oggi conta 114.000 dipendenti, fattura 90 miliardi di $). Nel 1976, Steve Jobs, Steve Wozniak e Ronald Wayne fondarono a Cupertino la Apple (oggi conta 123.000 dipendenti, fattura 230 miliardi di $ [2017]). Nel 1981, vede la luce il primo PC commerciale IBM, ma la paternità del primo PC della storia è universalmente riconosciuta a Pier Giorgio Perotto e all’Olivetti, che fra il 1962 e il 1964 progettando la P101, una macchina che, sebbene nacque come macchina per fare conti, aveva molte delle caratteristiche di un PC. Aveva installato MS/DOS, il sistema operativo sviluppato dalla Microsoft: un’accoppiata vincente che ha portato l’ICT a iniziare la diffusione verso il grande pubblico. Nel 1984, iniziò la commercializzazione del Macintosh di Apple, dotato del sistema operativo macOS le cui evoluzioni successive portarono al sistema operativo che ancor oggi equipaggia i PC Apple. Nel 1990, uscì Windows 3.1, la versione Windows che conquista il grande pubblico grazie alla sua interfaccia grafica e al mouse. Nel 1991, Tim Berners-Lee, ricercatore del CERN di Ginevra, inventa il World Wide Web, sulle basi tecnologiche (ormai vecchie, ma pur sempre valide) di Arpanet, la rete finanziata dal Dipartimento della Difesa Americano nel 1969. Nel 1993, il CERN rende pubblica la tecnologia alla base del World Wide Web e ciò portò a partire dal 1995 alla diffusione su vasta scala nel mondo. Nel 1995, inizia l’era di internet; inizia le attività una libreria on-line, battezzata Amazon, fondata da Jeff Bezos. Dal 1999 evolve verso l’e-commerce e nel 2001 lancia Amazon Marketplace, che permetteva ai clienti di acquistare e vendere libri, CD, DVD e altri prodotti nuovi e usati. Oggi Amazon conta 647.000 dipendenti, fattura 233 miliardi di $, ha un utile netto di 11 miliardi di $ e capitalizza 885 miliardi di $ (2019). Nel 1998, due studenti dell’Università di Stanford, Larry Page e Sergey Brin ideano un algoritmo che mediante lo sfruttamento delle relazioni che esistono fra i siti web migliora enormemente la velocità ed accuratezza delle ricerche sulla rete. Nasce Google, che oggi conta 88.000 dipendenti, fattura 136 miliardi di $, ha un utile netto di 30 miliardi di $ e una capitalizzazione di 800 miliardi di $ (2019). INFORMATICA Il nome deriva dalla contrazione di due termini francesi: <> e <>. In inglese <> non è utilizzato, è usata l’espressione <> (IT). IT : Information Technology, ora di uso comune anche in italiano: l’<> sotto intende l’insieme delle tecnologie di elaborazione dei dati e delle informazioni; ICT : Information and Communication Technology, che amplia il concetto di <> comprendendo anche le tecnologie di comunicazione. Più attuale, considerata l’importanza e diffusione delle tecnologie di comunicazione (senza la comunicazione, non si fa più nulla).
Dati e informazioni non sono la stessa cosa: Dato: è una rappresentazione asettica, oggettiva e non interpretata della realtà immediatamente presente alla conoscenza; Informazione: è una concezione della realtà che deriva dall’elaborazione ed interpretazione (del pensiero o del computer) di uno o più dati. Cosa sono il sistema informatico e il sistema informativo? Sistema informatico: Infrastruttura tecnologica che serve per elaborare, memorizzare e trasmettere dati e informazioni; Sistema informativo: Insieme delle applicazioni, delle procedure e delle risorse umane che, utilizzando l’infrastruttura tecnologica sulla quale poggia (il sistema informatico), consente la produzione e la gestione delle informazioni di un soggetto, un’impresa o un individuo. È un insieme di componenti tecnologici interconnessi (integrati) che raccolgono, memorizzano ed elaborano dati e forniscono informazioni in formato digitale. Architettura e Architettura dei sistemi informativi L’architettura è la disciplina che ha come scopo l’organizzazione dello spazio a qualsiasi scala, ma principalmente quella in cui vive l’essere umano. Semplificando si può dire che essa attiene principalmente alla progettazione e costruzione di un immobile o dell’ambiente costruito (Wikipedia). Architettura dei sistemi informativi è la disciplina che ha come scopo l’organizzazione dei processi e delle tecnologie per l’elaborazione dei dati e la produzione delle informazioni per l’ecosistema aziendale in cui opera. Semplificando, si può dire che essa attiene principalmente alla progettazione e costruzione di un sistema informativo. Architettura dei sistemi informativi : il modello (framework) di Zachman Zachman teorizzò il modello architetturale di un sistema informativo che può essere generalizzato sulla base della prospettiva della figura professionale coinvolta rispetto alle macro componenti di cui è composto. Il sistema binario : la base di funzionamento del computer L’algebra di Boole è il fondamento del funzionamento di tutti i computer. Senza Boole, non esisterebbe l’informatica. Il sistema binario è un <> che utilizza solo 2 cifre, 0 e 1, invece delle 10 cifre (0, 1,…, 9) con le quali siamo abituati a contare. L’algebra booleana applica al sistema binario degli operatori logici detti <>. Gli operatori sono: AND (restituisce <> se entrambe le condizioni sono vere); NOT (nega la condizione e restituisce <> se la condizione è falsa e viceversa); OR (restituisce <> se almeno una condizione è vera); XOR (restituisce <> se le condizioni sono diverse fra loro). Come conta il computer? Usa i transistor, dove la corrente passa in un senso <<1>> ma non in quello inverso <<0>>. Bit , byte , registri e architetture <> : Bit: è un singolo digit, che può assumere valori 0 o 1; Byte: è composto da 8 bit; Registro: è una parte di memoria composta da multipli di byte; Architetture <>: le regole con le quali eseguire le operazioni <>.
massa è una memoria <>, dove registrare i dati che si desidera conservare fino a esplicito comando di cancellazione; il BUS è un canale di comunicazione fra tutte le componenti, si occupa di far circolare le informazioni strutturate in linee: indirizzi, segnali (read/write) e dati. L’ unità centrale Scheda madre : è la scheda sulla quale vengono montate o collegate tramite i BUS tutte le componenti dell’unità centrale; CPU : chiamati più spesso <> o <>, sono il <> del computer; Memoria di massa (disco fisso): memoria con grande capacità di archiviazione e stabile, ovvero memorizza e/o cancella le informazioni solo dietro comando esplicito (dell’utente o del sistema operativo); Memoria centrale : RAM (Random Access Memory, si chiama così perché il suo accesso randomico è molto efficiente), si memorizzano temporaneamente le istruzioni e i dati per l’elaborazione da parte della CPU, è molto veloce e il suo contenuto è temporaneo (volatile), ovvero si perde una volta spento il computer; CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), contiene il BIOS (Basic Input- Output System) del sistema, che consente al computer di conoscere i parametri e le funzioni basilari per permettergli di avvisarli secondo la modalità desiderata; ROM (Read Only Memory) sulla scheda madre contiene un particolare programma, il boot-loader, che legge i parametri nella CMOS e <> il processo di avvio (che si dice << boot >> o << bootstrap >>); BUS : sono i canali (cavi, incastri, connessioni) attraverso i quali <> i dati e le informazioni fra le componenti del computer. Il processo di avvio : Accensione del computer; Viene <> alle componenti; L’alimentazione attiva la ROM da un indirizzo fisso; Si avvia il boot-loader ; Il boot-loader legge il BIOS nella CMOS e <> come avviare il computer; Il boot-loader cerca la boot track e avvia il sistema operativo; Il sistema operativo si carica in memoria (la parte necessaria);
ACCENSIONE
BOOT
Carica i programmi di funzionamento (driver) delle componenti; Verifica il funzionamento delle componenti; OK? NB: Dal punto 7 al punto 10: AVVIO. Le periferiche di input : tastiera, mouse, scanner, joystick, touchscreen, tavoletta grafica, penna ottica, riconoscitori vocali, foto/video camera, wearable device (come gli smart watch) e strumenti per uso specialistico (come i lettori di codici a barre). Le periferiche di output : videoterminali: LCD (Liquid Cristal Display), pixel retroilluminati a fluorescenza; LED, che sono LCD retro-illuminati a LED e consuma meno; OLED, il più recente, dove ogni pixel emette luce in modo autonomo dagli altri; Plasma, un gas, oggi quasi non più usato perché consuma molta energia. stampanti: Termiche (come ad esempio gli scontrini di alcuni POS); A getto di inchiostro (economica e di buona qualità); Laser (ottima qualità e con maggiore capacità di lavoro). sintetizzatori vocali, casse acustiche, proiettori. Le caratteristiche di qualità dei videoterminali Ci sono 4 caratteristiche fondamentali (per semplicità):
- La dimensione : si misura in pollici (inch) ed è la lunghezza della diagonale maggiore della superficie utile dello schermo (la cornice non conta). Maggiore è questa misura, maggiore è la dimensione dello schermo;
- La risoluzione : si misura in punti (pixel, che è il <> che si illumina per formare l’immagine) per pollice (dpi, <>) o con una sigla che esprime con un prodotto il numero di pixel che compongono la superficie dello schermo: VGA (Video Graphic Adapter) = 640 X 480, SVGA (Super Video Graphic Adapter) = 800 X 600, HD (High Definition) = 1270 X 720, Full HD (Full High Definition) = 1920 X 1080, Ultra HD (Ultra High Definition) = 3840 X 2160. Maggiore è la risoluzione, migliore è la definizione dell’immagine; NB: VGA e SVGA = risoluzione dei vecchi terminali a tubo catodico (o CRT, Cathodic Ray Tube); HD = risoluzione degli schermi LCD dei PC, tablet, smartphone; Full HD e Ultra HD = risoluzione degli schermi televisivi.
- La frequenza di refresh : l’immagine viene formata da una invisibile penna ottica che scorre in verticale e <> lo schermo. La frequenza, espressa in Hz (Hertz), indica <> al secondo lo schermo viene ridisegnato e oltre i 60/70 Hz l’occhio non distingue più il movimento e l’immagine sembra ferma. Maggiore è la frequenza, minore è la fatica dell’occhio.
- La gamma di colore : dipende da quanti bit è la codifica del colore per “colorare” il pixel.
- Gamma a 8 bit: il PC è in grado di colorare un pixel con un massimo di 256 colori; Sì, operativo. No, parzialmente operativo o avvio fallito. Dipende dalla gravità dell’errore: nei casi più gravi (ad esempio: a causa di virus o guasti hardware) può essere necessario ripristinare da 0 il computer (perdendo tutti i dati se non sono stati salvati prima…).
Lo schema di una rete LAN (Come la nostra rete di casa). Le prestazioni delle reti Le prestazioni delle reti dipendono da molti fattori, il più rilevante è il mezzo trasmissivo. Queste si misurano in bit per secondo (bps). Unità di misura Bit/sec Kilobit per secondo Kbps 1.000 bit/sec Megabit per secondo Mbps 1.000.000 bit/sec Gigabit per secondo Gbps 1.000.000.000 bit/sec Terabit per secondo Tbps 1.000.000.000.000 bit/sec Petabit per secondo Pbps 1.000.000.000.000.000 bit/sec In generale: Cavo coassiale : ~ 10Mbps; Cavo telefonico : da 1Gbps a 10Gbps; Fibra ottica “ tradizionale ”: da 1Gbps a 10Gbps; Fibra ottica WDM : da 10Gbps a 1Tbps.
Protocollo di comunicazione Il protocollo di comunicazione è un insieme di regole (a loro volta protocolli) che stabiliscono le modalità con le quali comunicano (si scambiano dati) i componenti di una rete. Definito dalla ISO ( International Organization for Standardization ), è lo standard di riferimento per la progettazione e realizzazione delle reti. Ci sono 7 livelli gerarchici ad ognuno dei quali è attribuito un protocollo di comunicazione: C’è una filastrocca per imparare la sequenza: A P escare S empre T rote R iesce C hi F ischietta. Modello OSI ( Open System Interconnection ).
Cloud privato : piattaforme utilizzate esclusivamente da un’Azienda o organizzazione. Possono essere offerti dai fornitori di cloud pubblico – che riservano una parte della propria piattaforma ad uso esclusivo del cliente – oppure realizzato con le tecnologie disponibili dall’Azienda stessa, installato presso locali dell’Azienda e gestito da proprio personale; Cloud ibrido : combinano cloud pubblico e privato, in generale in dipendenza dalla tipologia di dati/applicazioni trattate, grazie ad una tecnologia che lo permette. Un’Azienda può decidere di avere applicazioni che necessitano di meno sicurezza e più volumi di operazioni in cloud pubblico e quelle a maggior esigenza di sicurezza e minori volumi in cloud privato. I modelli di servizio
- Software as a Service (SaaS): le applicazioni sono il servizio che viene fornito all’utente/cliente finale dal cloud provider e da esso utilizzati direttamente;
- Platform as a Service : il cloud provider fornisce un servizio che sono piattaforme per far funzionare i programmi sviluppati dall’utente/cliente che a sua volta le distribuirà ai propri utenti/clienti;
- Infrastructure as a Service : il cloud provider fornisce anche l’infrastruttura, come server, sistemi di archiviazione dati (data storage) e connessione di rete. Il software di sistema Il software è l’insieme di programmi che interagiscono con l’hardware del computer. Questo si divide in: sistema operativo (ci sono tre grandi famiglie: Windows , iOS , Linux e Android ): assicura il corretto funzionamento del computer, permette di eseguire le applicazioni dell’utente, gestisce le risorse del computer e presiede alle operazioni di Input/Output; utility : integrano e completano le funzionalità del sistema operativo (diagnostici, installazioni/disinstallazioni, driver di periferiche, ecc.). Il software applicativo è il software che permette all’utente di svolgere attività specifiche, quelle per le quali usa il computer. Si possono dividere in categorie, sulla base di cosa fanno e a cosa servono: produttività personale (esempio: Microsoft Office); comunicazione (esempio: Skype, WhatsApp, Telegram); intrattenimento (videogiochi); condivisione e socializzazione (esempio: Youtube, Facebook, Linkedln);
sviluppo culturale (esempio: piattaforme di e-learning, musei virtuali); specialistico (esempio: Autocad, Coreldraw). Questo può essere distinto sulla base di come viene utilizzato (in base alla licenza): commerciale : la licenza d’uso è in generale a pagamento e l’applicazione viene fornita in formato eseguibile; libero : viene fornito il sorgente dell’applicazione e concesso a chiunque di poterlo usare, copiare e distribuire. Libero ≠ gratuito, chi lo modifica potrebbe anche decidere di distribuirlo a pagamento (raro, ma non è vietato); privato : sviluppato da un singolo (o gruppo) programmatore che lo tiene per sé e non lo distribuisce; pubblico dominio : diffuso gratuitamente in rete, <>. Il software applicativo può essere di varie tipologie: Open source : i sorgenti sono liberamente distribuiti per essere modificati ed evoluti da una comunità di sviluppatori che contribuiscono gratuitamente ed il compenso che un utente volesse offrire per il software è su base volontaria; Copyleft : con questo un autore concede l’uso, la copia, la modifica e la distribuzione del suo programma, a condizione che venga garantito che i diritti originari dell’opera, primo fra tutti la gratuità, siano mantenuti; Shareware : l’applicazione viene concessa in uso gratuito per qualche tempo, trascorso il quale bisogna pagare una licenza o la si può continuare ad usare con delle limitazioni; Freeware : l’applicazione viene concessa in uso gratuito, ma la proprietà rimane dell’autore; Rentalware : l’applicazione viene concessa affitto con corresponsione di un canone periodico. Ad esempio, Office365, Norton Internet security sono Rentalware. Lo sviluppo del software: I modelli di sviluppo : Il modello waterfall (a cascata): analisi dei requisiti (si individuano e documentano i requisiti del software che si vuole realizzare: obiettivi, contesto operativo, eventuali vincoli), studio di fattibilità (capire se vi possono essere criticità tali da rendere non conveniente il progetto, suggerire alternative e/o varianti), analisi del sistema (se fattibile, si studiano e documentano le funzionalità [cosa farà l’applicazione]), disegno del sistema (suddivisione in moduli, interfaccia utente, come sono fatti i report, ecc.), realizzazione del sistema (acquisto delle licenze di terze parti da integrare, sviluppo dell’applicazione), test del sistema (si verifica se tutto è andato bene e se il sistema <>
Service delivery : Service Level Management , ovvero la gestione dei livelli di servizio con i quali misurare la capacità del servizio di soddisfare le esigenze degli utenti ed allo stesso tempo garantirli; Financial Management for IT services , ovvero come assicurare che i costi dell’IT siano effettivamente commisurati al servizio reso e con il miglior rapporto qualità/costo; Capacity Management , ovvero capire ed anticipare quelli che potranno essere le esigenze future dell’azienda e quale infrastruttura informatica sarà necessaria affinché il servizio reso continui a rispettare il miglior rapporto qualità/costo; IT Service Continuity Management , ovvero assicurare la continuità del servizio IT, fare in modo, cioè, di garantire che anche in caso di guasto o malfunzionamento i servizi possano essere ripristinati secondo tempi e modalità prestabiliti; NB: La tecnologia è sempre più affidabile, ma anche sempre più diffusa e pervasiva. Availability Management , ovvero fare in modo che l'infrastruttura IT offra – nell’ambito del miglior rapporto qualità/costo – performances e disponibilità adeguate ai requisiti di business dell’Azienda. Quarta lezione : I DATI I file e il file system Un file è un <> di informazioni digitali. Hanno un nome , permette a chi lo definisce di riconoscerne il contenuto, e un’estensione , consente al sistema operativo del computer di sapere quale programma usare per <>. Una directory (o anche <>) è un contenitore di file o di altre directory. Il file system è lo schema mediante il quale le directory e i file sono disposti e organizzati nel dispositivo di archiviazione (disco, chiavetta USB, CD, DVD, ecc.). Le estensioni dei file
Database e DBMS I database sono una collezione organizzata di dati, memorizzata e alla quale si accede attraverso elaborati elettronici (questa è la struttura). I DBMS sono un sistema di gestione del database che fornisce le istruzioni, utilizzabili direttamente o inseribili nel codice dei programmi, per interrogare e gestire lo specifico database e navigare fra i collegamenti esistenti fra i record (questa è il sistema di gestione). Spesso vengono confusi: non è grave, ma ad essere precisi, il database <>, il DBMS è il software di gestione.
Relazionale ; A oggetti ; Schemaless / NOSQL. Progettare un database Obiettivi di una buona progettazione: rispetto dei requisiti : deve permettere di gestire le informazioni che servono, né di più, né di meno; integrità dei dati : evitare le ridondanze (lo stesso dato non deve essere ripetuto in tabelle diverse tranne casi particolari, come per formare una chiave); efficienza delle interrogazioni : semplificare la complessità per evitare <> complicate delle tabelle per raggiungere l’informazione desiderata.
Fase di analisi : Attori : progettista (data analyst), utenti finali; Attività : le finalità, i destinatari, le informazioni (in generale) che dovrà memorizzare, le funzionalità (in generale) delle applicazioni che interagiranno con la base dati; Risultato : un documento (requisiti funzionali) che sarà la traccia per la fase di progettazione vera e propria; Note : non esiste uno standard generale per i documenti di analisi dei requisiti. Esistono delle best practices che danno indicazioni e linee guida. Alcune aziende – soprattutto le produttrici di software
- definiscono standard propri. Fase di progettazione – progettazione concettuale : Attori : progettista (data analyst), utenti finali (di quando in quando, se servono chiarimenti); Attività : disegnare uno schema che rappresenti «come è fatto» il database e che aiuti a rispettare i requisiti di integrità ed efficienza che derivano da una buona progettazione; Risultato : un documento (schema concettuale) che sarà la base per la fase successiva di progettazione logica, dove si dettaglieranno le tabelle; Note : si usa una metodologia ed uno standard descrittivo chiamato «ERD», Entity-Relationship Diagram, inventato da Chen nel 1976 (e tuttora utilizzato). Fase di progettazione – progettazione concettuale : la METODOLOGIA Questa semplice situazione ha moltissime informazioni correlate che possono essere organizzate in un database (per esempio, un’Azienda potrebbe averne necessità per gestire la propria flotta aziendale). Chen comprese la necessità di avere un metodo generale per progettare i database; voleva (e riuscì) a definire un metodo e una notazione per schematizzare il mondo reale per tradurlo in un costrutto digitale: il database. Entità : un elemento del mondo reale che può essere astratto in una rappresentazione schematica; Attributo : qualificano l’entità; Chiave primaria : assume valori univoci (non ripetuti) e non nulli. È un attributo che individua univocamente un’entità; Istanza : una specifica rappresentazione di un’entità ottenuta valorizzandone gli attributi; Relazione : un collegamento logico fra due entità.
Fase di progettazione – progettazione fisica e realizzazione : Sono il lavoro tecnico per rendere funzionante il database, utilizzando gli strumenti messi a disposizione dai produttori di DBMS - Data Base Management System, strumenti che consentono di implementare e gestire database (ovviamente, secondo le modalità della piattaforma del produttore).
