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INFORMATICA DI BASE
ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
Diversi tipi di elaboratori:
- Personal computer, quello standard; workshop, terminale, con niente di privato, ma il vantaggio è che se si rompe i dati vanno da qualche altra parte; notebook, i classici portatili.
- Super computer, creato appositamente per uno scopo (ex. NASA, numeri primi);
- Mainframe, reti con server che possono avere clienti, consente di condividere risorse. È un sistema gestionale che effettua operazioni gestionali, usato nelle aziende;
- Server, computer a servizio degli altri, di tutti coloro che hanno l’abilitazione. Escludendo la prima categoria, tutti hanno una mole di lavoro altissima.
LE BASI
Il computer svolge calcoli attraverso il sistema binario, composto da zero e uno. Il sistema binario è stato scelto perché da meno possibilità di errore e perché il livelli non possono variare più di tanto, perché o è zero o è uno. I dati si distinguono in: digitali, con un valore stabile, analogici, con un valore non esatto. Per passare dall’analogico al digitale c’è il procedimento di campionamento. I segnali digitali:
- Telegrafo, trasmissione effettuata in alfabeto morse, composto di punti e linee;
- Transistor, dispositivo elettronico che permette o no di far passare il sistema binario. L’unità minima di informazione che può portare il computer è il bit, che può essere zero o uno. L’informazione si ha sulle variazioni. Il valore non è due o più perché risulterebbe complicato, si alimenterebbero più errori. Un byte è 8 bit, perché è una potenza di due (2 alla terza). Un Kbyte è 1024 bit (2 alla 10 byte). Un Mbyte arriva intorno ad un milione di bit (2 alla decima per 2 alla decima)
ALGEBRA DI BOOLE: l’uscita può essere 0 o 1 L’operatore AND: devono essere verificate tutte le condizioni. Affinché l’uscita sia 1 devono essere tutti 1. Quindi più ingressi e un’uscita. L’operatore OR: basta almeno una condizione verificata, non necessariamente tutte. Almeno un ingresso deve valere 1 affinché l’uscita sia 1. L’operatore NOR: quando si vuole un OR, ma subito dopo si nega.
L’operatore NAND: quando si vuole un AND, ma subito dopo si nega.
LE ORIGINI DELL’INFORMATICA
Vonneumann teorizzò l’esistenza di una macchina con un elaboratore centrale, periferiche di entrata e uscita e una memoria, ma non aveva la tecnologia per poterla creare. Turing nella sua breve vita ebbe idee geniali, ipotizzando una macchina universale a registri. Il test di Turing è ancora attuale, uno dei primi esempi di ragionamento automatizzato.
Dentro il computer troviamo la scheda madre, al cui interno c’è la CPU, microprocessore che svolge una serie di operazioni ad una certa velocità. Ha avuto una continua evoluzione dall’84, è necessaria la compatibilità tra i microprocessori del passato e le recenti evoluzioni. Per trasformare le cifre nel sistema binario sono necessari processori paralleli e un coprocessore matematico. In alcuni casi vi sono microprocessori incorporati. All’interno si è cercato di migliorare la capacità dei dati (quanti se ne possono utilizzare), la velocità e efficienza. I primi utilizzavano voltaggi piuttosto alti, attualmente sono scesi e consumano meno, quindi non si scalda subito come prima. La memoria anche è cambiata. La RAM permette di prendere dati quando servono, ma quando si spegne il computer si svuota. La ROM è di sola lettura, serve per far partire il pc. La rom viene distinta in: PROM, piccola rom da programmare una sola volta; EPROM, una rom che si può cancellare sotto i raggi uv; EEPROM, si cancella elettricamente. Il vantaggio rispetto alla RAM è che loro restano. Quando la ram non basta: memoria virtuale, che concretamente non esiste, aumenta la capacità della ram, ma non di molto; CACHE, poca memoria che il processore conserva per fare i calcoli, fa andare più veloce la cpu. Il primo livello è dentro il microprocessore; BUFFER, memorie che appartengono a dispositivi particolari, dentro la ram o in altri hardware accumulano e memorizzano il lavoro da fare.
I BUS si distinguono in: Bus di sistema, ancora distinti in bus dati e bus indirizzi; Bus locali, gestiti da un protocollo PCI e usati per parti lente; Bus di input e output, che possono essere: schede/adattatori; plug/play, tecnologia che consente di attaccare e usare. Se il driver è già presente nel computer va bene, altrimenti si cerca su internet. Si adatta in base alla periferica; Computer portatili, basati soprattutto sulle usb.
COMUNICAZIONI CON LE PERIFERICHE
I file grafici, generalmente, sono enormi e l’unico modo per renderli piccoli è la digitalizzazione, attraverso hard disk. Il backup consiste nel fare una copia da un hard disk ad un altro. Le tecnologie avanzate di grafica input e output sono: realtà virtuale, che simula di essere da un’altra parte; gli ologrammi, più antica come tecnologia. Le scansioni tridimensionali scansionano un oggetto. Questo avviene in ambiente medico, oppure per la sicurezza.
GLI STRUMENTI DI PUNTAMENTO
Il primo metodo di puntamento fu il mouse. Il problema dei primi mouse era la palla sotto, che scorreva solo su piani polverosi sporcando i rulli. Per pulirli si doveva smontare il mouse. In aggiornamento arrivarono il mouse ottico, con la luce che individuava lo spostamento di 2D, e il trackball. Il problema di entrambi è la difficoltà nell’utilizzo. Il secondo problema arrivò negli anni ’90 con l’uscita dei portatili, che dovevano essere più compatti possibili. Fu inventata allora la touchpad, una tavoletta che funzionava con il dito. Per funzioni più articolate si creo una touchpad più grande, chiamata tavoletta grafica, con l’utilizzo dell’apposita penna.
LA RISOLUZIONE – Dpi: dots (puntini) per inch (pollice) Un pollice è 2,54 cm. Le risoluzioni tipiche sono 640x480, 1024x768. Il font è la modalità di rappresentazione di un carattere. Le caratteristiche: dimensione, larghezza, lunghezza, altezza, possibilità di scrivere in altri alfabeti. Per quanto riguarda i colori, questo dipende da ogni pixel: attraverso il sistema RGB si ha la combinazione di vari colori. Inizialmente c’erano 3 fosfori e una gocciolina di colore. La profondità del colore dipende dal numero di bit. Il filtro particolare che permette di avere belle foto è l’anti-aliasing, permettendo l’antifrastagliamento. Lo schermo, distinto in CRT, tubo a raggi catodici, e schermo piatto, che necessità elettroni ed è diviso a matrice. La matrice rappresenta l’insieme di pixel. La velocità di refresh riguarda quante volte l’immagine cambia in un secondo. La frequenza prima era 25 al secondo, ora 50.
LA STAMPA
Fatta a getto d’inchiostro, laser o a nastro. Il problema della stampa è che a priori bisogna scegliere la matrice. Si possono modificare i parametri:
- Stampa laser, rullo caricato con una carica opposta a quella del foglio, attira particelle di inchiostro, depositando un punto per ogni foglio, attira particelle
di inchiostro, depositando un punto per ogni pixel. È necessario il linguaggio PCL. Molte hanno l’opzione doppia faccia (duplex);
- Stampanti non laser, distinte in: a matrice di punti, quindi punto o non punto, niente colori; i plotter, che ragionano a matrice, scampa scorrendo e ci sono i colori; di etichetta, molto piccole, portatili, che stampano solo etichette. Altre periferiche: macchine digitali da stampa, usate per interi appartamenti; macchine a colori; impaginazione, pagine a scala e fascicolazione; a caratteri speciali; stampanti 3D, riproducono qualsiasi cosa attraverso materiali tipo plastica, necessitano di uno scanner.
LE MEMORIE SECONDARIE
La ram non basta mai, per questo servono le memorie secondarie con gli hard disk. I supporti di memorizzazione di massa: accesso diretto, che da immediatamente l’informazione; accesso sequenziale, attraverso nastri. Tra le varie periferiche ad accesso diretto troviamo l’HD, distinto in tracce e settori. In base al sistema di formattazione, l’HD si divide in pezzi piccoli e grandi (le formattazioni a livello Windows sono 3). L’HD è composto da tanti dischi sovrapposti, scritti da entrambi i lati, all’incirca 160 facce. Quando si accende da un lato, il tempo di spostamento è minimo. La velocità di memoria si vede dal tempo di posizionamento, per cercare la traccia, tempo di latenza, che fa scorrere i dati sotto la testina dell’hd e si ha il trasferimento dei dati. La velocità si vede anche dalla deframmentazione, che ogni tanto va fatta per ridurre il tempo a posizionamento e di latenza, molto più lunghi rispetto al trasferimento. Le memorie secondarie si caratterizzano per la capacità di memorizzazione, attualmente sempre maggiori. Possono essere fisse o removibili. Possono essere di tipo: magnetico, come l’hd; ottico, come i cd e dvd; stato solido, come le FLASH (chiavette). Il problema di queste memorie è l’affidabilità. Le memorie secondarie: ad accesso casuale HD, CD, DVD; ad accesso sequenziale nastro QUI, nastri tecnologia TRAVAN, DAT. Bancomat e carte di credito: i soldi vengono trasformati in bit, dati contenuti in memorie secondarie a cui si accede, appunti, con questi strumenti. Le schede prepagate e ricaricabili rientrano nelle schede intelligenti, altre memorie secondarie.
APPROFONDIMENTO SULL’HD
I dischi fissi sono piatti a due facce, con tracce testine che prendono il dato magnetico riconoscendolo con 0 o 1. È possibile comprimere un intero hd, salvando il file compresso, oppure comprimere solo il file. Nel secondo caso, il file non è
- Apple, partito con Windows, quindi solo sistema a finestre, fino ad arrivare al MAC OS X. Altri so più specifici per: minicomputer, poca memoria; super computer, molto potente ma dedicato solo ad un compito; mainframe, molta memoria e capacità di tipo gestionale; computer tascabile, come tablet e smartphone. I server sono computer che consentono di servire diversi clienti. I server puri gestiscono reti a livello ottimale. Alcuni tipi di server sono Windows server, UNIX, OS/2 che però non ebbero successo. I sistemi operativi incorporati, come DOS Embedded con microchip, hanno numerosi vantaggi, ma non si possono cambiare. La gestione dei file: 3 caratteri, DOC, EXE, CSV sono le più note. Le estensioni identificano i file. I file vengono gestiti da una struttura ad albero rovesciato. Il sistema di archiviazione è personale: ogni file ha il suo percorso dalla radice, cartelle, sottocartelle. Sotto Windows c’è il famoso “risorse del computer” per gestire i file. Il sistema operativo fa anche da: format, frammentazione del file; lo scanning del disco, quando decido io oppure ad intervalli prestabiliti; eliminazione file e cestino, dove vanno prima di essere eliminati davvero. Ancora altre funzioni: l’istallazione, aggiornamento e la disinstallazione dei programmi; il driver, particolare programma che consente di guidare i dati dal pc alla periferica o viceversa. È specifico per certe periferiche; distribuzione di un programma attraverso varie modalità. Con internet la distribuzione è a costo minimo e non c’è il problema dell’esaurimento scorte, ma il problema è la sicurezza. Gli applicativi come Word e Exel permettono di avere tutto insieme. Nel 90 per cento dei casi gli applicativi sono standard, ma si possono avere applicazioni: personalizzate, partendo da uno standard; freeware, gratuita ma con pubblicità; shareware, con aggiornamenti a pagamento; open-source, gratuita, come una comunità.
SOFTWARE APPLICATIVI
I parametri da prendere in considerazione per la formattazione di un documento per videoscrittura: colore, dimensione del carattere e della pagina, margini, tabelle, stili. Tutto questo comporta la visualizzazione dei dati e la loro impostazione in un flusso da cui si otterrà un tipo di documento. Questo procedimento può essere definito, non è necessario ripeterlo sempre. Esistono modelli predefiniti, che si possono modificare. Nelle autocomposizioni, invece, si parte da un modello e si struttura la pagina. I correttori si distinguono in ortografici e grammaticali. Il thesaurus è un insieme di parole che può essere esteso.
La ricerca automatica, denominata “trova”, e sostituzione, “par1”, che al momento della stampa sostituisce con cosa vogliamo. La revisione non cancella il vecchio, ma tiene traccia delle modifiche. La stampa unione è una lettera con vari indirizzi. Le note a pie di pagina sono quelle in fondo alla pagina, le note di chiusura sono quelle in fondo alla pagina. La bibliografia è il riferimento del dato. L’editoria elettronica per lo schermo comprende la multimedialità:
- Editoria elettronica on-line e off-line, per poi pubblicare;
- Editoria per il web il cosiddetto ipertesto, che attraverso un click riporta al punto richiesto, al contrario di quello cartaceo che richiede un procedimento meno diretto;
- L’e-book, più sofisticato dell’ipertesto anche perché si formatta, presenta più ipertesti a cui si possono aggiungere cose;
- Il blog, un modo per esprimere il pensiero sulla rete, può essere visto come un ipertesto e come un e-book. All’interno del documento si possono inserire i fogli elettronici (exel) che consentono di inserire dati, fare conti, inserire grafici e diagrammi. I vari vantaggi di exel: calcoli matematici in automatico; possibilità di avere fogli di calcolo; possibilità di utilizzare sistemi informativi geografici. I fogli elettronici puri consentono di: immettere dati; il “what if”; i formati possibili da usare; le funzioni. Si possono risolvere problemi con le funzioni e le formule dei fogli elettronici, come “and or not”. All’interno di ogni cella si possono inserire varie funzioni. C’è la possibilità di usare anche i caratteri, per rendere più leggibili i dati. Tutte le informazioni che si possono concatenare con la funzione concatena. Con il simbolo del dollaro si hanno riferimenti relativi e riferimenti assoluti. Altre funzioni come funzioni logiche E.O.NON. oppure la funzione SE, se accade qualcosa.
NETWORKING comprende:
- reti aziendali: reti pubbliche, intranet, Virtual Private Network;
- servizi di rete: posta elettronica, condivisione delle periferiche, condivisione di file, groupware, condivisione applicazioni. All’interno della rete ci sono tre tipi di utenti: amministratore, che può fare ciò che vuole; gli intermedi; gli utenti, che accedono alla rete. Le varie forme di rete: tipologia a stella, tutti collegati al server, il punto centrale, e il server decide a chi dare la priorità; tipologia ad anello, un messaggio che passa da tanti computer collegati, ma viene servito chi ha il token; tipologia a bus, complessa, collegamenti tra vari server a cui sono collegati computer.
qualcosa di specifico, come spese on-line e transazioni finanziarie. La segretezza non era lo scopo principale di internet. Le informazioni vengono trasmesse da dispositivi collegati ad un cavo, dove troviamo la limitatezza fisica, ovvero la banda. Il telefono in rete è una modalità di trasmissione in contemporanea che inivia i telefoni, come ad esempio whatsapp, che è gratis ma c’è un ritardo.
SOCIAL NETWORK
Rete con la quale si socializza. Ne esistono diversi tipi, ma ognuno deve avere un motore, un programma che gli consente di funzionare. Un esempio è il CMS, che consente di maneggiare i contenuti. Con la Smart Revolution, quindi la larga diffusione di dispositivi digitali, si è arrivato ad internet incentrato sulle cose (internet of things): ogni soggetto è integrato con gli altri tramite un IP. Si arriverà ad avere tutti un ip personale: la singolarità è un punto di non ritorno, secondo Kurzwell sarà nel 2045, dove avremo il picco della tecnologia. Si parla anche di dispositivi indossabili e impiantabili, fino all’ipotesi del trapianto sottopelle. Nato dalla ricerca, il cloud computing comporta: gestione di applicazioni, attività e risorse completamente on-line; aziende che usano applicazioni, piattaforme e infrastrutture; utilizzo delle risorse anche a tempo. Il cloud si distingue in: pubblico, a disposizione presso un service provider; privato, con strutture all’intero della struttura stessa; ibrido, un mix tra i due. Il cloud computing nella quotidianità da la possibilità di giocare, di entrare in vari sistemi come Dropbox, ma anche nel lavoro. Ancora, un’infrastruttura di tipo cloud può dare: SAAS software as a service; PAAS platform as a service, piattaforma completa; LAAS infrastructure as a service, con la visualizzazione totale dell’hardware, offre la ridondanza grafica ma è a pagamento. Nel campo dell’intrattenimento, i multimediali consentono molto, come i videogiochi o le ordinazioni on-line. Nell’uso del software, i multimedia presentano delle guide che aiutano in maniera diretta. Nel campo dell’istruzione e della formazione, con i multimedia accedi ai testi. Nel web si può accedere a contenuti multimediali. Nel 99 per cento dei casi, tutti gli accessi ai multimedia necessitano di una base di dati organizzati. Le tecniche e gli effetti grafici: programmi di grafica 3D, animazione, ombreggiatura, antialiasing, morphing. Le dimensioni e la qualità delle immagini vanno equilibrate.
LA PROGRAMMAZIONE E LO SVILUPPO DEI SISTEMI
Vi sono diversi strati. Al primo di questi strati di but si accede attraverso bios o sistema operativo. I programmatori preparano i sistemi operativi. Operano attraverso linguaggi di programmazione, a cui si accede tramite un algoritmo, ovvero una serie di passi da fare. Questi linguaggi sono divisi in tante generazioni e in diversi livelli. Ogni linguaggio ha un set di istruzioni. I linguaggi di prima generazione sono i linguaggi macchina, che operavano direttamente sulle istruzioni del computer. Quelli di seconda generazione sono i linguaggi assemblativi, con dispositivi magnetici. Questi non avevano ancora ne funzioni ne sottoprogrammi, era obbligatorio il numero di linea. I linguaggi di terza generazione sono i linguaggi procedurali. I programmi vengono preparati e compilati. Il problema è che spesso il programmatore sbaglia programma, non fa quello che gli viene chiesto. Il programmatore prima di dare il programma prepara uno pseudocodice, che da la possibilità di ordinare il programma. Accanto ci sono i linguaggi interpretativi. Un linguaggio particolare è il Javascript, che consente di rendere variabile il contenuto della pagina web, rendendola più dinamica. Il linguaggio Java consente operazioni importanti proprio per come è strutturato. Dopo il linguaggio standard XML, segue l’HTMLS, che amplia l’elenco delle istruzioni e la struttura delle pagine è diversa dalla precedente. Le meta informazioni sono le prime traduzioni. Le tecniche di programmazione: somma di due numeri; immissione ed emissione dei dati; diramazioni e cicli. I linguaggi sono davvero molti e vengono usati per gli archivi, ovvero le basi dei dati. Gli archivi possono essere: modello gerarchico, tanti nodi in relazioni semplici (1:n); modello reticolare, dove i nodi sono insiemi di dati omogenei, si hanno più dati collegati alla stessa coppia di nodi; modello relazionale, dove le relazioni create sono sottoinsiemi di tutte le possibili relazioni. Le relazioni sono uno ad uno, uno a molti, molti a molti. Queste unità danno molte possibilità e vanno gestite ne miglior modo possibile. L’uso delle basi può avvenire anche on-line e il loro aggiornamento dinamico dev’essere veloce. L’accesso alle basi può avvenire tramite browser oppure tramite app. Per quanto riguarda l’esportazione dei dati nelle pagine web, quando inserisci dati di qualunque genere, in fasi di programmazione è facile, per l’emissione dati è più difficile. Attualmente ci sono troppi dati, quindi vengono creati dei magazzini, chiamati data warehouse. I problemi: dati troppo grandi, che richiedono maggior attenzione (big data); dati liberi (open data); dati con un’esattezza accettabile (data journalism), che provengono da fonti non proprio verificate.
L’INFORMATICA COME FATTO SOCIALE
È importante essere consapevoli e tutelare la salute stando attenti a: radiazioni elettromagnetiche; ergonometria e stress fisico. In quest’ultimo caso, l’occhio viene interessato poco, al contrario delle mani che stanno in una posizione innaturale. Le pause vengono effettuate ogni 120 minuti per 15 minuti. Altri problemi sociali: trattamento dei dati personali; supervisore elettronico; censura e libertà di espressione; tutela della privacy nelle comunicazioni; digital divide. Windows contro Linux: differenza ovvia a parte il prezzo, il primo ha una sola visione per volta, con il secondo si può scegliere però ha meno assistanza on-line. Linux viene gestito da gruppi di utenza.
