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informatica - principi, Schemi e mappe concettuali di Elementi di Informatica

Università degli Studi di Catania (UNICT)Elementi di Informatica

informatica - principi di informatica

Tipologia: Schemi e mappe concettuali

2022/2023

Caricato il 31/08/2023

maria_f00
maria_f00 🇮🇹

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bg1
INFORMATICA
1
BEATSON = per ottenere un'informazione occorrono due entità tali che la differenza tra di esse e dia
l'informazione giusta (si/no)
SHANNON= l'informazione dipende dal numero di alternative e dalla loro probabilità (una domanda due
risposte - due domande quattro risposte)
l'informazione riduce l'incertezza
BIT
è l'unità minima di informazione che un computer può elaborare. Bit significa generalmente cifra binaria
può assumere uno tra due valori possibili = 0 e 1
CODIFICA ASCII STANDARD
128 caratteri diversi con configurazione di 7 bit
CODIFICA ASCII ESTESA
256 simboli con configurazione di 8 bit
SEGNALI ANALOGICI
Analogico = fenomeno di continuità
un segnale analogico può essere rappresentato mediante una funzione nel tempo continua; a=f(t)
Suono= sensazione percepita dall'orecchio a causa di un movimento di un corpo che mette in oscillazione
l'aria
Onda sonora = caratterizzata da durata, frequenza e ampiezza
- Frequenza (hertz) - gravità del suono
- Ampiezza (decibel) - distinguere suoni forti da quelli deboli
DIFFERENZA ANALOGICO/DIGITALE
1. Analogico = rappresentazione continua e riduce il fenomeno per analogia
2. Digitale = rappresentazione discreta; astrae il fenomeno, lo segmenta e lo rappresenta attraverso
numeri
UNICODE
assegna un unico numero ad ogni carattere indipendentemente dalla piattaforma, dalle applicazioni e dalla
lingua
ANALOG TO DIGITAL CONVERSION (ADC)
effettua le operazioni di discretizzazione, ovvero i processi che consentono la sostituzione dei possibili valori
assunti da un segnale analogico nel tempo
Un ADC effettua le seguenti operazioni:
- Campionamento = il segnale analogico viene acquisito ad intervalli di tempo equidistanti
- Quantizzazione = sul segnale campionato occorre arrotondare ciascun campione entro un numero
finito di valori possibili
- Codifica
Teorema di Nyquist = definisce la minima frequenza necessaria per campionare un segnale analogico senza
perdere informazioni
BITRATE = nella codifica digitale di un'audio, il bitrate:
indica quanti bit vengono usati per codificare un secondo di audio
si esprime in Bit per secondo (bit/s)
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pfa

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BEATSON = per ottenere un'informazione occorrono due entità tali che la differenza tra di esse e dia l'informazione giusta (si/no) SHANNON = l'informazione dipende dal numero di alternative e dalla loro probabilità (una domanda due risposte - due domande quattro risposte) l'informazione riduce l'incertezza BIT è l'unità minima di informazione che un computer può elaborare. Bit significa generalmente cifra binaria può assumere uno tra due valori possibili = 0 e 1 CODIFICA ASCII STANDARD 128 caratteri diversi con configurazione di 7 bit CODIFICA ASCII ESTESA 256 simboli con configurazione di 8 bit SEGNALI ANALOGICI Analogico = fenomeno di continuità un segnale analogico può essere rappresentato mediante una funzione nel tempo continua; a=f(t) Suono= sensazione percepita dall'orecchio a causa di un movimento di un corpo che mette in oscillazione l'aria Onda sonora = caratterizzata da durata, frequenza e ampiezza

  • Frequenza (hertz) - gravità del suono
  • Ampiezza (decibel) - distinguere suoni forti da quelli deboli DIFFERENZA ANALOGICO/DIGITALE
  1. Analogico = rappresentazione continua e riduce il fenomeno per analogia
  2. Digitale = rappresentazione discreta; astrae il fenomeno, lo segmenta e lo rappresenta attraverso numeri UNICODE assegna un unico numero ad ogni carattere indipendentemente dalla piattaforma, dalle applicazioni e dalla lingua ANALOG TO DIGITAL CONVERSION (ADC) effettua le operazioni di discretizzazione, ovvero i processi che consentono la sostituzione dei possibili valori assunti da un segnale analogico nel tempo Un ADC effettua le seguenti operazioni:
  • Campionamento = il segnale analogico viene acquisito ad intervalli di tempo equidistanti
  • Quantizzazione = sul segnale campionato occorre arrotondare ciascun campione entro un numero finito di valori possibili
  • Codifica Teorema di Nyquist = definisce la minima frequenza necessaria per campionare un segnale analogico senza perdere informazioni BITRATE = nella codifica digitale di un'audio, il bitrate:  indica quanti bit vengono usati per codificare un secondo di audio  si esprime in Bit per secondo (bit/s)

INFORMAZIONI DIGITALI

LE IMMAGINI

  • Immagini analogiche = composte da milioni di pigmenti colorati bianchi e neri molto piccoli e spazialmente irregolari
  • Immagini digitali = raster o vettoriali Immagini vettoriali :  composte da vettori (forme geometriche);  segmenti definiti da un punto di origine, una direzione e una lunghezza;  sono più compatte  si possono manipolare più facilmente Immagini raster :  composta da pixel  ad ogni pixel è assegnato una posizione specifica e un valore cromatico  sono meno versatili ma più realistiche  occupano più memoria I raster eseguono operazioni di:  campionamento = scomposizione di immagini in un reticolo di punti  quantizzazione = codifica ogni pixel con un valore numerico all'interno di un preciso intervallo Risoluzione di un'immagine = è il numero di pixel visualizzato per unità di lunghezza ed è il parametro utilizzato nel mercato delle fotocamere digitali; viene espressa indicando separatamente il numero di pixel orizzontali e il numero di pixel verticali. Aspect Ratio = rapporto tra il numero di righe e colonne espresso da due numeri – es. 4:3 (monitor, tv…) La creazione di un'immagine digitale è possibile grazie ai dispositivi fotosensibili (sensori) costituiti da una matrice di fotodiodi Ciò che rende di qualità un'immagine non è la quantità di pixel ma la qualità di ciascun pixel = i pixel devono essere grandi ma non troppo vicini tra loro e devono poter riprodurre fedelmente il colore le principali tecnologie per creare un'immagine digitale sono:
  1. CCD = charge-coupled device = realizza immagini di qualità, consuma molta energia ed è molto costoso;
  2. CMOS = complementary metal oxide semiconductor = consumo meno e fa meno rumore ma ha una complessità maggiore rispetto alla precedente Una volta che un'immagine è stata creata o digitalizzata con una certa risoluzione, l'aumento di quest'ultima (via software) non produce un miglioramento della qualità - la stessa informazione di pixel viene semplicemente distribuita tra un numero maggiore di pixel. La risoluzione delle stampanti si misura in punti per pollice. Per ottenere maggiori risultati bisogna utilizzare una risoluzione proporzionale a quella della stampante mai uguale. Le stampanti hanno solitamente una risoluzione compresa tra i 300 e i 600 punti per pollice e produce buoni risultati con le immagini da 72 a 150 punti per pollice. La stampante utilizza gli spazi sottrattivi (cyan, Magenta e giallo) Profondità di colore = è la quantità di bit necessari per rappresentare il colore di un singolo pixel in un'immagine.

Compressione video = ridurre le dimensioni di un video o la banda passante richiesta per la sua trasmissione, attraverso l'uso di un codec video. Aspect ratio = rapporto lunghezza/altezza dell'immagine video Le caratteristiche principali di un video sono:

  • risoluzione video
  • frequenza di immagini
  • tipo di scansione delle immagini
  • aspect ratio Risoluzione video = in ambito elettronico le immagini che compongono il video sono visualizzate come una griglia ortogonale di aree uniformi. Più è alto il numero delle aree uniformi che compongono un'immagine video più alta la risoluzione. Framerate video = la frequenza delle immagini è il numero di immagini per unità di tempo che vengono riprodotte; varia da 16 immagini al secondo per le vecchie macchine da presa a 120 o più per le nuove videocamere professionali ARCHITETTURA DI VON NEUMAN Si basa su un componente centrale chiamato processore o CPU ed è il vero e proprio cervello di un elaboratore. Il CPU è diviso in due parti:
  1. ALU - arithmetic logic unit : eseguo operazioni aritmetiche e logiche
  2. CU - Control unit : coordina le attività di calcolo dell'alu Per poter elaborare, il processore ha bisogno di una memoria di calcolo chiamata RAM (memoria primaria) che è:  Primaria: memorizza i dati di calcolo del CPU;  Veloce: i tempi di accesso sono sempre rapidi;  Volatile: spegnendo il pcc dimentico tutti i dati Ovviamente, al termine di una elaborazione risultati prodotti devono essere memorizzati in modo permanente sul nostro computer. Questo è il ruolo della memoria secondaria che è:  non volatile: i dati rimangono anche spegnendo il pc;  prevede dispositivi di input e output per ricevere e restituire dati;  non è una memoria ad accesso casuale: l'accesso ai dati avviene in modo ben strutturato dal file system del sistema operativo;  ha un'elevata capacità di memoria: gestisce anche terabyte di dati Periferiche di input e output : le periferiche di input e output sono una componente fondamentale dell'architettura di Von Neumann. Grazie ad essi è possibile immettere i dati necessari all'elaborazione del calcolo (input) e ricevere risultati (output). Periferiche input : tastiera microfono mouse Periferiche output : monitor stampante Entrambe : scanner Processore, memoria primaria, memoria secondaria e periferiche di input/output fanno parte della cosiddetta scheda madre di un elaboratore e possono comunicare tra loro attraverso i canali di collegamento definiti bus.

Un elaboratore esegue istruzioni ed ha l'obiettivo di risolvere un problema tramite alcune operazioni necessarie. Ogni problema necessita di informazioni per essere risolto ed è caratterizzato da un'insieme di dati di partenza e da un risultato cercato. Una soluzione può essere intesa come una procedura che genera un risultato a partire dai dati iniziali. ALGORITMO È una lista ordinata di istruzioni da seguire per risolvere un problema. Le proprietà di alghe dell'algoritmo sono:  Azioni eseguibili e non ambigue  Determinismo: le alternative sono possibili ma la scelta deve essere univoca  Numero finito di operazioni  Terminazione: l'esecuzione prima o poi deve finire e produrre il risultato in tempo finito Uno dei modi per rappresentare l'algoritmo è il diagramma di flusso , caratterizzato da:

  1. Istruzione che implica una scelta tra due possibili percorsi a seconda della valutazione di una certa condizione
  2. istruzione da eseguire
  3. inserimento di emissione dei dati
  4. fine della sequenza di istruzioni in sostanza è come analizzare una serie di movimenti che effettuiamo nella vita quotidiana come, per esempio, preparare un tè: riscaldi l'acqua, metti l'acqua in una tazza, lascia in infusione il tè, aggiungi lo zucchero e bevi il tè (prodotto finito). LINGUAGGIO DI MACCHINA È costituito da una sequenza di bit che corrisponde di istruzioni che verranno eseguite ed è considerato come un linguaggio di basso livello. LINGUAGGIO DI PROGRAMMAZIONE = È un linguaggio di alto livello perché è più comprensibile. Troviamo l'interprete, che esegue il codice da noi adottato, e il compilatore, che traduce il nostro codice e il linguaggio macchina. Interprete:  semplicità di messa a punto dei programmi poiché si lavora in un ambiente interattivo  non consente la segretezza del codice sorgente  maggiore occupazione di memoria: l'interprete deve essere salvato anche nella memoria centrale  esecuzione più lenta, poiché lei istruzioni devono essere tradotte ogni volta che vengono eseguite Compilatore:  maggior velocità di esecuzione  risparmio di memoria  consente la segretezza del programma sorgente  tempi di creazione del programma più lunghi IL SISTEMA OPERATIVO Un sistema operativo è un software installato su un dispositivo fisico che consente all'utente di interagire con quest'ultimo e quindi con l'hardware Distinguiamo prima hardware e software:  hardware = si intende tutto ciò che esiste fisicamente, parliamo quindi della componente materiale di un dispositivo, comprendendo anche le periferiche di un dispositivo quali mouse, tastiera, ecc…  software = Si intende la componente non fisica di un dispositivo viene chiamato anche programma e ci permette di utilizzare l'hardware su cui è installato

Il software è generalmente residente nella memoria di massa del calcolatore e può essere diviso in quattro macrocategorie:

  1. FIRMWARE : è installato dal produttore del dispositivo nella memoria in modo permanente; ha il compito di avviare fisicamente il dispositivo
  2. SOFTWARE DI BASE : è lo stato che si interpone tra hardware e software applicativo; permette alle applicazioni di poter funzionare
  3. DRIVER : sono piccoli programmi che consentono l'accesso e l'utilizzo di determinate periferiche hardware
  4. APPLICAZIONI : programmi utilizzati direttamente dall'utente che vengono installate tramite il sistema operativo; tipiche di smartphone e pc MIPS (MILLION INSTRUCTION PER SECOND) La potenza effettiva di un processore non dipende dalla sua frequenza di clock ma dal numero e dal tipo di istruzioni che il processore è in grado di eseguire. Le misure di MIPS non sono utilizzabili per confrontare processori diversi. LEGGE DI MOORE = la potenza di calcolo dei processori raddoppia ogni 18 mesi LEGGE DI JOY = la frequenza operativa dei circuiti integrati raddoppia ogni tre anni SUPER CALCOLATORI Sono macchine molto potenti progettate per raggiungere altissime velocità. Vengono utilizzati per specifici problemi, come nel settore del tempo in campo militare MAINFRAME è un sistema di elaborazione complesso che può supportare migliaia di postazioni di lavoro. È progettato per utilizzare le linee di comunicazione (reti)N e vengono utilizzati da grandi aziende che si estendono sul territorio SERVER è un elaboratore che all'interno di una rete fornisce servizi ad altri computer denominati client DATACENTER Garantiscono il funzionamento 24 ore su 24, tutti i giorni dell'anno, di un qualsiasi sistema informativo e rappresentano oggi il cuore pulsante del business e di Internet I SEMAFORI Il semaforo è un tipo di dato astratto (segnale binario associato ad una risorsa) gestito da un sistema operativo multitasking per sincronizzare l'accesso a risorse condivise tra processi CICLO DI VITA DI UN SOFTWARE  analisi e ricerca  progetto e programmazione  sviluppo  collaudo  manutenzione RETI La rete è un insieme di calcolatori e dispositivi collegati tra loro per permettere lo scambio di dati. Ogni calcolatore (dispositivo) viene chiamato nodo ed è identificato da un indirizzo univoco (indirizzo IP) La connessione ad una rete può avvenire tramite linea telefonica (modem) o linea dedicata (wifi, 3G, scheda ethernet)

SCHEDA ETHERNET

Trasferire dati da un calcolatore ad un altro usando cavi dedicati (cavi UTP) e trasmette ai bit sotto forma di segnali elettrici lungo il cavo metallico SWITCH consente lo scambio tra più nodi presenti in una rete e agisce sull’instradamento dei dati per veicolare il traffico in modo bidirezionale più dispositivi collegati. MODEM (MODULATORE/DEMODULATORE) Il modem trasferisce i dati tramite linea telefonica ed effettua la modulazione (tecnica di trasmissione per imprimere un segnale elettrico su un altro segnale elettrico sviluppato ad alta frequenza) e la demodulazione. Classificazione reti:  LAN = collegare i dispositivi nello stesso edificio adiacenti  MAN = collegare i dispositivi nella stessa area urbana  WAN = tutte le reti che attraversano il suolo pubblico  Rete delle reti = Collega reti diverse attraverso l'interfaccia (internet) Tipologia di reti: bus, star, ring, maglia RETE WIRLESS La trasmissione del segnale avviene attraverso onde elettromagnetiche, senza l'utilizzo di cavi elettrici Modalità di comunicazione delle reti:  comunicazione di circuito : viene stabilito un collegamento dedicato tra i due nodi terminali comunicanti e nessun altro nodo può comunicare sullo stesso mezzo trasmissivo prima che la comunicazione sia terminata  comunicazione di pacchetto : Il messaggio tra due nodi terminali viene suddiviso in unità più piccole con dimensioni fisse; i pacchetti vengono inviati uno ad uno alla rete e smistati ed instradati individualmente; una volta che i pacchetti sono giunti al nodo destinatario vengono ricombinati per ricomporre il messaggio originale Protocolli di Internet

  1. TCP : definisce come dati sono suddivisi in pacchetti, come vengono riassemblati e come vengono ritrasmessi
  2. IP : definisce come pacchetti vengono inviati a destinazione come sono fatti gli indirizzi di rete INDIRIZZO IPV4 = è costituito da 32 bit (quattro byte) suddiviso in quattro gruppi da 8 bit, separati da un punto. Ciascuno di questi quattro byte e poi convertito in formato decimale. Ogni numero varia da zero a
  3. È formato da un'identificazione di rete e da una identificazione dell'host. INDIRIZZO IPV6 = È costituito da 128 bit e viene descritto da 8 gruppi di quattro cifre esadecimali che rappresentano due byte ciascuno. Ogni numero varia da zero a 65535 e sono separati dai due punti (:) INDIRIZZO MAC Ogni singola scheda di rete contiene un indirizzo prefissato (numero univoco) chiamato indirizzo Mac che è composto da 12 caratteri in formato esadecimale (00- 50 - FC-A0- 67 - 2C) che non può essere modificato dall'utente. Ad ogni nodo dotato di indirizzo ip può essere assegnato anche un indirizzo simbolico per meglio identificarlo. Es. www.unict.it – 151.97.240.

MALWARE

i virus sono frammenti di software che effettuano operazioni non richieste dall'utente. Tipi di virus:  HOAX : sfruttano l'ingenuità dell'utente e si diffondono attraverso e-mail  SPYWARE : catturano informazioni private e inviano in rete informazioni utili per scopi pubblicitari  MICROVIRUS : sono presenti nei documenti creati con applicazioni Microsoft Office ed eliminano o modificano altri file. Possono assumere totale controllo del sistema e il loro mezzo di trasmissione principale è via email L'antivirus è l'arma principale per sconfiggere i virus ed opera in tre modalità:

  1. firme del virus : viene individuata all'interno di un file sospetto, ovvero di una sequenza di byte che sia propria del virus
  2. euristica : ha il compito di scoprire nuovi virus analizzando esclusivamente alcuni fattori e calcolandone la percentuale di pericolosità
  3. sandbox : area protetta e sorvegliata all'interno della quale viene eseguita l'applicazione maligna senza interferire con il sistema operativo Un antivirus composto da due moduli di scansione:
  4. on-access : controlla in tempo reale cosa avviene sul computer
  5. on-demand : si occupa della scansione manuale del sistema solo quando l'utente ne richiede la scansione FIREWALL è un componente passivo di difesa e applica dei filtri sul traffico che avviene attraverso determinate porte TCP o attraverso indirizzi IP HACKER = è colui che si misura con i limiti dei sistemi per superarli e migliorarli, spesso sperimentano la loro abilità in nuove tecniche di programmazione CRACKER = è colui che provoca un danno anche grave sistemi informatici per motivi criminali PHISHING = esso provo ad ingannare per sottrarre informazioni personali in cui il malintenzionato finge di essere qualcuno che si conosce SPOOFING = mascheramento identità elettronica SNIFFING = intercettazione sia spoofing che sniffing anno finalità illegittime Esempi di sniffing:  EAVESDROPPER : un messaggio scambiato tra mittente e destinatario viene letto da una persona terza; un esempio è l'intercettazione che spesso si utilizza nei messaggi istantanei  TAMPERING : una persona terza tra il mittente e il destinatario viene a conoscenza del messaggio e lo modifica; un esempio e mentre effettuo un bonifico qualcuno cambia il conto corrente su cui effettuare il versamento  FABRICATION : uno dei due membri della comunicazione non sta dialogando con la persona con cui crede di farlo ma con un impostore; esempio: credo di dare il numero della mia carta di credito ad un albergo invece notato un truffatore Una comunicazione deve garantire: segretezza, autenticita e integrità del messaggio. Proprio per garantire questi tre fattori si ricorre ad alcune soluzioni:  firma digitale : legare un'attestazione dell'identità del mittente all'informazione che viene trasmessa  certificazione : garanzia da una terza parte di fiducia delle informazioni relative agli utenti coinvolti nella comunicazione  non ripudio : impossibilità di negare che un dato messaggio sia stato trasmesso

revoca : ritiro della certificazione di riconoscimento nel caso in cui questa non consenta di ottenere gli obiettivi di sicurezza prefissati CITTOGRAFIA È la scienza che studia come rendere segreta e sicura la comunicazione tra due persone o entità nascondendo il significato dei messaggi. Esistono due tipologie di crittografia:  a chiave pubblica : il mittente ed il destinatario usano differenti chiavi  a chiave privata : il mittente il destinatario usano la stessa chiave FIRMA DIGITALE È uno strumento che per funzionare in maniera corretta ha bisogno di quello che viene chiamato codice di Hash. L’Hash è un algoritmo matematico che trasforma un qualsiasi testo di lunghezza arbitraria in una stringa di lunghezza predefinita. La firma digitale ha una validità limitata nel tempo: ha una validità di tre anni dalla data di attivazione e va rinnovata nei 90 giorni precedenti ed entro il giorno antecedente la data di scadenza. Una volta che la firma digitale è scaduta non si può più rinnovare DIRITTI D'AUTORE – COPYRIGHT  COPYRIGHT: si indica il diritto di autore tutelato da norme che stabiliscono la proprietà e l'utilizzo di un bene intellettuale, come un brano musicale, un libro o un software; ciò stabilisce il diritto di un'opera di non poter essere riprodotta  COPYLEFT: serve per individuare tutti quei documenti privi di protezione dei diritti d'autore  LICENZA D’USO: le norme che regolamentano l'utilizzo del software sono contenute nella licenza d'uso, un vero e proprio contratto tra il fornitore e l'utente (UELA)  NUMERO DI SERIE: per verificare che l'autorizzazione ad utilizzare un determinato sistema operativo è ancora valida si fa riferimento al numero di serie, c'è quel numero che identifica il nostro programma; ogni software è contraddistinto da un proprio numero di serie DATABASE I dati sono la componente base dell'informazione e possono essere strutturati (rispettano una struttura, tabelle) o non strutturati (altri tipi di dati come video e audio) Il database è lo strumento informatico per poter rappresentare dati strutturali in modo duraturo, memorizzarli e consultarli in modo pratico. I dati vengono memorizzati nella memoria di massa Una base di dati è in grado di:  garantire la conservazione dei dati  evitare la duplicazione di dati  evitare la presenza di due o più dati incompatibili tra loro per rappresentare la stessa informazione DBMS = sistema di gestione dei database che permette di inserire, aggiornare, recuperare e cancellare i dati di un database Realizzazione di un corpus di dati : raccolta, archiviazione, elaborazione e distribuzione Chiave primaria = è un'insieme di attributi che permette di individuare un record di tabelle La progettazione corretta di un database consentirà di dividere le informazioni in tabella e basate su un argomento, inserire le informazioni necessarie per unirle in tabelle secondo le esigenze, supportare e assicurare l'accuratezza e l'integrità delle informazioni, soddisfare le esigenze di elaborazione dei dati e di creazione dei report.