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INFORMATICA UMANISTICA
CAPITOLO 1
Informatica deriva dal francese informatique , coniato negli anni 60 da Philippe Dreyfus il quale battezzo la disciplina tecnico-scientifica che si occupa della progettazione e della costruzione di macchine in grado di trattare in modo automatico L informazione. Queste macchine sono in grado di compiere automaticamente attività di elaborazione dell’informazione e di garantire la riduzione dei tempi di elaborazione , maggiore affidabilità, liberare l’uomo da incombenze noiose, un più facile e diffuso accesso a elaborazioni che richiedono competenze poco comuni. Ciò ha indotto alla diffusione del termine CALCOLATORE ( in inglese computer). Dalla convergenza tra la tecnologia dell’ informazione e le telecomunicazioni , che si occupano della trasmissione delle informazioni a distanza con lo scopo di comunicare, nasce una nuova disciplina ovvero INFORMATION & COMMUNICATION TECHNOLOGY (ITC). Nell ambito dell’informatica e importante mettere in relazione il significato di DATO e CONOSCENZA. Dato = insieme di simboli tracciati su un supporto fisico; rappresenta una proprietà di un oggetto nel mondo reale senza però contenere alcun riferimento alla proprietà cui esso si riferisce. Disporre di un dato non presenta alcun vantaggio , a meno che non sia messo in relazione con la proprietà cui si riferisce e losi trasformi in informazioni. Si parla di Conoscenza quando si dispone di regole che permettono di trarre vantaggio da un’informazione. L’approccio alla risoluzione dei problemi basata sull’informazione consente di compiere ragionamenti e prendere decisioni sugli oggetti del mondo reale acquisendo solo un numero limitato di informazioni. Gli uomini per comunicare tra di loro hanno sviluppato LINGUAGGI NATURALI ; una caratteristica di essa è rappresentata dalla loro ambiguità cioè un qualsiasi costrutto formulato da tali linguaggi è potenzialmente polisemico ovvero soggetto a una pluralità di sensi , significati. Per comunicare con un calcolatore l’ambiguità dei linguaggi naturali rappresenta un grosso problema : vengono sviluppati linguaggi formali , impiegati in tutti gli ambiti in cui è necessario evitare l’ambiguità. Che prevedono
- L’individualità di un alfabeto : elenco finito di simboli
- La definizione di una grammatica formale : insieme di regole sintattiche che specificano come i simboli dell’alfabeto possono essere combinati tra loro per costruire le frasi ben formate all’ interno del linguaggio. Le Sematiche Formali consentono di attribuire un significato alle frasi in un linguaggio formale. Dunque l’informazione è rappresentata da dati che sono espressi sotto forma di simboli. L’informatica puo essere codificata con simboli e modalità diverse , si utilizza un alfabeto estremamente ridotto , contenente solo simboli “0” e “1”. Nei calcolatori ogni informazione viene rappresentato esclusivamente con sequenze bit. BIT è un simbolo scelto su tale alfabeto L’adozione dell’alfabeto binario per la codifica delle informazioni nei calcolatori è determinata dalla semplicità con cui i simboli possono essere rappresentati da Dispositivi Bistabili, dispositivi in grado di assumere due configurazioni alternative e di permanere stabilmente nella configurazione loro assegnata. – n Bit = 2allan sequenze possibili. Si definisce BYTE una sequenza di 8 bit. La componente del calcolatore che ha lo scopo di memorizzare dati nel tempo è la MEMORIA. La quantità di dati che è in grado di memorizzare è la CAPACITA ( misurata in bit,byte o multipli di questi). In informatica si preferisce utilizzare le potenze del 2 (Kilobit:2alla10;Gigabit:2alla30byte). L’informazione in ingresso all’elaborazione è denominata INPUT mentre quella prodotta in uscita
dall’elaborazione stessa prende il nome di OUTPUT. Le istruzioni che consentono a un esecutore di operare una trasformazione fisica implicata in un particolare trattamento dell’informazione , può essere definito ALGORITMO. L’uomo ha concepito diversi strumenti formali per l’elaborazione dell’informazione che consentono di descrivere la trasformazione fisica del supporto con la certezza che, se i dati da essa generati rappresentano correttamente informazioni sul mondo reale, anche i dati da essi generati rappresentano ( dopo la decodifica) informazioni sulmondo reale. Sono ALGEBRA e LOGICA. I linguaggi di programmazione sono linguaggi formali progettati per descrivere algoritmi in modo tale che possono essere eseguiti da un moderno calcolatore. Sono caratterizzati da una sintassi semplice,sematica limitata, assenza di ambiguità. La formulazioni di un algoritmo in un linguaggio di programmazione è definita Programma e un PROGRAMMATORE è una persona che scrive programmi. A seconda del ruolo giocato dalla componente umana è possibile fare una classificazione dei sistemi : I SISTEMI MANUALI che forniscono una codifica dei dati ma affidano all’uomo l’esecuzione delle trasformazioni fisiche su di essi. I SISTEMI (SEMI) AUTOMATICI RIGIDI sono in grado di operare singole trasformazioni fisiche sui dati marichiedono continue indicazioni da parte dell’uomo che deve esercitare il controllo. I SISTEMI AUTOMATICI FLESSIBILI ,come il calcolatore, dispongono di una memoria all’interno della quale sono rappresentati i dati e le istruzioni. Storicamente , il primostrumento adottato dall’uomo per la rappresentazione dell’informazione numerica è costituito dalle 10 dita di cui sono dotate le sue mani. La numerazione indotta dai Babilonesi si basa sulle 3falangi. OUGHTRED realizzo il primo calcolatore , uno strumentodi calcolo analogico che consente di calcolare moltiplicazioni, divisioni elevamenti a potenza … Pochi anni dopo PASCAL progettò la Pascalina , una calcolatrice meccanica che consentiva di effettuare addizioni e sottrazioni avvalendosi di una serie di ruote dentate divise in 10 settori ( corrispondenti a 10 cifre), nello stesso periodo LEIBNIZ realizzo lo STEPPED RECKONER ,una calcolatrice meccanica a manovella in grado di eseguire le 4 operazioni aritmetiche. Successivamente nel 19° secolo il matematico inglese BABBAGE fu il primo ad introdurre il concetto di calcolatore programmabile. Progetto l’ analyticalengine , una macchina in grado di operare in input e output su schede perforate. ADA KING scrisse un programma che avrebbe consentito all’analyticalengine di calcolare i numeri di Bernoulli, guadagnandosi la fama di primo programmatore di calcolatori nella storia. si svilupparono 3 flussi paralleli in Geramani, Inghilterra e USA. –In Geramania ZUSE realizzo prototipi di calcolatori basati sui relè elettromagnetici. – In Inghilterra Flowers progettò e realizzò COLOSSUS , il primo calcolatore completamente elettronico. –In America JHON MAUCHLY E JOHN PRESPER ECKER realizzarono ENIAC ( Electronic Numerical Integrator and Computer) primo calcolatore universale. Negli anni 50 i TRANSITOR , dispositivi formati da semiconduttiri, cominciarono a sostituire nei calcolatori levalvole termoioniche (costo,velocità,dimensioni). Negli anni 60 invece i calcolatori divennero ancora piu piccoli con l’impiego dei circuiti integrati (o Microchip) , circuiti elettronici miniaturizzati che portarono all’introduzione del microprocessore .La velocità dell’evoluzione tecnologica che ha caratterizzato l’elettronica è ben rappresentata nella LEGGE DI MOORE. MOORE osservò che il numero di transitor che possono essere integrati in un unico circuito raddoppia approssimativamente ogni 2 anni.Con la stessa velocità si evolvono molte delle caratteristiche dei dispositivi elettronici. L’obiettivo Architettura del matematico Von NEUMANN era realizzare un calcolatore universale. il calcolatore secondo questa architettura era composto: -PROCESSORE (CPU): legge dalla memoria le
decodifica :all’interno dell istruzione viene identificata la parte che specifica l’operazione da eseguire e le parti che identificano gli operandi (dati su chi tale operazione deve essere applicata).Esecuzione: demandata all’unita aritmetica (ALU) – sottosistema della cpu contenente i circuiti pereseguire le operazioni elementari. Scrittura : risultato dell’operazione trascritto in uno dei registri interni della cpu o all’interno della Ram. Il linguaggio macchina di ohni CPU prevede anche Istruzioni Di Salto (Jump) esso modifica il valore del programcounter per consentire di modificare il flusso di esecuzioni delle istruzioni e di realizzare quindi iterazioni o escuzioni condizionate dal verificarsi di particolari condizioni. All’interno dell’calcolatore è presente il CLOCK costituito da un oscillatore al quarzo che genera un impulso elettrico con frequenza regolare che scandisce le operazioni all’interno di tutti i circuiti elettronici del calcolatore e lo sincronizza. La frequenza di Clock , quella con cui emette il segnale e misurata in hertz. La memoria centrale (Ram) oggi si caratterizza per la sua Volatilità ovvero la capacità di memorizzare richiede un continuo flusso di alimentazione elettrica per cui lo spegnimento del calcolatore determina la cancellazione di tutto il suo contenuto. Un qualsiasi dispositivo di memoria costituito da celle di memorizzazione puo supportare diversi tipi di accesso: -accesso sequenziale: prima di leggere una cella e necessario leggere tutte tutte quelle che la procedono. – Accesso diretto: dato l’indirizzo di una cella ne e possibile l’accesso immediato. –Accesso misto(diretto+sequenziale) :celle organizzate in blocchi da piu celle; con un accesso diretto di si accede al blocco di celle all’interno del quale la cella viene individuata con una ricerca sequenziale. –Accesso associativo : accesso a una cella guidato dal suo contenuto, che viene ricercato in parallelo su più celle. Ogni calcolatore dispone di una piccola memoria centrale denominata ROM (Ready Only Memory) può trattarsi di una memoria di solo lettura , ma piu frequentemente si tratta di EPROM (ErasableProgrammable Read-Only Memory) non volatile il cui contenuto puo essere modificato dal calcolatore mediante particolari procedure di aggiornamento. La memoria di massa come funzione principale hanno quella di garantire la persistenza dei dati. Rispetto alla memoria centrale sono in grado di offrire una maggiore capacità ( misurata in byte) e un minor costo di memorizzazione. Una delle tecniche impiegate per il DisasterRecovery ( insieme di misure tecnologivhe atte a ripristinare i sistemi,dati e infrastrutture a fronte di eventi dannosi ) è il backup.Che consiste nella produzione di copie aggiuntive dei dati conservati su un dispositivo di memoria allo scopo di consentire il ripristino del contenuto informativo di un calcolatore. I dispositivi magnetici sono memorie di massa il cui supporto di memorizzazione è costituito da una superficie ricoperta da uno strato di materiale ferromagnetico.Nel Disco rigido (Hard Disk)il supporto di memorizzazione è costituito da uno o piu dischi , detti Piattisovrapposti e connessi con un unico perno dirotazione. Sulla superficie dei piatti in un disco rigido sono presenti le Tracce, sottili strisce circolari su cui le testine scrivono i dati.Poiche le superfici sono normalmente suddivise in settori , si definisce blocco l’intersazione tra una traccia e un settore. Ciascun blocco è in grado di memorizzare una quantità fissa di dati che rappresenta la quantita minima dei dati che possono essere scritti o letti sul disco.In un disco rigido si definisce Cilidro l’insieme di tutte letracce di pari diametro sulle superfici di tutti i piatti. La Formattazione consiste nella preparazione del supporto al suo primo utilizzo. Comporta la cancellazione totali di eventuali dati preesistenti,l’individuazione di eventuali blocchi danneggiati che vengono contrassegnati per non essere utilizzati. La Deframmentazione ottimizza la prestazione del disco riorganizzando in modo piu efficiente l’utilizzo dei blocchi nei file system. Sui calcolatori che devono soddisfare elevati requisiti in termini di affidabilità è comune la Ridondanza sui dischi rigidi: si adottano tecniche RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) che prevedono la duplicazione dei dati.
I dischi ottici sono supporti rimovibili che, inseriti in un apposito drive(lettore), possono essere letti con l’ausilio di una luce laser. Costituito a strati : Disco di materiale plastico (substrato) , strato riflettente, strato di verniceprotettiva,etichetta. Superficie libera del substratoiridescente –presente una lunga traccia a spirale. Quando il supporto è inserito nel drive, la traccia viene illuminata da una luce laserche viene riflessa dallo strato riflettente e distorta dai pit( microscopiche fosse impiegate per codificare i dati) nel substrato, consentendo a una testina di lettura di ricostruire i dati codificati. Il Masterizzatore è un drive speciale per scrivere su supporti riscrivibili(RW). La memoria flash , tecnicamente chiamata EEPROM (ElectricallyErasableProgrammable Read-Only Memory) , è un supporto il cui contenuto informativo puo essere scritto o cancellato e riprogrammato mediante processi elettrici. Non richiede, dunque, alimentazione elettrica per conservare il suo contenuto. GERARCHIA DI MEMORIA IL PRINCIPIO DI LOCALITA : si ha se un programma fa riferimento a una particolare cvella di memoria è molto probabile che nell’immediato futuro faccia riferimento a : Località temporale: alla stessa cella , Località spaziale : a celle vicine a essa. Poi abbiamo la Chace che è un altro dispositivo di memorizzazione caratterizzato da una capacita limitata ma una maggiore velocità. Le periferiche sono dispositivi , connessi in vario modo all’unita centrale di un calcolatore , che supportano l’immisione (input) e l’emissione (output) di dati. La comunicazioe tra l’interfaccia e il dispositivo puo essere di due tipi: Seriale: prevede la presenza di un unico canale; consente la trasmissione di un bit per volta PARALLELA: presenza di piu canali di trasmissione paralleli; trasmissione simultanea di gruppi di bit. La tastiera è il dispositivo di input piu comune .Insieme di tasti identificabili da simboli. Alcuni tasti non producono direttamente input ma , premuti in combinazione con altri, TASTI MODIFICATORI. Il video , detto anche schermomonitor o display, è il dispositivo di outpupiu comune , un’apparecchiatura elettronica in grado di visualizzare immagini, testo e filamti.La CPU gestisce avvalendosi dell’intermediazione di una SCHEDA GRAFICA , una scheda di espansione che mantiene una mappa dello schermo. Il rapporto d’aspetto è invece la frazione che esprime il rapporto tra le dimensioni della base e dellaltezza dell immagine visualizzata.Standard 4:3. La Risoluzione indica il numero massimo di pixel visualizzabili nelle due dimensioni. Il dispositivo di puntamento per eccelenza è il mouse. La rappresentazione dell’output del calcolatore sul video èvolatile, pertanto quando vogliamo renderla preesistente nel tempo si puo ricorrere a una stampante , un dispositivo in grado di imprimere testo e immagini su fogli di carta o altri supporti. La velocita di stampa e misurata in ppm( pages per minute, 2 pagine al minuto”. Abbiamo una stampa di rete,invece, dispone di una scheda di rete ( con onsenza filo) che consente di offrire il servizio direttamente a tutti i calcolatori conessi alla rete stessa. Stampanti a ghetto d’inchiostro ( spruzza su carta gocce d’inchiostro); stampante laser (immagine proiettata su un ruolo ricoperto di materiale fotosensibile, elettricamente carico). Stampanti a impatto (aghi proiettati verso il nastro inchiostro frapposto tra la testina e il foglio di carta).
Ministero della Difesa degli USA allo scopo di progettare e implementare una rete di calcolatori decentrata e non vulnerabile da parte di eventuali attacchi atomici. Si sviluppo in ambiente militare e accademico.Sulla base di due tecnologie gia esistenti la struttura ridondante e la commutazione di pacchetto, venne costituita una rete in cui i pacchetti dei messaggi possono percorrere , nel cammino del mittente, percorsi diversi gli uni dagli altri, in funzione dello stato di occupazione delle linee. Un espressione facile e un po’abusata puo servire per definire Internet cosi com e oggi: Internet è una rete di reti.Ovvero insieme di reti che sono mantenute in collegamento le une alle altre tramite opportune infrastrutture di interconnessione.Cresce man mano che si aggiungono non nuovi calcolatori , ma nuove reti. Da un punto di vista architetturale , all’interno di internetn si hanno diverse sottoreti , ciascuna delle quali ha un calcolatore , detto GATEWAY, che funge da porta di accesso fra i calcolatori della stessa rete e quelli del resto di internet. Perche le comunicazioni possono funzionare ,è indispensabile che ogni messaggio che fluisce su di essa sia indirizzato a un destinatario che possa essere individuato dai processi che gestiscono la comunicazione. Il principale strumento per l’identificazione univoca dei nodi di rete è l’indirizzo. L’indirizzamento su Internet è attualmente basato sui cosidetti INDIRIZZI IP (IP sta per Internet Protocol): si tratta di indirizzi numerici costituiti da 32 cifre binarie ( scritte in rappresentazione decimale) separati da un punto.E stata creata un autorità internazionale ICANN apresiedere l’attribuzione degli indirizzi ad aziende ed enti che ne fanno richiesta. Il DNS ( Domain Name System) gestisce la corrispondenza; si tratta di una rete di archivi gestiti da i Server DNS che contengono tabelle di corrispondenza fra indirizzi simbolici e numerici. Internet è l’infrastruttura tecnologica sulla quale si appoggia il web.Per quanto riguarda la Posta Elettronica , ricordiamo che un primo servizio dalla rete, in quanto risale agli anni 70. Si tratta di un Sistema Asincrono di scambio di messaggi via rete che mima la posta ordinaria , con il vantaggio di consentire la consegna dei messaggi in tempi ridottissimi. Il funzionamento della posta elettronica è reso possibile da una rete di MAIL SERVER,calcolatori che fungono da uffici postali per l’istradamento , smistamento e conservazione deimessaggi. Dalla parte dell’utente invece, è attivo un mail client che gli consente la redazione e l’invio dei messaggi in uscita ,ed in entrata. Il client puo essere:- programma di posta ,un programma integrato nelle funzionalita di un broswer web, una funzione messa a disposizione da un sito web. La comunicazione client- server è governata dai protocolli SMPT POP e IMAP. Un messaggio di posta è costituito dal corpo del messaggio(testo scritto dall’utente) eventuali allegati, campi con informazioni di controllo. Tipiche invasioni della privacy degli utenti della Rete sono costituite dai fenomeni dello Spam o Spamming delle catenteAdi Sant’Antonio , del phishing. Il servizio di posta elettronica non è garantito , non c’è la certezza che il messaggio giunga a destinazione solo la posta elettronica certificata lo garantisce. Un’sistema di comunicazione asincrono basato sulla posta elettronica è quello delle cosidette MAILING LISTE o LISTE DI DISCUSSIONE ; organizzati in modo che che più persone possono scambiarsi messaggi su un argomento comune;Uno strumento che garantisce la copia di un nodo della rete a un altro è il PROTOCOLLO FTP ; implementato tramite programmi detti server e client FTP; garantisce la possibilitàdi scambiarsi documenti, dati e programmi anche fra calcolatori con sistemi operativi e file system diversi. Il SERVER FTP invece è adibito in certi casi alla distribuzionedi pacchetti software(materiali in distribuzione accessibili in sola lettura. Accesso anonimo – qualunque utente della retesi puo collegare senzabisogno di essere un utente accreditato. Mentre il CLIENT FTP è tipico strumento usato per caricare pagine websu un server. Un altro sistema nato piurecente per lo scambio di file quello basato sulle tecniche di peer to peer, solitamente legate al rapporto gerarchico client/server, in quanto prevede il costruirsi di architetture paritarie, in cui ogni nodo svolgel’attivita di cliente o servente. La popolarità di cio è dovuto al fattoche sono state e sono ampliamente sfruttate per le attività di File Sharing(condivisione), ossia per lo scambio di documenti. Un sistema per lo scambio di informazioni fra comunitàdi utenti a un certo tema è il Gruppo di discussione o
conferenze in rete (newgroups); ogni servente arriva ad avere tutti i messaggi del gruppodi discussione e li proponeagli utenti.Per discussioni tematiche la newgrouptendono a essere sorpassati dal Forum del web- bacheche elettroniche nelle quali gli utenti affingonoi propri messaggi. Implica che l’utente conosca l’indirizzio web preciso del gruppo che fa per lui. Sulle reti esistono anche sistemi di comunicazione sincronache permette di mettere in contatto due o piu utenti in tempo reale tramite lecomuni chat. Una chat, in estrema sintesi,è un canale di comunicazione diretta fra due o piu utenti.Nel dominiodi comunicazione si presenta anche skype una comunicazione telefonica peer to peer,sfruttando il protocolloVOIP (Voice Over Intenet Protocol) che consente di mettere in comunicazione telefonica gratuita utenti che usino calcolatori sui quali sia istallato il client di Skype. Ci sono vari tipi di salvataggio pensati anche per utenze non professionali come Mozy, Dropbox e google drive. In questo genere di salvataggi si possono distinguere tre tipologie diverse di servizi. – Il semplice Backup: files e cartelle copiati in remoto, mala copia rispecchia ogni volta rispecchia lo stato dell’originale. –Archiviazione: strategie di versioning per mantenere in vita piu versioni successive degli stessi dati.- La condivisione : permette all’utente di mettere in comune con altri materiali.
