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STORIA DELL’INFORMATICA
LA DEFINIZIONE E LE CARATTERISTICHE
Il termineinformatica deriva dall’unione delle parole INFOR mazione e auto MATICA. Si occupa dello sviluppo e della ricerca nell’automatizzazione dell’informazione, e fa parte del campo della cibernetica , la scienza che studia la formazione, l’elaborazione, la trasmissione e l’apprendimento delle informazioni. ➔ LYOTARD (1979): intuisce che la tecnologia sarebbe intervenuta sulla conoscenza , in particolare nelle sue funzioni di ricerca e trasmissione ➔ CASTELLS (2002): sostiene che per riformare le scuole ci sia bisogno di una nuova pedagogia fondata sull’interattività , sulla personalizzazione e sullo sviluppo di capacità autonome di apprendimento e di pensiero ANALOGICO VS DIGITALE Il mondo digitale ha portato a delle di erenze rispetto a quello analogico: ● Il testo in digitale è l’evoluzione della macchina da scrivere, che rappresentava già un grande progresso poichéstandardizzava la scrittura ● il PowerPoint nasce per produrre diapositive, che negli anni ‘90 erano portate dal fotografo per essere convertite in pellicole ● Delle fotografie e dei video non cambia solo la forma, ma anche l’utilizzo ● La musica viene prodotta in formato digitale (vinili→CD→spotify), e non si rovina ● Anche l’ editoria acquista una forma digitale, ma gli ebook non ottengono così tanto successo, poiché le sensazioni della carta vanno oltre il contenuto ● C’è un cambiamento nel LINGUAGGIO (googlare,postare,vocale…) CARATTERISTICHE DELL’INFO DIGITALE ➔ FLESSIBILITÀ : può essere modificata facilmente, senza residui di cancellature ➔ RIPRODUCIBILITÀ : un file può essere riprodotto infinitamente senza usura ➔ RICERCABILITÀ : si possono fare ricerche approfondite su fonti diverse ➔ MACCHINA-DIPENDENZA : per la fruizione è necessario l’uso di una macchina adeguatamente programmata (tutto è veicolato dalla macchina che utilizziamo). LA NASCITA DELL’INFORMATICA ● DA VINCI (1500): progetta una macchina per il calcolo meccanico ● PASCAL (1643): inventa una macchina calcolatrice meccanica, detta “pascalina” ● BABBAGE (1834): costruisce la 1^ macchina per il calcolo programmabile, in cui si può inserire una sequenza preimpostata di operazioni da compiere ● BOOLE (1847): scrive le prime relazioni tra logica e matematica, che saranno la base per i circuiti del computer ● MEUCCI (1871): inventa il telefono, dando il via all’era delle comunicazioni ● MARCONI (1895): trasmette il 1^ segnale via radio ● TURING (1936): dà il modello teorico del moderno calcolatore (macchina di Turing) ● ZUSE (1938): realizza il 1^ calcolatore programmabile elettromeccanico (computer in fase ibrida), che viene impiegato nella seconda guerra mondiale ● STIBITZ (1939): costruisce il 1^ calcolatore funzionante con codice binario ● IL MARK 1 (1944): calcolatore meccanico ad Harvard, costruito l’anno precedente nei laboratori dell’IBM per scopi bellici. Era un macchinario enorme, capace di sommare due numeri di 23 cifre in meno di mezzo secondo. ↳ A un certo punto smette di funzionare, poiché al suo interno era rimasto schiacciato unbug ● L’ENIAC (1946): calcolatore finanziato dall’esercito americano per calcolare i dati balistici dell’artiglieria durante la seconda guerra mondiale. Era estremamente più grande del Mark 1 ed e ettuava 5000 addizioni al secondo ● VON NEUMANN (1944-46): teorizza il funzionamento di computer moderni, sulla base delle idee di Turing ARCHITETTURA VON NEUMANN: ↳ Crea l’ EDVAC , la prima macchina digitale programmabile tramite software ● UNIVAC 1 (1950): 1^ computer in serie ● TRANSISTOR (1947): prima di allora si usavano delle valvole termoioniche, ma tre scienziati della Bell Corporation inventano un dispositivo più e ciente, più piccolo, più duraturo ed economico, che trasmette la corrente tramite un resistore.
Nel 1953 viene costruito il primo computer a transistor, le cui dimensioni dei circuiti elettrici erano notevolmente ridotte rispetto ai precedenti. ● HARD DISK (1956): i computer esistevano anche prima della sua creazione perché servivano a ricercare dati nell’immediato. Aveva una memoria di 5 megabyte ● CHIP (1958): viene costruito il primo chip, con circuiti elettrici microscopici, tuttavia bisognerà aspettare fino alla terza generazione di calcolatori perché il chip costituisca la parte fondamentale dei computer. Viene creato dalla Texas Instrument, ma il Giappone non riconosce i diritti e ne diventa il maggior produttore, nonostante perda la battaglia legale contro la Texas. LA NASCITA DEL PRIMO PC Negli anni ‘70 i computer abbandonano il contesto industriale-militare ed entrano nelle case dei civili, anche se limitatamente ad appassionati di tecnologia e hobbisti. I primi pc venivano chiamati comunementemicrocomputer, dovevano essere montati in casa e generalmente non disponevano di un monitor (si usava il televisore). ➔ Altair 8800 è il primo pc messo in commercio, nel 1975, al costo di 495$ La nascita del computer è legata alla nascita della Apple (1976) e ai suoi primi prodotti: ● APPLE I (1976): Jobs e Wozniak creano questo circuito su una sola piastra (senza mouse, tastiera…), con l’intento di vendere il primo pc. Ne vendono circa 300. ● APPLE II (1977): primo home computer, presentato dalle pubblicità come oggetto casalingo indispensabile. Fu estremamente longevo (in commercio fino al 1993 e col tempo vennero migliorati i componenti) e ne furono venduti circa 5 mln. ● APPLE III (1980): fu un disastro commerciale poiché costava molto, non c’erano programmi che sfruttassero adeguatamente le sue potenzialità e molti tra questi pc presentarono dei problemi. Inoltre, l’anno successivo l’IBM presentò il suo computer che si a ermò come macchina professionale da u cio, limitando la di usione di Apple III. ● APPLE LISA (1983): prodotto destinato all’uso professionale, ma che porta grandi innovazioni. Basandosi sul progetto ALTO della Xerox, vengono inserite per la prima volta le interfacce grafiche, rendendo accessibile l’uso del computer anche a chi non conosce i comandi. Tuttavia il costo è molto elevato (10.000$ ca). ● APPLE MACINTOSH (1984): è la prima macchina interamente grafica con un prezzo accessibile. Presenta un monitor integrato con la CPU, una tastiera con pochi tasti e un mouse con un tasto solo e un’interfaccia grafica semplice da usare. Ottenne un enorme successo perché era diversa da qualsiasi altra macchina in circolazione, e conservò questa peculiarità per molti anni. Macintosh è una macchina chiusa, con un proprio hardware, un proprio sistema operativo e una serie di programmi e linguaggi di sviluppo autonomi dagli altri computer. Questa caratteristica proteggerà Apple, ma dall’altro lato la penalizzerà per molti anni (ad oggi Apple vende solo il 7% dei computer). Con il tempo anche i pc di Apple si sono uniformati agli standard presenti sul mercato, ottenendo una maggiore reperibilità di componenti e un prezzo più accessibile. Fino al 2020 Apple usava i microprocessori Intel (ci si poteva installare un sistema operativo Windows), ma negli ultimi due anni ha creato i suoi microprocessori (Apple M1 e Apple M2).
IL COMPUTER
DEFINIZIONE DI COMPUTER
Il computer è una macchina concepita per l'elaborazione elettronica, automatica e programmabile dei dati. ➔ AUTOMATICA : dal greco αυτοματος, “che agisce di propria volontà”. La macchina risponde a un evento in modo preciso, seguendo uno svolgimento prescritto e senza bisogno dell’intervento umano (cioè in modo automatico). Dunque il computer non è una macchina intelligente , ma è un elettrodomestico, che si distingue dagli altri solo perché contiene molti transistor ed è programmabile. Dunque il computer è reso “intelligente” dall’intervento dell’uomo che lo programma, e gli errori non sono commessi in modo autonomo ma dovuti a chi ha fornito comandi sbagliati. BIT E BYTE: le informazioni nel mondo dei computer Il computer è una macchina programmabile che funziona tramite la memorizzazione, l’elaborazione e la trasmissione di informazioni sotto forma di impulsi elettrici. Le informazioni (foto, video, musica…) devono essere rappresentate con una specifica modalità, basata sull’utilizzo di un solo elemento, il bit.
● Governa le operazioni richieste dalle applicazioni e dal sistema operativo: genera i segnali che servono a far funzionare i circuiti ad essa collegati ● Esegue tutti i calcoli, poiché contiene l’Unità Logica-Aritmetica (ALU) La CPU è infatti divisa in 2 parti : ● Unità di controllo (UC): controlla le informazioni e i comandi inseriti nel pc e li traduce in un linguaggio comprensibile agli altri componenti ● Unità logico-aritmetica (ALU): esegue le operazioni logico-aritmetiche passate dall’unità centrale All’interno di due schede madri uguali possiamo trovare microprocessori diversi, creati da diversi produttori, che influenzano l’e cacia della motherboard (la CPU è aggiunta dopo alla scheda madre, e il valore economico del microprocessore influenza quello del pc). I principali produttori di CPU sono Intel e AMD Ryzer. L’EVOLUZIONE DEI MICROPROCESSORI Nel 1971 viene realizzato il primo microprocessore, chiamato Intel 4004. Otto anni dopo venne costruito il primo pc, contenente una CPU siglata 8088 e realizzata con 29. transistor: è la CPU storica da cui derivano i microprocessori adottati dai pc Windows. A partire da quel modello, il progresso tecnologico ha portato a continui progressi nella costruzione delle CPU, arrivando a realizzare microprocessori contenenti sempre più transistor e capaci di funzionare a velocità sempre più elevate. ➔ LEGGE DI MOORE : Moore, cofondatore di Intel, capisce da subito che l’evoluzione tecnologica avrebbe portato a creare prodotti sempre migliori di anno in anno. Dice: “ Le prestazioni dei processori e il numero dei transistor ad essi relativi raddoppiano ogni 18 mesi ". La sua previsione è errata (in realtà il raddoppiamento avviene ogni 24 mesi), ma fa capire che l’evoluzione informatica è estremamente elevata I BUS: trasporto delle informazioni I bus rappresentano il sistema di trasporto delle informazioni , tramite impulsi elettrici, tra la CPU e gli altri componenti della motherboard. Sono costituiti da linee di rame tracciate sulla parte posteriore della scheda madre. Ne esistono di diversi tipi: ● BUS CENTRALE (system bus) : mette in comunicazione il microprocessore e la RAM. A esso sono connessi tutti i bus che collegano la CPU con dispositivi in/output. ● BUS DATI : trasferisce dati e istruzionida everso la memoria ● BUS INDIRIZZI : la CPU trasmette l’indirizzo di memoria da cui prelevare il dato (per la lettura) o depositarlo (per la scrittura) ● BUS DI CONTROLLO : ci transitano le informazioni necessarie per la corretta definizione delle operazioni da compiere e per la sincronizzazione tra la CPU e la memoria. LE MEMORIE LA MEMORIA RAM (random access memory) È la memoria principale del computer , ovvero un dispositivo su cui dati e programmi vengono caricati nel momento in cui devono essere elaborati. È la memoria utilizzata dal microprocessore per elaborare le informazioni: quando si chiede al computer di eseguire un programma, la CPU estrae una copia dall’hard-disk e la “parcheggia” temporaneamente nella RAM. Viene detta memoria volatile , perché i dati restano nella RAM solo finché il computer è in funzione: la RAM viene cancellata ogni volta che si spegne il computer (per questo motivo si perdono i dati non salvati), il sistema operativo e gli altri file vengono ricaricati nella RAM quando il pc viene riacceso. La memoria RAM viene sfruttata dal microprocessore perché è mille volte più veloce degli altri supporti : per estrarre un dato dall’hard-disk servono alcuni millisecondi, per compiere la stessa operazione alla RAM bastano pochi nanosecondi. Dunque, se usassimo solo memorie di massa i nostri computer sarebbero così lenti da risultare inutilizzabili. La quantità di RAM presente nel computer è importante, perché più è elevata e meno spesso la CPU deve rivolgersi a memorie secondarie, ma quanta ne serve? ● 2 GB : solo per navigare su internet ● 4 GB : per navigare, inviare email, usare programmi o ce ● 8 GB (standard): per un uso frequente, anche di più app insieme, e per i giochi ● 16 GB : per gaming avanzato e attività ad alta intensità di calcolo (editing video) La quantità di RAM può essere scelta quando si acquista il computer, ma è comunque possibile aumentarla (nei computer fissi, fino a raddoppiarla).
LA MEMORIA ROM (read only memory) E IL BIOS All’accensione del computer la RAM è vuota, e le informazioni che consentono al pc di ripartire ed eseguire i vari programmi si trovano nella memoria ROM. La ROM è una memoria presente sulla motherboard, permanente e sempre in funzione, che trasmette le informazioni di base alla CPU al momento dell’avvio del computer. È una memoria di sola lettura , il cui contenuto è stato registrato in fase di costruzione del pc, e che quindi non dovrebbe essere modificato. Al momento dell’accensione, il computer esegue un programma contenuto nella ROM, che gli consente di: ● Identificare il processore installato sulla scheda madre ● Controllare la quantità e il funzionamento della RAM ● Esaminare il disco rigido ed eventuali periferiche aggiuntive (CD-ROM) ● Leggere la traccia dell’hard-disk in cui sono contenute le istruzioni per l’avvio del sistema In particolare, la ROM che avvia il sistema si chiama BIOS (basic input/output system). Oltre a occuparsi dell’avvio del sistema, il BIOS interfaccia i meccanismi input/output del pc e fornisce altri servizi di sistema (gestione della tastiera e del disco, data e ora…). Per mantenersi sempre attivo, il BIOS sfrutta una batteria nella scheda madre. ➔ Oggi il BIOS non è più completamente indelebile, ma è stato registrato un chip di ROM che può essere registrato in caso di necessità ( millennium bug ). Negli ultimi anni, il BIOS è stato sostituito dall’interfaccia UEFI , ma l’acronimo non ha mai preso piede, UEFI presenta le seguenti caratteristiche: ● Consente ai produttori di integrare nella scheda madre applicazioni e nuove funzionalità, fra cui strumenti per la diagnostica e il ripristino dei dati, servizi di crittografia e gestione dei consumi. ● Introduce un'interfaccia grafica facile da usare e capace di supportare le risoluzioni video permesse dalle moderne schede grafiche. ● Riduce i tempi di caricamento del sistema operativo; supporta forme di avvio quasi istantaneo. MEMORIE DI MASSA Per non perdere i dati salvati sulla RAM, è necessario salvarli su memorie permanenti: ● HARD DISK : unità capiente, dove i dati e i programmi vengono archiviati come in un magazzino. È pensato come un disco fisso (è chiamato anche così), ma adesso è possibile trovare in commercio anche dischi removibili. È uno dei pochi componenti del pc che ancora contiene componenti meccanici : è alloggiato su un lettore (drive) ed è costituito da una serie di dischi impilati, che ruotano a velocità elevate. Sulle facce di ogni piattello ci sono delle testine magnetiche che leggono e scrivono i dati, e che si muovono insieme (le testine non toccano i dischi, altrimenti li rovinerebbero). Quando si accende il computer i piattelli iniziano a girare e restano costantemente in moto, mantenendo la memoria sempre attiva, anche se non lo si sta utilizzando. È presente anche un controller, che posiziona le testine in modo che possano rintracciare le informazioni richieste. Il disco rigido è chiuso in un contenitore sottovuoto e si presenta come una scatola grigia, sul retro della quale si trovano i connettori per l’alimentazione e per il cavo piatto del BUS. La parte inferiore della scatola è costituita da un circuito stampato (piastra logica), in cui sono situati i componenti elettronici che controllano il movimento dei dischi e delle testine. Le informazioni vengono memorizzate in modo sequenziale , “per cilindri” (prima le testine riempiono tutte le tracce di un disco, poi possono spostarsi su un altro): questo criterio facilita le operazioni di scrittura e lettura, perché le informazioni correlate si trovano vicine. Tuttavia se si cancellano delle informazioni l’ordine di memorizzazione viene alterato, perché le testine devono riempire il primo spazio vuoto disponibile, dove saranno registrate informazioni non correlate alle precedenti. Questo rallenta le operazioni di lettura e scrittura, perché le testine devono percorrere uno spazio più ampio e impiegano più tempo, perciò esistono dei programmi di ottimizzazione , che riordinano le informazioni.
All'interno della scheda ci sono diversi componenti elettronici che ne determinano il funzionamento e le prestazioni: ● PROCESSORE GRAFICO (GPU) : circuito elettronico realizzato per monitorare e manipolare il funzionamento della memoria grafica e accelerare la costruzione delle immagini da visualizzare tramite lo schermo; equivale alla CPU di un computer classico. ● BIOS VIDEO : piccola memoria ROM su cui è installato un software molto semplice ( firmware), che viene utilizzata solamente all'avvio del computer (fase dibootstrap); la GPU legge le informazioni qui presenti, per iniziare a elaborare le immagini da inviare alla periferica d'output video. ● MEMORIA VIDEO : memoria di lavoro che “media” tra le informazioni in arrivo dalle altre componenti hardware e le informazioni in uscita verso lo schermo. Solitamente ha tra i 512 MB e i 16 GB di memoria RAM. Dato che la GPU e gli altri componenti devono accedere contemporaneamente alla RAM, vengono impiegate memorie veloci o a porta multipla come la VRAM (Video RAM). ● RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) : convertiva i dati digitali in uscita dalla GPU in formato analogico, a nché i vecchi sistemi a tubo catodico potessero “digerirli”. Oggi sta cadendo in disuso. Il funzionamento della scheda video è molto semplice: come nel computer, la RAM è divisa in tante locazioni (piccoli circuiti elettrici composti da un condensatore e un transistor, dove vengono fisicamente conservati i dati), ognuna delle quali contiene le specifiche per visualizzare il colore di un pixel dello schermo. Dunque, maggiore è la quantità di RAM della scheda video, maggiori sono i pixel e i colori visualizzabili contemporaneamente dalla scheda grafica. LE USCITE VIDEO La scheda video può avere una o più uscite video, tramite cui collegare il computer ad un monitor, un televisore o un proiettore. Le più note sono: ● VIDEO GRAPHIC ARRAY (VGA) : standard analogico creato a inizio anni '80, utilizzato per collegare il computer con periferiche video analogiche (es. a tubo catodico). Oggi è utilizzata soprattutto per video ad altissima risoluzione (da 1080p in su), anche se l'utente potrebbe riscontrare degradazione nella qualità immagine, in base alla lunghezza del cavo. ● DIGITAL VISUAL INTERFACE (DVI) : standard recente, realizzato con la di usione di monitor digitali (schermi LCD, LED…), che permette di aggirare i problemi comuni dell’uscita VGA (es. distorsione dell'immagine) facendo corrispondere ad ogni pixel della scheda grafica un pixel sullo schermo. ● HIGH DEFINITION MULTIMEDIA INTERFACE (HDMI) : standard più recente; permette di trasferire il segnale audio e video non compresso a dispositivi compatibili con questo standard (televisori HD e Ultra HD). Nei prossimi anni, dovrebbe sostituire i vecchi standard analogici. I principali produttori di schede video sono NVIDIA e ATI : cercano di miniaturizzare i circuiti elettrici che compongono la GPU, per aumentarne la potenza di calcolo. LE IMMAGINI L’immagine può essere: ● ANALOGICA : composta da piccoli pigmenti colorati e spazialmente irregolari. C’è una grana della fotografia , ovvero una pellicola su cui sono posti dei materiali fotosensibili, che alterano il proprio stato quando colpiti dalla luce: l’immagine si ottiene per analogia con la quantità di luce che ha impresso i diversi punti della pellicola durante la fase dell’esposizione. ● DIGITALE : composta da pixel disposti su una griglia; i colori delle immagini sono codificati come numeri: ○ in fase di acquisizione , ad ogni colore è associato un numero ○ in fase di visualizzazione , ad ogni numero si fa corrispondere un colore Il processo che trasforma l’immagine in numeri è detto digitalizzazione , e avviene con uno scanner o con le macchine fotografiche digitali. ➔ Campionamento spaziale : operazione con cui l’immagine è trasformata in un insieme di rettangoli più o meno grandi (immmagine come matrice di pixel) ➔ Quantizzazione cromatica : ad ogni pixel è associato un colore dato dalla media dei colori presenti all’interno della porzione di immagine sottesa al pixel ★ Il PIXEL è l'elemento minimo d’informazione
L’APPROSSIMAZIONE ● Aumentare il numero di pixel (quindi ridurne la dimensione) migliora la definizione ● I monitor dei pc usano lo stesso procedimento per visualizzare le immagini ● La dimensione ridotta dei pixel e il numero elevato di colori fanno apparire al nostro occhio le immagini come se fossero formate da linee continue e infinite sfumature di colore LA RISOLUZIONE La risoluzione dell’immagine è data da: ● il numero di pixel (più ce ne sono, migliore è la definizione) ● la profondità del colore (vastità della palette). Generalmente i monitor dei pc usano risoluzioni che partono dagli 800x600 pixel e 2^16 colori, fino a superare i 1920x1200 pixel con palette a 32 bit. LA COMPRESSIONE Per limitare l’occupazione di memoria si ricorre a rappresentazioni compresse. Alcune tecniche di compressione mantengono inalterata la qualità dell’immagine, eliminando soltanto le informazioni ridondanti, altre riducono il numero di byte complessivi ma comportano anche perdita di qualità. FILE COMPRESSI E NON COMPRESSI FILE NON COMPRESSI Questi formati di file hanno richieste di elaborazione minima, poiché non necessitano di algoritmi di compressione (per scrittura) e decompressione (per lettura). Rispetto agli altri format, occupano molta più memoria. ● RAW : particolare metodo di memorizzazione dei dati di un'immagine , che viene usato per non perdere qualità nella registrazione su un supporto di memoria. I formati di file RAW sono sempre più di usi nella fotografia digitale perché o rono ai creativi un maggior controllo sui progetti, tuttavia le fotocamere utilizzano spesso formati diversi, le cui specifiche non sono sempre disponibili: non tutti i file RAW possono essere letti da tutte le applicazioni software. ● BMP (bitmap) : per ogni pixel sono indicati 3 byte (rosso, verde e blu); contiene altre informazioni necessarie per la corretta visualizzazione dell’immagine (numero di pixel in una riga, risoluzione spaziale, profondità di colore…). Dimensione file bitmap: area x risoluzione grafica x profondità di bit. FILE COMPRESSI Le immagini salvate con un algoritmo di compressione dati lossless occupano meno spazio nei dispositivi di memorizzazione, mantenendo inalterata tutta l'informazione originale. ● GIF : abbastanza leggero da essere trasferito in rete; l’immagine contiene solo i 256 colori che rappresentano meglio l’immagine, perciò è possibile che ci siano sequenze di pixel simili in punti diversi dell’immagine (è facile comprimere i dati). ● PNG : non ha molte delle limitazioni tecniche della GIF, potendo memorizzare immagini in colori reali. ● JPEG : il più usato per la conservazione delle immagini; consiste nel mantenere un’immagine simile all'originale ma in un formato più leggero, eliminando le informazioni che il cervello umano non è capace di percepire. L’algoritmo è basato sullo studio della percezione umana rispetto agli stimoli visivi ed è adatto per la memorizzazione di fotografie e immagini realistiche (se fossero memorizzate in bitmap, sarebbero file mastodontici). In fase di salvataggio l’utente può decidere la qualità dell’immagine: minore è la qualità, più leggero è il file ma minori sono i dettagli.
I COMPONENTI DEL PC: IL SOFTWARE
L’ORIGINE DEL SOFTWARE
Il software è un programma informatico capace di eseguire una sequenza logica di comandi in un qualsiasi dispositivo elettronico programmabile; viene sviluppato da programmatori, che utilizzano appositi linguaggi informatici. L’ origine del termine software non ha una data precisa, ma può essere ricondotto a due eventi storici: ● Tra gli appunti della contessa Ada Byron sulla macchina analitica di Babbage fu ritrovato un algoritmo per generare i numeri di Bernoulli; ma la macchina non venne mai realizzata e l’algoritmo non fu mai messo in pratica.
● GESTIONE DEI DISPOSITIVI INPUT/OUTPUT: garantisce l’accesso ai dispositivi di I/O
e maschera i dettagli di basso livello e gli eventuali conflitti ● FILE SYSTEM : archiviazione e reperimento dei dati sulla memoria di massa (smista i file da una cartella ad un’altra, da un punto ad un altro delle memoria di massa) ● GESTORE DELLA RETE : interfaccia con risorse collegate via rete; comunicazione con processi su altri calcolatori ● INTERPRETE COMANDI : interfaccia diretta, semplice e intuitiva con l’utente. Dal punto di vista strutturale, il sistema operativo è formato da un sistema a livelli, che formano una struttura a cipolla. Idealmente l'utente è ignaro di tutti i dettagli delle operazioni svolte dai livelli inferiori della gerarchia, e conosce solo le operazioni di livello più alto. Il software di base è salvato nell’hard-disk, ma deve installarsi nella memoria RAM ogni volta che si accende il computer : il tempo di attesa dall’accensione al funzionamento del pc serve a far installare il software I MALWARE Durante la fase di accensione del pc si attivano anche i programmi che verificano la presenza di virus sul disco dell’elaboratore. Oggi non si parla più divirus, ma dimalware (malicious software), poiché ne esistono di diversi tipi:
● COMPUTER VIRUS : programma che si riproduce attaccando il suo codice ad un
altro programma, con lo scopo di comportare un danno a chi lo riceve ● WORM : programma che si di onde tra gli elaboratori autoreplicandosi tramite la rete (soprattutto e-mail); frutto di vecchi esercizi informatici che comportano pochi danni, perciò stanno scomparendo. ● TROJAN HORSE : programma distruttivo nascosto in un programma applicativo o in un gioco ➔ HACKER : individuo che aggira le protezioni di un sistema informatico per compiere accessi non autorizzati; non sempre ha un’accezione negativa ● SPYWARE : programma che raccoglie informazioni sull’utente e le sue abitudini, senza autorizzazione ● ADWARE : pubblicità non richiesta; l’ adware disonesto si installa da solo ● CRIMEWARE : programmi per il furto d’identità ● HOAX (bufala) : messaggio email che annuncia l’imminente arrivo di messaggi email infettati da pericolosissimi virus inesistenti ● RANSOMWARE : rendono inaccessibili i file dei computer infettati e richiedono un riscatto per ripristinarli. Ci sono dei metodi per difendersi dai malware: ● Di denza verso : materiale scaricato da siti web dubbi, email dal contenuto o dal mittente strano, documenti con macro, pc usati da molte persone ● Antivirus : windows ne contiene già uno, ma se ne possono aggiungere altri ● Firewall : software specifici che bloccano l’accesso al computer; tuttavia sono molto invasivi e per questo poco utilizzati LE TIPOLOGIE DEL SOFTWARE Esistono diverse tipologie di software: ● PROPRIETARIO : per utilizzarlo bisogna acquistarlo o ottenere una licenza (di solito viene pagata all’acquisto del pc) e non può essere copiato; sono software come quelli di Apple, Microsoft o Adobe Photoshop ● SHAREWARE : distribuiti gratuitamente ma solo per un certo periodo, poi si deve pagare un’iscrizione per poterlo utilizzare e ricevere aggiornamenti ● FREEWARE : completamente libero, può essere usato, copiato e distribuito, ma non si ha il totale accesso ai codici di programmazione ● OPEN SOURCE : unico software che garantisce una libertà assoluta; è comunque soggetto a una licenza d’uso, ma consente di utilizzarlo, copiarlo, redistribuirlo gratuitamente e anche di modificarlo (si contrappone al software proprietario). ↳ LINUX : è un sistema operativo discendente da UNIX (sistema operativo sviluppato negli anni '60 dal colosso delle comunicazioni AT&T, inizialmente di dominio esclusivo di programmatori esperti), da cui ha preso impostazione e strutture fondamentali, sebbene sia stato riscritto completamente (compreso il KERNEL). La natura open-source di Linux permette agli sviluppatori una completa personalizzazione del sistema operativo con:
○ di erenti kernel ○ di erenti tools di installazione e configurazione ○ di erenti gestori di finestre Ogni distribuzione (personalizzazione) di Linux comprende una vasta raccolta di programmi scelti, assemblati o prodotti da chi la realizza; normalmente questi pacchetti rientrano nella categoria di software libero, distribuito sotto la licenza GPL (documento legale associato al programma rilasciato sotto tale licenza). Una distribuzione è unconfezionamento di Linux, con procedure che rendono comoda e semplice l'installazione. L’unico problema di Linux sta nella poca compatibilità.
TESTI E IPERTESTI IN RETE
LA NASCITA DI INTERNET
La storia della nascita di Internet e della sua evoluzione costituisce un capitolo molto a ascinante nella storia dello sviluppo tecnologico, poiché nessuno strumento ha mai avuto un tasso di espansione simile: in pochissimi anni questa rete da strumento di lavoro per pochi informatici è diventata un mezzo di comunicazione di massa, che coinvolge quotidianamente milioni di persone. L’ARPA e Licklinder Come la maggior parte delle innovazioni tecnologiche, anche Internet nasce grazie alla ricerca militare : il contesto in cui si collocano le sue origini è quello della guerra fredda e della contesa tecnologica tra USA e URSS. La messa in orbita del primo satellite artificiale (Sputnik) nel 1957 seminò negli abitanti degli USA una profonda inquietudine. Per cercare di rispondere a questo timore, gli americani decisero di creare un’agenzia con il compito di finanziare la ricerca scientifica di base in settori che avrebbero potuto avere una ricaduta militare. Così nel 1958 nasce l’Advanced Research Projects Agency , la cui sede fu stabilita nel Pentagono. Inizialmente l’ARPA si occupava della ricerca aerospaziale, ma ottenne poco successo mediatico e perciò poco dopo tutti i programmi spaziali vennero trasferiti alla NASA. Così per i dirigenti dell’ARPA fu necessario trovare una nuova area di sviluppo , che venne individuata nella neonata scienza dei calcolatori. Tra i vari scienziati, Licklinder svolge un ruolo fondamentale: a di erenza degli altri ricercatori, rivolge subito al problema delle interfacce uomo/computer e al ruolo che le macchine di calcolo avrebbero potuto avere per lo sviluppo delle facoltà cognitive e comunicative dell’uomo (espose le sue idee nell’articolo “Man-Computer Symbiosis”). Appena giunto all’ARPA, inizia a creare una rete di collegamenti tra i maggiori centri di ricerca universitari nel settore informatico, raccogliendo un gruppo di collaboratori che battezzò ironicamente “ Intergalactic Computer Network ”. RAND CORPORATION e Baran Parallelamente, nella West Coast, la Rand Corporation (un altro centro legato alla ricerca militare) assume l’ingegnere Paul Baran , che aveva già lavorato nel settore delle valvole per computer. Fu inserito nella neonata divisione informatica, dove gli fu chiesto di trovare un modo per garantire al sistema di comando dell'esercito di essere operativo in caso di attacco nucleare , poiché le reti di comunicazione su cui si basava l’intero apparato di controllo militare erano estremamente vulnerabili. Lavorando su questo problema, Baran giunse a due conclusioni: ● una rete sicura deve avere una configurazione decentralizzata e ridondante , in modo che esistano più percorsi possibili lungo i cui far viaggiare un messaggio; ● il sistema di telecomunicazioni deve basarsi sulle nuove macchine di calcolo digitale , capaci di applicare sistemi di correzione degli errori e scelta dei canali di comunicazione. Dunque Baran elabora un modello in cui ogni nodo è collegato ad almeno altri 4, e in cui nessuno dei nodi ha la funzione di concentratore (diversamente da quanto avveniva per le reti telefoniche dell’epoca): così ogni nodo poteva continuare a lavorare anche nel caso in cui alcuni fra i nodi vicini fossero stati danneggiati. Inoltre, l’assenza di un nodo centrale eliminava la possibilità di distruggere quel punto per fermare tutta la comunicazione. Elabora anche un’altra idea: dividere un messaggio in diverse parti , che potessero viaggiare attraverso vie diverse ed essere ricomposte a destinazione. Baran inizia a pubblicare le sue idee, ma trova l’opposizione del colosso AT&T e dopo un po’ rinuncia al progetto.
DOUGLAS ENGELBART (1962-1968) Engelbart è uno scienziato dello Stanford Research Institute, che progetta Augment , il primo sistema ipertestuale funzionante. Alla fine degli anni ‘60, Engelbart iniziò a lavorare sul concetto di personal computing, utilizzando costose workstation IBM per realizzare un sistema di video-conferenza, editing di testi gerarchici (outline processor) ed ipertestuali e di supporto per il lavoro cooperativo dotato di interfaccia a finestre, mouse e altri meccanismi rivoluzionari di input ed output. Engelbart credeva che il supporto di caratteristiche innovative potesse aumentare il potenziale intellettivo degli uomini , e che l’evidente di coltà tecnica fosse un ostacolo superabile con un training adeguato. Augment si basa sull’idea di una comunità di utenti che comunicano e condividono risorse, e si chiama così perché era uno strumento dihuman augmentation. ➔ Engelbart inventa anche il mouse: è essenziale per un sistema ipertestuale, perché permette di andare da un punto ad un altro. THEODOR HOLM NELSON Nel 1960, l’umanista Nelson ipotizza la nascita del progetto Xanadu , con l'obiettivo di creare una rete di computer con una semplice interfaccia utente. Ne ha visione in un sogno: uno schedario informatico che conserva tutta la letteratura umana con tutte le sue interconnessioni, riconoscendone la proprietà, la citazione e il collegamento. L'idea di Xanadu era quella di una rete letteraria mondiale , che permettesse a tutti di accedere alle opere di tutti, cosicché fosse sconfitta l'ignoranza. Si enfatizza il desiderio di superare la letturasilenziosa e privata, conseguenza della rivoluzione tecnologica di Gutenberg e della stampa, sostituendola con ambienti in cui sia essenziale l'interazione tra utente e prodotto, ma anche tra utente e utente, sotto forma di cooperazione diretta. Non si riuscì a realizzare Xanadu a causa dell'immensa quantità di risorse necessarie e delle problematiche tecniche legate all'elaborazione di un software capace di supportare un progetto così grande. Oggi, Internet renderebbe possibile realizzarlo. Nelson dichiarò che ciò che immaginava si sarebbe chiamato Xanadu si chiama oggi WorldWide Web, e lavora diversamente ma ha la stessa penetrazione. ➔ Si ha testimonianza dei suoi sforzi nei libri Computer Lib/Dream Machines (1974) e Literary Machines (1981) Inoltre, Nelson è il primo ad utilizzare il termineipertesto : “ scrittura non sequenziale, testo che si dirama e consente al lettore di scegliere; qualcosa che si fruisce al meglio davanti ad uno schermo interattivo. Così come è comunemente inteso, un ipertesto è una serie di brani di testo tra cui sono definiti legami che consentono al lettore di erenti cammini". TIM BERNERS-LEE Berners-Lee, laureato in fisica, nel 1980 lavora presso il CERN di Ginevra, dove propone un progetto basato sul concetto di ipertesto finalizzato a facilitare l'aggiornamento e la condivisione di informazioni tra i ricercatori: si chiama Enquire e diventerà la base concettuale per il futuro sviluppo del World Wide Web. Il progetto si perde allo scadere del contratto con il CERN, ma quando viene riassunto nell’84 inizia a cercare dei fondi per un progetto ipertestuale. Nel marzo ‘ 89 , grazie alla collaborazione con Robert Cailliau , elabora il progetto definitivo del WWW. Nel 1990 sviluppa il primo browser web su un computer NeXT (creato da Steve Jobs), con un editor integrato capace di creare documenti ipertestuali con il linguaggio HTML.
➔ Nel 1993 la RAI intervista Berners-Lee al CERN, e interroga anche i suoi diretti
superiori sulla possibilità che il CERN promuovesse l'idea del WWW. Carlo Rubbia, direttore dell’epoca, rispose che non riteneva compito del CERN promuovere quell’idea, seppur brillante. Berners-Lee inizia a lavorare al MIT, nel Laboratory for Computer Science, presso cui fonda il World Wide Web Consortium (W3C), che ancora oggi gestisce il WWW. L' idea fondante del web è la possibilità di creare uno spazio globale dell'informazione mettendo in connessione documenti altrimenti scollegati tra loro: ● La diversità dei vari sistemi informatici è superata dalla creazione di un sistema di poche e semplici regole comuni, che permettono ai computer di dialogare. ● Ogni frammento di informazione in questo spazio è etichettato con un indirizzo, perciò si ha una rete di informazioni. ● Sovrapponendosi a Internet, il www viene si configura come uno spazio in cui esiste l'informazione e dove poterla cercare.
INTERNET E RETI: concetti base, struttura e applicazioni
LA RETE INFORMATICA
La rete è un insieme di dispositivi collegati tra loro tramite sistemi di interconnessione (cablaggio o wireless). Le reti: ➔ Consentono di comunicare e condividere informazioni e risorse ➔ Sono classificate a seconda delle dimensioni ➔ Possono essere ospitate in una sede singola oppure dislocate in vaste aree Architetture distribuite : in base all'estensione geografica esistono 3 tipologie di rete: ● rete LAN (local area network) : costituita da computer collegati tra loro (comprese le interconnessioni e le periferiche condivise) all'interno di un ambito fisico delimitato (ad esempio in un edificio o in più edifici molto vicini tra loro…). Sono reti private implementate per la condivisione di risorse, quali elaboratori, stampanti, dati. I mezzi di trasmissione sono: cavi coassiali (sono collegate da cavi specifici), doppino telefonico, fibre ottiche, WiFi. ● rete MAN (metropolitan area network) : si estende in un’ area metropolitana e può comprendere al suo interno diverse LAN. È una versione ampliata di rete, che può coprire gruppi di u ci o aziende e può essere sia pubblica sia privata (la comunicazione avviene su linee dedicate). ● rete WAN (wide area network) : usate per connettere più reti locali, in modo che un utente possa comunicare con utenti di reti diverse (es. la rete GARR, che connette tutte le università italiane). La rete WAN è composta da: ○ host : computer degli utenti o server che o rono servizi alla rete ○ linee di comunicazione , circuiti, canali o dorsali ○ hub, bridge, router : usati per collegare due o più linee di comunicazione Molte WAN sono costruite per una particolare organizzazione e sono private, ma se sono aperte al pubblico diventano l’internet che conosciamo. INTERNET E GLI INDIRIZZI LE CARATTERISTICHE DI INTERNET ➔ Non ha un centro (ci sono diverse sottoreti), perciò ha responsabilità e compiti limitati nelle sue varie componenti (sottoreti gestite da un gruppo di esperti) ➔ È un “punto d’incontro” e di scambi di informazioni ”non guidato”, spontaneo COME FUNZIONA INTERNET? Ogni sottorete di internet è assimilabile ad una sorta di rete ferroviaria nazionale , e internet può essere assimilata anche al sistema ferroviario mondiale. A nché i treni possano passare da una rete nazionale all’altra, è necessario che essi condividano i protocolli (insieme di regole e informazioni). Un aspetto importante di internet è la sua topologia distribuita e decentrata : come aveva ipotizzato Baran, la rete internet è costituita da più nodi, perché le informazioni possano seguire percorsi diversi se un percorso è interrotto o troppo tra cato. Dalle idee di Baran si riprende anche la commutazione a pacchetto : i messaggi su internet non viaggiano tutti interi, ma a piccoli pacchetti (viaggiano su strade diverse per non intasarle), che si ricompongono quando raggiungono il destinatario. I pacchetti hanno un’etichetta che contiene la destinazione e il numero d’ordine, così che si possa ricomporre il messaggio nell’ordine giusto una volta arrivato. GLI INDIRIZZI DI INTERNET Il computer riesce a trovare la strada da seguire anche in mezzo a tanti nodi grazie a uno schema di indirizzamento : ogni host è dotato di un indirizzo univoco, costituito da una sequenza di 4 numeri tra 0 e 255 ( indirizzo IP ), grazie a cui ogni utente della rete può individuare un nodo particolare. Poiché per gli esseri umani è di cile gestire i numeri, al sistema di indirizzi numerici è stato a ancato un sistema di nomi simbolici : è chiamato Domain Name Service e i nomi su internet vengono detti nomi di dominio. I nomi sono composti da caratteri alfanumerici divisi da punti e ogni suddivisione si identifica in modo gerarchico: ad esempiodsp.unipd.it ● dsp → host ● unipd → sottorete (o dominio) di cui fa parte ● it → dominio di 1° livello in cui è stata suddivisa la rete internet Non esiste un obbligo riguardo i domini di primo livello, ma una convenzione: edu per le università,gov per gli enti governativi,org per le organizzazioni… Ne esistono tantissimi, e si possono anche comprare personalizzati.
LE RETI MOBILI
Oltre alle reti fisse, si sono sviluppate le reti mobili. Una tipica rete cellulare è costituita da uno schema a celle contigue , ognuna delle quali contiene un’antenna radio, capace di collegarsi con i terminali mobili e di tenere attivo il collegamento, almeno entro una certa distanza. Più ci si allontana dall’antenna, più il segnale sarà debole : il cellulare mostra letacche, che mostrano la qualità del segnale. IL TRASFERIMENTO DEI DATI A partire dalla seconda generazione (2G) delle tecnologie di telecomunicazione mobile, nella telefonia cellulare è stata introdotta anche la possibilità di usufruire del sistema di scambio dati. ➔ La seconda generazione è conosciuta anche con l’acronimo GSM (Global System of Mobile communication), adottato a partire dal 1990. Per il trasferimento e lo scambio di dati, sono stati sviluppati: ● GPRS (General Packet Radio Service) : progettato per realizzare il trasferimento dei dati a media velocità, usando i canali della rete GSM ● EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) : evoluzione dello standard GPRS, che consente di trasferire i dati a una velocità maggiore (connessione stabile a una velocità di 150-200 Kbit/sec) ● UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) : standard di uso dal 2003; indica una tecnologia di connettività mobile e trasmissione dati in modalità terza generazione ● HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) : evoluzione dell’UMTS, che permette di navigare a una velocità pari all’ADSL; con questa tecnologia si può parlare di connettività mobile a banda larga ● LTE (Long Term Evolution) o 4G : o re prestazioni che migliorano il livello di servizio e l’esperienza della navigazione internet (velocità 5 volte superiore al 3G); è necessario possedere uno smartphone e un router che supportino la rete 4G ● 5G : permettono di collegare milioni di dispositivi in tutto il mondo, ad alta velocità e bassa latenza; permettono la realizzazione di progetti avanzati (smart city, auto connesse, smart home di nuova generazione…). IL WIFI Il Wi reless Fi delity indica dispositivi che possono collegarsi a reti locali senza fili (WLAN: wireless local area network). Le reti wifi sono infrastrutture relativamente economiche e di veloce attivazione che permettono di realizzare sistemi flessibili per la trasmissione di dati, usando le frequenze radio, costruendo nuove reti o espandendo quelle esistenti. Non è un sistema di comunicazione, ma un mezzo attraverso cui esso si realizza. Esistono delle inchieste che investigano sulle accuse di alcuni scienziati secondo cui un'esposizione a lungo termine allo smog elettromagnetico potrebbe comportare dei danni all’organismo. Il wifi avrebbe un: ● e etto termico : le onde usate dal wifi sono le stesse usate dal microonde ● e etto biologico , non legato alle temperature: alcuni scienziati hanno chiesto di non installare reti wifi nelle scuole, poiché esse avrebbero un e etto negativo sui bambini e sulle persone elettrosensibili In realtà, i dati non sono stati forniti in modo equilibrato e sembra che si tratti solo di allarmismo. Tuttavia, si è evidenziato che negli ambienti chiusi le emissioni wifi sono molto superiori a quelle della telefonia mobile. WORLD WIDE WEB Ogni pagina di questa rete è dotata di un indirizzo, l’ Uniform Resource Locator ( URL ), che consente di individuarla tra le altre. L'HTML (HyperText Markup Language) È stato sviluppato dal 1989 da Tim Berners-Lee, assieme al protocollo HTTP dedicato al trasferimento di documenti in tale formato. L'HTML è un linguaggio di pubblico dominio , la cui sintassi è stabilita dal W3C. Deriva dall'SGML , un metalinguaggio che definisce i linguaggi utilizzabili per la stesura di documenti digitali. L’HTML permette: ● La formattazione del testo mediante l’uso di comandi (tag) ● Collegamenti (link) ad altre risorse disponibili sul WWW ● Definizione di maschere di inserimento dati ● Inclusione di altri oggetti complessi (immagini, suoni…)
Oggi esistono molti servizi open source che permettono di creare siti web anche senza conoscere i linguaggi di programmazione: si usano i CMS (Content Management System) , ovvero dei software che aiutano gli utenti a creare, gestire e modificare i contenuti di un sito web senza la necessità di conoscenze tecniche specializzate. Il CMS più noto e usato è WordPress , ma esistono anche dei siti commerciali che permettono di creare siti web in forma gratuita, con la richiesta di un pagamento per aggiungere servizi specifici (ad esempio https://it.wix.com/) I BROWSER WEB Per consultare le pagine multimediali del WWW si usa un programma detto browser. I browser più famosi sono: ● Internet explorer ● Firefox ● Safari ● Opera ● Chrome LA PRIVACY I PROXY SERVER Il proxy server è un’infrastruttura, hardware o software, che permette di interfacciare un computer client e un server all’interno di una rete (sia domestica sia mondiale). Agisce da intermediario , facendo da tramite tra le richieste che arrivano dal computer client e le risposte che arrivano da Internet. Invece di avere una connessione diretta tra il computer e il server finale, c’è unaconnessione a tre. ➔ Ad esempio, se un computer dovesse avere bisogno di un file su internet ma non volesse scaricarlo direttamente, potrebbe comunque ottenerlo tramite un proxy server: in questo caso, il computer client invia la richiesta del file al proxy, che la analizza e la gira al server che ospita il file, e infine il proxy scarica il file e lo gira al computer che ne aveva fatto richiesta. Il proxy server è una misura di sicurezza poiché durante la navigazione non compare l’indirizzo IP dell’utente, ma quello associato al proxy (infatti viene spesso usato per far circolare notizie nei paesi sottoposti alla censura). I COOKIES I cookies sono una piccola porzione di codice che ogni sito web invia al browser appena si accede ad esso. Il browser colleziona tutti i cookies in un’apposita cartella e li recupera quando si accede nuovamente a quel sito: infatti, i cookies memorizzano dei dati riguardanti l’ultima visita sul sito ( utente e password, elementi salvati nel carrello…). Poiché i dati sensibili contenuti nei cookies possono rappresentare una minaccia alla privacy dell’utente, nel 2011 le autorità europee e degli USA hanno introdotto una legge per regolamentarne l’uso: la legislazione europea prevede che i siti degli stati membri avvisare l’utente di utilizzare certi tipi di cookies. I moderni browser permettono agli utenti di decidere se accettare o no i cookies, ma il rifiuto comporta delle limitazioni. ➔ I cookies vengono erroneamente ritenuti dei veri e propri programmi , in realtà sono solo blocchi di dati incapaci di compiere azioni autonomamente. Non possono essere né spyware né virus. I MOTORI DI RICERCA. Il motore di ricerca è un server che periodicamente ispeziona i documenti presenti sul web e li indicizza in base al loro contenuto e alla struttura dei loro link: in pratica fornisce un servizio di ricerca sulla rete tramite parole chiave fornite dall’utente. Ogni ricerca produce una lista di link (che compaiono in ordine di rilevanza) ai documenti contenenti quelle parole chiave. Nell’ultimo anno, i motori di ricerca con maggiore rilevanza internazionale sono stati: ● GOOGLE : motore più usato direttamente; ha il maggior numero di siti che ne utilizzano i servizi (Libero, Virgilio, Tiscali…) ● MICROSOFT BING : motore usato dalla Microsoft Network, noto anche come MSN ● BAIDU : motore di ricerca cinese, che raccoglie il maggior numero di utenti cinesi ● YANDEX : motore con il maggior market share in Russia I PRIMI MOTORI DI RICERCA Uno dei primi motori di ricerca fu AltaVista : fu aperto al pubblico nel 1995 e in poco tempo raggiunse i 25 milioni di utenti; nel ‘96 divenne fornitore esclusivo delle ricerche di Yahoo! e chiuderà nel 2013. Tuttavia, il metodo utilizzato da AltaVista divenne presto vittima di spam : non sempre si ottiene il risultato cercato inserendo una data parola, poiché i creatori delle pagine web inseriscono parole chiave non pertinenti al loro contenuto per scalare la classifica dei risultati, falsandoli.
