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Lezione di informatica 2018 università degli studi di trieste
Tipologia: Appunti
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Acquisire informazioni teoriche e pratiche di informatica con particolare attenzione alle applicazioni rivolte all’educazione e alla comunicazione, nonché allo sviluppo e all’utilizzo della rete internet. Primo IPhone della storia 2007 Strumento informatico oggi è un punto chiave delle nostre vite Modificate le modalità di comunicazione innovazioni non tornerà mai più come prima Fotografia modalità di informazione molto diffusa più importante di qualsiasi scritta Corso permetterà di capire come la comunicazione è cambiata Il programma prevede un’introduzione alle tecnologie informatiche, telematiche e ad alcune loro applicazioni di interesse per gli studenti ESAME: Test scritto con 30 domande (15 a scelta multipla, 15 aperte) Durata 1H Esito positivo 21 o più risposte esatte Voto: Approvato/non approvato (non voto numerico) Solo se la facciamo giusta prendiamo un punto, se sbagliamo una risposta non si tolgono punti Se raggiungiamo un minimo di 18 risposte esatte (fino a 20) si può chiedere nell’appello successivo di presentarsi all’orale invece di rifare lo scritto (si faranno due appelli a sessione). È possibile PREAPPELLO a dicembre LIBRI DI TESTO: M. Lazzari – Informatica umanistica (McGrraw-Hill Italia, Milano, 2004) Versione gennaio 2014 (copertina con scaffale di libri) Tratta anche argomenti che non toccheremo. PowerPoint del docente pubblicati su Moodle ( https://moodle2.units.it ) TEMI CORSO:
Quando il personal computer si genera-concretizza? 1500 L. da Vinci progetta una macchina per il calcolo meccanico 1643 B. Pascal inventa una macchina calcolatrice meccanica, chiamata “pascalina” (Date solo per stabilire la tempistica a lungo raggio non è importante ricordarsele in modo preciso) Uomo si è impegnato per capire come le macchine avrebbero potuto sostituire l’uomo facendo in maniera migliore e più rapida le operazioni che prima faceva l’uomo 1834 C. Babbage costruisce una macchina programmabile, ossia una macchina alla quale si può inserire in ingresso non soltanto i dati da elaborare (come calcolatrice), ma anche la sequenza di operazioni che la macchina dovrà eseguire. 1871 A. Meucci inventa il telefono 1895 G. Marconi trasmette il primo segnale via radio 1936 A. Turing dà il modello teorico del moderno calcolatore elettronico, la macchina di Turing 1938 K. Zuse realizza il primo calcolatore programmabile elettronico che viene usato per i calcoli balistici sulle “bombe volanti”, che verso la fine della 2 guerra mondiale, i tedeschi lanciano sull’Inghilterra. Anche gli inglesi iniziano la costruzione di un calcolatore elettromeccanico (ibrido tra calcolatore elettronico e vecchie macchine es. pascalina) per decifrare i messaggi in codice 1939 il matematico G.R. Stibitz costruisce il primo calcolatore funzionante con codice binario, formato da 0 e 1. 1944 entra in funzione il calcolatore elettromeccanico Mark 1, costruito nei laboratori IBM. Pesa 5 tonnellate e contiene più di 3000 relè (interruttori), riesce a sommare due numeri di 23 cifre in meno di mezzo secondo. Una volta, durante un calcolo Mark 1 cominciò a dare dati errati, dopo una lunga ricerca venne trovato un insetto (bug), il quale era responsabile del malfunzionamento del calcolatore da qui viene il termine bug per indicare un errore del sistema. Nello stesso anno J. Von Neumann teorizza il funzionamento dei computer moderni (Vedi schema pag. seguente)
Schema rimasto uguale a livello di struttura dal 1944 In linea teorica un computer può funzionare anche senza memoria perché il compito del computer è l’elaborazione di un dato Ma calcolatori moderni hanno bisogno di una memoria centrale e una memoria di massa. 1946 entra in funzione l’Eniac finanziato dall’esercito americano prima della fine della 2 guerra mondiale con l’obiettivo di risolvere i problemi di calcolo dei dati balistici per il lancio dei proiettili d'artiglieria. 1947 3 scienziati della Bell Corporation inventano un dispositivo più efficiente, più affidabile più affidabile, più piccolo, più duraturo, più veloce e più economico delle valvole di vetro. Questo dispositivo riesce a trasmettere la corrente attraverso un resistore. Per questo viene chiamato "transmit resistor", o più comunemente "transistor". 1950 nasce il primo computer costruito in serie UNIVAC 1. Pesa 5 tonnellate, la CPU (unità centrale di elaborazione) è lunga più di 5 metri e alta 2,5 m. Nel 1952 riesce a prevedere il risultato delle elezioni presidenziali americane, il primo exit poll dell’era moderna. 1954 costruito primo computer a transistor, inventato nel 1947, che sostituisce le valvole termoioniche e permette di ridurre enormemente le dimensioni dei circuiti elettrici. I suoi inventori nel 1956 ricevettero il premio Nobel.
Computer: macchina concepita per l’elaborazione elettronica automatica e programmabile dei dati. Punto di forza computer Possibilità di risolvere problemi diversissimi a seconda dei programmi che gli mettiamo dentro (programmi distinti software danno la possibilità di risolvere problemi distinti) Come viene gestito? La nostra macchina programmabile viene gestita e utilizzata grazie agli impulsi elettrici Energia elettrica deve rappresentare informazioni attraverso un flusso elettrico Spegnere o accendere la luce aprire-chiudere un circuito unica maniera per trovare un linguaggio per cui noi e la macchina possiamo “comunicare”, scambiare informazioni, creare un linguaggio. Impulsi elettrici sono chiamati “ bit ” (BInary digiT) unità in cui c’è o non c’è passaggio di corrente Transistor interruttori che si accendono o spengono Ma un bit non bastava (poiché rappresentava o solo si o solo no) Si è pensato di mettere insieme 8 bit giusta misura per avere una giusta quantità di rappresentazioni possibili 8 bit otto interruttori 0-1 permettono di utilizzare 256 tipologie di combinazione diversa con una di queste entità di 8 bit (insieme di 8 bit byte ) posso creare 256 diversi caratteri che possono essere identificati dalla macchina Es. primo raggruppamento di bit ( byte ) rappresenta la lettera “a” riesco a creare un linguaggio 1 byte qualsiasi segno predefinito, preordinato Per “comunicare” con il flusso di corrente interruttori 1 giga 4 mila mega 4 miliardi di byte Codice binario codice creato nel mondo dell’informatica per diventare linguaggio di base nella comunicazione uomo-macchina dovrà rappresentare impulsi elettrici bit
Capire com’è fatto un oggetto permette di cogliere funzionalità La grande flessibilità dei pc deriva dal fatto che coesistono 2 componenti, uno materiale (hardware), e una logica (software) Hardware (dura) insieme di parti fisiche da cui è costituito pc Software istruzioni, programmi, dati, meccanismi logici Hardware può essere considerato come un violino Software partitura grazie alla quale poi sarà prodotta la musica (fondamentale per arrivare al risultato finale) Ci vuole simbiosi di queste due cose. Imput ed Output: Informazione elaborata output quello che noi produciamo conseguentemente alla simbiosi di hardware e software Abbiamo completamente output apertura di WhatsApp, ascolto musica ecc. Affinché output si concretizzi unità minima insieme di bit e byte che contiene un’informazione concreta (file = minima struttura logica del computer per poterne gestire le informazioni) Hardware possiamo distinguere elementi di imput ed elementi di output Output : schermo (ci permette di vedere informazioni) Imput : tastiera, mouse (inseriscono informazioni, dati) E uno schermo touch? Siamo periferica di imput che di output Obiettivo macchina fotografica: imput Scanner, stampante: output File: Distinzione tra immagine (jpg) e musica (mp3) sempre meno evidente ai nostri occhi software ci mostra icone, non più l’estensione del file Software riconoscono i file e li elaborano a seconda del loro utilizzo. File= singola entità di base che rappresentano ogni singolo oggetto che il nostro pc elabora ed utilizza File = Può essere un oggetto prodotto da un software o il software stesso che lo produce Es. Windows insieme di file
Gestisce scambio di informazioni imput ed output e fa tutti i calcoli (operazioni matematiche che stanno alla base dell’informazione informatica, la quale ha alla base il sistema binario) Processori: 1971 primo processore della Intel chiamato 4004 (quaranta zero quattro) Primo processore prodotto su scala mondiale dieci anni dopo A partire da questo modello processori sempre più veloci, potenti Leggi di Moore (cofondatore di Intel) prova a definire un assioma fondamentale le prestazioni dei microprocessori (capacità di calcolo) e il numero di transistor ad esso relativo, raddoppiano ogni 18 mesi Ovvero, se compro un computer adesso, fra 18 mesi ce ne sarà già uno con capacità due volte migliori. Grafico diapositiva: dimostra che legge di Moore sbagliò la sua previsione non 18 mesi ma 24 Se noi compriamo un computer con un microprocessore i7 (il massimo al momento) questo è stato progettato circa un anno e mezzo fa in linea teorica quindi, secondo la legge di Moore, il nostro computer è già vecchio anche se è appena uscito, perché nel mercato hanno già progettato un processore migliore. Mondo informatica in costante evoluzione anche se ultimamente rallentamento Nel mondo dei device, smartphone evoluzione maggiore perché lo usiamo quotidianamente teniamo un computer in tasca e quindi a volte non abbiamo il bisogno di accendere il pc.
Microprocessore: Compito unità di controllo : controllare informazioni e comandi che vengono inseriti nel computer (imput) traducendo questi comandi che noi diamo in comandi comprensibili a tutti gli altri elementi del pc Utilizza un’unità logico aritmetica esegue operazioni logiche e aritmetiche che vengono passate dall’unità centrale Algoritmo : insieme di operazioni che macchina deve fare per raggiungere il suo obbiettivo. I bus: Il microprocessore e gli altri componenti elettronici che si trovano sulla scheda madre comunicano tra loro per mezzo di impulsi elettrici. Questi impulsi viaggiano attraverso piste di rame tracciate sulla scheda madre stessa che, proprio per la loro funzione di trasporto si chiamano bus (reticoli di canale). Gruppo più fitto di canali solitamente si trovano nei percorsi che legano il microprocessore alla memoria RAM chiamati system bus In un computer non tutti i componenti viaggiano alla stessa velocità si creano dei “ colli di bottiglia ” ci sono degli elementi che fanno da collo di bottiglia limitatori di velocità di trasmissione dei dati (come ad esempio i system bus) Cosa significa? C’è tanta acqua all’interno di una bottiglia ma per uscire deve passare dal collo di bottiglia (limitatore) in un secchio può esserci la stessa quantità di acqua presente in una bottiglia ma questa fuoriuscirà in modo più rapido foro fuoriuscita acqua molto più ampio. Un altro collo di bottiglia sarà il sistema di memorizzazione di massa Hard disk (memoria di massa) uno dei componenti più lenti di tutto il pc **** Se io ti dico 3 componenti del pc, qual è il più importante? (Possibile domanda esame!!) ****
Qualche anno dopo Apple 3 (dopo grande successo di Apple 2) Fu un disastro costava troppo e aveva un sacco di problemi tecnici c’è chi dice che venne messo nel mercato troppo presto Così tornano a vendere l’Apple 2 migliorandone le caratteristiche. Computer Lisa (1983 avanti di circa 12 anni rispetto al primo Windows che arriverà nel mercato con le stesse caratteristiche) È un prototipo che ha al suo interno dei componenti straordinari costo: 18 milioni di lire Viene presentato in alcune fiere è un computer tutto inglobato (unico guscio che ha all’interno, monitor, floppy disk, scheda madre) e all’esterno tastiera e mouse (comparsa primo mouse) Il sistema su cui si basava lisa era quello di interfaccia fotografica: Icone e menù che scendono a tendina, presenza di comandi visivi, possibilità di visualizzare le cose che devo fare non devo conoscere un linguaggio specifico che devo inserire nel mio sistema operativo per far compiere al computer delle azioni ho le icone Prototipo su cui si basano i Mac. Mac (1984) unico guscio che ha all’interno, monitor, floppy disk, scheda madre e all’esterno tastiera e mouse (come Lisa) Primo vero pc con interfaccia grafica costo alto ma abbordabile rispetto a Lisa Dove sta il problema? Software Apple non adattabile agli altri hardware (solo hardware Apple) grande errore Bill Gates approfitta di questo errore creando Windows ‘95 software adattabile a moltissimi hardware uniformò il suo software a tutti gli altri computer questo portò ad alcuni errori di sistema La Apple domina il mercato degli anni Ottanta ma mano a mano che si diffondono i computer compatibili al software Windows cala il mercato per Apple (Apple si faceva fare i microprocessori dalla Motorola) Apple va in crisi Steve Jobs viene messo in minoranza, costretto ad uscire da Apple Crea altri computer della serie “Next”
Quando l’azienda sta per crollare diedero a Jobs un’ultima chance, lo fecero rientrare nella Apple egli ebbe un’idea geniale produrrà un oggetto che cambierà la storia dell’ascolto della musica iPod salva la Apple insieme ad iTunes (per scaricare musica nell’iPod) L’iPod è un lettore mp3 (come ce n’erano tantissimi) ma l’iPod ebbe successo perché grazie ad esso si poteva ascoltare la musica nel miglior modo possibile Dopodiché 2007 nascita iPhone serie di successi IPhone primo schermo touch, primo ad avere una macchina fotografica ecc. Ma hanno ripetuto lo stesso errore software compatibile solo con hardware Apple Allora Windows attraverso un sistema gratuito chiamato Linux creò Android con l’aiuto di Google continui miglioramenti infatti da quel momento in poi i telefoni più venduti furono Android (Android è un sistema aperto) Ma il computer Apple ha gli stessi componenti di Windows? Sono uguali, hanno caratteristiche praticamente identiche, il costo elevato è dato dal fatto che i componenti all’interno dei computer Apple sono di grande qualità. Dal punto di vista tecnico sono completamente identici
Es. come la nostra scrivania: prima di studiare ci prepariamo con libro, dizionario, enciclopedia ecc. (riempiamo il tavolo), per utilizzare un altro libro che ci serve dobbiamo togliere qualcosa dalla scrivania La RAM funziona allo stesso modo quando è piena dobbiamo spostare o eliminare qualche dato RAM luogo dell’elaborazione, in cui i dati attivi sono presenti e questi sono in elaborazione RAM memoria volatile: finché il pc è acceso i dati sono dentro la RAM, quando il pc si spegne la RAM si svuota, non è una memoria che mantiene le informazioni. Bisogna fare attenzione: se sto scrivendo un file di word e manca la luce, i contenuti vengono persi perché erano caricati nella memoria RAM e non li avevo salvati anche se con i software di oggi è difficile perdere dati. Perché questo accade? In fondo la RAM è la memoria principale Funziona così perché è la memoria più veloce del nostro pc, infatti se le operazioni fossero svolte nell’hard disk il pc sarebbe lentissimo.
È una memoria piccola (avrà qualche mega di memoria) fa poche cose: Identifica il processore installato sulla macchina Controlla la quantità di RAM in dotazione e verifica che funzioni Esamina il disco rigido ed eventuali altre periferiche (es. dvd, porta usb…) Fa un “check” della nostra macchina Va a leggere la traccia nel nostro dispositivo e avvia il dispositivo. Tutto questo grazie ad un gruppo di componenti BIOS (Basic Input-Output System) È un software che fa queste cose, esso è memorizzato nella ROM Gestisce anche la data e l’ora, sta alla base della partenza del computer È l’unica cosa che viene memorizzata nella ROM. La parola ROM torna anche in altri aspetti del mondo informatico es. cd rom (compact disk rom) Nei cellulari: ROM spazio di memoria interno a smartphone -tablet che nei computer normali è sfruttato come hard disk costituisce memoria di archivio del nostro smartphone Ma come fa ad archiviare i dati se è di sola lettura? La memoria di archiviazione a volte viene chiamata ROM perché la tipologia di memoria è la stessa utilizzata nell’accensione del pc. Il bios, oltre ad interfacciare questi meccanismi di imput ed output, verifca anche la tipologia di tastiera in base al paese in cui ti trovi (es. in Francia la tastiera è diversa, il bios se sei in Italia ti imposta la tastiera italiana) Il mio pc, anche staccato dalla rete, continua a ricordare la data e l’ora, perché? La scheda madre può ricordare la data e l’ora quando esce dalla fabbrica, perché? Ha una batteria serve a mantenere le informazioni di base del bios. Il bios è colpevole anche del “Millennium bug” bug (errori software - hardware ) Il bios degli anni 80, primi anni 90 misurava la data con sei numeri Nel momento in cui arrivò 31 dicembre del 1999 diventò 01-01-00 automaticamente 1900, non 2000 Tutti i bios allora vennero aggiornati con la data non più a sei cifre ma a otto cifre (01-01-2000) Ma il bios praticamente adesso non esiste più: nel mondo dei tecnici, informatici (vecchi) esiste ancora il bios Ma in termine tecnico è stato sostituito da un’interfaccia che ha la stessa funzione ma cambia il nome “ uefi ”, un’interfaccia grafica unificata che fa le stesse cose del bios ma in modo migliore.
C’è da sapere, a questo proposito, che anche quello che noi abbiamo a casa non è un modem ma bensì un router. -Le caratteristiche della slide non sono importanti-
Contenere tutti i dati che voglio poter utilizzare ogni volta che apro il pc. Hard disk è uno degli elementi più fragili del nostro pc, è uno degli elementi più vecchi a livello di struttura (ha all’interno dei componenti meccanici) oggetto fondamentale di base per memorizzare grandi quantità di dati È alloggiato su un lettore (drive) ed è costituito da una serie di dischi o piattelli impilati l’uno sull’altro, che ruotano a velocità molto elevate. Su ogni faccia di ciascun piattello vi è una testina magnetica che legge e scrive i dati. Le testine sono tutte fissate sul medesimo supporto e quindi si muovono sempre tutte insieme. NB: Le testine magnetiche sono in grado di leggere e scrivere i dati su ogni piattello del disco rigido senza toccare la superficie (data la velocità di rotazione, se toccassero la rovinerebbero immediatamente) perché “galleggiano” su un cuscino d’aria microscopico, creato dalla rotazione dei dischi. Le testine magnetiche iniziano a girare costantemente quando si accende il pc. Il disco rigido è dotata di un dispositivo di controllo, chiamato controller , che si occupa di posizionare la testina dei dischi in modo che possa “rintracciare” le informazioni richieste. Cosa succede quando pc usa continuamente l’hard disk? L’hard disk è la memoria di massa più importante ma ha un problema, le testine si muovono sulla superficie, non sono tutte vicine Più lontano sta un dato da un altro più tempo starà il pc a recuperare le informazioni Quando parliamo di hard disk bisogna fare una media tra tempo più lungo e tempo più breve per raggiungere il dato Quando gli hard disk li utilizziamo da tanto tempo rischiamo di aver creato buchi di spazio continuando a inserire e cancellare dati. Non tutti i software sono della stessa grandezza, se il software che andremo a mettere successivamente all’interno del pc sarà di grandezza maggiore, non essendoci abbastanza spazio per il software i dati verranno frammentati questo comporta che l’hard disk dovrà muoversi molto per trovare un dato.
Sono anche queste memorie di massa che contengono componenti elettrici molto più lente di memorie SSD Hanno rivoluzionato l’idea della trasportabilità dei dati. USB (universal serial bus) porta seriale universale La porticina USB (anni 2000) ha rivoluzionato il mondo delle connessioni del pc Una chiave USB (o USB flash drive, o anche penna USB, pendrive...) è una memoria di massa portatile di dimensioni molto contenute (qualche centimetro in lunghezza e intorno al centimetro in larghezza) che si collega al computer mediante la comune porta USB. Computer di prima generazione ogni componente aveva la propria porta e a volte cambiava di marca inmarca quindi decisero di inventare uno standard USB (In questa porta passa anche elettricità a basso voltaggio) Ci fu uno standard 1, poi 2, poi 3 (Chiave USB con porticina blu dieci volte più veloce di USB 2 e 20 volte più veloce di USB 1) Oggi posso avere chiavette da 32 o 64 giga di memoria portatile Memorie flash stesso tipo di memoria del nostro bios quindi è aggiornabile Nella chiave USB i dati sono memorizzati in una memoria flash contenuta al suo interno memorizzare informazioni in modo veloce e semplice Si tratta di una EEPROM, acronimo di Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory Queste memorie, dopo 100.000 cicli di scrittura, diventano esclusivamente memorie ROM e non più anche di scrittura.
Contiene una memoria ottica da 700 MB, la quale ha fatto la storia dei computer Nel 1982 Philips e Sony pensarono ad un nuovo modo di ascoltare la musica, ovvero in bit e byte Fino ad allora infatti esistevano solo i dischi in vinile e le videocassette analogici Musica digitale: ogni onda sonora è divisa in tati “pezzi” a ciascuno viene affidato un numero memorizzato sul disco.
Ogni lettore cd quindi, deve avere un dispositivo che decodifica questo codice numerico ritrasformandolo in suono non degradabile/deteriorabile poiché composto da numeri, non da qualcosa di fisico (come accadeva per il vinile, che si rovinava via via con l’utilizzo poiché costituito da un sistema meccanico). Anche i cd, nonostante queste caratteristiche, sono molto delicati: graffi e polvere possono ostacolare la lettura, tuttavia è possibile pulirne la superficie, costituita da una plastica trasparente di protezione, al di sotto della quale stanno i dati. CD : possono contenere 5 o 6 volte ciò che veniva contenuto nei classici hard disk per questo motivo viene stravolto il modo di memorizzare (vengono sostituiti i floppy disk) Il cd, infatti, porta la multimedialità (es. enciclopedie in CD-ROM, vocabolari, libri di testo ecc.) Potremmo dire a questo proposito, che la vera diffusione multimediale del computer avviene grazie al cd. CD-ROM : i cd dopo essere stati registrati una prima volta, possono essere utilizzati soltanto per la lettura delle informazioni memorizzate. Queste informazioni digitali ( bit ) sono codificate come incisioni ( pit ) sulla superficie del disco: queste vengono colpite da un raggio laser, che determina il valore (0 e 1) rappresentato da ciascun pit , per poi essere decodificate e trasmesse. Esistono poi anche supporti ottici riscrivibili: i CD-R (recordable) e i CD-RW (rewritable). Per scrivere in questi supporti non meccanici occorrono speciali apparecchiature chiamate masterizzatori , che permettono la riscrittura. In campo musicale venne poi introdotto l’ MP3 particolare sistema che riduce a 1\10 lo spazio necessario per memorizzare la musica, inoltre grazie a MP3, i file musicali sono più facilmente trasmissibili online.
Contengono una memoria ottica da 4,7 GB. Rispetto al cd, le tracce su cui vengono memorizzati i dati sono molto più sottili e ravvicinate, dunque contiene 7 volte ciò che conteneva un cd. Duque è il sistema digitale equivalente al cd per la musica ma utilizzato per i filmati. Ancora oggi questo è il prodotto più usato per la vendita e il montaggio di video e film. Infine per un certo periodo i dvd furono il miglior sistema per la memorizzazione dei dati durante il backup. Blu-ray disk : supporto ottico prodotto dalla Sony agli inizi del 2002 come evoluzione del dvd. Blu-ray nonostante avesse uno spazio di 54 GB, non ebbe mai un vero successo perché venne prodotto negli stessi anni in cui comparve internet.