Modulo 1 - Lezione 1

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Modulo 1 - Lezione 1

  1. 1. Modulo 1- Lezione 1 di 4Concetti di Base della teoria dell’Informazione Fondamenti La Tecnologia dell’Informazione Tipi di Computer Componenti principali del PC
  2. 2. Si dice algoritmo una sequenza di istruzioni che può essere impiegata in un’attività di elaborazione dei dati.Un algoritmo è costituito da una serie di passi, ognuno dei quali è semplice e porta alla risoluzione del problema.In un algoritmo è possibile definire dei cicli, che ripetono più volte i passi, e delle condizioni: in pratica alcuni passi possono essere eseguiti solo sotto determinate ipotesi.
  3. 3. Esempio: scrivere un algoritmo che individua il maggiore di una serie.L’algoritmo accetta in ingresso una serie di numeri (input), e produce in uscita un risultato (output).Per rappresentare gli algoritmi utilizziamo la rappresentazione a pseudocodice, la quale descrive in linguaggio naturale le operazioni che descrivono l’algoritmo.
  4. 4. Algoritmo NumeroMaggiore Input: elenco non vuoto di numeri (E) Output: il maggiore dei numeri in E maggiore  E1 Per ogni numero in E fai Se numero > maggiore, allora maggiore  numero Restituisci maggiore
  5. 5. maggiore = E1 Leggi numero successivo numero No > maggiore Si maggiore = numeroSi Ci sono altri numeri? No output maggiore
  6. 6. Nel sistema di numerazione decimale vengono usate 10 cifre.All’interno di un calcolatore le cifre vengono memorizzate in un circuito elettronico che può assumere solo 2 stati: assenza o presenza di corrente, o in altre parole “0” e “1”.Questo sistema di rappresentazione è detto sistema binario, poiché si basa su due sole cifre.
  7. 7. Il sistema di numerazione decimale e binario possono essere “collegati”, vediamo un esempio. Sistema decimale Sistema binario 0 0 1 1 2 10 = 1*21 + 0*20 3 11 = 1*21 + 0*20 4 100 = 1*22 + 0*21 + 0*20 … …
  8. 8. Per convertire un numero binario in un numero decimale basta sommare le varie potenze di due corrispondenti alla cifra binaria.10011010010=1 x 210 + 0 x 29 + 0 x 28 + 1 x 27 + 1 x 26 + 0 x 25 + 1 x 24 + 0 x 2 3 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 =1 x 1024 + 0 x 512 + 0 x 256 + 1 x 128 + 1 x 64 + 0 x 32 + 1 x 16 + 0 x 8 + 0 x 4 + 1 x 2 + 0 x 1 = 1234
  9. 9. Per convertire un numero da decimale a binario basta dividere esaustivamente il numero decimale e utilizzare i resti, scritti al contrario. Ad esempio, usando 12341234 : 2 = 617 resto: 0617 : 2 = 308 resto: 1308 : 2 = 154 resto: 0154 : 2 = 77 resto: 077 : 2 = 38 resto: 138 : 2 = 19 resto: 019 : 2 = 9 resto: 19:2=4 resto: 14:2=2 resto: 02:2=1 resto: 0Quoziente = 1  Numero: 10011010010
  10. 10. Il computer per rappresentare i caratteri usa la codifica ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Questa codifica associa a ogni carattere un numero (da 0 a 255). Questo significa che il computer utilizza 8 bit (1 byte) per rappresentare ogni carattere.Nella codifica ASCII possiamo trovare simboli speciali, numeri, segni di punteggiatura, lettere accentate.
  11. 11. Un’immagine all’interno di un computer viene memorizzata tramite la modalità bitmap (mappa di caratteri).Questa modalità scompone l’immagine nei singoli punti che la compongono, detti pixel.Ad ogni pixel viene associato un colore, il quale è suddiviso in 3 componenti: R (Red), G (Green) e B (Blue).A ognuno di questi componenti viene attribuito un valore da 0 a 256, chiamato spazio.Unendo i 3 livelli possiamo ottenere fino a 26 milioni di sfumature differenti.
  12. 12. Quindi ogni immagine bitmap è costituita da triplette di byte RGB. Visto che ogni componente viene definito da 1 byte (8 bit), ogni pixel è costituito da 24 bit, ed è questo il motivo per cui questa modalità di rappresentazione delle immagini è chiamata Bitmap a 24 bit.Tuttavia esistono delle ottimizzazioni che consentono di ridurre l’utilizzo di spazio di memoria da parte dell’immagine.
  13. 13.  Compressione senza perdita di informazioni. Un tipico esempio è il formato TIFF (Tagged Image File Format), il quale elimina tutte le ridondanze nei bit delle immagini. Compressione con perdita di informazioni. Un tipico esempio è il formato JPEG (Joint Photographic Experts Group): in questo caso vengono tolte dall’immagine tutti quei dettagli che possono essere trascurati, poiché l’occhio umano non riesce a catturarli perfettamente. E’ il formato utilizzato maggiormente dalle fotocamere digitali.
  14. 14. Come già detto, il computer è in grado di comprendere solo gli stati binari “0” e “1”. Così come per i numeri decimali, possiamo eseguire delle operazioni tra bit, tramite appositi operatori.I tre principali operatori logici sono AND, OR e NOT e ogni attività sul computer si basa su di essi.
  15. 15. L’operatore NOT è il più semplice e opera solo su un bit.Il suo compito è quello di invertire il valore del bit, trasformandolo da 0 a 1 e viceversa. Cioè:NOT 0 = 1eNOT 1= 0
  16. 16. L’operatore AND accetta due bit e restituisce come risultato 1 se e solo se entrambi i valori che gli abbiamo sottoposto sono uguali a 1.0 AND 0 =0 AND 0 10 AND 1 =0 0 0 01 AND 0 =0 1 0 11 AND 1 =1
  17. 17. L’operatore OR accetta due bit e restituisce come risultato 1 almeno uno dei valori che gli abbiamo sottoposto è uguale a 1.0 OR 0 =0 OR 0 10 OR 1 =1 0 0 11 OR 0 =1 1 1 11 OR 1 =1
  18. 18. Un linguaggio di programmazione è un linguaggio formale dotato di una sintassi ben definita per scrivere programmi per calcolatori, in una forma più vicina al linguaggio umano scritto: lalternativa sarebbe scrivere direttamente le istruzioni nel codice macchina del particolare processore, un compito improponibile per programmi meno che semplicissimi.In matematica, logica, informatica e linguistica, linguaggio formale si intende un insieme di stringhe di lunghezza finita costruite sopra un alfabeto finito, cioè sopra un insieme finito di oggetti tendenzialmente semplici che vengono chiamati caratteri, simboli o lettere.Ogni linguaggio di programmazione possiede: una sintassi, cioè linsieme delle regole che una porzione di codice deve seguire per essere considerata conforme a quel linguaggio una semantica, cioè linsieme delle regole di associazione tra costrutti del linguaggio sintatticamente corretti e le relative azioni univoche ad esse associate
  19. 19. Vediamo un elenco dei più famosi linguaggi di programmazione:Fortran (1957) Basic (1964) Pascal (1970)C (1972) C++ (1986) Java (1995)Cobol Visual Basic SQLHTML Javascript VBScriptXMLProgrammare in un dato linguaggio di programmazione significa generalmente scrivere uno o più semplici file di testo, chiamato codice sorgente.Ad esempio questo è un programma scritto in C: #include <stdio.h> int main(void) { printf("Hello World!n"); return 0; }
  20. 20. Il codice sorgente può essere eseguito sul computer in modi diversi a seconda del tipo di linguaggio di programmazione utilizzato, è necessario quindi distinguere tra due principali famiglie di linguaggi: linguaggi interpretati: in questi linguaggi il codice sorgente viene passato direttamente ad un programma interprete che esegue le istruzioni presenti nel codice del programma sorgente linguaggi compilati: in questi linguaggi il codice sorgente viene compilato, ovvero viene tradotto in linguaggio macchina dal compilatore che produce così un file binario eseguibile direttamente sul computer
  21. 21. Vediamo come il codice sorgente del precedente programma C viene convertito in linguaggio assembly: #include <stdio.h> .file "hello.c" int main(void) .section .rodata .LC0: { .string "Hello World!" printf("Hello World!n"); .text return 0; .globl main .type main, @function } main: pushl %ebp movl%esp, %ebp N.B.: questo non è un file subl$8, %esp andl$-16, %esp binario eseguibile è un file di movl$0, %eax testo che contiene il codice addl$15, %eax sorgente del programma scritto addl$15, %eax in linguaggio assembly (un shrl$4, %eax passo prima della traduzione in sall$4, %eax linguaggio macchina). subl%eax, %esp movl$.LC0, (%esp) callputs movl$0, %eax leave ret
  22. 22. Il linguaggio macchina è un linguaggio comprensibile (praticamente) solo dal computer.Ogni computer, o per meglio dire, ogni processore ha un proprio codice macchina che può essere diverso da processore a processore.Il codice macchina è composto da un set di istruzioni (detto ISA, Instruction Set Architecture) codificate in codice binario.Ad esempio i PC odierni utilizzano set di istruzioni macchina chiamati: i386 (per processori a 32 bit) amd64 (per processori a 64 bit)
  23. 23. La nuova società dell’informazione è caratterizzata da un impiego più ampio delle risorse informatiche.Che cosè linformatica? è la tecnologia che viene utilizzata per la progettazione e la realizzazione di moderni elaboratoriConseguenze sul lavoro e sulla vita quotidiana sono: nascita di una New Economy aumento della produttività in tutti i campi riduzione dei tempi e delle attese per i serviziIn questi anni si vedrà la diffusione capillare di applicazioni generalizzate della ”Tecnologia dell’informazione” anche detta ICT (Information and Communication Technology)
  24. 24. New Economy: termine coniato alla fine degli anni 90 per indicare ciò che si riteneva unevoluzione da uneconomia basata sulla produzione industriale/manifatturiera, verso uneconomia basata sui servizi ed in particolare sulle nuove tecnologie informatiche e telematiche gestibili su internet.Conseguenze della New Economy: aumento di efficienza in fase di produzione ed erogazione dei servizi da parte delle aziende perdita dei posti di lavoro tradizionali e nascita di nuovi impieghiIl telelavoro riduce il pendolarismo i lavoratori possono concentrarsi su un compito specifico orari più flessibili non sono più necessari grandi spazi aziendali diminuzione dei rapporti umani mancanza del lavoro di gruppo (dipende)
  25. 25. Vediamo adesso alcuni possibili impieghi dei computer. In ambiente casalingo:  ricerca e studio  Giochi  tv, musica, film e fotografie (multimedia e intrattenimento)  telefonia e video-telefonia (VoIP), segreteria e fax  email e newsgroup  acquisti on-line (e-commerce)  on-line banking (o home banking)  Chat In ambiente amministrativo:  registrazione pubblica (censimenti e registri)  dichiarazione dei redditi  voto elettronico
  26. 26.  In ambiente ospedaliero:  catalogazione dei pazienti  controllo delle ambulanze  apparecchiature diagnostiche (ad esempio la TAC)  apparecchiature chirurgiche (ad esempio bracci meccanici di precisione) In ambiente scolastico:  registrazione degli studenti  preparazione dellorario (in maniera automatica)  CBT (Computer Based Training) per lauto- apprendimento  apprendimento a distanza (e-learning)  esercitazioni in rete via internet
  27. 27. Impatto sullindividuo il primostress determinato da ritmi sempre più frenetici riduzione dellattività fisica e dei contatti interpersonali necessità di continui aggiornamenti sulle nuove tecnologie nuovi problemi nei settori di privacy e sicurezzaEvoluzione delle tecnologie elettroniche Il primo calcolatore della storia dellinformatica si chiamava ENIAC ed aveva delle capacità di calcolo ridicole rispetto anche ad un semplice telefono cellulare odiernoIl progresso è dovuto a vari fattori: miniaturizzazione dei componenti elettronici riduzione dei prezzi dei componenti maggiore facilità di uso delle apparecchiature hardware e software ricerca di algoritmi e tecniche matematiche sempre più efficienti
  28. 28. Il computer è una apparecchiatura elettronica che possiede le seguenti caratteristiche: è rapido nelleffettuare calcoli matematici (anche complessi) è preciso nellesecuzione delle operazioni assegnategli è versatileE importante fin da ora distinguere le due componenti implementative che costituiscono ciò che noi oggi chiamiamo semplicemente “computer”: HARDWARE (HW): è la parte fisica di un personal computer, ovvero tutte quelle parti magnetiche, ottiche, meccaniche ed elettroniche che gli consentono di funzionare. Generalmente è anche riferito a qualsiasi componente fisico di una periferica o di una apparecchiatura elettronica. SOFTWARE (SW): indica un programma o un insieme di programmi in grado di funzionare su un elaboratore.Tanto per intendersi, il software “non si tocca con mano”, lhardware sì!
  29. 29. Esaminiamo adesso alcune delle caratteristiche principali dei calcolatori.Vantaggi: Rapidità Precisione capacità di eseguire numerose operazioni ripetitive capacità di riuscire a gestire grandi moli di dati capacità di riuscire ad integrare e memorizzare grandi moli di datiSvantaggi: mancanza di intelligenza e di creatività difficoltà in situazioni nuove non previste possibilità di guasti (sia a componenti HW sia a componenti SW)** Vedi ad esempio il “Millennium Bug”: errore software dovuto al cambio del tipo di data in alcuni programmi (Problema Y2K). Problema di alcuni software ormai risolto.
  30. 30. E possibile suddividere linsieme dei calcolatori in varie categorie: Mainframe Minicomputer Network Computer Personal Computer Laptop Computer (o Notebook o Computer Portatili) Palmari (o PDA – Personal Digital Assistant)
  31. 31. Personal Computer dovrebbe essere, nel significato originale del termine, un qualsiasi computer che sia stato progettato per luso da parte di una singola persona (in opposizione per esempio ai mainframe a cui interi gruppi di persone accedono attraverso terminali remoti).Al giorno doggi il termine personal computer è invalso ad indicare una specifica fascia del mercato dellinformatica, quella del computer ad uso privato, o casalingo, per uffici, o per la piccola azienda.Caratteristiche principali: basse prestazioni, ma adatte alluso domestico basso costo impiegato per lutilizzo individuale
  32. 32. Il computer portatile, conosciuto anche con i nomi inglesi laptop e notebook, è un computer caratterizzato principalmente dalla riduzione del peso e delle dimensioni, per essere trasportato con facilità. Stanno rapidamente sostituendo i tradizionali PC desktop, offrendo a parità di prestazioni una maggiore comodità.Caratteristiche principali: basse prestazioni, ma adatte alluso domestico basso costo (leggermente superiore a quello di un PC Desktop) impiegato come sistema di elaborazione portatile individuale possiede una alimentazione autonoma a batteria
  33. 33. E’ un’ulteriore evoluzione dei computer portatili. Un tablet è dotato di un ampio schermo sensibile al tatto. Per interagire spesso si utilizza una penna o le dita.Alle volte il tablet è costituito da un portatile con lo schermo sensibile al tatto e ribaltable su se stesso.
  34. 34. Un computer palmare (detto anche palmare), spesso indicato in lingua inglese con lacronimo PDA (Personal Digital Assistant), o con lormai desueto termine palmtop, è un computer di dimensioni contenute, tali da essere portato sul palmo di una mano, dotato di uno schermo sensibile al tocco (o Touch Screen). Originariamente concepito come agenda elettronica (organizer), o sistema non particolarmente evoluto dotato di un orologio, di una calcolatrice, di un calendario, di una rubrica dei contatti, di una lista di impegni/attività e della possibilità di emorizzare note e appunti (anche vocali) (personal information manager), si è nel corso degli anni arricchito di funzioni sempre più potenti ed avanzate.Caratteristiche principali: basse prestazioni (meno potenti di Notebook e PC) basso costo (inferiore a quello di un Laptop o Desktop PC) impiegato come sistema tascabile in grado di prendere appunti fare da agenda, ed effettuare semplici elaborazioni possiede una alimentazione autonoma a batteria è limitata la possibilità di collegamento con altre periferiche
  35. 35. Periferiche di INPUT Tastiera Mouse Trackball Scanner TouchpadDispositivi di archiviazione Unità di calcolo Memoria principaleHard disk interni/esterni CPU RAM Periferiche di OUTPUT CD/DVD Penna USB Speaker Monitor Stampante
  36. 36. Alimentatore Lettore/Masterizzatore CD/DVD RAM CPU Scheda video Scheda di rete Hard disk Scheda madre
  37. 37. Tastiera/Mouse Porte USBPorte Audio Monitor
  38. 38. Porta FireWire Porta Ethernet (di rete) Porta Parallela
  39. 39.  Web page: www.liceovolta.org/ecdl E-mail: jack1852@gmail.com

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