Elementi di informatica - Appunti completi

Informatica: appunti per liceo ed università

Il software

Il software è "l'esperienza del computer", che gli permette di risolvere il particolare problema per il quale un determinato programma è stato progettato.

Applicazioni desktop e web application

Le applicazioni desktop sono applicazioni inserite all'interno del disco fisso del pc, prima dell'utilizzo è necessaria una procedura di installazione del software.

Le web application sono applicazioni che non risiedono fisicamente sulle macchine, ma su server remoti; essi generano l'output pilotando un front-end (parte visibile all'utente del programma) costituito da un browser. In sostanza, la web application è un programma scritto per girare online sfruttando le capacità grafiche ed applicative dei vari browser come Opera, Safari, Chrome, …

Formato di salvataggio

Il formato di salvataggio rappresenta la modalità usata dall'applicazione per registrare i dati all'interno di un suo file; ossia come un programma salva i documenti. Il contenuto può essere letto solamente da programmi che riconoscono il formato. Il formato predefinito di un'applicazione si dice nativo. Un formato leggibile da molte applicazioni si dice portabile (txt, jpg, …). L'importazione è la funzione che consente ad un'applicazione di leggere un formato non suo (non nativo). Windows utilizza l'estensione, che gli permette di identificare il formato di un file (caratteri dopo l'ultimo punto nel nome del file).

Suite office automation

La suite office automation (o produttività individuale) è un insieme di applicazioni che consentono di creare contenuti come documenti di testo, presentazioni, archivi, … Offrono generalmente varie funzionalità quali video-scrittura (word processing), fogli di calcolo (spreadsheet), presentazioni, grafica, gestione archivi (database) e comunicazione (mail e messaggistica istantanea). Ogni applicazione gestisce oggetti differenti a seconda della tipologia di appartenenza.

Video-scrittura

Manipolano oggetti come pagine, paragrafi e caratteri, ai quali vengono assegnate proprietà specifiche (esempio; margini e dimensioni del foglio, orientamento, numero di colonne…). Il paragrafo è per definizione una sequenza di oggetti terminata dall'invio. Relativamente al paragrafo vengono definiti allineamenti, spaziatura e rientri. Per il carattere vengono definiti: dimensione, stile e colore. Word è il programma di video-scrittura più utilizzato nel mondo, risale al 1983 ed i suoi file hanno estensione .docx (.doc nelle versioni precedenti al 2007).

Gestione archivi

Il termine database è sinonimo di archivio, ma è anche usato per indicare un software capace di gestirlo. Tratta:

• Tabelle -> contenitori di elementi omogenei.
• Campi -> le caratteristiche che descrivono gli elementi contenuti in una tabella. L'insieme dei campi con le relative descrizioni si dice -> struttura della tabella.
• Record -> costituisce una singola istanza (elemento) contenuta in una tabella.
• Relazioni -> collegamenti logici che mettono in evidenza i legami esistenti tra record presenti nelle diverse tabelle di un archivio.

Le query sono comandi utilizzati nei database per estrarre i dati; tali comandi vengono costruiti utilizzando un particolare linguaggio noto come SQL. Access permette la gestione degli archivi, è inoltre un ambiente di sviluppo con il quale è possibile costruire vere e proprie applicazioni. Ha estensione .accdb (.mdb vecchia versione).

Foglio di calcolo

I fogli elettronici manipolano principalmente oggetti come fogli, celle e cartelle. Un foglio non è altro che una griglia composta da contenitori detti celle. Ogni cella è identificata da una sigla che specifica la sua riga e la sua colonna. L'insieme dei fogli all'interno di uno stesso file prende il nome di cartella di lavoro. Excel è la componente spreadsheet della suite Microsoft. Excel viene utilizzato per svolgere calcoli matematici, statistici e finanziari, elaborare tabelle, creare grafici e gestire semplici archivi. Hanno estensione .xlsx (.xls nelle vecchie versioni).

Presentazioni

Il principale oggetto gestito dai programmi di presentazione è la diapositiva (slide). PowerPoint è la componente presentation della suite Microsoft; è utilizzato per la creazione di presentazioni multimediali; permette animazioni, transizioni ed aggiunta di suoni. Hanno estensione .pptx (.ppt nelle vecchie versioni).

Software libero e commerciale

Un software libero è gratuito, uno commerciale, a pagamento. La suite desktop più diffusa è quella del commerciale prodotta da Microsoft nota con il nome di Microsoft Office. Un'altra suite molto diffusa è OpenOffice.org ed è gratuita, e multipiattaforma.

• Outlook è il client della posta nel pacchetto Microsoft
• Skype è un client per la comunicazione con messaggistica istantanea e gestione riunioni
• Visio è un programma di grafica vettoriale orientato alla produzione di diagrammi, organigrammi, mappe di flusso, …. (Estensione .vsdx)
• Publisher è un programma non professionale per l'editoria elettronica e consente la creazione di documenti cartacei di natura promozionale. (Estensione .pub). Ciò che lo differenzia dai word processor evoluti, essi sono in grado di collegare in sequenza i box testuali consentendo al file di testo in eccesso di fluire automaticamente
• Onenote è la versione elettronica del blocco appunti cartaceo

Project management

Project è un'applicazione di supporto al project management (gestione controllo delle attività necessarie alla realizzazione di un progetto). Un progetto è uno sforzo limitato nel tempo diretto a creare nuovi prodotti e servizi. L'arco temporale finito differenzia i progetti dai processi operativi aziendali, che sono permanenti o semi-permanenti e sono diretti a produrre in modo ripetitivo lo stesso prodotto o servizio. I programmi project management si pongono quindi l'obiettivo di raggiungere determinati traguardi ottimizzando l'allocazione delle risorse necessarie, al fine di migliorare tempo, costo, qualità. Un esempio di questo programma è Microsoft Office Project Standard (versione desktop); esiste anche una versione server che permette la gestione di progetti più complessi dove la forza lavoro può essere distribuita a livello globale e pertanto deve avere un controllo strategico centralizzato.

Suite di produttività

iWork è la suite di produttività personale creata da Apple e comprende un word processor, un foglio di calcolo e software per le presentazioni. OpenOffice è una suite completa di tipo open source, supporta il formato portabile OpenDocument e comprende vari prodotti:

• Writer è il word processor (estensione .odt)
• Calc è lo spreadsheet (.ods)
• Impress è la componente presentation (.odp)
• Base rappresenta la componente database (.odb)
• Draw consente la creazione di disegni in modalità vettoriale (.odg) (corrispondente di forme in Word)

Nella grafica vettoriale la descrizione dell'immagine avviene mediante primitive geometriche a cui vengono passati opportuni parametri. Nella grafica bitmap o raster, l'immagine viene descritta mediante una griglia di punti colorati detti pixel. Dopo un ingrandimento nella grafica vettoriale la qualità rimarrà costante mentre in quella bitmap i singoli punti diventano sempre più evidenti portando ad un deterioramento dell'immagine.

• Math consente la creazione di formule matematiche che possono essere inserite in un qualsiasi prodotto con la suite OpenOffice
• In Microsoft Office la stessa componente viene fornita da Equation, utilizzabile all'interno di qualsiasi applicazione MS Office

LibreOffice è una suite per l'ufficio creata partendo dal codice sorgente di OpenOffice.

Websuite di office automation

Le web app per funzionare correttamente hanno bisogno dell'ultima versione del client HTTP ovvero del browser (versioni obsolete potrebbero non avere alcune funzionalità).

Google Docs -> suite offerta da Google come parte del servizio Google Drive, dove vengono salvati in maniera predefinita i file creati (cloud di Google). Le applicazioni sono compatibili con i formati usati da Microsoft Office. Le suite Google Docs presenta applicazioni gratuite di vario tipo; esse possono essere usate come web-app, applicazioni di Chrome, anche offline, applicazioni per Android ed iOS.

• Google documenti (Docs) è il word processor della web app Google Docs
• Google fogli (Sheets) è lo spreadsheet della web app Google Docs
• Google presentazioni (Slides) è l'applicazione di presentation
• Google moduli (Forms) consente la creazione di sondaggi, quiz e la raccolta di informazioni in maniera semplice ed efficiente. Le pagine create con Google moduli possono essere collegate ai fogli di lavoro di Google fogli e registrati automaticamente all'interno di questi
• Google disegni (Drawings) è un programma di disegno vettoriale utilizzato per creare flow chart e diagrammi da inserire in documenti e presentazioni
• Gmail è un servizio web-mail gratuito fornito da Google, con un ampio spazio di archiviazione dei messaggi inviati e ricevuti
• Google Drive è un servizio di memorizzazione e sincronizzazione online introdotto da Google nel 2012. Il servizio comprende il file hosting ed il file sharing, per la modifica collaborativa dei documenti mediante le applicazioni della suite Google Docs. Google Drive è sostanzialmente un disco cloud con un'ampia serie di componenti applicative

Office versione online -> è la web suite di office automation offerta da Microsoft. Consente la creazione di file utilizzando versioni ridotte delle applicazioni che girano all'interno di un browser; la suite comprende anche un disco cloud chiamato OneDrive.

• Word, Excel e PowerPoint presentano lo stesso nome anche per la web app
• Microsoft OneDrive è un servizio di cloud storage e backup offerto da Microsoft tramite web app, applicazione desktop oppure da smartphone. Per accedervi è sufficiente un account Microsoft, ma lo spazio gratuito è limitato (estendibile a pagamento)
• Sway è una web app che permette di creare report interattivi, presentazioni, newsletter, album di foto, ecc. la formattazione del documento viene gestita da un motore di formattazione incorporato, ma potrà eventualmente essere anche personalizzato a piacere. Sway è disponibile gratuitamente a chiunque abbia un account Microsoft
• Forms consente la raccolta di informazioni tramite sondaggi e test (non può abilitare flussi di lavoro automatici). Disponibile solo nel pacchetto Office a pagamento

iCloud -> è la collezione di SaaS (software as a service) sviluppata da Apple nel 2011. Per utilizzare iCloud è necessario avere un AppleID. L'opzione gratuita offre uno spazio limitato espandibile a pagamento.

• Pages componente online di video-scrittura
• Numbers componente online del foglio di calcolo
• Keynote componente online per creare presentazioni multimediali
• Mail è il client di posta online
• iCloud Drive è un servizio di cloud computing di memorizzazione e sincronizzazione online introdotto nel 2011. Comprende il file hosting, il file sharing e la modifica collaborativa dei documenti. È sostanzialmente un disco cloud. Può essere visualizzato online tramite un browser oppure direttamente dalle risorse del computer

Le origini dei fogli elettronici

Gli spreadsheet erano originariamente uno strumento del mercato finanziario (grandi fogli di carta suddivisi in celle); il cambiamento del contenuto di una cella era manuale e richiedeva una grande mole di calcoli. Nel 1978-79 Dan Brincklin Bob Frankston inventarono Visicalc uno spreadsheet, che girava su Apple II, e commercializzato nell'estate del '79. Nell'83 Visicalc fu surclassato da un ulteriore foglio elettronico, Lotus 1-2-3. A favore di questo c'era la sua velocità, in quanto scritto nel linguaggio Assembly x86 e la coabitazione di tre ambienti di lavoro: fogli di lavoro, grafici e database. Nel 1991 furono rilasciata le versioni di 123 per OS/2 di IBM, Windows e Mac OS. La maggior integrazione tra le componenti software della suite Microsoft rese Excel (che surclassò Lotus 1-2-3) un programma decisamente più versatile.

Rappresentazione numerica

L'informazione è costituita dalla forma (rappresentazione) e dal significato (semantica). L'uomo assegna alla rappresentazione un significato. L'informazione ha bisogno di un supporto per essere scritta e questo deve poter assumere configurazioni differenti. Un supporto che ammette un unico stato non può registrare alcuna informazione. Il caso più semplice di supporto è quello con due configurazioni possibili. Per interpretare le differenti configurazioni del supporto è necessario stabilire una codifica, che ad ogni configurazione ammessa associ un'unica entità di informazione; questo codice non deve essere ambiguo. Una rappresentazione richiede l'utilizzo di un alfabeto, ad ogni raggruppamento di simboli dell'alfabeto corrisponde un significato (codifica). Eventuali ambiguità della codifica potranno essere risolte in base al contesto. Il calcolatore utilizza una modalità di rappresentazione basata sul sistema binario (2 stati), è interna e costituita da sequenze di 0 ed 1.

Una componente che ammette solo due stati si dice bit ed è l'unità fondamentale di memorizzazioni o di rappresentazione dell'informazione. Cifre decimali, alfabeti, grafici, ecc. si dicono rappresentazione esterna. Per rappresentare una quantità maggiore di informazioni si aggregano i bit in sequenze (2ⁿ). Ad ogni disposizione con ripetizione binaria possiamo associare un significato specifico mediante un opportuno processo di codifica dell'informazione. Le informazioni all'interno dell'elaboratore sono gestite mediante segnali elettrici a 2 valori di tensione 0 (Vlow) 1 (Vhigh). Si parla quindi di sistemi di elaborazione digitali.

Sistemi di numerazione

Sistema di numerazione additiva -> basato sull'attribuzione di valori a simboli. (Esempio geroglifici egizi) La direzione di scrittura non è importante. Non è presente un simbolo per lo zero perché inutile. La codifica più semplice dei numeri naturali è la rappresentazione unaria (barretta per ogni numero).

Sistema di numerazione posizionale -> esempio contachilometri. Sono sistemi di numerazione che codificano un valore come somma pesata di una sequenza finita di potenze, di un intero B detto base. Viene definito da:

• Un alfabeto: è l'insieme dei simboli, dette cifre
• Un codice: regole che permettono di associare ad una sequenza di cifre un valore; il valore dipende dalle singole cifre e dalla loro posizione

Al sistema di numerazione vengono affiancati degli operatori. Una sequenza composta da sole cifre priva di un codice che permetta l'abbinamento di un valore numerico si dice numerale (stringa di cifre priva di un significato numerico es. CAP). Il sistema di rappresentazione che attualmente usiamo per i numeri è il sistema posizionare decimale. Il sistema posizionale usato dal calcolatore è il sistema di numerazione binario definito:

• Alfabeto costituito da 2 simboli detti bit (0 e 1)
• Codice che consente di stabilire il valore associato ad una sequenza di bit (stringa codice)

Il vantaggio della codifica posizionale è la semplificazione delle operazioni.

Codifica dei numeri naturali

Un numerale rappresenta un numero solo se si specifica un codice. Notazione esadecimale -> permette di compattare le lunghissime sequenze binarie rendendole più leggibili:

• La somma tra due numeri naturali in codice binario va in overflow quando il risultato esce dal range di rappresentazione.
• Per la sottrazione tra due numeri naturali puri occorre sottrarre aritmeticamente tra loro i bit di pari peso (posizione) del minuendo A e del sottraendo B
• Moltiplica tra numeri binari puri: shift di k posizioni verso sinistra ed inserimento di zeri a riempire (moltiplicazione di N*2^k). Può verificarsi overflow.
• Analogamente, la divisione per 2^k è lo scorrimento delle cifre verso destra di k posizioni; i bit scaricati a destra rappresentano il resto e vanno a sommarsi al quoziente risultante.

Rappresentazione dei numeri reali

Per rappresentare numeri relativi il bit più significativo è 0 per segno positivo e 1 per segno negativo (il primo bit a sinistra) gli altri bit rappresenteranno il suo valore assoluto. L'intervallo di rappresentazione è il range di valori che può presentare (es -7/+7 1111 0111). C'è una doppia rappresentazione dello 0 nel caso di 8 bit (10000000 00000000). Le operazioni algebriche risultano più complesse.

La codifica in eccesso-k è un altro modo per rappresentare gli interi relativi, usata principalmente per i numeri in virgola mobile. Tutti i numeri negativi diventano >=0 e vengono traslati verso l'alto di una costante k corrispondente al modulo del numero negativo più piccolo. La somma si ottiene sommando i due numeri x e y e sottraendo la costante k. Per la codifica in eccesso k si usa lo standard IEEE 754 K=2^(n-1) -1.

Rappresentazione in complemento a 1

Rappresentazione con base diminuita B=2. In questo caso si parla di complemento ad 1. Il complemento ad 1 consiste nell'inserire gli 1 al posto degli 0 e viceversa. Le rappresentazioni che iniziano con 1 sono associate a valori negativi o allo zero. Lo zero ha rappresentazione tutti zeri e tutti uno. Intervallo simmetrico.

Rappresentazione complemento a 2

Complemento con base B=2. Sommo 1 alla rappresentazione in complemento a 1. Le rappresentazioni che iniziano con 0 sono positive, con 1 negative. Lo zero ammette solo la rappresentazione.