Sistemi di elaborazione delle informazioni

I

‭

l ciclo di elaborazione delle informazioni definisce la modalità di gestione delle informazioni da‬

‭parte degli elaboratori. Questo si avvale delle seguenti fasi:‬

‭-‬ ‭Input: vengono forniti i dati grezzi necessari all'elaborazione tramite l'utilizzo di dispositivi‬

‭di input quali la tastiera, il mouse, lo scanner, ecc.‬

‭-‬ ‭Processing: i dati grezzi vengono manipolati da un programma tramite l'esecuzione di‬

‭operazioni. La CPU è il principale componente che si occupa di leggere le istruzioni ed‬

‭eseguire le operazioni, ma è possibile utilizzare la GPU per operazioni grafiche in‬

‭parallelo, o sistemi distribuiti per velocizzare l'esecuzione di programmi complessi o‬

‭grandi quantità di dati, o il cloud per l'accesso a una capacità di calcolo virtualmente‬

‭infinita. Al termine di questa fase i dati grezzi vengono considerati informazioni.‬

‭-‬ ‭

S

torage: le informazioni processate vengono salvate in forma digitale o fisica su‬

‭dispositivi quali dischi di archiviazione interni o esterni, pen drive, micro SD, CD, DVD. È‬

‭anche possibile salvare informazioni sul cloud per un accesso remoto e uno spazio di‬

‭archiviazione illimitato.‬

‭-‬ ‭Output: le informazioni vengono esposte e visualizzate all'utente. Queste possono‬

‭essere utilizzate in combinazione con altri dati grezzi per nuovi cicli di elaborazione delle‬

‭informazioni.‬

‭21/04/2023‬

‭I formati delle immagini‬

‭

L

e immagini sono un tipo di informazione che può essere rappresentato tramite le seguenti‬

‭metodologie:‬

‭-‬ ‭Raster: si utilizza una matrice di punti detti pixel.‬

‭-‬ ‭Vettoriale: l'informazione è definita con funzioni matematiche per definire forme,‬

‭posizioni, colori e altri attributi. Questa metodologia consente di variare la dimensione‬

‭dell'immagine senza perdita di qualità.‬

‭

L

a qualità di una immagine è definita dalla risoluzione, data dalla densità di pixel misurata in‬

‭DPI (Dot per Inch). Maggiore il numero di pixel, migliore è la qualità, ma maggiore è la‬

‭dimensione del file.‬

I

‭ colori di una immagine vengono rappresentati tramite una procedura di assegnazione‬

‭cromatica ai pixel detta quantizzazione cromatica. I colori vengono rappresentati tramite una‬

‭gamma di colori RGB (Red Green Blu) o CMY (Cyano Magenta Yellow) nella quale per ogni‬

‭colore sono associati 8 bit che definiscono il livello di intensità dello stesso da 0, colore assente,‬

‭a 255, massima intensità. Tramite questi livelli è possibile definire milioni di colori.‬

‭Il computer può conservare le immagini in diversi formati:‬

‭-‬ ‭BMP (bitmap) è il primo formato per le immagini a 24 bit per pixel che non applica‬

‭nessuna compressione‬

‭-‬ ‭GIF è un formato per lo scambio di immagini a bassa qualità su rete che utilizza una‬

‭compressione LZW loseless, ossia senza perdita di informazione.‬

‭-‬ ‭JPEG è un formato che consente alti livelli di compressione con un algoritmo lossy che‬

‭limita la perdita di informazioni.‬

‭-‬ ‭TIFF è un formato nato come successore del JPEG e più flessibile che consente‬

‭l'utilizzo di algoritmi di compressione loseless differenti quali LZW e RLE.‬

‭-‬ ‭PNG è un altro formato loseless per lo scambio di immagini su internet.‬

‭Algoritmo e sua rappresentazione‬

‭

L

'algoritmo corrisponde ad una serie di passi che definiscono la soluzione ad un problema,‬

‭ricevendo operando su degli input e fornendo degli output. Questa soluzione rispetta‬

‭caratteristiche sintattiche, ossia è descritta in un linguaggio interpretabile in maniera completa e‬

‭non ambigua, pragmatico, utilizzato un insieme di azioni che l'esecutore può eseguire, e‬

‭semantica, che associa i costrutti del linguaggio e le azioni da eseguire in maniera completa e‬

‭non ambigua.‬

‭L'algoritmo deve essere:‬

‭-‬ ‭Computabile: è possibile trovare una soluzione descrivibile con un algoritmo che è‬

‭eseguibile dall'elaboratore in un tempo finito. Nella teoria della computabilità è stata‬

‭ideata la macchina di Turing per verificare questo concetto.‬

‭-‬ ‭Realizzabile: ossia esiste un esecutore in grado di eseguire l'algoritmo in modo‬

‭automatico. Modelli di esecutori quali la macchina di Turing and Von Neumann‬

‭definiscono una struttura, i componenti e le operazioni necessarie per eseguire gli‬

‭algoritmi.‬

‭

L

e istruzione sono determinate a seguito della scomposizione iterativa del problema in sotto‬

‭problemi.‬

‭

L

'algoritmo può essere rappresentato tramite linguaggi di programmazione, ossia linguaggi‬

‭formali per la descrizione dell'algoritmo che sono interpretabili dal calcolatore. Lo sviluppo‬

‭consiste in:‬

‭-‬ ‭Analisi del problema e identificazione soluzione‬

‭-‬ ‭Formalizzazione della soluzione e definizione di un algoritmo risolutivo‬

‭-‬ ‭Programmazione, ossia scrittura di un programma in un linguaggio di alto livello.‬

‭

L

'algoritmo può anche essere rappresentato in forma grafica tramite il diagramma di flusso.‬

‭Questo linguaggio è costituito da blocchi connessi da frecce in cui l'orientamento delle frecce‬

‭definisce la successione delle operazioni.‬

‭-‬ ‭Trapezi definiscono l'inizio e la fine.‬

‭-‬ ‭Parallelogrammi rappresentano operazioni di input e output.‬

‭-‬ ‭Rettangolo raccolgono operazioni.‬

‭-‬ ‭Rombi definiscono condizioni.‬

‭Applicazioni dell'informatica‬

‭

L

'informatica è lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l'informazione.‬

‭Questa scienza può essere applicata a differenti campi:‬

‭-‬ ‭Medicina: per la gestione del paziente, memorizzando e analizzando dati anagrifici e‬

‭biometrici del cliente, analizzando e supportando le analisi e supportando e controllando‬

‭le terapie. Supporta inoltre la gestione della struttura sanitaria consentendo la‬

‭

p

renotazione e il coordinamento delle prenotazioni di ambulanze, posti letto, strumenti‬

‭biomedicali, la sorveglianza degli accessi, impianti speciali.‬

‭-‬ ‭Ingegneria: per la progettazione di strutture fisica, la progettazione e produzione di‬

‭dispositivi elettronici, la progettazione e produczione di manufatti, la progettazione e lo‬

‭sviluppo di software applicativi, l'analisi dei dati e la definizione di procedure e‬

‭metodologie operative di produzione.‬

‭-‬ ‭Chimica: per l'analisi di reagenti e reazioni chimiche, dei dati e risultati, per analisi‬

‭biomolecolari e per analisi e test genetici.‬

‭-‬ ‭Astronomia: per l'acquisizione di immagini tramite telescopi ad alta definizione, per‬

‭l'analisi di immagini ottenute e per i calcoli matematici di parametri per corpi celesti,‬

‭pianeti e stelle.‬

‭-‬ ‭Istruzione e formazione: per il supporto dello sviluppo logico-matematico e‬

‭computazionale, per il supporto nelle ricerche, negli studi, nelle analisi eseguite, per‬

‭supportare l'apprendimento per gli studenti con bisogni formativi speciali, per concetti di‬

‭multimedialità audio e video, per consentire l'e-learning.‬

‭-‬ ‭Arti e beni culturali: per la digitalizzazione di beni culturali, per l'acquisizione di immagini‬

‭e la ricostruzione 3D di opere, per la navigazione digitale di musei, per lo sviluppo di arti‬

‭visive e multimediali, per il cinema digitale.‬

‭

Q

uesti sono solo alcuni esempi dei campi di applicazione dell'informativa, la quale è sempre più‬

‭integrata nella vita di tutti i giorni e nei diversi settori produttivi per automatizzare e facilitare‬

‭operazioni che possono essere ripetitive o su grandi quantità di dati, riducendo i costi e‬

‭migliorando l'accuratezza e le prestazioni, consentendo a operatori umani di focalizzare la loro‬

‭attenzione su task differenti, migliorando la produttività.‬

‭30/11/2021‬

‭1 - Discutere dell'architettura della CPU‬

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L

a CPU delle macchine odierne si basa sul modello della macchina di Von Neumann ideato‬

‭negli anni 40 da John Von Neumann. Questo è una evoluzione della macchina di Turing in‬

‭quanto consente e facilita la realizzazione pratica, semplicficando la descrizione di programmi‬

‭consentendo di definire nuove istruzioni e operazioni elementari.‬

‭La CPU è composta dalle seguenti componenti che collaborano per eseguire i programmi.‬

‭-‬ ‭CPU: unità centrale di elaborazione, costituita da‬

‭-‬ ‭CU: unità di controllo responsabile dell'esecuzione dei programmi coordinando‬

‭gli altri componenti. Definisce e preleva le istruzioni da eseguire e le indirizza alle‬

‭corrette unità‬

‭-‬ ‭ALU: unità aritmetico-logica in grado di eseguire operazioni aritmetiche‬

‭elementari, logiche e di confronto.‬

‭-‬ ‭Unità di input e output: consentono al processore di interagire con l'ambiente esterno,‬

‭ricevendo input e fornendo output.‬

‭-‬ ‭

M

emoria: conserva i dati e le istruzioni necessari all'elaborazione. Sono presenti diversi‬

‭livelli di memoria, ma il più importante sono i registri che la CPU utilizza per‬

‭l'esecuzione.‬

‭-‬ ‭Bus: sistema di connessione tra le unità del processore che consente lo scambio di‬

‭messaggi.‬

‭

L

a MdVN definisce inoltre il ciclo di esecuzione dei programmi, il quale viene eseguito per ogni‬

‭istruzione da eseguire:‬

‭-‬ ‭Fetch: fase in cui viene letta una istruzione da memoria per l'esecuzione‬

‭-‬ ‭Decode: l'istruzione letta viene identificata e vengono definite le operazioni necessarie‬

‭ad eseguirla.‬

‭-‬ ‭Execute: le operazioni vengono eseguite, recuperando operandi necessari dalla‬

‭memoria e modificando la sequenze di esecuzione dove necessario.‬

‭2 - Elencare e discutere i modelli principali per le basi di dati.‬

‭N/A‬

‭3 - Cosa è un DBMS‬

I

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l DBMS è un software per la gestione dei dati organizzati in forma tabellare.‬

‭L'architettura necessaria a realizzare un DBMS consiste in:‬

‭-‬ ‭Hardware che include dispositivi elettronici fisici‬

‭-‬ ‭Software per il controllo e la gestione del DB‬

‭-‬ ‭Dati gestiti e sui quali il DBMS agisce tramite raccolta, archiviazione