Appunti di "Informatica A"

Informatica A

• L'informatica è la scienza che si occupa di rappresentare, elaborare e gestire ogni tipo di informazione, studiando i concetti utili e modellando opportunamente la realtà in modo funzionale agli obiettivi.

• Algoritmi e Programmi
• Dato un problema ed un esecutore specifici, l'algoritmo è una successione finita di operazioni elementari, che sono comprendibili ed eseguibili senza ambiguità da un esecutore che risolvono il problema dato.
• Un algoritmo è sequenziale perché le istruzioni vengono eseguite una alla volta, in un particolare ordine; può contenere una scelta, o selezione, per mezzo del controllo di una condizione booleana; può contenere una iterazione, o ripetizione, per mezzo del controllo di una condizione booleana.
• Il procedimento incrementale di costruzione di un algoritmo per raffinamenti successivi viene detto "top-down".
• Un algoritmo è corretto se perviene alla soluzione del problema in tutti i casi possibili; un algoritmo è efficiente se ha un tempo di esecuzione ed una memoria occupata apprezzabili.
• Lo stato del sistema è l'insieme dei valori contenuti in tutte le variabili utilizzate.
• Un programma è un algoritmo trascritto in un linguaggio artificiale, di programmazione, comprendibile dall'esecutore.
• Un linguaggio si compone di un vocabolario, cioè l'insieme delle parole chiave, riconosciute dal processore, una sintassi, ovvero le regole per comporre i simboli del vocabolario, e da una semantica, che è il significato delle espressioni. (Es.)) I linguaggi di programmazione vengono suddivisi secondo una stratificazione in livelli, da quelli a più basso livello (linguaggi macchina e assembler) a quelli ad alto livello (linguaggi C, Fortran, COBOL, ecc...).

1. Rappresentazione delle informazioni
2. Ogni tipo di informazione viene rappresentato con un insieme di simboli, costituitene l'alfabeto A in modo non ambiguo. Date le generiche basi B=2, i numeri naturali vengono espressi con la notazione posizionale:

(C_n, C_n-1, C₂, C₁, C₀)_B = C_n B⁺C_n-1 B⁺...₊C₂ B⁺C₁ B⁺C₀ B⁺A{}

|A|>1 e |A|=B

Con n cifre si possono rappresentare Bⁿ numeri naturali, da 0 a B^{n - 1}.

Nei codici utilizzati dai calcolatori è binario. L’unità elementare di informazione è il bit (“binary digit”), che può assumere due soli valori, 0 ed 1.

Es.: conversione decimale → binario

Se (19)_dec è 19: 2 è 2⁴ → resto 1 (10011)₂ = 1 · 2⁴ + 0 · 0 + 1 · 6 = (19)_dec

• 9: 2 = 4 → resto 1
• 4: 2 = 2 → resto 0
• 2: 2 = 1 → resto 0
• 1: 2 = 0 → resto 1

Le notazioni osservate in base 8 e 16 sono usualmente adottate perché comode a convertire rapidamente (anche se in modo approssimato) una potenza di 2 in numero decimale. Di solito parte anche la conversione in base 4. A proposito, tenuto conto che (16)³ = (8)³ e (2)¹ = 2³, risulta immediato.

Nelle rappresentazioni in modulo e segno dei numeri interi, il bit più e “ministro” è il := 0, ad una che corrisponde à ^{2n - 1} e ad è - 2^{n - 1} e | = 1.

Nelle rappresentazioni in complemento a 2 dei numeri interi, il bit più significativo ha por negativo, mentre tutti gli altri hanno poro positivo:

(b_n… b₂ b₁)₂ = -b_n 2ⁿ + b_n-1 2^n-1 + … + b₂ 2¹ + b₁ 2⁰

Es.: inversione di un numero in C2

Se (101001)₂ = 1 + 8 + 16 + 64 = (-39)_dec e per ottenere (?)₂ = (-39)_dec di invertiamo tutti i bit …

101001 ↔ 010110, e addiziona: 1 · 010110 + 1 = 0100111 = (-39)_dec è (01010111)₂ = 1 + 4 + 2 + 4 + 32 (= 433)_dec

Es. (18041810)₂ = 8 + 4 + 16 + 128 = (-154)_dec per ottenere (?)₂ = (-154)_dec si deve prima premettere uno 0 al numero binario: (1804190)₂ = (01001010101012)₂, quindi si invertano tutti i bit:

010001190 => 101010101.201 = 1.041010901.1 + 1.10101011010 ⭢ (-154)_dec = (10101011010)₂ =

2 · 64 + 4 + 32 + 256 = -252 - 256 = (-154)_dec.

Per il primo bit (“bit di segno”) della rappresentazione C2 rivela il segno del numero: se c' è 0, il numero è positivo; se 1, il numero è negativo.

Il partenzzo di di rappresentazione del C2, per n bit, è asimmetrico: [-2^{n - 1} - 2^{n - 1} - 1), cioè ha tutto di 2 n numeri interi.

Si muove di overflow è quando il risultato corretto di un’addizione eccede il il part di rappresentazione dei bit a disposizione.

Il riparto perduto è se quindi a giungere un rispettato delle bit dalle colonne più significative.

i comandi e dati necessari alla fase di "bootstrap", che la CPU deve eseguire con l'accensione,

iv) le periferiche di input/output (I/O), esso comprendono tutti gli strumenti utilizzati dai

computer per comunicare con l'utente o con altre macchine, ; sono: tastiere, mouse, monit-

tor, stampanti, modem ... ecc ...

v) la memoria di massa, costituisce di una capacità, un tempo di accesso ed una velocità

di trasferimento; essi sono:

1. a) gli hard disk (o disco fisso o rigido), che hanno un acceso diretto e sono organiz-

zati in tracce concentriche e settori;

1. b) i nastri, che sono ad accesso sequenziale e sono utilizzati per il "backup" di dati;
2. c) i CD-Rom, CD-RW e DVD ("Digital Versatile Disk");
3. d) gli USB flash drive.

Oss: Per misurare la potenza di un processore, piuttosto che il numero di cicli al secondo [Hz], e

appropriato utilizzare il numero medio di Milioni di Istruzioni Per Secondo eseguite dal processore

(MIPS).

Ne Tr, è il periodo in cui si svolge il ciclo di un processore e Tn = il periodo in cui si svolge in

ciclo di memoria nella memoria centrale (volatile), allora T_n << T_r = T_e e si il tempo di accesso

in un blocco di un disco fisso, allora T_p ≈ 10⁶ T_r.

Reti di calcolatori

1. a) Due laboratori collegati fra loro che comunicano e condividono risorse e periferiche

continuamente, costituiscono una rete o network.

1. - Internet è una rete di reti che collega i calcolatori di tutto il mondo e supporta una ampia gam-

ma di applicazioni e servizi disponibili, esso si WWW ("World Wide Web"), le

posta elettronica il trasferimento di file (FTP = "File Transfer Protocol") ed login

remoto (Telnet), di IRC ("Internet Relay Chat") ed il commercio detto *

di comunicazione l'uso possibile da: (i) un infrastruttura

i calcolatori;

1. (ii) un protocollo di base comune, quale è il TCP/IP ("Transmission Control
2. Protocol - Internet Protocol"), il quale regola le comunicazioni di messaggi, come insieme di
3. pacchetti fra detti e network;
4. (iii) un protocollo applicativo comune, quale è l'HTTP ("Hype
5. Text Transmission Protocol"), con un linguaggio di alto livello.

Indicativi, in cui i computer connessi alla rete sono individuati da uno specifico indirizzo

IP ("Internet Protocol"). Una rete dispone DNS ("Domain Name Service") traduce gli

indirizzi fisici IP in indirizzi più semplici DNS. In Internet, non esiste una amministrimo

detto fra tutti i calcolatori, ma non viene seguita obbligatoriamente a computer "host",

da uno gesto; dei fornitore di committenza, detta "providers".

- Il modello su cui base su WWW e l'architettura client/server: un una comunicazioni