Concetti introduttivi di informatica B

APPUNTI DI INFORMATICA

Introduzione all'informatica a.a. 2020 / 2021 - Informatica B - Politecnico di Milano

Introduzione

L'informatica si configura come la scienza della rappresentazione e dell'elaborazione dell'informazione.

Nell'informatica l'elaborazione delle informazioni avviene in maniera rigorosa e pertanto può essere automatizzata.

• SCIENZA: è una conoscenza sistematica e rigorosa di tecniche e metodi
• INFORMAZIONE: è l'informazione l'oggetto principe della ricerca e dello studio dell'informatica
• RAPPRESENTAZIONE: la rappresentazione è il modo con cui l'informazione si articola e si trasforma in dati utilizzabili da delle macchine
• ELABORAZIONE: le informazioni devono essere elaborate e trasformate da macchine che processano una grande quantità di informazioni al fine di essere utilizzate per un dato scopo

L'informatica è uno studio

sistematico di algoritmi atti a descrivere e trasformare le informazioni in loro possesso.

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Algoritmi

Si definisce algoritmo una sequenza precisa di operazioni comprensibili ed eseguibili da uno strumento automatico.

Gli algoritmi vengono descritti mediante programmi, sequenze di istruzioni scritte in un opportuno linguaggio comprensibile dal calcolatore.

Il linguaggio atto a scrivere un algoritmo è caratterizzato da:

• sequenzialità delle istruzioni
• costrutto condizionale: possibilità di fare o meno date operazioni se esse non sono necessarie
• costrutto iterativo: ripetitività di singole operazioni senza riscriverle ogni volta

Proprietà essenziali degli algoritmi sono:

• correttezza: esso perviene alla soluzione del compito per cui è preposto senza difettare di alcun passaggio fondamentale
• efficienza: pervenire alla soluzione del problema nel modo più veloce

possibile usando la minima quantità di risorse fisiche, pur nella sua correttezza

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Architettura dei sistemi informatici

Hardware

L'hardware rappresenta i componenti fisici del sistema ed è costituito da:

• CPU: l'unità di elaborazione / il processore: svolge le elaborazioni e- all'interno del sistema informatico; coordina il trasferimento dei dati ha il compito di eseguire i programmi, interpretare ed eseguire le istruzioni di cui i programmi sono composti
• RAM: la memoria centrale: serve a memorizzare dati e programmi; è volatile in quanto il suo contenuto viene perduto quando il calcolatore viene spento oppure quando vi è un'interruzione di corrente elettrica; l'accesso alla memoria centrale è molto rapido
• memoria secondaria o memoria di massa: serve per memorizzare grandi quantità di dati e programmi; l'informazione in essa è persistente: non viene persa quando il calcolatore viene

spento;l'accesso alla memoria secondaria è più lento- unità periferiche: sono utilizzate per far comunicare il calcolatore con l'ambiente esterno- bus di sistema: collegamento tra tutti gli elementi funzionali per favorire lo scambio di dati tra di essi

Software

Il software rappresenta i programmi che vengono svolti all'interno del calcolatore; viene classificato in:

software di base: dedicato alla gestione dell'elaboratore- Il suo programma principale è il sistema operativo necessario a interpretare ed eseguire dei comandi elementari, organizzare le risorse della macchina e gestire l'accesso alla rete a cui il computer è eventualmente collegato- software applicativo: dedicato alla realizzazione di particolari esigenze applicative

Importante componente dell'architettura del software è un sistema di gestione di basi di dati atto ad accedere e maneggiare ingenti quantità di dati contenuti in archivi condivisi tra

parecchi utenti

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Macchina di von Neumann

La macchina di von Neumann è costituita da quattro elementi funzionali fondamentali:

• CPU: contiene i dispositivi elettronici in grado di acquisire, interpretare ed eseguire le istruzioni del programma
• memoria centrale o MM: contiene le informazioni necessarie all'esecuzione di un programma: istruzioni e dati permettono lo scambio di informazioni tra l'elaboratore e il mondo estero
• periferiche: e il mondo estero
• bus di sistema: opera il collegamento tra i vari elementi funzionali

All'interno della macchina di von Neumann un'istruzione codificata presenta un codice operativo e uno o più operandi. Il codice operativo specifica l'operazione da compiere e gli operandi dove la macchina può reperire i dati coinvolti nell'elaborazione o nel trasferimento; entrambi sono codificati con codifica binaria.

Per eseguire un programma acquisisce le istruzioni di programma dalla memoria centrale e le esegue

Ripetendo una sequenza di operazioni nella CPU. Ogni istruzione viene eseguita in tre fasi: acquisizione dalla memoria centrale, interpretazione o decodifica delle istruzioni, esecuzione del programma.

Memoria centrale: è destinata ad accogliere dati e programmi, sequenze di istruzioni su cui l'elaboratore opera; è di dimensioni ridotte rispetto alla memoria di massa e può quindi accogliere un numero limitato di informazioni. È una sequenza di celle di memoria ognuna delle quali contiene una "parola", una sequenza di bit; ogni cella può essere indirizzata, ha un indirizzo, un numero progressivo che la denota contenuto all'interno di un registro indirizzi della CPU. Per la lettura e la scrittura della memoria si utilizza un registro specifico, il registro dati. La memoria centrale può essere classificata in:

• RAM: se si possono compiere operazioni di lettura e scrittura
• ROM: se si possono compiere solo operazioni di lettura

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