Fondamenti di Informatica

Appunti di fondamenti di informatica

Avvertenze: All’interno del documento il lettore potrebbe riscontrare errori di battitura o definizioni non ben precise poiché questa dispensa di appunti è scritta sulla base di studi sperimentali e vuole essere di supporto all’utente che ne fa uso.

Informatica

L'informatica è una disciplina che si interessa della rappresentazione e dell’elaborazione automatizzata dell’informazione. Fondamentalmente, l’informatica si occupa della risoluzione di problemi attraverso il trattamento automatizzato delle informazioni. L’elaborazione è effettuata da un automa, o elaboratore, dotato di alcune abilità prefissate, che segue in maniera precisa una sequenza di istruzioni.

Dato

Un dato rappresenta in modo oggettivo fatti, eventi, proprietà e costituisce la materia prima per la produzione dell’informazione.

Informazione

L’informazione è l’elemento che consente di avere conoscenza di fatti e situazioni; deriva dalla contestualizzazione e dalla correlazione dei dati che fa loro assumere un significato soggettivo.

ICT

Information and Communication Technology, nonché l’insieme dei metodi e delle tecnologie che formano i sistemi di archiviazione, trasmissione, ricezione ed elaborazione di informazioni.

Algoritmo

Si definisce algoritmo una sequenza di azioni che trasformi i dati iniziali in un numero finito di passi, elementari e non ambigui, per giungere al risultato finale. Questa sequenza di azioni è valida per un insieme di dati iniziali ben definito e può essere eseguita da un opportuno esecutore.

Proprietà degli algoritmi

• Non-ambiguità: ogni azione deve essere univocamente interpretabile dall’esecutore.
• Eseguibilità: ogni azione deve essere eseguibile in un tempo finito parte dell’esecutore dell’algoritmo.
• Finezza: per ogni insieme di dati di ingresso, il numero totale di azioni da eseguire deve essere finito.
• Efficacia: l’algoritmo deve effettivamente risolvere il problema per il quale è stato scritto qualsiasi sia una sua possibile istanza.
• Efficienza: l’algoritmo deve risolvere il problema utilizzando al meglio le risorse a disposizione.

Istanza

Un’istanza non è altro che un dato di input utile all’algoritmo per risolvere il problema.

Computer o elaboratore

Strumento programmabile per rappresentare, memorizzare ed elaborare informazioni che si compone di hardware e software.

• Hardware: la struttura fisica del calcolatore, costituita da componenti elettronici ed elettromeccanici.
• Software: l’insieme dei programmi che consentono all’hardware di svolgere dei compiti utili.

Risoluzione di problemi con l’ausilio del calcolatore

L’elaboratore è una macchina in grado di eseguire azioni elementari su dati. L’esecuzione delle azioni elementari è richiesta all’elaboratore tramite comandi chiamati istruzioni. Le istruzioni sono espresse attraverso frasi di un opportuno linguaggio di programmazione. Un programma è la formulazione testuale di un algoritmo in un linguaggio di programmazione.

Funzioni di un calcolatore

• Elaborazione
• Memorizzazione
• Trasferimento
• Controllo

Funzione elaborazione

L’elaborazione è la funzione svolta dall’unità aritmetico-logica, nonché componente dell’unità centrale di elaborazione (CPU). Le operazioni elementari di elaborazione sono, infatti, le istruzioni del linguaggio macchina:

• Operazioni aritmetiche
• Operazioni di confronto
• Operazioni booleane
• Altre operazioni

Un calcolatore sa svolgere poche tipologie di operazioni elementari ma in modo molto efficiente.

Funzione memorizzazione

La memorizzazione è la funzione svolta dalla memoria centrale che contiene dati e programmi per la loro elaborazione e che svolge due operazioni:

• Scrittura, ovvero, memorizzazione di un valore in un byte/word
• Lettura, ovvero, accesso al valore memorizzato in un byte/word

La memoria centrale, infatti, è organizzata in celle o bit; gruppi di 8 bit formano un byte; un gruppo di byte, invece, identifica un word.

Funzione trasferimento

Il trasferimento è la funzione svolta da un bus, ovvero un canale di comunicazione. Questa funzione permette lo scambio di informazioni tra le varie componenti di un calcolatore, nonché il trasferimento di dati e di informazioni di controllo. È possibile svolgere questa funzione collegando ciascun componente l’uno all’altro, ma naturalmente l’utilizzo del bus favorisce la modularità e l’espandibilità del calcolatore.

Funzione controllo

Il controllo è la funzione svolta da un’unità di controllo, che è un componente dell’unità centrale di elaborazione. Il controllo consiste nel coordinamento dell’unità centrale di elaborazione.