Informatica

ACQUISIZIONE DI CAPACITA’ INFORMATICHE

INFORMATICA: scienza che studia l’elaborazione dell’informazione (l’insieme dei processi e delle tecnologie

per la creazione, la memorizzazione e la trasmissione dell’informazione) con strumenti tecnologicamente

avanzati. Si occupa principalmente di:

• Elaborare dati per ottenere informazioni significativa;

• Memorizzare le informazioni elaborate;

• Organizzare e gestire le informazioni.

In inglese l’informatica è conosciuta con l’acronimo IT (Information Technology).

L’IT e l’ITC:

Le Tecnologie dell’Informazione (IT) con metodi e tecnologie avanzate (usando computer, sistemi di

archiviazione, reti e/o altri dispositivi creano, elaborano, proteggono e scambiano dati e informazioni.

Le Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione (ICT) si concentrano più sulla creazione, lo scambio e

l’immagazzinamento delle informazioni attraverso le telecomunicazioni (reti con e senza fili, cellulari ed altro).

HARDWARE E SOFTWARE: le due principali componenti di qualsiasi tecnologia informatica che si integrano e

completano tra loro sono:

• Hardware, la componente fisica, cioè tutte le parti elettroniche, meccaniche, magnetiche e ottiche;

• Software, la parte logica, cioè l’insieme delle istruzioni che consentono alla macchina di svolgere il

proprio compito.

Il software si distingue in due grandi parti: Sistema Operativo e Applicativo.

I sistemi operativi attualmente più usati sono Microsoft Windows, MacOS, Unix, Linux, Android, IOS. Perché

il sistema operativo è organizzato così? Senza un sistema operativo ogni programma applicativo dovrebbe

avere la propria interfaccia utente, nonché il codice completo necessario per gestire tutte le funzionalità di

basso livello del computer sottostante, come l’archiviazione su disco, le interfacce di rete e così via. Visto i

tanti PC disponibili, ciò aumenterebbe notevolmente le dimensioni di ogni programma applicativo e

renderebbe impraticabile lo sviluppo del software. Il SO funge da intermediario tra i programmi applicativi e

l’hardware e senza che essi debbano conoscere alcun dettaglio sull’hardware su cui girano.

UNIX: sistema operativo nato per essere in grado di superare il fatto di poter eseguire più applicazioni nello

stesso tempo => 1. Non dedicato, usabile non solo in quel computer. 2. Time sharing (+ applicazioni). Però

dall’inizio degli anni 80, Unix non è libero (si paga) => hanno sviluppato un altro sistema operativo uguale ma

libero => LINUX: stesse funzionalità di Unix, ma non si paga.

I sistemi operativi più usati per i PC sono:

• Windows => facile da usare, ha preso il predominio (il più usato al mondo). Creato da Bill Gates e

Allen nel 1985.

• Mac OS => costo elevato, ottima grafica e molto intuitivo. Sistema operativo dei computer Apple. È

stato sviluppato dalla Apple, ma nasce come l’Unix. Ha un limite, essendo solo per gli Apple, quindi

non può essere portato in altri PC.

• Linux => molto “leggero”, diversi applicativi reperibili, libero o basso costo e veloce. Si ha una maggior

difficoltà d’uso, software a volte non compatibile con windows e più difficoltà a volta per trovare i

“driver” per l’hardware.

I sistemi operativi più usati per gli smartphone e tablet sono: Android, IOS per Apple Iphone e Ipad, Windows

phone, Java ME (vecchi telefoni).

I programmi applicativi permettono di svolgere le operazioni a cui la macchina è dedicata. Ad esempio:

- Editor di testo: consentono di creare documenti.

- Fogli di calcolo: per documenti finanziari, grafici, calcoli complessi.

- Gestione database: archiviano, recuperano, elaborano dati.

- Editor video/audio: gestiscono documenti multimediali.

Le aziende hanno applicativi dedicati alle loro esigenze:

- Gestione risorse umane per dati dipendenti, stipendi…

- Gestione ospedaliera per dati pazienti, medici, personale…

LICENZA SOFTWARE: nell’era digitale ci sono beni immateriali con sempre maggior valore. Uno di questi è

senza dubbio il software che permette a una macchina di svolgere determinate funzioni.

Il proprietario del software è tutelato da una licenza che, come un brevetto, consente sia un uso esclusivo del

software sia la cessione del suo utilizzo ad altri per un determinato tempo, a fronte di un corrispettivo denaro.

Licenze software proprietario e libero: il corrispettivo può non essere solo denaro, ma può riguardare anche

il modo di usarlo.

• Proprietario: la licenza di utilizzo quasi sempre è EULA, che specifica il tipo di licenza, le eventuali

limitazioni d’uso, di garanzia e di responsabilità.

• Libero: licenza GNU GPL: ogni codice deve contenere una licenza => è fatta per contrastare

l’espandersi del software proprietario. È una licenza “virale”, perché ogni altro software che utilizzi

un codice con licenza GPL deve aver esso stesso licenza GPL (cioè impossibile utilizzo in software

proprietari). Poi ci sono GNU LGPL: possibilità di inclusione in software “closed” per la distribuzione

in librerie.

GNU: fa le stesse cose del software proprietario ma è libero.

Principali tipi di licenze software:

Software libero (freesoftware), la licenza deve (almeno) garantire che il software possa essere:

- Eseguito per qualsiasi finalità.

- Modificato.

- Ridistribuito.

- Migliorato e ridistribuito migliorato.

Quindi, deve essere accessibile (open source).

Il software libero è diverso dal software gratuito (freeware): spesso quest’ultimo non è accessibile, quindi è

un software proprietario.

Software proprietario: licenze più diffuse:

- OEM: condizionata all’uso di una macchina.

- VOLUME.

- RETAIL.

Possono essere anche:

- Shareware: uso gratuito limitato nel tempo.

- Freeware: uso gratuito del software senza poter vedere il codice sorgente, spesso però è riservato

solo ad alcuni utenti o a scuole o enti non a scopo di lucro.

STORIA DELLA COMUNICAZIONE

Quattro grandi rivoluzioni nelle comunicazioni dell’uomo:

1. La comunicazione orale (inizio 150-200000 anni fa).

2. La comunicazione manoscritta (da 6000 anni fa).

3. La comunicazione tipografica (da Gutenberg, 570 anni fa).

4. La comunicazione elettrica ed elettronica (da Morse, 190 anni fa). Iniziano le telecomunicazioni.

Tutte queste rivoluzioni si sono succedute (e continuano) a ritmi sempre più rapidi.

La prima rete globale di telecomunicazione è stata quella telegrafica. Attualmente, ci sono quattro grandi reti

per le telecomunicazioni: telefoniche, televisive, cellulari, internet.

TELECOMUNICAZIONI => attività di trasmissione di informazioni di diverso tipo (parole, suoni, immagini, dati)

a distanza mediante conduttori elettrici o onde elettromagnetiche.

Nel caso di trasmissione con onde elettromagnetiche si parla anche di “radiocomunicazioni”.

La comunicazione è intimamente collegata al concetto di comunità e di organizzazione sociale. Comunicare

significa trasmettere e/o apprendere qualcosa ad altri individui ed è una parte fondamentale per tutti gli

esseri viventi.

Manuel Castells disse che negli USA la radio ha impiegato 30 anni x raggiungere 60 milioni di persone, la

televisione 15 anni e internet 3 anni.

BREVE STORIA DELLE TELECOMUNICAZIONI: gli uomini primitivi utilizzavano la voce o attrezzi per trasmettere

i loro messaggi. Poi arrivarono messaggeri a piedi, a cavallo e, per cercare di eliminare il trasporto fisico

dell’informazione, sempre molto precario, i persiani e poi i galli organizzarono stazioni di trasmissioni su

montagne e torri, arrivando a trasmissioni di messaggi in un giorno invece che in un mese.

Il bisogno sempre crescente di comunicare porta al coinvolgimento di suono e luce con codifica delle

informazioni. Furono inventati sistemi ottici che emettevano luce a intermittenza usando tendine.

Durante la Rivoluzione francese, Chappe sviluppa quello che si può chiamare un telegrafo ottico a bracci

mobili. La rete di comunicazione, basata su torri a portata di cannocchiale, prima con Robespierre e poi con

Napoleone arrivò a 5000 km.

Piccione => capacità di orientamento sfruttata dai Sumeri (5000 anni fa) come messaggero (anche 1000

km/gg) fino alle Seconda guerra mondiale, dove solo i piccioni potevano essere utili in mezzo alle bombe in

casi estremi.

La prima rete di TLC globale fu quella telegrafica, nata in USA nella prima metà del 19° sec. Dopo il 1799, con

l’invenzione di Volta della pila, grazie ad un maggior controllo dell’elettricità, si poterono scoprire gli effetti

magnetici della corrente. Questo portò all’invenzione del telegrafo.

L’alfabeto Morse (1947) rappresenta una svolta nella storia dell’umanità, essendo il primo esempio di

comunicazione a grande distanza in tempo reale.

Un altro passo importante nelle TLC è quello di Marconi, che nel 1896 brevetta il suo metodo di trasmissione

radio a distanza, che porterà presto alla telegrafia senza fili. Nel 1908 supera, con un segnale

elettromagnetico, l’atlantico.

La seconda rete di TLC fu quella telefonica.

Il “telegrafo parlante” viene proposto nella seconda metà dell’800, ma fu di più difficile realizzazione: non un

impulso ma un suolo da convertire in un’onda elettromagnetica (modulata), che deve essere trasferita

integra e riconvertita in un suono una volta arrivata a destinazione.

Meucci, nel 1854 costruì il primo prototipo di telefono, ma per mancanza di soldi, non riuscì a brevettarlo.

Bell, brevettò e si attribuì la paternità del telefono, avendo visto i progetti di Meucci.

Dopo la Prima guerra mondiale, scompare le “manovella di chiamata”, il microfono e il ricevitore diventano

un tutt’uno (cornetta) e il telefono diventa più facile da usare.

Nel 1910 viene inventata la commutazione automatica, cioè la possibilità di chiamare qualcuno direttamente

componendo un numero.

In Italia solo nel 1970 viene data la possibilità di chiamare in “teleselezione”, cioè senza passare per il

centralino.

Le reti telefoniche utilizzano il principio della

“commutazione di circuito”, una connessione fisica tra i

due dispositivi che comunicano.

Nella commutazione a circuito la comunicazione è

esclusiva ed il canale viene riservato ai due utenti per

tutta la durata della telefonata, indipendentemente dal

fatto che ci sia trasmissione dati o meno (possibile

perdita di efficienze).

Alla fine del 19° secolo cominciano ad apparire le reti

mobili, che trasmettono onde elettromagnetiche da un punto ad un altro.

Possono coprire grandi distanze e anche raggiungere oggetti in movimento.

Nel 1896 Marconi inventa la radio trasmettendo un segnale a distanza.

Dall’invenzione di Marconi e anche grazie al triodo (un tubo a vuoto amplificatore di segnale) dell’americano

Lee De Forest del 1906, si svilupperanno le reti radiofoniche (nel 1920 la 1° trasmissione radio in UK).

Baird (UK) fu l’inventore della televisione. Nel 1925 riesce ad inviare, a qualche metro di distanza,

un’immagine in bianco e nero di 28 linee e con 5 immagini al secondo.

Nel 1927 trasmise le immagini a 700 km attravrerso un cavo telefonico. Nel 1928 realizzò la 1° trasmissione

transoceanica (Londra-New York). Nel 1928 Baird trasmette anche le prime immagini a colori.

Con i progressi dell’elettronica (a metà anni 60 arrivano i transistor) e della ICT (Information and

Communication Technology) (le tecnologie che riguardano i sistemi di TLC per I/O ed elaborazione delle

informazioni) arriva l’era della telefonia mobile.

Nel 1973 la 1° chiamata e 10 anni dopo il 1° telefono sul mercato della Motorola. Poi nel 1991 in Europa

arriva il GSM.

Le generazioni delle reti di telefonia mobile (analogica) con le loro velocità di trasmissione dati:

1G (1° generazione) => TACS (Total Access Communication System), e un TACS più evoluto, ovvero ETACS

(Extendend TACS = TACS esteso con più frequenze), analogico, 14.4 kbps.

2G => GSM (Global System for Mobile Communication), 1991, finlandese Radiolinja – 1° sistema di

comunicazione digitale, tutt’ora il sistema di comunicazione più diffuso al mondo. La velocità del 2G andava

da 9 a 14 kbps.

GRANDEZZE ANALOGICHE E DIGITALI

Una grandezza analogica è una grandezza che varia con continuità (tra due valori di una grandezza ci sono

infiniti valori).

Una grandezza digitale varia in modo discreto (tra due valori assume un numero finito di valori).

Tutte le grandezze fisiche (macroscopiche) sono grandezze di tipo analogico (tempo, pressione, temperatura,

energia…).

Grandezze artificiali possono invece essere digitali (monete, misura del tempo in secondi, numero di granelli

di sabbia in una spiaggia…).

Anche le grandezze analogiche vengono sempre più rappresentate in modo digitale (digitalizzate) perché è

più facile l’acquisizione, l’elaborazione, la memorizzazione. Però c’è in genere una perdita di informazione.

IL BIT E IL BYTE

Il bit è l’unità fondamentale di informazione. Questa informazione è rappresentata da una cifra binaria, cioà

dai 2 valori 0 e 1.

Il byte è l’unità di informazione formata da 8 bit. Si usa spesso come unità di misura della memoria di un PC,

tablet, hard disk, ecc. Quindi il byte è il multimo del bit.

Perché gli elaboratori usano queste unità di misura binaria: perché si è dimostrato comodo, efficiente (ed

anche conveniente) organizzare l’hardware dei calcolatori con circuiti digitali semplici, con 2 soli livelli di

tensione elettrica: acceso (1) e spento (0).

La logica matematica, che sta alla base della progettazione dei circuiti elettrici digitali è l’algebra di Boole.

MULTIPLI DECIMALI E BINARI DEL BYTE Il kibibyte è l’abbreviazione di

kilo binary byte.

Quelli con la base 2 vengono

utilizzati per i dispositivi di

memoria.

2.5G => GPRS (General Packet Radio System), 20-40 kbps. Accesso a Internet. Supporta i protocolli IP (Internet

Protocol) e PPP (Point to Point Protocol). Lo standard è del 1993 e la diffusione nel 2000.

2.75G => EDGE (Enhanced Data ratesfor GSM Evolution), 3 volte più veloce grazie alla possibilità di usare più

canali in parallelo. 60-180 kbps. La diffusione inizia nel 2003.

3G => UMTS (Universal Mobile Telephone Systema). Possibilità di accesso multiplo a un canale (più utenti su

singolo canale). La velocità massima è di 384 kbps/128 kbps in download/upload.

3.5G (H) => la connessione è di tipo HPSA (High-Speed Packet Access). Migliora la velocità dell’UMTS. La

velocità teoria massima è di 14,4 Mbps, ma le velocità massime reali sono inferiori a 3.3 Mbps.

3.75G (H+) => la connessione è di tipo HPSA migliorato. È l’anticipo della 4° generazione con velocità teoriche

tra 42.2 Mb/s e 56 Mb/s (download) e 5.76 Mb/s (upload).

Grazie al 3G (primi anni 2000) internet si diffonde massicciamente attraverso i telefoni portatili, che offrono

sempre più funzioni e programmi per la rete (browser, fotocamere, mappe, video, ecc.).

Nel 2008 l’ITU (International Telecomunication Union), organizzazione che si occupa di definire gli standard

nelle telecomunicazioni, definisce gli standard 4G (150 Mbps teorici in download). La tecnologia è già stata

sviluppata attorno al 2010.

Nel 2011, in Italia, vengono assegnate le frequenze per il 4G ai vari operatori di telefonia mobile.

L’LTE (Long Term Evolution) introdotto dagli operatori di telefonia non rispetta lo standard 4G, ma alla fine

sono stati usati come sinonimi.

5G => è il nuovo standard di comunicazione mobile. È presente con i maggiori operatori di telefonia mobile

(Fastweb, Illiad, TIM, Vodafone, WindTre), nelle città italiane grandi e medio-grandi. Ci sono anche

smartphone di diverse ditte che lo supportano. Le caratteristiche sono notevoli: 100 Mbps in download (fino

a 1 Gbps con rete TIM e Samsung Galaxy S10) e 50 Mbps in upload stabili (velocità 5G >> velocità 4G). Anche

la latenza (tempo dalla richiesta all’inizio della trasmissione dati) passa dai 20 ms del 4G ad 1 ms (latenza 5G

<< latenza 4G).

Le velocità reali, che nel 4G si discostano notevvolmente da quelle teoriche (al contrario che nel 2G e 3G)

dovrebbero essere la norma, ed anche >> in momenti con poco traffico.

Alcuni possibili ricadute: streaming in 8k, contributo alla diffusione dei veicoli a guidi autonoma (smart cities),

> qualità dei giochi online (no lag), sistemi di difesa e offesa più performanti.

Il futuro: 6G => Il 5G non è ancora completamente operativo, ma si pensa già ad un nuovo standard per le

telecomunicazioni.

Macchine e sistemi in grado di apprendere in modo cooperativo e gestire grandi quantità di dati con algoritmi

complessi di Intelligenza Artificiale necessitano di prestazioni superiori a quelle del 5G. In sintesi: velocità del

2

Tb/s, latenza di 0.1 ms, anche 100 device/m , incremento traffico dati di un fattore 10000, rilevamento

posizione con un errore massimo di 1 m all’aperto e di 10 cm al chiuso. Per avere velocità di trasmissione di 1

Tb/s, si dovranno usare onde elettromagnetiche con frequezne attorno al THz (radiazioni submillimetriche).

Successo dei primi test di LG Electronics (07/2021). Previsioni: prime linee di trasmissione entro il 2028,

commercializzazione dei primi dispositivi nel 2030.

ONDE ELETTROMAGNETICHE

La lunghezza d’onda λ è la distanza tra 2 creste dell’onda. Si misura in metri.

La frequenza ν è il numero di oscillazioni dell’onda in 1 secondo. Si misura in hertz (Hz) => 1 Hz = 1/s.

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