Informatica generale

INFORMATICA

Lezione 1

SISTEMI DI ELABORAZIONE DELL'INFORMAZIONE

CHE COS’È L’INFORMATICA?

L’informatica è l’insieme dei processi e delle tecnologie che rende possibile la creazione, la raccolta,

l’elaborazione, l’immagazzinamento e la diffusione dell’informazione.

Elementi funzionali dell'informatica sono i Sistemi di Elaborazione dell'Informazione.

Spesso tali sistemi sono detti “elaboratori elettronici”, o ancora più semplicisticamente “computer”

La parola informatica, in italiano è così scomponibile:

- Inform – informazione

- atica – da automatica

Il significato integro del termine informatica è quindi “Trattamento automatico dell’informazione”, ovvero

informazione che all’interno di un dispositivo diventa dato.

Mentre l’informazione apporta un miglioramento reale al patrimonio conoscitivo, il dato è ciò che andiamo

a manipolare; il dato è quindi un’informazione allo stato grezzo, che si può modificare e divulgare.

Qualche nota sui termini...

L'etimologia della parola italiana "informatica" proviene dal francese, dalla compressione di informatique

(information electronique).

Diversi termini, un solo ente

Per quello che viene comunemente chiamato computer esistono molteplici nomi:

- elaboratore: in italiano, che sottintende un processo prossimo all'intelligenza umana

- ordinateur: in francese, a sottolineare le sue capacità di organizzare i dati (oggi le informazioni)

- computer: in inglese, letteralmente calcolatore, in diretta discendenza delle calcolatrici.

HARDWARE E SOFTWARE

L’Hardware ed il Software sono i due pilastri su cui si regge l’informatica

L’hardware (HW) è la parte tangibile del computer, quella che puoi prendere a calci... (monitor, tastiera,

stampante, mouse …)

Il software (SW) è invece la parte intangibile, ovvero i programmi e i software che permettono di far

funzionare il pc (windows, e-mule, Internet Explorer, videogiochi, office...)

Per capire mostriamo un’analogia con l'essere umano:

L'hardware è il corpo; Il software è ciò che determina il comportamento (opinioni, ricordi, esperienze, carattere, etc …)

I DATI E LE TIPOLOGIE DI DATI

Come abbiamo già detto, i dati sono la materia prima del trattamento dell’informazione.

I dati possono essere divisi in due macrocategorie:

- I Dati semplici: numeri, caratteri, date →

- I Dati complessi: immagini, grafici, filmati, suoni, animazioni La gestione di dati complessi è però

stata resa possibile dalla potenza raggiunta dagli elaboratori nell’ultimo decennio.

IL CICLO DI ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE

Il ciclo di elaborazione dell’informazione è un ciclo continuo.

1) Come La Parola Stessa Indica, si parte, dalla fase di Input.

La fase di input consiste nell’immissione di dati nel computer; dunque i dispositivi di input

(hardware) più comuni che consentono di introdurre dati sul computer sono: la tastiera, lo scanner,

il mouse, il microfono, la telecamera, ed il touchpad/joypad.

I dati inseriti possono quindi essere testi, numeri, immagini, parole o comandi.

2) La seconda fase è quella di elaborazione (dell’input).

Una volta inseriti i dati nel computer, questi vengono elaborati; un esempio di elaborazione dei dati

può infatti essere la somma dei numeri inseriti, la formattazione di un testo, l’esecuzione di un

comando dato tramite mouse o microfono, ma anche la creazione di immagini o suoni.

3) Quando la seconda fase è conclusa si avrà quindi un Output.

L’output non è quindi altro che un Input che è stato elaborato e riprodotto.

Per vedere (o ascoltare) il risultato dell’elaborazione sono dunque necessari dei dispositivi di

output; tra questi sicuramente: Lo schermo, la stampante, gli auto parlanti…

Le informazioni ottenute possono anche essere sottoposte ad un’ulteriore elaborazione/modifica;

ad esempio per integrare tali suoni o immagini in una presentazione multimediale

4) Ricavato quindi un output, si procederà con la quarta fase, ovvero la Memorizzazione.

La memorizzazione dei dati e dei programmi non utilizzati (ovvero che chiudiamo quando abbiamo

terminato) vengono memorizzati su appositi nastri o dischi in modo da poter essere recuperati ed

utilizzati in qualsiasi momento

5) Si passa così alla quinta fase: la Distribuzione dei dati

I dati e le informazioni ottenute possono infatti essere stampati e distribuiti fisicamente, oppure

trasmessi direttamente da un computer all’altro (o caricati su Cloud condivisi ed accessibili).

Un esempio è l’invio di documenti come allegati della posta elettronica o attraverso un sito web.

APPLICAZIONI DELL’INFORMATICA

La tecnologia informatica (Information Tecnology) è oggigiorno utilizzata in innumerevoli campi (medicina,

ingegneria, chimica, astronomia, arte, scuola e formazione professionale…)

Gli Aspetti applicativi più rilevanti della IT sono sicuramente riscontrabili:

→

- Nella Gestione aziendale dai macchinari per la produzione (con cip o connessi alla rete) alla

gestione della logistica, alla gestione degli orari di lavoro, alla condivisione di informazioni…

- Nell’ Office automation

- Nei Database (archivi)

→

- Nell’ Educazione si veda la situazione attuale, dove l’educazione sta venendo per lo più espletata

tramiti supporti multimediali

→

- Nel Commercio transazioni con fornitori, clienti, analisi commerciali e finanziarie…

→

- Nei Giochi ed intrattenimento si pensi anche solo alle molteplici console (dei veri e propri

computer)

Altre Applicazioni dell’Informatica →

- DSS (Decision Support System) sistema software di supporto alle decisioni, che permette di

aumentare l'efficacia dell'analisi, fornendo supporto a coloro che prendono decisioni strategiche di

fronte a problemi che non possono essere risolti con i modelli della ricerca operativa.

- Data Mining (tecnica di analisi dei dati in profondità)

- Progettazione di prodotti complessi

→ Tecniche CAD (Computer Aided Design – Progettazione assistita dal computer)

- Produzione di prodotti

→ Tecniche CAM (Computer Aided Manufactoring – Fabbricazione assistita dal computer)

Utilizzate in fase di produzione per controllare i sistemi robotizzati che creano, rifiniscono,

assemblano e testano i prodotti e i loro componenti

Ed ancora altre Applicazioni dell’Informatica

→Gestione

- Home banking conto corrente; Gestione di portafogli di titoli; investimenti…

→

- E-governement Gestione di grandi archivi; Riduzione di supporti cartacei; Efficienza, trasparenza,

riconoscimento automatico, pluralità di canali, interoperabilità Sistemi di

→

- Medicina e salute Gestione dati clinici; Controllo ambulanze; Automazione di apparecchiature

mediche; Supporto ad interventi medici; Analisi comportamento pazienti; Controllo terapie

→

- Telelavoro (e-job) Domiciliare; Mobile

→

- Istruzione e formazione Iscrizione e gestione studenti; gestione orari e aule; comunicazioni

scuola-famiglia; Formazione a distanza (e-learning)

→

- Commercio elettronico (e-commerce) Vendita di beni/servizi online; Visibilità mondiale;

Aggiornamento continuo dei clienti; Costi ridotti; Accessibilità continua; Transazioni online

→

- Sistema di navigazione globale Applicazioni del GPS (tecnologia del sistema di navigazione

globale) che a sua volta è utilizzato in svariati campi come nell’Agricoltura, nel Controllo del traffico

aereo e marittimo ed in generale nei trasporti

PER MOLTI...MA NON PER TUTTI

Negli ultimi anni è avvenuta una vera e propria evoluzione del Digitale.

Possiamo dire quasi che praticamente ogni giorno vediamo nascere nuovi dispositivi elettronici-digitali con

innumerevoli e nuove funzioni.

Il Digitale, però, proprio per i suoi costi, non è accessibile proprio per tutti.

Da ciò nasce l’inglesismo “Digital Divide”→ tale terminologia indica l’impossibilità d’avvicinarsi alla

tecnologia (di alcune fasce della popolazione mondiale) e con ciò tali si chiude qualsiasi possibilità di

recupero economico di molti paesi, facendo sempre più aumentare il divario tecnologico

Per tali ragioni, negli ultimi anni si sta assistendo ad attività di contrasto del Digital Divide:

→

- riutilizzo dell'hardware (il trashware) il quale consiste nel “inviare”/regalare alle zone più povere

tutti quei dispositivi hardware oramai obsoleti nelle aree più ricche

- Software Libero (Linux, Mozilla Firefox, OpenOffice)

STORIA DELL’EVOLUZIONE DEI DISPOSITIVI DI CALCOLO E DI ELABORAZIONE

Circa 2400 a.C.: L’invenzione del abaco

1642 d.C: Blaise Pascal crea la prima macchina meccanica per il calcolo delle somme

1843: Ada Lovelace (la prima programmatrice al mondo) pubblica le proprie annotazioni

1890: Viene utilizzata l’elettricità in un progetto di elaborazione dei dati (schede perforate)

1900: Prima macchina automatica a schede perforate

1946: Primo computer elettronico negli Stati Uniti (ENIAC) 

1952: Il computer UNIVAC prevede correttamente l’elezione del presidente americano Eisenhower 1967:

1967: La prima calcolatrice portatile

1969: Nasce le rete ARPANET che darà l’origine a Internet

1981: introduzione dei primi personal computer

1982: Computer portatili, compact disk

1985: Telefoni cellulari

1994: Trasmissione wireless (senza fili) per il computer portatili

DIREZIONI E TREND

Vedendo la continua e costante evoluzione, una domanda sorge spontanea: “cosa ci aspetta nel futuro?”

Le direzioni, più prossime dello sviluppo dei computer riguardano:

→

- La Miniaturizzazione i computer tendono a diventare più piccoli e leggeri

→

- L’aumento Velocità i computer diventeranno sempre più veloci e potenti, sia nella lavorazione

sia nella trasmissione dei dati

→

- Economia l’informatica e i dispositivi informatici saranno sempre più utilizzati nelle imprese

→

- Informatica pervasiva l’informatica e i dispositivi informatici saranno sempre più utilizzati in

qualsiasi dispositivo/oggetto ecc..

troviamo e troveremo microprocessori ovunque: negli elettrodomestici (forno, microonde,

lavatrice, lavastoviglie, TV…; nelle automobili e negli aerei; nei telefoni cellulari; negli orologi…

→Per

- Sempre più una maggiore Convergenza con la telecomunicazione esempio la TV/il cellulare

con accesso a Internet

Lezione 2

RAPPRESENTAZIONE DELL’INFORMAZIONE

Come noto, la macchina/computer/calcolatore o in qualsiasi modo lo si voglia chiamare, rappresenta i dati

e le informazioni sotto forma di 0 e di 1.

È però chiaro che l’utente non può pensare di comunicare e di dialogare con il dispositivo attraverso questa

modalità o soluzione poiché impraticabile.

Ciò che fa quindi un utente e quindi cercare di adottare un linguaggio che sia sempre più di alto livello, fino

ad addirittura ad arrivare al linguaggio naturale dell’uomo.

Anche quando si programma infatti si utilizzano linguaggi di alto livello, alcuni dei quali sono caratterizzati

da componenti linguistiche molto vicine alla lingua inglese.

Ora cercheremo dunque di prendere in esame e spiegare il modo con cui i dati vengono rappresentati

all’interno del Computer, e per farlo introduciamo il concetto di Bit

IL BIT

Quando parliamo di Bit si sta parlando dunque di matematica Binaria, cioè di un contesto dove gli elementi

rappresentativi sono lo 0 e l’1.

Se volessimo rappresentare graficamente questi due “simboli” parleremmo di una lampadina spenta o di

un circuito aperto quando abbiamo 0, e di una lampadina accesa o di un circuito chiuso quando abbiamo 1.

Ma Che tipo di informazione si può rappresentare con un bit?

Un aneddoto.

La cavalcata di Paul Revere

La cavalcata di Paul Revere è un semplice aneddoto ma molto utile per tale spiegazione.

Stiamo parlando dell’invasione degli inglesi

“Egli disse al suo amico “Se gli inglesi giungeranno dalla terra o dal mare, questa notte appendi una lanterna sul

campanile della Old North Church come segnale.

Una lanterna se vengono da terra, due se vengono dal mare. Io sarò sulla riva opposta pronto a cavalcare e dare

l’allarme generale.”

Dunque questo rappresenta un semplice esempio di codice binario:

▪ se Entrambe spente (00): Situazione tranquilla

▪ se Solo una accesa (0:1 o 1;0): Gli inglesi attaccano da terra

▪ se Entrambe accese (1:1): Attacco dal mare

DIGITALE O ANALOGICO?

Il segnale che noi possiamo pensare di manipolare è di due tipi:

- Analogico

- Digitale

I segnali analogici, (ad esempio la nostra voce) sono segnali tipicamente continui, molto

sensibili alle interferenze/rumori

(se qualcuno parla sopra di me difficilmente si riesce a sentire qualcosa o a

percepire completamente e correttamente un intero messaggio)

I segnali digitali invece sono segnali che possono assumere solo due stati:

- Lo 0 che significa spento

- L’1 che significa acceso

I segnali digitali hanno quindi una maggiore “tolleranza” alle interferenze; difatti per un dispositivo è

semplice distinguere questi due stati.

PERCHÉ DIGITALE?

Partendo dal ragionamento precedente, il digitale ha quindi molteplici vantaggi

1) Maggiore tolleranza alle interferenze

2) “Maggiore potenza”

Piccolo esempio:

Una buona foto in bianco e nero presa da un giornale avrà circa 256 sfumature di grigio

- con una Rappresentazione analogica sarebbe impossibile rappresentare le 256 gradi di luminosità

con un sola “lampada” 8

- con una Rappresentazione digitale basteranno 8 lampade per 256 configurazioni diverse (2 )

Ciascuna configurazione sarebbe più sicura anche in caso di interferenza!

La rappresentazione digitale risulta quindi essere la scelta migliore

RAPPRESENTAZIONE BINARIA

La rappresentazione binaria è quella dei computer; quella umana è invece la rappresentazione analogica

Piccolo schema di spiegazione del funzionamento e del sistema di informazione.

La rappresentazione binaria considera quindi il fatto che:

- L’informazione di partenza, proveniente dal mondo

esterno debba essere codificata (in sequenze di zeri e di

uno)

- La rappresentazione binaria (quella di 0 e 1), allo stesso

modo, possa essere a sua volta Decodificata e resa

comprensibile al mondo esterno.

INFORMAZIONI

Quali sono le informazioni che possiamo manipolare/trattare con l’ausilio di dispositivi elettronici?

CODIFICA BINARIA 8

Esiste una particolare aggregazione di bit che è costituita da 8 bit (2 = 256 informazioni) e prende il nome

→

di byte 8 bit = 1 byte

Di solito per indicare le unità di misura dei bit si usano i multipli del byte.

SISTEMI NUMERICI

Per determinare un sistema numerico servono:

- Un insieme limitato di simboli (le cifre), che rappresentano quantità prestabilite (1, 2, V, X, M);

- Regole per costruire i numeri (Sistemi numerici posizionali e Sistemi numerici non posizionali)

Con queste “Regole” possiamo definire due macro-gruppi di sistemi numerici:

→

○ Sistemi numerici non posizionali Il valore delle cifre è indipendente dalla posizione

→

○ Sistemi numerici posizionali Il valore delle cifre dipende dalla loro posizione; ogni

posizione ha un peso differente

Sistemi numerici posizionali

IL SISTEMA DECIMALE

Il sistema decimale è un sistema numerico posizionale a base fissa

Il sistema decimale utilizza 10 cifre (quindi mi muovo in una base di 10 cifre)

r = 10 (base)

d = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 (cifri utilizzabili)

Prendiamo come esempio il seguente numero: (8427)

- La cifra più a sinistra è la cifra più significativa, poiché assume un valore maggiore (non perché 8 sia

maggiore di 7 ma perché l’8 in quella posizione vale 8000)

- La cifra più a destra è la meno significativa

Di seguito abbiamo la costruzione del prodotto delle singole cifre che costituiscono la rappresentazione

(8427) per il relativo peso

La base è 10 (perché il sistema numerico decimale ha base 10)

poi partendo da destra a sinistra: 0

- 7 occupa la posizione zero (quindi 7 x 10 )

1

- 2 occupa la posizione uno (quindi 2 x 10 )

2

- 4 occupa la posizione due (quindi 4 x 10 )

3

- 8 occupa la posizione tre (quindi 8 x 10 )

Dunque, i valori riportati nella sequenza 8 4 2 7 assumono un significato ed un valore differente.

IL SISTEMA BINARIO

Lo stesso tipo di discorso vale nel sistema binario, il quale è un sistema numerico posizionale a base fissa.

Il sistema binario utilizza →

- Una base di calcolo di 2 r = 2 (perché le cifre che possono essere rappresentate sono 0 e 1)

- d = 0,1 (cifre che si possono utilizzare)

in maniera analoga a quanto visto precedentemente con il sistema decimale, possiamo effettuare una

rappresentazione ma in base due. Come abbiamo già ripetuto ogni cifra è detta bit (da BInary digiT)

Esempio pratico

Di seguito viene proposta la sequenza 1 0 1 1 in base 2 (che attenzione non è mille undici!)

- partiamo dalla cifra a destra, il quale indica il Bit meno significativo (LSB)

- arrivando alla cifra a sinistra, il quale indica il Bit più significativo (MSB)

Poi prendiamo le singole cifre che poi dovranno essere moltiplicate per la rispettiva base elevata per la

posizione occupata. (partendo da sinistra a destra) → →

0

- 1 (quello più a destra) occupa la posizione zero quindi 1 x 2 1

→ →

1

- 1 (quello successivo) occupa la posizione uno quindi 1x 2 2

→ →

2

- 0 occupa la posizione due quindi