Informatica generale

INFORMATICA

CAPITOLO 1: L’INFORMATICA OGGI, UNA PANORAMICA

INFORMATICA: DEFINIZIONE

Con il termine informatica si indica l’insieme dei processi e delle tecnologie che

rendono possibile la creazione, la raccolta, l’elaborazione, l’immagazzinamento e

la trasmissione dell’informazione con metodi e strumenti automatici e

tecnologicamente avanzati. Quindi è la disciplina che riguarda tutto ciò che

concerne il processo delle informazioni in maniera automatica.

I dati non sono informazioni; possono essere una cifra, una stringa o un suono.

Dopo che il dato viene elaborato diventa informazione, che può essere una

lettera, una tabella ecc.

Si pensi ai voti

scolastici. Considerati separatamente non sono molto indicativi: un compito

potrebbe essere andato male perché non si era preparati per quel determinato

giorno. In un anno si hanno voti variabili, ognuno dei quali è paragonato a un

dato. Dopo che passa un anno (elaborazione), questi dati vengono trasformati in

informazioni utili che attestano il livello di conoscenza generale raggiunto in una

determinata materia.

Le informazioni possono essere rielaborate successivamente per utilizzarle, ad

esempio, in combinazione con altre, come dati di un nuovo processo di

elaborazione. Ad esempio, riguardo i voti, dalla media dei risultati ottenuti nei

vari corsi si può ricavare la propria media generale. Queste medie generali

possono poi essere usate per ricavare una tabella generale.

DATO: è un elemento direttamente presente alla conoscenza. È autoreferenziale,

cioè non ha bisogno di essere spiegato. Sono la materia prima del trattamento

dell’informazione; un computer può elaborare dati di ogni genere, da lettere a

numeri, chiamati dati semplici, a suoni e filmati, chiamati dati complessi.

INFORMAZIONE: rappresenta il dato all’interno di un contesto in modo da

definirne un significato.

ESEMPIO: il numero 3 come dato non ha bisogno di spiegazioni. Se il numero 3

risponde alla domanda “quanti fratelli hai” allora il dato 3 assume un significato,

che inserito in un determinato contesto diventa un’informazione.

HARDWARE E SOFTWARE

Le tecnologie informatiche sono sistemi caratterizzati da due livelli che si

integrano e completano a vicenda: l’hardware e il software.

HARDWARE: è la parte del computer che puoi prendere a calci. Indica la struttura

fisica dei dispositivi o delle macchine informatiche, costituita da componenti

elettronici che svolgono specifiche funzioni nel trattamento e nella trasmissione

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dell’informazione. Per hardware non si intende solo il computer e i suoi

componenti ma anche gli elementi che collegano tra loro i sistemi informativi

come, ad esempio, i cavi telefonici o le antenne.

SOFTWARE: è quella contro cui puoi solo imprecare. Si intende il livello logico,

cioè l’insieme delle istruzioni che consentono all’hardware di svolgere i propri

compiti.

IL CICLO DI ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE

L’elaborazione dei dati è soltanto una fase che fa parte di un ciclo per elaborare

le informazioni. Il ciclo comprende 5 fasi:

1. INPUT: la fase di input consiste nell’immissione di dati nel computer. I

dispositivi di input più comuni sono la tastiera, lo scanner, i mouse, il

microfono e la telecamera. I dati da inserire possono essere testi, numeri,

immagini o suoni

2. ELABORAZIONE: una vota inseriti nel computer i dati possono essere elaborati;

per esempio, si può paragonare, classificare o sommare numeri, formattare un

testo o creare immagini e suoni.

3. OUTPUT: l’uscita dei dati per vedere (o ascoltare) il risultato dell’elaborazione

sono necessari dei dispostivi di output, come lo schermo, la stampante e gli

autoparlanti. Le informazioni ottenute possono anche essere sottoposte a

un’ulteriore elaborazione, per esempio per integrare i suoni e le immagini in

una presentazione multimediale

4. MEMORIZZAZIONE: i dati e i programmi al momento non utilizzati vengono

memorizzati su appostiti nastri o dischi in modo da poter essere recuperati in

qualsiasi momento

5. DISTRIBUZIONE: i dati possono essere stampati e distribuiti, oppure trasmessi

direttamente da un computer all’altro; un esempio è l’invio di documenti come

allegati della posta elettronica o attraverso un sito web.

CHE COS’È UN COMPUTER

Il computer può essere definito un elaboratore elettronico digitale.

è una macchina in grado di rappresentare ed elaborare dati in

ELABORATORE:

base a una serie di istruzioni, ovvero un programma, formulate e memorizzate in

modo tale da poter essere eseguite automaticamente.

indica che il computer utilizza componenti elettronici per

ELETTRONICO:

elaborare le informazioni.

indica che il computer elabora e memorizza informazioni

DIGITALE:

rappresentate mediante i due simboli o cifre (digit) della numerazione binaria;

ovvero 0 e 1.

Il computer è un’autonoma capace di eseguire istruzioni, che rappresentano

comandi in modo sequenziale e logico.

CHE COS’È UN SISTEMA

Un sistema è un insieme di parti correlate tra loro che operano in maniera

congiunta per svolgere una specifica funzione. Un esempio è l’organismo umano,

costituito dal cuore, dai vasi sanguinei, dai polmoni, ecc.

I sistemi informativi sono costituiti da componenti. A seconda del punto di vista,

uno stesso elemento può essere considerato un sistema o un componente. 2

SISTEMA OPERATIVO E APPLICAZIONI

È il software, cioè una sequenza di istruzioni molto precise e dettagliate, che

permette al computer di eseguire i compiti che gli sono stati assegnati. I software

si dividono in due categorie:

- Il sistema operativo: come Microsoft, MacOS, Linux, Android, permette di

gestire le risorse hardware del computer e di istallare ed eseguire i programmi

applicativi che consentono all’elaboratore di svolgere le proprie funzioni.

- I programmi applicativi: svolgono numerose operazioni, come la stesura di un

documento (word), l’accesso a un sito web ecc.

CONCETTO DI ALGORITMO

È un insieme di regole volte a risolvere un determinato problema in un numero

finito di attività (passi, step). Si può dire che un algoritmo aiuta a prendere le

giuste decisioni (trade-off) in relazione a un obiettivo.

Come, per esempio, il problema è come da casa arrivo all’università; ci sono

diversi algoritmi (piedi, macchina, corriera) che portano a un obiettivo comune.

CARATTERISTICHE DI UN ALGORITMO

- Descrizione inequivocabile: non ambigua, che rende chiaro che cos’è

necessario implementare.

- Input e output preciso: deterministico, a parità di input deve fornire gli stessi

output.

- Termina e produce un risultato: termina in un tempo finito. Se un algoritmo

proseguisse per un tempo infinito sarebbe inutilizzabile perché non produrrebbe

alcun risultato. (più aumentano gli input più il tempo aumenta in modo

polinomiale).

- Risultato corretto: deve produrre sempre il risultato corretto. Sarebbe inutile

che producesse per il 98% delle volte un risultato e per il 2% delle volte un

risultato diverso.

- Rispetta i requisiti di ingresso: quando un algoritmo impone un requisito di

ingresso, allora quel requisito deve essere sempre rispettato.

IL SISTEMA INFORMATIVO

È un insieme di dati e informazioni strutturati per soddisfare le esigenze

conoscitive interne ed esterne all’aziende. È un complesso di procedure,

metodologie e procedimenti, per la realizzazione e la trasmissione dei flussi

informativi insieme dei mezzi tecnici e delle risorse umane.

Per quanto riguarda le risorse abbiamo:

-gli elaboratori elettronici ed altre attrezzature di ausilio per il trattamento dei

dati

-risorse metodologiche e strumenti software

-risorse umane: come conoscenze-esperienze, ruoli, relazioni, bisogni e

aspettative

VERSO IL SISTEMA INFORMATICO

Prima dell’introduzione degli elaboratori elettronici, le attività venivano gestite

con metodi manuali e supporti cartacei. L’introduzione delle ITC ha permesso di

accelerare l’esecuzione delle operazioni attraverso procedure automatiche e ha

permesso di pensare ad una razionalizzazione interna dell’azienda.

L’INFORMATICA NEL COMMERCIO E NELL’INDUSTRIA 3

Oggi giorno l’informatica rientra in moltissimi aspetti della vita quotidiana, come

nel commercio e nell’industria.

L’INFORMATICA IN CAMPO ECONOMICO, COMMERCIALE E INDUSTRIALE

Alcuni esempi sono l’elaborazione delle transazioni, il telelavoro, analisi

finanziarie, gestione della conoscenza, editoria elettronica, e-commerce,

progettazione (nella meccanica i CAD) e nella fabbricazione (CAM).

L’INFORMATICA IN CASA E NEL TEMPO LIBERO

Solo attraverso la connessione a internet e rimanendo seduti a casa propria, si

possono effettuare un grande numero di operazione. Alcuni esempi sono le

operazioni bancarie, gli acquisti a domicilio, giochi online, cataloghi per la

vendita e materiali di consultazione.

L’INFORMATICA NELLA SCUOLA E NELLA FORMAZIONE

C’è stato il boom di numerosi strumenti che non servono solo per comunicare

(es. google meet) ma anche per la formazione, quindi strumenti di e-learning

insieme di strumenti e sistemi volti a rendere possibile l’apprendimento a

distanza mediato da tecnologie elettroniche (reti telematiche, sistemi di

teleconferenza, registrazioni audio-video, CD-ROM).

L’ampiezza di questa definizione fa sì che nell’e-learning rientrano sistemi molti

diversi, come:

- Accesso a risorse informatiche tramite il Web.

- Applicazioni Computer Based Training, mediante le quali lo studente apprende

con tutorial, simulazioni, test ed esercizi.

- Classi virtuali, dove interagire con altri studenti e insegnanti.

- Apprendimento a distanza: a differenza delle classi virtuali, questo tipo di e-

learning è asincrono cioè la somministrazione e la fruizione delle lezioni hanno

luogo in tempi diversi.

LMS (Learning Management System): si tratta di software che gestiscono le

attività da somministrare agli utenti, ospita i materiali, calendarizza i corsi e

avverte ogni tipo di irregolarità.

L’INFORMATICA NEL MONDO DELLO SPETTACOLO E DELL’ARTE

Gli strumenti impiegati nel mondo dello spettacolo e dell’arte sono diventati così

sofisticati che distinguere le parti reali di un film e quelle elaborate al computer

diventa quasi impossibile.

Gli elaboratori sono largamente utilizzati nel cinema, sia per gli effetti speciale

che per il montaggio dei film; vengono utilizzati nella musica per modificare o

creare un nuovo brano; nella danza grazie ai sistemi di motion capture è

possibile realizzare animazioni che riproducono i movimenti fluidi di una

ballerina; nello sport, nelle animazioni e negli stereogrammi 3D.

L’INFORMATICA E LA SCIENZA

I settori della scienza, dell’ingegneria e della matematica sono stati i primi ad

avvalersi delle tecnologie dell’informazione. Queste vengono utilizzate in modo

ampio nelle scienze e nell’ingegneria, come nella chimica, medicina, satelliti,

sismologia, astronomia e matematica.

L’INFORMATICA NEL MARKETING

L’ufficio di marketing ha il compito di sostenere le vendite dall’azienda

pianificando le promozioni, svolgendo analisi di mercato volte a individuare le

opportunità di successo di un nuovo prodotto e sviluppando le campagne di

marketing. Tutto ciò è reso ancora più facile dall’utilizzo dell’informatica che ha

portato in questi settori numerosi vantaggi sia in termini di risparmio di tempo

sia di nuovi strumenti al servizio della creatività. 4

Nel marketing l’informatica è molto usata, soprattutto nella pubblicità e nel

settore delle vendite. Basti pensare al processo di stampa digitale che risulta

fortemente migliorato. Si pensa poi alla creazione di flyer, creazione di

presentazioni e dimostrazioni per i clienti. Anche la pubblicità sul web.

CAPITOLO 2: L’ARCHITETTURA DEL COMPUTER E LA CPU

UN PO’ DI STORIA

I primi elaboratori apparvero circa una cinquantina di anni fa. Le CPU erano

realizzate su commissione e costruite manualmente, erano enormi e costosi.

Dato che si surriscaldavano facilmente, queste macchine venivano tenute in

ambienti con aria condizionata e dovevano essere raffreddate ad acqua.

Erano così costose che venivano utilizzate solo dalle grandi imprese o dai centri

di calcolo delle università. Solo nel 1969 Hoff, un ingegnere della Intel, riuscii a

ridurre le dimensioni delle CPU e a progettare il primo microprocessore grande

quanto un’unghia.

SUPERCOMPUTER

Sono i più potenti elaboratori disponibili e hanno numerose applicazioni in campo

tecnico e scientifico, come l’elaborazione delle previsioni metereologiche, la

simulazione di fenomeni fisici come la fusione nucleare, la progettazione di

automobili e persino la creazione di effetti speciali cinematografici.

MAINFRAME E MINICOMPUTER (SERVER)

I mainframe (noti come server) sono utilizzati dalle grandi aziende per svolgere

funzioni centralizzate come la gestione della contabilità e il controllo dei

magazzini. Di solito occupano un’intera stanza e sono gestiti da personale

altamente specializzato.

I minicomputer (chiamati anche loro server) sono meno potenti dei mainframe e

possono essere di diverse dimensioni. Sono utilizzati dalle grandi aziende e dai

centri di calcolo.

PERSONAL COMPUTER (PC)

Sono elaboratori in grado di lavorare autonomamente o possono elaborare i dati

ricevuti da altri computer ai quali sono connessi, eseguendo calcoli, creando

elenchi ordinati o rappresentando i dati

in forma grafica. Nel 1981 l’IMB realizzò il primo PC (chiamato PC IBM). Il PC più

diffuso è il desktop, progettato per essere posizionato su una scrivania in ufficio o

nello studio.

WORKSTATION

Sono dei computer personali di alto rendimento e piccole dimensioni, utilizzati

prevalentemente da scienziati, ingegneri e grafici (utilizzo tecnico-scientifico).

NOTEBOOK

Sono computer portatili leggeri e maneggevoli. Funzionano grazie a batterie

ricaricabili quando si è in viaggio, mentre in casa e in ufficio possono essere

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inseriti in una docking station, che consente di aumentare il rendimento fino a

raggiungere la potenza dei sistemi desktop più grandi.

TABLET PC

Sono computer portatili privi di tastiera fissa o che sono dotati di tastiere che

possono scomparire dietro il monitor. Sono forniti di sensori touch-screen che

consentono di interagire anche con penne di plastica.

COMPUTER PALMARI E SMARTPHONE

I computer palmari sono dei piccoli computer, con piccole tastiere. Lo

smartphone è privo di tastiera, dotato di touch screen ad alta risoluzione ed è il

dispositivo tecnologico maggiormente diffuso su scala mondiale.

ANALOGICO O DIGITALE

L’elaborazione digitale consiste nel rappresentare numeri, musica, documenti e

qualsiasi altro tipo di informazioni in cifre binarie, in modo che possano essere

elaborati e utilizzati nelle moderne tecnologie informatiche. Alla base

dell’elaborazione del dato c’è la conversione di un segnale analogico a un

segnale digitale.

SEGNALE ANALOGICO

È rappresentabile come un’onda e trasmette un ampio spettro di informazioni.

Questa onda trasporta informazioni, massimi, minimi e tutti i valori intermedi

(riguarda una variazione di valori continui). Le onde analogiche sono molto

sensibili alle interferenze.

SEGNALE DIGITALE

Può assumere solo due stati ovvero acceso/spento, si/no, vero/falso. Il segnale

digitale è più robusto e facile da distinguere, quindi risente meno delle

interferenze.

Il passaggio da analogico a digitale viene chiamato conversione. Un esempio è il

passaggio dal vinile al compact disk. Digitale deriva dall’inglese digit, ovvero

cifra.

I SISTEMI DI NUMERAZIONE

Molte informazioni sono quantitative, quindi esprimibili in forma numerica. Le

informazioni numeriche possono poi essere elaborate attraverso l’applicazione di

operazioni.

Un sistema di numerazione è una struttura matematica che permette di

rappresentare i numeri attraverso dei simboli. Il più famoso è il sistema di

numerazione decimale, che va da 0 a 9. Dato che l’elaboratore ragiona con

segnali digitali che vanno da 0 a 1, è stato introdotto il sistema di numerazione

binario: si basa sul concetto di zero e uno come cifra elaborabile.

Esempio di messaggio digitale

La cavalcata di Paul Revere. Viene descritta la scena in cui due fazioni alleate

devono comunicare tra loro a distanza per vedere se stava per arrivare o meno

un attacco. Per far ciò utilizzavano due lanterne, con le quali creavano tre

tipologie di messaggi. Se entrambe le lanterne erano spente la situazione era

tranquilla, se soltanto una era accesa significava che gli inglesi attaccavano da

terra mentre se entrambe erano accese si trattava di un attacco da mare.

IL SISTEMA DI NUMERAZIONE BINARIO 6

Il sistema binario è quello più utilizzato dai sistemi di numerazione. L’elaboratore

deve convertire le informazioni che gli vengono fornite dal nostro linguaggio al

linguaggio digitale, cioè al linguaggio dei bit e dei byte.

Nel sistema di numerazione binario la base è pari a due e i simboli utilizzati sono

0 e 1, che rappresentano lo zero e l’unità. Ogni cifra è convertibile in decimale

prendendo come base il due e come esponente la cifra che stiamo convertendo.

ES. la stringa binario 10010 rappresenta il numero 18 in decimale. Il

procedimento è: 1+2 +0*2 +0*2 +1*2 +0*2 la prima cifra rappresenta lo

4 3 2 1 0 

zero e non l’uno.

Partendo da destra si moltiplica lo zero per la base due con esponente 0, ovvero

la sua posizione.

Per le persone questo linguaggio è quasi illeggibile, soprattutto qu