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Appunti esame di Informatica Generale - Prof Perlasca - Unimi Appunti scolastici Premium

Appunti dettagliati utili per l'esame di Informatica Generale del prof. Perlasca.
Essi sono basati sulle slide del professore e su appunti presi a lezione e sono integrati con informazioni aggiuntive, esempi ed esercizi inerenti e box riassuntivi con le regole da seguire per svolgere gli esercizi.
Gli argomenti trattati sono i seguenti: la codifica dell’informazione (testi, immagini,... Vedi di più

Esame di Informatica generale docente Prof. P. Perlasca

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ESTRATTO DOCUMENTO

L’INFORMAZIONE

Per informazione​ si intende:

- Un elemento o dato che permette di venire a conoscenza di qualcosa di utile (non è detto però che

l’informazione comunichi qualcosa di univoco)

- Qualsiasi messaggio inviato secondo un determinato codice (codificato) da un dispositivo

trasmettitore a uno ricevente.

- Dato o insieme di dati codificati e immessi in un sistema informatico (definizione informatica).

L’informazione dunque è costituita da un insieme di dati espressi mediante una rappresentazione

simbolica (i simboli che vengono utilizzati per rappresentare informazioni possono essere diversi:

simboli grafici/visivi, simboli di uso comune, simboli numerici e alfabetici ecc).

Informatica non significa utilizzo del calcolatore infatti per lavorare con l’informazione non è

necessario utilizzare un calcolatore, esso però permette di effettuare operazioni velocemente.

L’informazione attraversa diverse fasi:

​ →

1. Codifica informazione​ avviene attraverso un alfabeto di simboli affinché essa sia comprensibile

a tutti.

​ →

2. Memorizzazione dell’informazione​ il dato se non viene memorizzato viene perso .

​ →

3. Accesso all’informazione​ è anche necessario saper accedere all’informazione in modo da poter

derivare nuova informazione.

4. Elaborazione dell’informazione

​ →

5. Trasmissione dell’informazione​ attraverso cui le informazioni vengono rese disponibili.

LA CODIFICA DELL’INFORMAZIONE

Codificare​ l’informazione significa determinare una corrispondenza fra segni di un codice e i dati che

costituiscono l’informazione.

Della stessa informazione sono possibili diverse codifiche, che usano segni e regole differenti.

Il processo di codifica dell’informazione è caratterizzato da tre fasi:

- Definizione della quantità di informazioni da trasmettere

- Individuazione di un insieme di simboli per trasmetterle

- Associazione di ogni frammento di informazione a un simbolo: è importante che ad ogni

frammento di informazione venga associato un solo simbolo (associazione 1:1) dal momento che se

vi sono due frammenti informativi codificati con lo stesso simbolo (no codifica univoca) si verrebbe a

creare una situazione ambigua che comprometterebbe la decodifica.

La codifica deve essere chiara sia per colui che trasmette il messaggio sia per colui che lo riceve e che

quindi lo deve decodificare.

Se viene ridotto il numero di simboli a disposizione per mantenere inalterato il numero di

informazioni da trasmettere è necessario combinare i simboli fra loro, accrescendo in tal modo la

lunghezza del messaggio il quale sarà composto da più simboli affiancati: in generale, al diminuire

del numero di simboli utilizzati cresce la lunghezza del messaggio.

Con un determinato numero di simboli quanta informazione è possibile esprimere?

Dati:

N​ = numero di simboli diversi a disposizione →

U​ = numero di unità informative che compongono il messaggio

I​ = numero di informazioni esprimibili

Esempi:

- Se ho 4 simboli e i messaggi sono costituiti da 3 unità informative, il numero di informazioni

esprimibili sarà:

3​ ​

I = 4​ = 64 informazioni X​

- Se ho 15 informazioni e 2 simboli, il numero di unità informative che occorrono sarà: 15 = 2​ => 15

4

= 2​ = 16 .

INTRODUZIONE: CODIFICA BINARIA

In informatica, per codificare l’informazione, si usano solo due simboli (0 e 1) dal momento che a

due simboli si possono far corrispondere facilmente a semplici stati fisici dei calcolatori

(acceso/spento, passaggio/non-passaggio di corrente attraverso un cavo elettrico,

polarizzazione/non-polarizzazione ecc)

Pertanto, qualsiasi informazione manipolata da un calcolatore (testo, immagini, audio, video) deve

essere codificata in un codice composto dai soli simboli “0” e “1”. ​

Questo sistema di rappresentazione delle informazioni prende il nome di codifica binaria​ o codifica

digitale. ​

La Codifica PandA (presence and absence) è un sistema di codifica binario dal momento che indica

solo le due configurazioni fondamentali dell’informazione digitale le quali sono basate sulla presenza

o l’assenza di un fenomeno (vero/falso, acceso/spento, bianco/nero ecc).

L’unità minima di informazione prende il nome di BIT​ (Binary digIT), può assumere solamente valore

​ ​

0​ o 1 e pertanto permette di di esprimere due sole informazioni.

Per esprimere un numero maggiore di informazioni occorre combinare fra loro più bit

Per contare i bit, li si raggruppa spesso per 8: un gruppo di 8 bit prende il nome di BYTE​ .

8 BIT = 1 BYTE

Esempio: supponiamo di disporre di un solo Byte: quante informazioni diverse si possono esprimere?

U​

I = N​ : nel nostro caso N (numero di simboli) è 2 (cioè 0 o 1), Il numero di unità informative è il

8​

numero di Bit (1 byte = 8 bit), quindi, I = 2​ = 256 informazioni.

Inoltre bisogna tenere a mente che con n BIT è possibile rappresentare informazioni

diverse.

Esempio: dati 12 bit quante informazioni diverse si possono rappresentare?

n = numero di bit = 12 ​

n 12​

numero di informazioni diverse rappresentabili = 2​ = 2​ = 4096

CODIFICA DI UN TESTO ​ ​

È necessario codificare tutti i caratteri che compongono il testo compresi spazi bianchi​ , andata a

​ ​ ​ ​

capo​ , parentesi​ , cifre numeriche​ , simboli di punteggiatura​ , operatori aritmetici​ , etc. inoltre le

lettere maiuscole​ non sono codificate allo stesso modo delle minuscole.

Il Codice ASCII è il principale codice per la codifica del testo, e in particolare esistono:

- Un Codice ASCII Standard secondo il quale ogni carattere viene codificato con 7 BIT.

7​

Esso può esprimere 2​ =128 caratteri/informazioni diverse.

- Un Codice ASCII Esteso secondo il quale ogni carattere viene codificato con 8 BIT.

8​

Esso può esprimere 2​ =256 caratteri/combinazioni diverse, sufficienti per esprimere i caratteri di

tutte le lingue occidentali e la loro punteggiatura.

Oltre ad ASCII esistono anche altri codici ad esempio:

- UNICODE il quale usa 16 Bit (2 Byte) per codificare ogni carattere, può codificare un ampio numero

di caratteri. ​

- ALFABETO NATO

: codifica ogni lettera dell’alfabeto con una parola. Esso non ha lo scopo di essere

minimo ma di essere più resistente alle interferenze (vi sono elevate probabilità che le lettere siano

riconosciute anche se pronunciate in condizioni non ideali).

Esempi:

- Quanti byte occupa la frase “tanto va la gatta al lardo che ci lascia lo zampino!” codificata tramite

ascii standard, ascii esteso e unicode?

N. tota caratteri frase = 52 (compresi gli spazi e il !)

Spazio totale frase = N. tot caratteri x N bit necessari per ciascun carattere

Quindi: →

In ascii standard Spazio occupato = 52 x 7 bit = 364 bit

In ascii esteso Spazio occupato = 52 x 1 byte = 52 byte

In Unicode Spazio occupato = 52 x 2 byte = 104 byte

CODIFICA DEI NUMERI

Bisogna innanzitutto notare che i numeri sono informazioni di natura diversa dai testi e pertanto non

possono essere codificati semplicemente usando il codice associato alle cifre che li compongono ma

vengono codificati adottando il principio della conversione della base numerica​ .

: di solito i numeri vengono scritti in base 10, ovvero vengono usate dieci cifre

-​ CODIFICA IN BASE 10​

(da 0 a 9) per rappresentare tutti i numeri. Per rappresentare numeri superiori a 9 viene utilizzata

una notazione posizionale​ secondo la quale il significato delle cifre dipende dalla loro posizione:

ogni numero si esprime come la somma dei prodotti di ciascuna cifra per la base (in questo caso 10)

elevata all’esponente che rappresenta la posizione della cifra.

Esempio: scrivi 1789 in base 10

Per compiere l’operazione inversa, ovvero avendo una quantità trovare il numero, bisogna dividere

la quantità per la base 10 fino a non poter più procedere con la divisione. Basterà poi leggere i resti

in senso inverso per ottenere il numero:

: in questo caso i numeri vengono rappresentati utilizzando solo 2 cifre (0 e 1).

-​ CODIFICA IN BASE 2​ ​ ​

3​ 2​ 1​ 0​

Esempio: scrivi 1001​ in base 2 1x2​ + 0x2​ +0x2​ +1x2​ = 8+0+0+1=9

● Come convertire un numero dalla base 10 alla base 2? ​

Esempio: convertire 13​ in base 2 per convertire bisogna dividere il numero per la base 2 fino a

10​

non poter più procedere con la divisione, leggendo i resti in senso inverso si otterrà il numero

convertito in base 2 il quale è costituito solo dalle cifre 1 e 0.

​ ​

​ ​ ​

→ →

ovvero 1101​ 13​ = 1101​

2​ 10​ 2

● Come convertire un numero dalla base 2 alla base 10?

Esempio: convertire 1101​ in base 10 per convertire è necessario esprimere il numero come la

2​

somma dei prodotti di ciascuna cifra per la base 2 elevata all’esponente che rappresenta la posizione

della cifra, la quantità derivante dalla somma rappresenta il numero in base 10.

​ → →

ovvero 13​ 1101​ = 13​

2​ 10

2​

Le basi superiori a dieci adottano più di 10 cifre e le cifre superiori a 9 si indicano usualmente con le

lettere alfabetiche.

Es. in base 16 si adottano 16 cifre: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

Questo metodo di conversione vale per la conversione da base dieci a qualsiasi base e da qualsiasi

base alla base 10.

Esempio: → →

trasforma 23​ in base 5 23:5=4 (resto 3 ), 4:5=0 (resto 4) 43​

10 5

→ →

trasforma 346​ in base 8 346:8= 43 (resto 2), 43:8=5 (resto 3), 5:8=0 (resto 5) 532​

10 8

trasforma 741​ in base 8 741:8=92 (resto 5), 92:8=11 (resto 4), 11:8=1 (resto 3), 1:8=0 (resto 1)

10​

→ 1345​ 8 → →

trasforma 346​ in base 16 346:16=21 (resto 10= A), 21:16=1 (resto 5), 1:16= 0 (resto 1) 15A​

10​ 16

trasforma 41660​ in base 16 41660:16=2603 (resto 12=C) , 2603:16=162 (resto 11=B), 162:16=10

10 →

(resto 2), 10:16=1 (resto 10=A) A2BC​ 16

Esempio: 2​ ​

. 1​ 0​

→ →

trasforma 123​ in base 10 1x5​ + 2x5​ +3x5​ = 25+10+3 =38 38​

5 10

2​ 1​ 0​

trasforma 3AC​ in base 10 3x16​ +Ax16​ +Cx16​ = 3x256 + 10x16 +12x1 =768+160+12 =940​

16​ ​ 10

1​ 0​

trasforma 23​ in base 10 2x8​ + 3x8​ = 16+3= 19

8​

● Come convertire un numero da base 2 a base 8?

-Dividere il numero in gruppi di 3 cifre (bit) da destra verso sinistra

-Convertire ogni terna da base 2 a base 10

-Leggere le cifre da sinistra verso destra per ottenere il numero in base 8

→ →

Esempio: converti 10011101​ in base 8 10/011/101

2​

1​ 0​ 2​ 1​ 0​ 2​ 1​ 0​ →

1x2​ +0x2​ /0x2​ +1x2​ +1x2​ /1x2​ +0x2​ +1x2​ = 2/3/5 235​ 8

● Come convertire un numero da base 2 a base 16?

-Dividere il numero in gruppi di 4 cifre (bit) da destra verso sinistra

-Convertire ogni gruppo da base 2 a base 10

-Leggere le cifre da sinistra verso destra per ottenere il numero in base 16

→ →

Esempio: converti 111111100011010​ in base 16 111/1111/0001/1010

2​

2​ 1​ 0​ 3​ 2​ 1​ 0​ 3​ 2​ 1​ 0​ 3​ 2​ 1​ 0​

+​ +​ +​ +​

1x2​ +1x2​ 1x2​ /1x2​ +1x2​ +1x2​ 1x2​ /0x2​ +0x2​ +0x2​ 1x2​ /1x2​ +0x2​ +1x2​ 0x2​ = 7/15/1/10=

7F1A

CONFRONTO DI NUMERI IN BASI DIVERSE

Se bisogna stabilire la relazione (>,=,<) fra due numeri aventi basi differenti è necessario convertire

uno dei due numeri nell’altra base poi confrontarli.

Esempio: 10​ > 10​ ?

2​ 10 1​ 0​ →

-Posso convertire 10​ in base 10: 10​ = 1x2​ +0x2​ = 2+0 = 2 = 2​ 2​ > 10​ FALSO

2​ 2​ 10 10​ 10​

Oppure... →

-Posso convertire 10​ in base 2: 10:2= 5 (resto 0), 5:2=2 (resto 1), 2:2=1 (resto 0), 1:2=0 (resto 1)

10​ → →

leggendo i resti in senso inverso ottengo 1010 1010​ 10​ > 1010​ FALSO

2​ 2 2​

OPERAZIONI NELLA CODIFICA BINARIA→ ADDIZIONE

REGOLE

​ ESEMPI *In rosso i riporti

Lettere e numeri non costituiscono però le uniche informazioni che possono essere codificate infatti

esistono anche altre informazioni digitali come immagini, suoni, filmati che vengono chiamati

“multimedia”.

CODIFICA DELLE IMMAGINI

In informatica per Pixel​ (picture elements) si intendono tutti quei punti di colore che, disposti su una

griglia, costituiscono un’immagine digitale.

​ ​ ​ ​

Ciascun pixel è costituito da tre colori: rosso​ , verde​ e blu​ (subpixel) indicati con la sigla RGB​ .

Il calcolatore visualizza poi l'immagine riproducendo i pixel che la compongono.

Il numero di Pixel che costituiscono un’immagine determina la sua risoluzione​ la quale è espressa

tramite la moltiplicazione delle divisioni verticali per quelle orizzontali: ad esempio un’immagine con

risoluzione 800x600 sarà divisa in 480000 pixel.

Quanto maggiore è il numero di pixel che costituiscono l’immagine, tanto maggiore sarà la

risoluzione e quindi la qualità dell’immagine (resta ben definita anche se subisce un ingrandimento)

ma anche il suo peso e quindi lo spazio che occupa sul computer.

Per codificare un’immagine è necessario tradurla in BIT e per fare ciò occorre concepirla come una

griglia di pixel: ogni pixel che la compone può essere codificato in binario e trasformato così in una

sequenza di BIT.

CODIFICA DI UN’IMMAGINE IN BIANCO E NERO

In questo caso ogni pixel può avere solo due colori (bianco e nero) e

pertanto basta 1 BIT​ per codificare ogni pixel

L’immagine viene suddivisa tramite griglia formata da righe orizzontali

e verticali, ogni quadratino derivante da tale suddivisione rappresenta

un pixel il quale può essere codificato in binario secondo la seguente

convenzione:

- lo​ “0”​ è utilizzato per la codifica di un pixel corrispondente ad un

quadratino bianco​ (in cui il bianco è predominante)

- l’ “1”​ è utilizzato per la codifica di un pixel corrispondente ad un

quadratino nero​ (in cui il nero è predominante)

Assumendo che i pixel siano ordinati dal basso verso l'alto e da sinistra

verso destra, la codifica dell’immagine si ottiene leggendo in ordine i

bit che compongono ogni riga:

In questo caso la sequenza di bit che codifica l’immagine è:

0000000/0111110/0011100/0001000

CODIFICA DI UN’IMMAGINE A COLORI​ (codifica in RGB) ​ ​ ​ ​

Ciascun pixel è costituito da tre colori (chiamati subpixel): rosso​ , verde​ e blu​ indicati con la sigla RGB

(red,green,blu), tutti gli altri colori si ottengono combinando diverse intensità di questi tre colori

standard. ​

Per ciascuno dei colori primari vi sono 256 sfumature​ diverse, quindi il numero di colori diversi

ottenibili combinando questi tre colori è pari a 256x256x256 (circa 16,7 milioni).

Mentre per le immagini in bianco e nero è necessario solo 1 BIT per codificare ogni pixel (essendo il

numero di colori pari a 2), per le immagini in RGB occorrono 24 BIT​ (ovvero 3 BYTE) per codificare

ciascun pixel: dal momento che ognuno dei tre colori che costituisce un pixel è codificato da 8 BIT=1

8​

BYTE (poiché 256=2​ ).

L'intensità di un colore in RGB è quindi esprimibile in forma binaria attraverso 8 BIT:

7​ 6​ 5​ 4​ 3​ 2​ 1.​ 0​

0000 0000​ = 0x2​ +0x2​ +0x2​ +0x2​ +0x2​ +0x2​ +0x2​ +0x2​ = 0​ = intensità minima

2​ 10​

​ 7​ 6​ 5​ 4​ 3​ 2​ 1.​ 0​

1111 1111​ = 1x2​ +1x2​ +1x2​ +1x2​ +1x2​ +1x2​ +1x2​ +0x2​ = 255​ = intensità massima

2​ 10​

​ ​ ​ ​

Il nero​ è l’assenza di colore: 0000 0000​ /

0000 0000​ /

0000 0000

​ ​ ​ ​ ​

Il bianco ha la massima intensità per tutti i colori: 1111 1111​ /

1111 111​ /

1111 1111

☞​ ​

Per schiarire​ un’immagine è necessario aggiungere ad ogni componente (espressa in forma

binaria) una stessa quantità (espressa in forma binaria) attraverso una somma binaria:

Ad esempio: presa una delle tre componenti 1100 1110 la schiarisco aggiungendo la quantità 16→

​ 7​ 6​ 5​ 4​ 3​ 2​ 1.​ 0​

1100 1110​ = 1x2​ +1x2​ +0x2​ +0x2​ +1x2​ +1x2​ +1x2​ +0x2​ = 206​

2​ 10

16​ = 10000​

10​ 2,

Quindi: 1100 1110​ +

2​

1 0000​ =

2​

​ _______________

1101 1110​ 2

1101 1110​ = 222 in base 10

2​

Per schiarire ulteriormente l’immagine è necessario aggiungere ulteriore intensità alle componenti.

☞ ​

Per aumentare il contrasto​ di un’immagine, ovvero la differenza fra le parti chiare e quelle scure,

è necessario aggiungere una quantità minore ai pixel scuri e una quantità maggiore a quelli chiari: in

questo modo quelli chiari verranno schiariti di più, quelli scuri schiariti di meno.

☞ ​

Per colorare​ l’immagine occorre invece modificare le sue 3 componenti (subpixel), ad esempio

per dare ad una immagine il colore seppia bisogna aumentare la componente rossa.

SPAZIO OCCUPATO DALLE IMMAGINI

Lo spazio​ occupato da una immagine si ottiene moltiplicando il numero di BIT necessari per un pixel

(P) per il numero di pixel che costituisce l’immagine (ovvero la risoluzione R):

S= P X R

Esempio:

- Quanto spazio (S) occupa un’immagine in bianco e nero con risoluzione 800x600 pixel?

Risoluzione (R) = 800 x 600 = 480000 pixel

N. bit necessari per codificare un bit (P) = 1 bit (per codificare un pixel di un'immagine bianco e nero

è necessario un solo bit) ​

→ →

Quindi S = R x P = 480000 pixel x 1 bit = 480000 bit​ 480000/8 = 60000 byte = 60 KB

- Quanto spazio occupa la stessa immagine in RGB?

R = 480000pixel

P = 24 bit (per codificare un pixel di un'immagine a colori sono necessari 24 bit)

→ →

Quindi S = 480000 pixel x 24 bit = 11520000 bit​ 11520000/8 = 1440000 byte = 1440 KB = 1,4

MB

Come si può notare la stessa immagine pesa molto di più (e quindi occupa più spazio) se è a colori

piuttosto che in bianco e nero.

FORMATI DI IMMAGINE

Codifica Bitmap o Raster​ : usata soprattutto per immagini irregolari o complesse, in essa si

specificano le informazioni di colore dei singoli pixel (pixelXpixel)

​ ​ ​

I formati più conosciuti delle immagini bitmap sono: BITMAP​ (.bmp), GIF​ (.gif), JPEG​ (.jpg), questi

ultimi due si usano spesso nelle pagine web e sono due formati compressi.

Codifica vettoriale​ : usata soprattutto per immagini regolari, in essa non si specificano le

informazioni di colore dei singoli pixel ma ogni elemento geometrico primitivo che compone

l’immagine viene specificato individualmente, le immagini vengono costruite a partire dalla

descrizione degli elementi che le compongono mediante un linguaggio testuale o delle formule

geometriche e di solito occupano meno spazio rispetto alle immagini bitmap. Più aumenta il numero

di poligoni che costituisce l’immagine e più aumenta la risoluzione.

CODIFICA DEI SUONI

Fisicamente un suono è rappresentato come un’​ onda​ che descrive la variazione della pressione

dell’aria nel tempo: sull’asse delle ascisse viene posto il tempo t e sull’asse delle ordinate la

variazione della pressione corrispondente.

Per codificare un suono si effettuano dei campionamenti sull’onda​ , cioè si misura il valore dell’onda

ad intervalli di tempo costanti, e si codificano in forma digitale le informazioni estratte da tali

campionamenti. ​

Il numero di campioni raccolti ogni secondo definisce la frequenza di campionamento​ che si misura

in Hertz (Hz) .

All’aumentare della frequenza di campionamento aumenta la qualità/accuratezza della registrazione

dell’onda ma anche il suo peso. ​

Qual è la giusta frequenza di campionamento? Regola di Nyquist:​ la frequenza di campionamento

deve essere almeno doppia della frequenza massima. La frequenza standard dei CD è di 44100 Hz.

Formati dei suoni:

- MIDI​ : utilizzato per inviare informazione musicale tra dispositivi elettronici per musica.

- RealAudio​ : supporta streaming di audio ma anche video ma la qualità del suono è spesso ridotta.

- WAVE​ : supportato in ambiente Windows e dai più popolari browser.

- MP3​ : uno dei formati di compressione di musica più popolari,​ permette sia una buona

compressione (piccoli file) sia un’alta qualità.

Esempio:

- Quanto spazio occupa un suono della durata di 10 s campionato a 100 Hz, in cui ogni campione

occupa 4 byte? →

100 hz = frequenza di campionamento (numero di campioni al secondo) 100 campioni al secondo

T = durata suono = 10 s

Spazio occupato da ciascun campione = 4 byte

N. tot. campioni = 10 s x 100 campioni = 1000

Spazio totale occupato dal suono = N. tot. campioni x Spazio occupato da un campione = 1000 x 4

Byte = 4000 Byte

- È possibile memorizzare questo suono su un floppy disk la cui capacità è 1,44 MB?

si, infatti 4000 byte (spazio totale del suono) = 4 KB = 0, 004 MB 0,004 MB < 1,44 MB

COMPRESSIONE DI DATI

Eseguire una compressione​ significa rappresentare gli stessi dati (testi, audio, immagini, video)

tramite un minor numero di bit ovvero diminuire le loro dimensioni, allo scopo di risparmiare spazio

e permettere una loro trasmissione più veloce (la compressione diminuisce la latenza).

Esistono due tecniche di compressione:

– “Senza perdita”​ (lossless): è preferibile poiché è reversibile infatti permette di comprimere i dati

ottenendo i dati originali.

​ ​ ​

Esempi: codifica Run-Length​ , codifica GIF​ (per immagini), PNG​ .

La tecnica di compressione Run Length​ prevede la sostituzione delle sequenze dello stesso valore

con la coppia (numero di ripetizioni, valore). →

Esempio: comprimere tramite Run Length la seguente sequenza 1111100011000000

11111/000/11/000000 (5, 1) (3, 0) (2, 1) (6, 0)

​ ​

– “Con perdita” (lossy): non è reversibile e pertanto comprimendo i dati si ottengono dati che solo

approssimano quelli originali.

​ ​ ​

Esempi: JPEG​ (per immagini digitali), MPEG​ (per filmati), MP3​ (per file audio).

Le immagini​ , in particolare, spesso pesano molto ed è perciò necessario trovare un buon

compromesso tra la risoluzione dell’immagine il suo peso. A tal proposito esistono delle tecniche di

compressione che permettono di ridurne le dimensioni e quindi risparmiare spazio:

- Se più punti vicini di un’immagine assumono lo stesso colore, si può memorizzare la codifica del

colore una sola volta e poi ricordare per quante volte deve essere ripetuta.

- Utilizzo di specifici formati di compressione:

CODIFICA DEI FILMATI ​ ​

​ ​

Un filmato è una sequenza di immagini statiche (dette fotogrammi o frame

).

Per codificare un filmato si digitalizzano i suoi fotogrammi.

​ ​

Esempi di formati per il video sono AVI​ (Audio Video Interleave, Microsoft) e MOV​ (noto come

QuickTime, Apple)

Compressione: MPEG​ (Moving Picture Expert Group)

Esempio:

Un filmato in bianco e nero è formato da frame con risoluzione di 300x400 pixel trasmessi con una

frequenza di 10 frame al secondo. Quanto spazio occupano 10 secondi di filmato?

N.pixel di un frame = 300x400 = 120000 pixel

N. totale frame del filmato = 10 frame x 10 secondi = 100 frame

Poiché in bianco e nero ogni pixel è codificato da 1 bit lo spazio occupato da un frame = 120000 pixel

x 1 bit = 120000 bit →

Quindi lo spazio totale occupato dal filmato = 100 frame x 120000 bit = 12000000 bit 12000000/8

→ →

= 1500000 BYTE 1500 KB 1,5 MB

I BIT SONO TUTTO

Principio del mezzo universale e indifferente​ : i BIT possono rappresentare qualsiasi tipo di

informazione discreta, i bit non hanno alcun significato intrinseco.

Una sequenza di bit può rappresentare qualsiasi tipo di informazione (testo, numeri, colore, audio

ecc), il loro significato dipende integralmente dalla loro interpretazione da parte del software.

L’ARCHITETTURA DI UN ELABORATORE

Un computer, sia esso portatile o fisso, è un sistema costituito da diverse componenti ognuna delle

quali svolge una specifica funzione:

​ →

- Memorizzazione di dati​ RAM, memoria di massa, ROM

​ ​ →

- Elaborazione di dati processore (CPU)

​ →

- Trasferimento di dati​ periferiche di input e output

COMPONENTI DI BASE DI UN COMPUTER

Bisogna innanzitutto distinguere fra:

● : è costituito dalle componenti fisiche del computer ovvero tutto ciò che vi è di

HARDWARE​

concreto, solido e visibile in un computer.

- Processore​ (​ Cpu​ )

- Scheda madre​ (Motherboard)

- Hard Disk​ (disco rigido)

- Periferiche​ : sono apparecchi specializzati che codificano e decodificano informazioni che il

processore scambia con il mondo fisico, esistono: ​

​ ​ ​

Periferiche di input​ (anche chiamate periferiche di ingresso

): esse immettono i dati​ nella memoria

centrale​ trasferendoli così all’interno del computer​ (es. t​ astiera​ , mouse, scanner, webcam,

microfono). ​

Periferiche di output​ (anche chiamate periferiche di uscita

): esse ricevono dati dalla memoria

​ ​

centrale e li trasferiscono al di fuori del computer (es. monitor​ e stampante​ , casse audio).

Periferiche sia di Input che di Output: memoria USB, disco rigido, rete, scheda flash, touchscreen,

modem, joystick ​

Per ogni periferica esiste una scheda (​ controller

), che viene connessa nella scheda madre, per poter

gestire tale dispositivo. ​

Le periferiche si collegano alle porte​ (o interfacce) del computer per mezzo di cavi, esistono diversi

tipi di porte:

- Porte seriali: permettono di trasmettere un bit alla volta

- Porte parallele: permettono di trasmettere blocchi di bit

- Nuovi tipi di porte: USB, FIREWIRE, ETHERNET (connessione via cavo), WIRELESS (non fisica ma

virtuale) le quali sono più veloci rispetto alle porte seriali e parallele.

● : è costituito dalle componenti immateriali del computer ovvero i

SOFTWARE​

programmi/applicazioni​ . Il software per eccellenza è il sistema operativo OS (*Cfr appunti sistemi

operativi). ​

I programmi sono costituiti da una serie di elementari che possono essere eseguite dal

I

STRUZIONI​

computer (somma di due numeri, confronto di due numeri ecc) e che possono avere formati

differenti.

Le istruzioni fanno riferimento ai valori da elaborare in modo indiretto poiché in esse non sono

contenuti i valori veri e propri ma gli indirizzi di memoria in cui sono contenuti tali valori.

Da ciò deriva che la stessa istruzione può produrre risultati diversi a seconda del contenuto delle

locazioni in memoria cui si riferisce.

Ad esempio l’istruzione “ADD 4000, 2000, 2080”:

​ Non richiede la somma dei tre numeri

✗​

✓​ Richiede la somma dei due numeri contenuti nelle locazioni di memoria 2000 e 2080 e la

memorizzazione del risultato nella locazione 4000 ​

● ​ ​ ​ ​ ​ Random Access Memory

MEMORIA PRINCIPALE​ o RAM​ ( )

:

- Insieme alla CPU forma l’​ Unità Centrale di un elaboratore​ .

​ ​

- sia di lettura​ che di scrittura

​ ​

- Contiene sia il programma​ in esecuzione sia i dati​ (informazioni per eseguire un programma) sui

quali il programma opera e che verranno poi elaborati dalla CPU.

In particolare dati e programmi risiedono inizialmente nella memoria secondaria e poi sono copiati in

quella principale.

​ ​

- Struttura​ : è costituita da una sequenza di locazioni​ discrete (celle) ad ognuna delle quali è

associato un indirizzo​ (un numero progressivo a partire da 0, codificato in esadecimale) che indica la

sua posizione nella sequenza.

Tutte le locazioni hanno la stessa dimensione, solitamente 8 Bit (1 Byte) ma anche 16, 32, o 64 Bit, e

da essa dipende la quantità dei dati o istruzioni che esse possono contenere.

- Random Access Memory (memoria ad accesso casuale) sta ad indicare che il computer può

accedere (sia in scrittura sia in lettura) alle locazioni in memoria in qualsiasi ordine

indipendentemente dal loro indirizzo. Inoltre l’​ accesso è diretto​ dal momento che Il computer

accede direttamente alle locazioni di memoria una volta noto il loro indirizzo.

- È veloce​ : la CPU è in grado di leggere o scrivere il contenuto di una cella in poche decine di

nanosecondi.

- È volatile​ : per funzionare deve essere alimentata da energia elettrica, pertanto, nel momento in cui

il computer viene spento, la memoria perde tutte le informazioni, svuotandosi completamente.

​ ​

- La sua capacità​ è finita​ : sia nel numero di locazioni che nella dimensione di ciascuna locazione.

​ (tecnica che consiste nello

Se non c'è più spazio nella Ram viene usata la paginazione su disco

scrivere su disco blocchi di memoria e di ricaricarli in memoria).

- È espandibile​ fino ad un certo limite

- È costosa ​ ​

- L’unità di misura della memoria RAM è solitamente Megabyte​ o Gigabyte​ .

Una memoria grande è preferibile ad una piccola dal momento che possiede più spazio e permette

quindi di memorizzare un maggior numero di programmi e dati.

-La memoria principale permette l’​ accesso ad ogni singolo byte

​ ​

● ​ o Memoria Secondaria

:

MEMORIA DI MASSA

- Qui di solito risiedono i programmi e i dati i quali, per essere eseguiti, vengono poi copiati nella

memoria principale

​ ​ ​

- Elevata capacità​ : è in grado di memorizzare grandi quantità di dati​ organizzati in file

​ ​

- Non​ è volatile​ : i dati vengono memorizzati in modo permanente a meno che non si rompa

- Meno costosa​ della RAM

- Più lenta​ rispetto alla RAM

​ ​

- Il tempo di accesso​ è superiore​ rispetto al tempo di l’accesso alla memoria principale

- A differenza della RAM, permette l’​ accesso a blocchi di byte​ (operazioni di scrittura e lettura più

veloci)

- Esempi: esistono diversi tipi di memoria secondaria:

​ ​ ​

Memoria ottica​ (CD-ROM, DVD) la registrazione avviene per mezzo di un raggio laser che crea

sottili scanalature sulla superficie del disco, si crea così una alternanza di zone chiare e scure 0/1. Un


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DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti dettagliati utili per l'esame di Informatica Generale del prof. Perlasca.
Essi sono basati sulle slide del professore e su appunti presi a lezione e sono integrati con informazioni aggiuntive, esempi ed esercizi inerenti e box riassuntivi con le regole da seguire per svolgere gli esercizi.
Gli argomenti trattati sono i seguenti: la codifica dell’informazione (testi, immagini, suoni e filmati), architettura di un elaboratore (componenti hardware, memora RAM, memoria di massa, memoria ROM, processore), il ciclo macchina, i sistemi operativi, algoritmi (IAL, NAL, algoritmo di ricerca lineare e algoritmo di ricerca dicotomica), logica delle proposizioni (tabelle di verità), introduzione ai linguaggi di programmazione.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in comunicazione e società
SSD:
Università: Milano - Unimi
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher samanthaaaa di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Informatica generale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano - Unimi o del prof Perlasca Paolo.

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