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Dispense ECDL - Modulo 1
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Modulo 1- Lezione 1 di 4
Concetti di Base della teoria dellInformazione
Fondamenti
La Tecnologia dellInformazione
Tipi di Computer
Componenti principali del PC
Si dice algoritmo una sequenza di istruzioni
che pu essere impiegata in unattivit di
elaborazione dei dati.
Un algoritmo costituito da una serie di passi,
ognuno dei quali semplice e porta alla
risoluzione del problema.
In un algoritmo possibile definire dei cicli,
che ripetono pi volte i passi, e delle
condizioni: in pratica alcuni passi possono
essere eseguiti solo sotto determinate
ipotesi.
Esempio: scrivere un algoritmo che individua il
maggiore di una serie.
Lalgoritmo accetta in ingresso una serie di
numeri (input), e produce in uscita un
risultato (output).
Per rappresentare gli algoritmi utilizziamo la
rappresentazione a pseudocodice, la quale
descrive in linguaggio naturale le operazioni
che descrivono lalgoritmo.
Algoritmo NumeroMaggiore
Input: elenco non vuoto di numeri (E)
Output: il maggiore dei numeri in E
maggiore E1
Per ogni numero in E fai
Se numero > maggiore, allora
maggiore numero
Restituisci maggiore
maggiore = E1
Leggi numero
successivo
numero
>
maggiore
maggiore = numero
Ci sono
altri
numeri?
output maggiore
No
No
Si
Si
Nel sistema di numerazione decimale vengono
usate 10 cifre.
Allinterno di un calcolatore le cifre vengono
memorizzate in un circuito elettronico che
pu assumere solo 2 stati: assenza o
presenza di corrente, o in altre parole 0 e
1.
Questo sistema di rappresentazione detto
sistema binario, poich si basa su due sole
cifre.
Il sistema di numerazione decimale e binario
possono essere collegati, vediamo un
esempio.
Sistema decimale Sistema binario
0 0
1 1
2 10 = 1*21 + 0*20
3 11 = 1*21 + 0*20
4 100 = 1*22 + 0*21 + 0*20
Per convertire un numero binario in un numero
decimale basta sommare le varie potenze di
due corrispondenti alla cifra binaria.
10011010010=
1 x 210 + 0 x 29 + 0 x 28 + 1 x 27 + 1 x 26 + 0 x
25 + 1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 =
1 x 1024 + 0 x 512 + 0 x 256 + 1 x 128 + 1 x 64
+ 0 x 32 + 1 x 16 + 0 x 8 + 0 x 4 + 1 x 2 + 0 x
1 = 1234
Per convertire un numero da decimale a binario basta dividere esaustivamente il numero decimale e utilizzare i resti, scritti al contrario. Ad esempio, usando 1234
1234 : 2 = 617 resto: 0
617 : 2 = 308 resto: 1
308 : 2 = 154 resto: 0
154 : 2 = 77 resto: 0
77 : 2 = 38 resto: 1
38 : 2 = 19 resto: 0
19 : 2 = 9 resto: 1
9 : 2 = 4 resto: 1
4 : 2 = 2 resto: 0
2 : 2 = 1 resto: 0
Quoziente = 1 Numero: 10011010010
Il computer per rappresentare i caratteri usa la
codifica ASCII (American Standard Code for
Information Interchange). Questa codifica
associa a ogni carattere un numero (da 0 a
255). Questo significa che il computer
utilizza 8 bit (1 byte) per rappresentare ogni
carattere.
Nella codifica ASCII possiamo trovare simboli
speciali, numeri, segni di punteggiatura,
lettere accentate.
Unimmagine allinterno di un computer viene memorizzata tramite la modalit bitmap(mappa di caratteri).
Questa modalit scompone limmagine nei singoli punti che la compongono, detti pixel.
Ad ogni pixel viene associato un colore, il quale suddiviso in 3 componenti: R (Red), G (Green) e B (Blue).
A ognuno di questi componenti viene attribuito un valore da 0 a 256, chiamato spazio.
Unendo i 3 livelli possiamo ottenere fino a 26 milioni di sfumature differenti.
Quindi ogni immagine bitmap costituita da
triplette di byte RGB. Visto che ogni
componente viene definito da 1 byte (8 bit),
ogni pixel costituito da 24 bit, ed questo
il motivo per cui questa modalit di
rappresentazione delle immagini chiamata
Bitmap a 24 bit.
Tuttavia esistono delle ottimizzazioni che
consentono di ridurre lutilizzo di spazio di
memoria da parte dellimmagine.
Compressione senza perdita di informazioni.Un tipico esempio il formato TIFF (Tagged Image File Format), il quale elimina tutte le ridondanze nei bit delle immagini.
Compressione con perdita di informazioni. Un tipico esempio il formato JPEG (Joint Photographic Experts Group): in questo caso vengono tolte dallimmagine tutti quei dettagli che possono essere trascurati, poich locchio umano non riesce a catturarli perfettamente. E il formato utilizzato maggiormente dalle fotocamere digitali.
Come gi detto, il computer in grado di
comprendere solo gli stati binari 0 e 1.
Cos come per i numeri decimali, possiamo
eseguire delle operazioni tra bit, tramite
appositi operatori.
I tre principali operatori logici sono AND, OR e
NOT e ogni attivit sul computer si basa su di
essi.
Loperatore NOT il pi semplice e opera solo
su un bit.
Il suo compito quello di invertire il valore del
bit, trasformandolo da 0 a 1 e viceversa.
Cio:
NOT 0 = 1
e
NOT 1= 0
Loperatore AND accetta due bit e restituisce
come risultato 1 se e solo se entrambi i valori
che gli abbiamo sottoposto sono uguali a 1.
0 AND 0 = 0
0 AND 1 = 0
1 AND 0 = 0
1 AND 1 = 1
AND 0 1
0 0 0
1 0 1
Loperatore OR accetta due bit e restituisce
come risultato 1 almeno uno dei valori che
gli abbiamo sottoposto uguale a 1.
0 OR 0 = 0
0 OR 1 = 1
1 OR 0 = 1
1 OR 1 = 1
OR 0 1
0 0 1
1 1 1
Un linguaggio di programmazione un linguaggio formale
dotato di una sintassi ben definita per scrivere programmi per
calcolatori, in una forma pi vicina al linguaggio umano
scritto: l'alternativa sarebbe scrivere direttamente le
istruzioni nel codice macchina del particolare processore, un
compito improponibile per programmi meno che
semplicissimi.
In matematica, logica, informatica e linguistica, linguaggio
formale si intende un insieme di stringhe di lunghezza finita
costruite sopra un alfabeto finito, cio sopra un insieme finito
di oggetti tendenzialmente semplici che vengono chiamati
caratteri, simboli o lettere.
Ogni linguaggio di programmazione possiede:
una sintassi, cio l'insieme delle regole che una porzione di
codice deve seguire per essere considerata conforme a quel
linguaggio
una semantica, cio l'insieme delle regole di associazione tra
costrutti del linguaggio sintatticamente corretti e le relative
azioni univoche ad esse associate
Vediamo un elenco dei pi famosi linguaggi di programmazione:
Fortran (1957) Basic (1964) Pascal (1970)
C (1972) C++ (1986) Java (1995)
Cobol Visual Basic SQL
HTML Javascript VBScript
XML
Programmare in un dato linguaggio di programmazione significa generalmente scrivere uno o pi semplici file di testo, chiamato codice sorgente.
Ad esempio questo un programma scritto in C:#include
int main(void)
{
printf("Hello World!\n");
return 0;
}
Il codice sorgente pu essere eseguito sul computer in modi diversi a seconda del tipo di linguaggio di programmazione utilizzato, necessario quindi distinguere tra due principali famiglie di linguaggi:
linguaggi interpretati: in questi linguaggi il codice sorgente viene passato direttamente ad un programma interprete che esegue le istruzioni presenti nel codice del programma sorgente
linguaggi compilati: in questi linguaggi il codice sorgente viene compilato, ovvero viene tradotto in linguaggio macchina dal compilatore che produce cos un file binario eseguibile direttamente sul computer
Vediamo come il codice sorgente del precedente programma
C viene convertito in linguaggio assembly:
.file "hello.c"
.section .rodata
.LC0:
.string "Hello World!"
.text
.globl main
.type main, @function
main:
pushl %ebp
movl%esp, %ebp
subl$8, %esp
andl$-16, %esp
movl$0, %eax
addl$15, %eax
addl$15, %eax
shrl$4, %eax
sall$4, %eax
subl%eax, %esp
movl$.LC0, (%esp)
callputs
movl$0, %eax
leave
ret
#include
int main(void)
{
printf("Hello World!\n");
return 0;
}
N.B.: questo non un file
binario eseguibile un file di
testo che contiene il codice
sorgente del programma scritto
in linguaggio assembly (un
passo prima della traduzione in
linguaggio macchina).
Il linguaggio macchina un linguaggio
comprensibile (praticamente) solo dal computer.
Ogni computer, o per meglio dire, ogni processore
ha un proprio codice macchina che pu essere
diverso da processore a processore.
Il codice macchina composto da un set di
istruzioni (detto ISA, Instruction Set Architecture)
codificate in codice binario.
Ad esempio i PC odierni utilizzano set di istruzioni
macchina chiamati:
i386 (per processori a 32 bit)
amd64 (per processori a 64 bit)
La nuova societ dellinformazione caratterizzata da un impiego pi ampio delle risorse informatiche.
Che cos' l'informatica?
la tecnologia che viene utilizzata per la progettazione e la realizzazione di moderni elaboratori
Conseguenze sul lavoro e sulla vita quotidiana sono:
nascita di una New Economy
aumento della produttivit in tutti i campi
riduzione dei tempi e delle attese per i servizi
In questi anni si vedr la diffusione capillare di applicazioni generalizzate della Tecnologia dellinformazione anche detta ICT (Information and Communication Technology)
New Economy: termine coniato alla fine degli anni '90 per indicare ci che si riteneva un'evoluzione da un'economia basata sulla produzione industriale/manifatturiera, verso un'economia basata sui servizi ed in particolare sulle nuove tecnologie informatiche e telematiche gestibili su internet.
Conseguenze della New Economy:
aumento di efficienza in fase di produzione ed erogazione dei servizi da parte delle aziende
perdita dei posti di lavoro tradizionali e nascita di nuovi impieghi
Il telelavoro
riduce il pendolarismo
i lavoratori possono concentrarsi su un compito specifico
orari pi flessibili
non sono pi necessari grandi spazi aziendali
diminuzione dei rapporti umani
mancanza del lavoro di gruppo (dipende)
Vediamo adesso alcuni possibili impieghi dei computer.
In ambiente casalingo: ricerca e studio
Giochi
tv, musica, film e fotografie (multimedia e intrattenimento)
telefonia e video-telefonia (VoIP), segreteria e fax
email e newsgroup
acquisti on-line (e-commerce)
on-line banking (o home banking)
Chat
In ambiente amministrativo: registrazione pubblica (censimenti e registri)
dichiarazione dei redditi
voto elettronico
In ambiente ospedaliero:
catalogazione dei pazienti
controllo delle ambulanze
apparecchiature diagnostiche (ad esempio la TAC)
apparecchiature chirurgiche (ad esempio bracci meccanici di precisione)
In ambiente scolastico:
registrazione degli studenti
preparazione dell'orario (in maniera automatica)
CBT (Computer Based Training) per l'auto-apprendimento
apprendimento a distanza (e-learning)
esercitazioni in rete via internet
Impatto sull'individuo
il primostress determinato da ritmi sempre pi frenetici
riduzione dell'attivit fisica e dei contatti interpersonali
necessit di continui aggiornamenti sulle nuove tecnologie
nuovi problemi nei settori di privacy e sicurezza
Evoluzione delle tecnologie elettroniche
Il primo calcolatore della storia dell'informatica si chiamava ENIAC ed aveva delle capacit di calcolo ridicole rispetto anche ad un semplice telefono cellulare odierno
Il progresso dovuto a vari fattori:
miniaturizzazione dei componenti elettronici
riduzione dei prezzi dei componenti
maggiore facilit di uso delle apparecchiature hardware e software
ricerca di algoritmi e tecniche matematiche sempre pi efficienti
Il computer una apparecchiatura elettronica che possiede le seguenti caratteristiche:
rapido nell'effettuare calcoli matematici (anche complessi)
preciso nell'esecuzione delle operazioni assegnategli
versatile
E' importante fin da ora distinguere le due componenti implementative che costituiscono ci che noi oggi chiamiamo semplicemente computer:
HARDWARE (HW): la parte fisica di un personal computer, ovvero tutte quelle parti magnetiche, ottiche, meccaniche ed elettroniche che gli consentono di funzionare. Generalmente anche riferito a qualsiasi componente fisico di una periferica o di una apparecchiatura elettronica.
SOFTWARE (SW): indica un programma o un insieme di programmi in grado di funzionare su un elaboratore.
Tanto per intendersi, il software non si tocca con mano, l'hardware s!
Esaminiamo adesso alcune delle caratteristiche principali dei calcolatori.
Vantaggi:
Rapidit
Precisione
capacit di eseguire numerose operazioni ripetitive
capacit di riuscire a gestire grandi moli di dati
capacit di riuscire ad integrare e memorizzare grandi moli di dati
Svantaggi:
mancanza di intelligenza e di creativit
difficolt in situazioni nuove non previste
possibilit di guasti (sia a componenti HW sia a componenti SW)*
* Vedi ad esempio il Millennium Bug: errore software dovuto al cambio del tipo di data in alcuni programmi (Problema Y2K). Problema di alcuni software ormai risolto.
E' possibile suddividere l'insieme dei calcolatori
in varie categorie:
Mainframe
Minicomputer
Network Computer
Personal Computer
Laptop Computer (o Notebook o Computer
Portatili)
Palmari (o PDA Personal Digital Assistant)
Personal Computer dovrebbe essere, nel significato originale del termine, un qualsiasi computer che sia stato progettato per l'uso da parte di una singola persona (in opposizione per esempio ai mainframe a cui interi gruppi di persone accedono attraverso terminali remoti).
Al giorno d'oggi il termine personal computer invalso ad indicare una specifica fascia del mercato dell'informatica, quella del computer ad uso privato, o casalingo, per uffici, o per la piccola azienda.
Caratteristiche principali:
basse prestazioni, ma adatte all'uso domestico
basso costo
impiegato per l'utilizzo individuale
Il computer portatile, conosciuto anche con i nomi inglesi laptop e notebook, un computer caratterizzato principalmente dalla riduzione del peso e delle dimensioni, per essere trasportato con facilit. Stanno rapidamente sostituendo i tradizionali PC desktop, offrendo a parit di prestazioni una maggiore comodit.
Caratteristiche principali:
basse prestazioni, ma adatte all'uso domestico
basso costo (leggermente superiore a quello di un PC Desktop)
impiegato come sistema di elaborazione portatile individuale
possiede una alimentazione autonoma a batteria
E unulteriore evoluzione dei computer
portatili. Un tablet dotato di un ampio
schermo sensibile al tatto. Per interagire
spesso si utilizza una penna o le dita.
Alle volte il tablet costituito da un portatile
con lo schermo sensibile al tatto e ribaltable
su se stesso.
Un computer palmare (detto anche palmare), spesso indicato in lingua inglese con l'acronimo PDA (Personal Digital Assistant), o con l'ormai desueto termine palmtop, un computer di dimensioni contenute, tali da essere portato sul palmo di una mano, dotato di uno schermo sensibile al tocco (o Touch Screen). Originariamente concepito come agenda elettronica (organizer), o sistema non particolarmente evoluto dotato di un orologio, di una calcolatrice, di un calendario, di una rubrica dei contatti, di una lista di impegni/attivit e della possibilit di emorizzare note e appunti (anche vocali) (personal information manager), si nel corso degli anni arricchito di funzioni sempre pi potenti ed avanzate.
Caratteristiche principali:
basse prestazioni (meno potenti di Notebook e PC)
basso costo (inferiore a quello di un Laptop o Desktop PC)
impiegato come sistema tascabile in grado di prendere appunti fare da agenda, ed effettuare semplici elaborazioni
possiede una alimentazione autonoma a batteria
limitata la possibilit di collegamento con altre periferiche
Tastiera Mouse Trackball Scanner Touchpad
Hard disk interni/esterni
CD/DVD Penna USB
Dispositivi di archiviazione
Unit di calcolo
CPU
Memoria principale
RAM
Speaker Monitor Stampante
Periferiche di OUTPUT
Periferiche di INPUT
Alimentatore
RAMCPU
Scheda video
Scheda di rete Hard disk
Scheda madre
Lettore/Masterizzatore
CD/DVD
Tastiera/Mouse
Monitor
Porte USB
Porte Audio
Porta FireWire
Porta Parallela
Porta Ethernet (di rete)