Fondamenti Di Informatica 4 - UniBg

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28/02/2018Fondamenti di informatica 4Federica BaroniUniversità degli Studi di BergamoDipartimento di Scienze umane e sociali a.a.2017/2018Federica Baroni - UnibgContatti e ricevimentoVenerdì ore 13 previo appuntamento via emailfederica.baroni@unibg.itFederica Baroni - UnibgObiettivi del corsoCompetenzeAbilitàPerché anche noi?ConoscenzeConsapevolezzaFederica Baroni - Unibg1

28/02/2018Testo di riferimentoM. Lazzari et al., Informatica umanistica, McGraw-Hill, 2014 (IIedizione)Capitoli 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 11www.ateneonline.it/lazzari2eNessuna distinzione frequentanti/non frequentantiI materiali e la frequenza al corso integrano il libro di testoFederica Baroni - UnibgPiattaforma ConnectInfo lide sull'utilizzo della piattaformaAccesso alla piattaforma per gli studenti di Fondamenti di Informatica 3(25143)Federica Baroni - UnibgIndiceParte I - Fondamenti di InformaticaCap. 1 Fondamenti di informatica e hardwareCap. 2 Il softwareCap. 3 La rappresentazione dei dati per le scienze umaneCap. 4 Dalle reti a InternetCap. 5 Il World Wide WebParte II - Temi per le scienze umaneCap. 6 La computazione linguisticaCap. 7 Arte e beni culturali nell'era digitaleCap. 8 Biblioteconomia e ricerca delle informazioni in InternetCap. 9 Tecnologie educativeCap. 10 Informatica per la musica, l'intrattenimento e lo spettacoloCap. 11 Qualità, usabilità e accessibilità del webCap. 12 Comunicazione digitale e turismoFederica Baroni - Unibg2

28/02/2018EsameTest informatizzato con risposte a scelta multipla (5)18 domande in 18 minuti!Dal primo appello disponibile dopo la fine delle lezioniPrima della data d’esame, consultare i turni in bacheca onlinePortare documento di riconoscimento, n.matricola e password!Federica Baroni - UnibgTerminologia: «Informatica»«Informatique» (anni ‘60): Information automatique [francese]Disciplina tecnico-scientifica che si occupa di macchine in grado dielaborare automaticamente l’informazione Riduzione dei tempi e della fatica Maggior affidabilità Elaborazioni, anche difficili, che richiedono competenzeFederica Baroni - Unibg«Informazione» Quantitativa (numerica) «calcolatore» «computer» [inglese]Elaborare«elaboratore»Informatica o «Tecnologia dell’informazione» «InformationTechnology» (IT)IT telecomunicazioni (trasmissione dell’info a distanza) «Information & Communication Technology» (ICT, TIC)ComunicareFederica Baroni - Unibg3

28/02/2018Conoscenza: regoleInformazione: dato proprietà significatoIn relazione con Dato: insieme di simbolisu supporto fisicoSimboloFederica Baroni - UnibgEsempio Simbolo: «3», «7» Dato: 37 come numero, insiemedi simboli scritti su carta Informazione: 37 proprietàfisica (temperatura corporea) Conoscenza: regole (febbre esuo trattamento)Federica Baroni - UnibgLinguaggiNaturaliFormali Comunicazione tra uomini Potenziale polisemia Possibili ambiguità errori diinterpretazione Disambiguazione dal contesto In specifici settori scientifici Evitare l’ambiguità Alfabeto finito di simboli Grammatica formale regolesintattiche per la combinazionedi simboli Semantica formale significatoalle frasi in linguaggio formaleFederica Baroni - Unibg4

28/02/2018Rappresentazione dell’informazione e simboliLa stessa informazione può essere codificata con simboli e modalitàdiverse10DieciFederica Baroni - UnibgNei calcolatori? Codifica dell’informazione in bit (da «binary digit» cifra binaria) Alfabeto di due simboli: 0 e 1 notazione binaria Un bit può assumere due configurazioni possibili: 0 e 1 Valori rappresentabili in dispositivi bistabili ( 2 stati) Tutte le informazioni sono rappresentate da sequenze di bitFederica Baroni - UnibgDispositivi bistabili (es.) foro in una scheda polarizzazione magnetica carica elettrica passaggio di corrente passaggio di luceFederica Baroni - Unibg5

28/02/2018Contare in base 10Federica Baroni - UnibgContare in base 22 bit: 4 (22) sequenze possibili: 00, 01, 10, 113 bit: 8 (23) sequenze possibili: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.8 bit: 256 (28) sequenze possibilin bit: 2n sequenze possibili8 bit 1 byteFederica Baroni - UnibgQuante informazioni? 1 bit: 0 1 2 info 2 bit 00 01 10 11 4 info 3 bit 000 001 010 011 100 101 110 111 8 info n bit 2n infoFederica Baroni - Unibg6

28/02/2018Multipli nel sistema binarioPrefissoSistema binarioKilo210 ( 1024)Mega220 ( 1024 x 1024)Giga230Tera240Peta250Exa260Zetta270Yotta280 La capacità di memoria di uncalcolatore si misura in bit (b),byte (B) o multipliFederica Baroni - UnibgElaborazione dell’informazione Creazione (codifica) Modifica/eliminazione Confronto (se.allora.) Conservazione (memorizzazione) Trasmissione (diffusione)Codificadell’informazione(dati) su supportoTrasformazionefisica del supporto(nuovi dati)Processo che si avvale dialgoritmi sequenze diistruzioni (in ling formale)che indicano le operazionida eseguire (es.addizioniin colonna)Decodifica dei dati(nuovainformazione)Federica Baroni - UnibgAutomazioneCalcolatoreCalcolatrice- Memoria- Dati- IstruzioniCarta e pennaFederica Baroni - Unibg7

28/02/2018Linguaggi di programmazione:Linguaggi formali progettati per descrivere algoritmi (istruzioni) inmodo da poter essere eseguiti da un moderno calcolatore Sintassi semplice Semantica limitata Assenza di ambiguitàEs. Basic, Pascal, C, C , Java.Federica Baroni - UnibgSistemi per l’elaborazione: storia Dita (10), falangi (12) abaco (rappresentazione numerica posizionale): 2000 a.c. regolo calcolatore (strumento di calcolo analogico): XVII – XX sec Pascalina (calcolatrice meccanica): 1642 macchina analitica (primo calcolatore programmabile): 1812 Dalla meccanica a disp elettrici: II Guerra Mondiale Colossus (primo calcolatore tot. elettronico): 1943-44 [Inghilterra] ENIAC: 1943-1945 [USA] EDVACFederica Baroni - UnibgRegolo calcolatoreFederica Baroni - Unibg8

28/02/2018PascalinaFederica Baroni - UnibgGeneral – purpose versatilitàENIAC Primo calcolatoreelettronico universale 18.000 valvole/30tonnellate (5000 add/sottal secondo) programmabile da 6persone su singoliinterruttori e cavettiFederica Baroni - UnibgEDVAC Aritmetica binaria vsdecimale Unico dispositivo dimemorizzazione per datie istruzioni Rif. all’architettura di vonNeumannFederica Baroni - Unibg9

28/02/2018Miniaturizzazione or1955-1965Circuiti integrati (microchip)1965-1980MicroprocessoriAnni ‘60 Grandi centridi calcolo Macchinecostose Specialisti1980-Anni ‘70Anni ‘80 Informaticacentralizzata Unelaboratoreper moltiutentiAnni ’90 – Oggi Elaboratoremonoutenteper tutti Interfacciagraficafacilitata1984 Computer rete Internet Web Web 2.0 Multimedia CloudFederica Baroni - UnibgPersonal ComputerFederica Baroni - UnibgLegge di Moore (1965)Il nr di transistor inun circuitoraddoppia ogni 2anni circaFederica Baroni - Unibg10

28/02/2018Calcolatore Macchina fisica: hardware (ferraglia) Macchina virtuale: software (istruzioni) Sistema di diffusione di informazioni: Web Comunicatore bidirezionale: Web 2.0[Lazzari, 2012]Federica Baroni - UnibgArchitettura di Von Neumann John von Neumann (1903-1957): matematico ungherese Progetto ENIAC EDVAC Bozza preliminare dell’architettura di nuovo modello di calcolatore Modello alla base dei calcolatori digitaliCalcolatore universale versatilità, multiusoDispositivo di memorizzazione in cui DATI e ISTRUZIONI hanno la stessacodificaAritmetica binariaSeparazione tra dispositivi di MEMORIZZAZIONE ed ELABORAZIONEFederica Baroni - UnibgCalcolatoreSottosistemi che compongono il calcolatoreProcessore (CPU)Trasforma i dati (inmemoria) eseguendoistruzioni (in memoria)MemoriaCelle che possonocontenere dati o istruzioniInterfacciaInterazioneutente/macchina (I/O)BusCanale per lo scambio di infoFederica Baroni - Unibg11

28/02/2018Macchina di Von NeumannInputPossibile collo dibottiglia di vonNeumann: CPU (elab) bus (trasferimento) seelaborazioni semplici sugrande massa di datiMemoriaCPUFederica Baroni - UnibgOutputOperazioni su istruzioni(codifica in binario)Insieme di istruzioni linguaggio macchinaCalcolatori compatibilise CPU con lo stesso l.m.HW/SW: terminologia «Componente dura» (hw) ferraglia «Componente morbida» (sw) Alan Turing II GM (istruzioniquotidiane per configurare Enigma scritte su carta solubile daitedeschi) istruzioni ( dati)Federica Baroni - UnibgStruttura del hedamadreFederica Baroni - Unibg12

28/02/2018Scheda madreFederica Baroni - UnibgHw1. Processore (CPU)2. Memoria centrale (RAM)3. Memorie di massa- Dischi e nastri magnetici (es.Disco rigido)- Dischi ottici- Memorie flash4. Periferiche-Tastiera; dispositivi di puntamentoVideo; audioStampanti; dispositivi per acquisizione imgPeriferiche combinateFederica Baroni - Unibg1. Processore (CPU) Central Processing Unit Esegue istruzioni (in binario) prese dalla memoria centrale Modifica dati (in binario); risultati scritti nella memoria centrale Sfrutta registri (piccole veloci unità di memorizzazione interne) Ciclo (continuo) di 4 attività Operazioni scandite da dispositivo «clock» (impulso elettrico regolare) frequenza di clock (hertz): n.di impulsi al secondo (oggi GHz:miliardi) velocità CPUFederica Baroni - Unibg13

28/02/2018 Memorizza l’istruzione nel registroIR (Instruction Register) Il PC (Program Counter) garantiscel’ordine di esecuzione, normalmentesequenzialeCiclo del processoreLetturadell’istruzionedalla memoriaScrittura nellamemoriaDecodificadell’istruzioneEsecuzione Quale operazione eseguire Su quali datiALU (Arithmetic Logic Unit) circuiti che eseguono leoperazioni elementariFederica Baroni - Unibg2. Memoria centrale (RAM) Random Access Memory Centrale vs. «memorie secondarie» o «di massa» Interagisce con la CPU per leggere e scrivere istruzioni e dati (inbinario) Insieme di unità elementari di memorizzazione (celle), ciascunaidentificata da un indirizzo numerico (in binario)Memoria aggiuntiva ROM: Read Only Circuiti integratiMemory «Memoria di sola lettura» non Volatilità, rapido accessovolatile Contiene istruzioni di Accesso diretto (random access)inizializzazione all’avvio funzioni didiagnosiFederica Baroni - UnibgMemorie: tipi di accesso Sequenziale: per leggere una cella bisogna leggere quelle che laprecedono (es. nastri magnetici) Diretto: accesso immediato, dato un indirizzo di cella (RAM) Misto: diretto sequenziale (dischi magnetici) Associativo (memorie cache): accesso guidato dal contenuto ricercatosu più celleFederica Baroni - Unibg14

28/02/20183. Memorie di massa (o secondarie) Dispositivi per la memorizzazione Memoria persistente Maggior capacità, minor costo, tempi di accesso più lunghi Rimovibili o fisse Contenuto più prezioso del supporto backup!Federica Baroni - UnibgDischi e nastri magnetici Supporto con superficie con strato ferromagnetico testina chemagnetizza/scrive e legge i dati1. Disco rigido «Hard disk»: uno o più dischi («piatti») interno oesterno; diametro di 3,5’’ per desktop e 2,5’’ per notebook;capacità da 100 GB a 2 TB Formattazione (primo uso) Deframmentazione (riorganizzazione dei blocchi) Ridondanza (duplicazione dati su più supporti)2. Nastro magnetico (sequenziale; oggi per backup)Federica Baroni - UnibgDischi ottici Supporti rimovibili in appositi drive (lettori) letti con luce laser Traccia a spirale su superficie iridescente; pit (fosse) / land (sup pianatra i pit) testina ROM: sola lettura WORM: scrivibili (masterizzatore) RW: riscrivibili CD (anni ’80: 700MB) DVD (anni ’90: 4,7GB -8,5GB) Blu-ray Disc (anni 2000: 25 – 50GB; HD)Federica Baroni - Unibg15

28/02/2018Memorie flash EEPROM Electrically: contenuto scritto («programmato») o cancellatoe riprogrammato per processi elettrici Costi e dimensioni contenute, buona capacità Memory card Drive USB non più di 1.000.000 di operazioni di scritturaFederica Baroni - UnibgPrincipio di località vs. collo di bottiglia Principio di località temporale: un programma facilmente torna ariusare la stessa cella quando rieseguito Principio di località spaziale: un programma facilmente usa cellevicine Una cache per M è una memoria più piccola e veloce di M, chemantiene copia degli ultimi dati usati in MVelocitàEfficienzaFederica Baroni - UnibgGerarchie di memoria registri della CPU (in CPU, centinaia di byte) cache di livello 1 (in CPU, decine di KB) cache di livello 2 (in CPU, 512KB) cache di livello 3 (in CPU, 2MB) memoria centrale dischi interni dischi esterni velocità- capacità- velocità capacitàFederica Baroni - Unibg16

28/02/20184. Periferiche Dispositivi connessi all’unità centrale; supportano l’I/O Apposita interfaccia (es. integrata nella scheda madre in PC o suschede di espansione in laptop) collegata al bus e al dispositivoDue tipi di comunicazione interfaccia – dispositivo: Seriale: 1 canale 1 bit alla volta Parallela: più canali simultanea trasmissione di gruppi di bit (1byte) Per un tipo di dispositivo possibili diverse interfacce (es.stampante) USB oggi standardFederica Baroni - UnibgConnettori: tipologie connettori parallel ATA (HD, lettore CD, masterizzatore)connettori serial ATA e SCSI (HD)2 connettori PS/2 (tastiera viola e mouse verde)connettore VGA (o DVI) (video)connettori minijack (audio)connettore seriale RS-232 (mouse, modem, terminale seriale)porta parallela (centronics rosa per stampante)connettore RJ11 (modem/fax interno a linea telefonica)connettore RJ45 (interfaccia di rete)connettori USBconnettore FireWire (IEEE 1394) (simile a USB per dispositivi multimediali)dispositivo IrDA (infrarossi) e Bluetooth (onde radio)Federica Baroni - UnibgTastiera Input Tasti alfanumerici; tasti modificatori usati in combinazione con altri(es. Maiuscolo , Alt Gr ); tasti funzione per comandi rapidi in swapplicativo (es. F5 ); tasti freccia nell’editing Integrata o esterna (via cavo o wireless)Federica Baroni - Unibg17

28/02/2018Video OutputMatrice di pixelCPU – scheda grafica (mappa dello schermo per gestione info) – schermoDimensione dell’immagine: diagonale in pollici (4’’, 15’’, 19’’, 27’’)Rapporto d’aspetto: rapporto b/a (4:3, 16:9)Risoluzione: nr di pixel visualizzabili (1024x768, 1280x1024.)Profondità di colore, luminosità, contrasto, frequenza di aggiornamento,angolo di visibilità Raggi catodici, cristalli liquidi, plasmaFederica Baroni - UnibgDispositivi di puntamento Input GUI: interfaccia grafica Interazione tramite puntamentocon oggetti grafici (controlli,interattori o widget) interazione point-and-click Mouse (meccanico o ottico) Trackball Joystick Touchpad Pointing stick Tavoletta grafica TouchscreenFederica Baroni - UnibgStampante Output Formato (A4 plotter) Colori (monocromatiche, a colori) Risoluzione DPI (punti per pollice) Velocità ppm (pages per minute) Multifunzione, di rete Getto, laser, impatto, 3DFederica Baroni - Unibg18

28/02/2018Acquisizione immagini Input Digitalizzazione (codifica in pixel di un’img) Scanner piano / manuale / per pellicola Risoluzione ppi (pixels per inch) 1200 / 5400 Riconoscimento ottico dei caratteri (OCR) Macchine fotografiche/videocamere digitali Lettori di codici a barreFederica Baroni - UnibgGestione dell’audio Input/output Convertitore digitale-analogico per invio del suono ad amplificatori ecuffie Suoni sintetizzati o campionati (da strumenti tradizionali) Sintesi vocale (testo parlato) Riconoscimento vocale (parlato testo) VoIP (Voice over Internet Protocol) Media center Dispositivi portatili (lettori mp3)Federica Baroni - UnibgCombinazione di periferiche Sistemi di realtà virtuale/realtà aumentata Google Glass CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) LIMFederica Baroni - Unibg19

28/02/2018Caratteristiche calcolatori (classi) velocità capacità di memoria affidabilità sicurezza periferiche connettività dimensioni (trasportabilità) modularità (sostituzione perstandardizzazione) scalabilità (sostituzione permiglioramento) semplicità di interazione dotazione software prezzoFederica Baroni - UnibgPersonal computer (PC) Anni ‘70 Mono-utente Home computer Per non esperti con programmi pacchettizzati Desktop Tower Small form factorFederica Baroni - UnibgLaptop Mobilità Componenti integrati Notebook Subnotebook Ultrabook Netbook Tablet PC (tablet)Federica Baroni - Unibg20

28/02/2018PDA (Personal Digital Assistant)(palmtop, handheld, pocket PC) su un palmo di una mano tablet a dimensioni ridotte smartphone (PDA telefono cell)Federica Baroni - UnibgIntrattenimento/alte prestazioni Console per videogiochi Media center Workstation (es. CAD, elaborazioni matematiche, etc.)Federica Baroni - UnibgComputer multiutente Client/server Videoterminale Minicomputer Mainframe SupercomputerFederica Baroni - Unibg21

28/02/2018Istruzioni e algoritmo Memoria: Dati istruzioni per l’elaborazione (software) Algoritmo: sequenza di istruzioni (elementari) che un esecutore(calcolatore) deve seguire (ordine ben preciso input – elaborazione –output); linguaggio comprensibile (o tradotto in linguaggio noto), nonambiguo, con numero finito di istruzioni e in un tempo finito;deterministico (input su stessi dati output); parametrico (risolve nonun solo problema, ma classi di problemi)Federica Baroni - UnibgLinguaggi di programmazione Linguaggio di programmazione: linguaggio formale impiegato perdescrivere algoritmi in modo da poter essere eseguiti da uncalcolatore Programmatore: «insegna» algoritmi ai calcolatori scrivendoprogrammi (file di testo) Linguaggio macchina: linguaggio di programmazione (linguaggio dellaCPU; sequenze di bit) linguaggio assemblatore (1 istruzione inbinario codifica inglese)Programma assemblatore: I (in ling assemblatore) O (linguaggiomacchina)Federica Baroni - UnibgTraduttori Linguaggi di programmazione di alto livello (es. Basic, Pasca, Java.PROGRAMMA SORGENTE) mediati da traduttori in linguaggiomacchina (PROGRAMMA OGGETTO): Traduttori: traducono e consentono di eseguire lo stesso programmasu calcolatori diversi (macchina astratta vs macchina fisica) Compilatore: intero programma Interprete: singole istruzioni eseguite direttamenteFederica Baroni - Unibg22

28/02/2018Macchina di Turing Dispositivo (astratto) per l’elaborazione dell’informazione finalità: studiare le proprietà dell’elaborazione automaticadell’informazione e degli algoritmi alfabeto finito di simboli nastro di lunghezza infinita diviso in celle testina in grado di leggere e scrivere le celle insieme finito di stati (stato iniziale e finale) registro di stato (stato corrente) tabella delle azioni (registro delle azioni)Federica Baroni - UnibgIngegneria del software e licenze Ciclo di vita del software Software house Licenza d’uso: uso limitato, copia vietata Licenza shareware: in prova per un certo tempo Licenza freeware: distribuito gratuitamente Software libero e software open source: distribuito gratuitamente conla versione sorgente per studio, modifiche e ridistribuzioneFederica Baroni - UnibgTipologie di software Sw di base: interazione utente-calcolatore (sistema operativo,compilatori e assemblatori) Sw applicativo: applicazioni che supportano l’utente in specifici campiapplicativi (spesso in pacchetti)Federica Baroni - Unibg23

28/02/2018Sw applicativo videoscrittura gestione di fogli elettronici produzione di presentazionimultimediali desktop publishing (volantini,brochure, .) gestione di basi di dati editor web grafica e fotoritocco realizzazione di diagrammi gestione finanziaria organizer project management applicazioni legate a Internet e alweb (browser, posta elettronica,peer2peer, .) OCR CAD videogiochi fruizione e manipolazioneaudio/videoFederica Baroni - UnibgSistema operativo Utilizzo generaleonucleo (kernel): CPU Interazione h-mogestore della memor

Cap. 1 Fondamenti di informatica e hardware Cap. 2 Il software Cap. 3 La rappresentazione dei dati per le scienze umane Cap. 4 Dalle reti a Internet Cap. 5 Il World Wide Web Parte II - Temi per le scienze umane Cap. 6 La computazione linguistica Cap. 7 Arte e beni culturali nell'era digitale Cap. 8 Biblioteconomia e ricerca delle informazioni .

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