Informatica
Lezione 1
Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e
dell'educazione (laurea triennale)
Anno accademico: 2007-2008
Docente
•
•
•
•
Jeremy Sproston
[email protected]
Telefono: 0116706772
Ufficio 33, Dipartimento di Informatica, Corso
Svizzera 185 (entrata: via Pessinetto 12)
• Ore di ricevimento: Mercoledì 10:30 – 12:30
• Sito web: http://www.di.unito.it/~sproston/
Orario
• Dal 1/10/07 al 23/10/07:
– Lunedì 16:00 – 18:00, Aula 4 bis
– Martedì 16:00 - 18:00, Aula 4 bis
• Dal 12/11/07 al 11/12/07:
– Per gli studenti con il cognome che comincia con una lettera
compresa tra A e L:
• Lunedì 9:00 - 11:00, Aula 9, corso San Maurizio 31/a
– Per gli studenti con il cognome che comincia con una lettera
compresa tra M e Z:
• Martedì 14:00 - 16:00, Aula 9, corso San Maurizio 31/a
• Due altre lezioni si terranno nel periodo 12/11/07 21/12/07 (orario da definire)
Testi consigliati
• Testo principale:
– L. Console, M. Ribaudo, U. Avalle. Introduzione
all'informatica (3 ed), UTET libreria, Torino, 2004
• Testo secondario:
– L. Snyder. Fluency - Conoscere e usare
l'informatica, Addison Wesley, 2006
• Versione inglese: L. Snyder. Fluency with Information
Technology: Concepts, Capabilities, and Skills (2nd
edition), Pearson Addison Wesley, 2005 (oppure 3rd
edition, 2007)
Testi consigliati
• Altri testi:
– S. Sawyer, B. Williams. Tecnologie
dell’informazione e della comunicazione, McGrawHill, 2002
• Versione inglese: S. Sawyer, B. Williams. Using
Information Technology - A Practical Introduction to
Computers & Communications (Introductory Version) (6
ed), McGraw-Hill, 2005
– D. Curtin, K. Foley, K. Sen, C. Morin. Informatica
di base (3 ed), McGraw-Hill, 2005 (oppure 2 ed,
2003)
Sito web
• Sito web del corso:
http://www.di.unito.it/~sproston/Psicologia/0708/psi0708.html
• I lucidi del corso, esercizi, esiti degli esami scritti, e
altri materiale saranno disponibile al sito web
Obiettivi del corso
• Un approfondimento dei concetti di base
dell’informatica
– Una parte “teorica” su codifica delle informazioni, il
hardware, il software, e le reti di calcolatori
– Una parte “applicativa” sull’uso di programmi
applicativi per l'elaborazione di testi (Word), la
creazione di presentazioni (PowerPoint), fogli
elettronici (Excel), navigazione nella WWW
Obiettivi del corso
• Parte teorica:
– Approfondire nostra conoscenza dei
computer e delle reti dei computer
– Quindi, lavorare con il computer in un
modo più consapevole ed efficiente
• Parte applicativa:
– Avere (più) esperienza con alcuni
programmi applicativi spesso usati
all’università e al lavoro
Relazione tra il corso e l’ECDL
• ECDL: la Patente Europea del Computer
– È un certificato adottato dall'Unione Europea quale standard
di alfabetizzazione informatica
• Comprende 7 moduli:
1. Concetti di base della tecnologia dell'informazione
2. Uso del computer e gestione dei file
3. Elaborazione testi
4. Foglio elettronico
5. Basi di dati
6. Strumenti di presentazione
7. Reti informatiche
Relazione tra il corso e l’ECDL
• Molti, ma non tutti, degli argomenti dell’ECDL
saranno trattati in questo corso
– I basi di dati (modulo 5) non sono trattati in questo corso
• Vice versa, vedremo alcuni argomenti che non fanno
parte dell’ECDL
• È possibile seguire l’ECDL all’università:
– Si può inserire l’ECDL nel carico didattico e pagare una
tassa con la seconda rata
• Due livelli di competenze:
– ECDL Start (4 moduli, vale 2 CFU)
– ECDL Full (7 moduli, vale 4 CFU)
Esami
• Esame scritto: 90 minuti, basato sulla parte “teorica” del corso
– Domande a risposta multipla (20 punti)
– Domande aperte (10 punti)
• Esame orale/applicativo: basato sulla parte “applicativa” del
corso
– Creare un documento (preparato con Word) oppure una
presentazione (preparato con PowerPoint) prima dell’esame
– L’argomento del documento/presentazione non è importante (se
avete dei dubbi, preparare una presentazione sulla psicologia
oppure sull’informatica)
– Deve essere mandato a Jeremy Sproston via email circa una
settimana prima dell’esame orale/applicativo (ogni appello avrà una
scadenza entro quale il lavoro deve essere mandato, sempre circa
7 o 8 giorni prima dell’appello)
– …
Esami
• Esame orale/applicativo:
– …
– Gli studenti devono essere in grado di riprodurre gli effetti (di
formattazioni, colori, immagini ecc.) contenuti nel loro documento o
nella loro presentazione anche durante l'esame orale
– La dimensione ideale per un documento di Word è tre pagine
(almeno nel contesto di quest’esame); per una presentazione di
PowerPoint la dimensione ideale è sette diapositive
– Per la valutazione del documento/presentazione si prenderanno in
considerazione il numero e la complessità degli effetti contenuti
– Esercizi con Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft PowerPoint
Il computer
Informazioni
(cifre, testi,
immagini, suoni,
ecc.)
Informazioni
utili (per esempio
riepiloghi, totali,
ecc.)
Programma
• Computer: macchina programmabili, multiuso
• Accetta informazioni e li elabora o manipola creando
informazioni utili
• Programma, una sequenza di istruzioni che descrive come il
computer elabora o manipola informazioni
L’uso dei computer
• A casa:
– Elettrodomestici
– Immagini digitali nei
televisori, suono digitale nei
compact disk
• Mezzi di trasporto
• Sistemi informativi (basi di
dati): supermercati,
biblioteche, sul personale di
un’organizzazione ecc.
• Fabbriche: dispositivi
automatici (robot) guidati dai
computer
• …
L’uso dei computer
• Ospedale: analisi, chirurgia
• Ufficio: video-scrittura, contabilità
• Comunicazione di massa: editoria elettronica, gli
effetti speciali in cinema e TV
• Ecc. …
Un po’ di storia
• Circa 2400 a.C.: L’invenzione del abaco
• 1621 d.C.: L’invenzione del regolo
• 1642: Blaise Pascal crea la prima macchina
meccanica per il calcolo delle somme
• 1833: Macchina
differenziale di Babbage
(una sorta di calcolatrice
automatica)
Un po’ di storia
• 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
• 1945: Proposta dell’architettura
“general purpose” (macchina di
von Neumann)
Un po’ di storia
• 1946: Primo computer elettronico negli Stati Uniti
(ENIAC)
Un po’ di storia
• 1952: Il computer UNIVAC prevede correttamente l’elezione del
presidente americano Eisenhower
• 1967: La prima calcolatrice portatile
• 1969: Nasce le rete ARPANET che darà l’origine a Internet
• 1981: IBM introduce i personal computer
• 1982: Computer portatili, compact disk
• 1984: La prima stampante laser, il desktop publishing
• 1985: Telefoni cellulari
• 1993: Desktop multimediali
• 1994: Trasmissione wireless (senza fili) per il computer portatili
• 1998: Inizia la transizione dalle videocassette ai DVD
• …
Direzioni dello sviluppo dei computer
• Tre direzioni dello sviluppo dei computer:
– Miniaturizzazione
– Velocità
– Economia
• Informatica pervasiva: per esempio, i “microcontroller” sono
contenuti nei dispositivi elettronici “intelligenti”:
– Negli elettrodomestici (forno, microonde, lavatrice, lavastoviglie, TV,
lettore CD/DVD ecc.)
– Nelle automobili, nei aerei ecc.
– Nelle lettori MP3, nei telefoni cellulari ecc.
– …
• Convergenza con la telecomunicazione
– Per esempio, la TV/il cellulare con accesso a Internet
Informatica
Informatica:
la scienza della rappresentazione e
dell'elaborazione dell'informazione
• L'informazione: la sua codifica; le tecniche per
raccoglierla, memorizzarla, distribuirla, trasformarla...
• Il computer: il suo funzionamento, le possibilità che
offre per la trasformazione dell’informazione, le
tecniche di utilizzo...
• La comunicazione: tra computer, tra persone
(mediata dal computer)
Computer
Hardware + Software
Hardware e software
• Hardware:
– Struttura fisica (architettura) del calcolatore
formata da parti meccaniche, elettriche,
elettroniche
• Software - componente del calcolatore
costituita dai:
– Programmi di base per la gestione del sistema
– Programmi applicativi per l’uso del sistema
(possono usare i programmi di base)
Hardware: architettura dei
computer (in breve)
• In un computer possiamo distinguere quattro
unità funzionali:
–
–
–
–
Il processore
La memoria principale
La memoria secondaria
I dispositivi di input (inserimento)/output
(restituzione di risultati)
• Il processore e la memoria principale
costituiscono l’unità centrale del computer
Componenti principali di un
computer
Processore
Memoria
principale
Unità centrale
Stampante
Tastiera e monitor
Periferiche di input/output
Memoria secondaria
(o di massa)
L’uso dell’informazione
• Un computer deve:
– Memorizzare l’informazione
• Usando la memoria principale/secondaria
– Elaborare l’informazione
• Usando il processore
– Fare l’input/output dell’informazione
• Usando i dispositivi di input/output
Tipi di informazione
• Esistono vari tipi di informazione, di natura e forma
diversa, così come rappresentazioni diverse della
stessa informazione
– La scelta della rappresentazione è in genere vincolata al tipo
di utilizzo ed al tipo di operazioni che devono essere fatte
sulle informazione stesse
Tipi di informazione
• Il computer memorizza ed elabora informazioni che
devono essere rappresentate in una forma gestibile
• Rappresentazione digitale
– Originariamente “rappresentazione digitale” significava:
rappresentare l’informazione con le cifre decimale (cifre
0,1,2,…,8,9)
– Oggi “rappresentazione digitale” significa: rappresentare
l’informazione per mezzo di bit (cifre 0,1): la
rappresentazione binaria
– Più in generale “rappresentazione digitale” significa:
rappresentare l’informazione per mezzo di simboli
Rappresentazione binaria
codifica
rappresentazione
binaria
informazione
decodifica
Mondo esterno
Computer: memorizzazione,
elaborazione
Rappresentazione binaria
• L’entità minima di informazione che possiamo trovare
all’interno di un elaboratore prende il nome di bit
– Binary digit – cifra binaria
– Un bit può assumere due valori (0 e 1)
• Rappresentazione binaria:
– Solo due simboli (0 e 1)
• Perché usiamo la rappresentazione binaria?
• Perché le informazioni rappresentate nel sistema
binario possono essere elaborate secondo vari criteri
e con vari strumenti …
Perché la rappresentazione
binaria?
• I due simboli (0 e 1) possono essere rappresentate da:
Due stati di
polarizzazione di una
sostanza
magnetizzabile
Due stati di carica
elettrica di una
sostanza
Perché la rappresentazione
binaria?
• I due simboli (0 e 1) possono essere rappresentate da:
Al passaggio/non
passaggio di corrente
attraverso un cavo
conduttore
Al passaggio/non
passaggio di luce
attraverso un cavo ottico
Rappresentazione binaria
• In generale: la rappresentazione binaria è basato
sulla presenza o assenza di un fenomeno fisico (in
un certo luogo, a un certo punto di tempo)
• Discreta: non esiste alcuna gradazione di valore
– Il fenomeno è presente oppure assente, con nessuna via di
mezzo
• La logica è la base del funzionamento del computer
(dal testo di Snyder):
– “Associando il valore vero con la presenza di un fenomeno e
il valore falso con la sua assenza, possiamo implementare il
mondo logico per mezzo del mondo fisico.”
Codifica dell’informazione
• Per poter rappresentare un numero maggiore di
informazione si usano sequenze di bit
• Per esempio, per rappresentare quattro informazioni
diverse possiamo utilizzare due bit che ci permettono
di ottenere quattro configurazione distinte
00
01
10
11
Codifica dell’informazione
• Il processo secondo cui si fa corrispondere ad un’informazione
una sequenze di bit prende il nome codifica dell’informazione
codifica
dell’informazione
rappresentazione
binaria
informazione
decodifica
Codifica binaria
• Esempio - un esame può avere quattro
possibili esiti:
ottimo, discreto,
sufficiente, insufficiente
• Codifico (due bit):
–
–
–
–
ottimo con
discreto con
sufficiente con
insufficiente con
00
01
10
11
Codifica binaria
• Esempio - otto colori: nero, rosso, blu, giallo,
verde, viola, grigio, arancione
• Codifico (tre bit):
–
–
–
–
–
–
–
–
nero con
rosso con
blu con
giallo con
verde con
viola con
grigio con
arancione con
000
001
010
011
100
101
110
111
Codifica binaria
• Esempio - otto colori: nero, rosso, blu, giallo,
verde, viola, grigio, arancione
• Codifico (tre bit):
–
–
–
–
–
–
–
–
nero con
rosso con
blu con
giallo con
verde con
viola con
grigio con
arancione con
000
001
010
011
100
101
110
111
Questo è solo un
esempio di 8
colori: vedremo
come i colori sono
rappresentati in
HTML …
Codifica binaria
• Con 2 bit si codificano 4 informazioni
(22)
• Con 3 bit si codificano 8 informazioni
(23)
• …
• Con N bit si possono codificare 2N
informazioni differenti
Codifica binaria
• Se il problema è quello di dover
rappresentare M informazioni differenti si
deve selezionare il numero di N bit in modo
tale che
2N  M
• Esempio: per rappresentare 40 informazioni
differenti devo utilizzare 6 bit perché
26 = 64
– 5 bit non sono sufficienti perché 25 = 32
Codifica binaria
• Esiste una particolare aggregazione di bit che è
costituita da 8 bit (28 = 256 informazioni) e prende il
nome di byte
• Di solito si usano i multipli del byte
Kilo
KB
210 (~ un migliaio, 1024 byte)
Mega
MB
220 (~ un milione, 1KB x 1024)
Giga
GB
230 (~ un miliardo, 1MB x 1024)
Tera
TB
240 (~ mille miliardi, 1GB x 1024)
Peta
PB
250 (~ miliardo miliardi, 1TB x
1024)
Codifica dei caratteri
• Alfabeto anglosassone
–
–
–
–
–
Lettere maiuscole e minuscole
Cifre numeriche (0, 1, 2, …, 9)
Simboli di punteggiatura (, . ; : ! “ ? …)
Segni matematici (+, -, {, [, >, …)
Alcuni caratteri nazionali (à, è, ì, ò, ù, ç, ñ, ö, …)
può essere codificato usando un byte (220 caratteri
circa)
• Il metodo di codifica più diffuso tra i produttori di
hardware e di software prende il nome Extended
ASCII (ASCII = American Standard Code for
Information Interchange)
Codifica dei caratteri
(Extended ASCII)
• Per tutti i codici di
Extended ASCII,
vedere Console et
al. oppure Snyder
Extended ASCII Simbolo
00000000
NUL (spazio bianco)
…
…
00111110
>
00111111
?
01000000
@
01000001
A
01000010
B
01000011
C
…
…
Codifica delle parole
• Parole sono sequenze di caratteri
• Codifica della parole cane
01100011
c
01100001
a
01101110
n
01100101
e
• Il problema inverso: data una sequenza di bit,
il testo che essa codifica può essere ottenuto
nel modo seguente:
– Si divide la sequenza in gruppi di otto bit (byte)
– Si determina il carattere corrispondente ad ogni
byte
Codifica dei caratteri
• Abbiamo considerato il codice:
– Extended ASCII: 8 bit per carattere
– È stato basato dal codice ASCII: 7 bit per carattere
• Il codice ASCII non include à, è, é, ì, ò, ù, per esempio
• Un altro codice:
– UNICODE, 16 bit per carattere (Extended ASCII +
caratteri etnici)
– 216 = 65.536 simboli
Codifica dell’informazione
• Quanti bit si devono utilizzare per
rappresentare 300 informazioni distinte?
• Dati 7 bit per la codifica, quante informazioni
distinte si possono rappresentare?
• Quanti byte occupa la parola “psicologia” se
la si codifica utilizzando il codice Extended
ASCII?