INFORMATICA GENERALE a.a. 2006/2007 COGNOMI A-L Informatica Generale S.A. Silvano Antonelli -Ricevimento : • durante il corso: Martedì ore 15.30 presso Dipartimento di Informatica, Largo Pontecorvo 2 Stanza 394 • Per appuntamento posta elettronica : [email protected] Pagina web : (programma, esami, date appelli…) http://www.di.unipi.it/~antonell/ 1 Testi di riferimento Informatica Generale S.A. – Dennis P. Curtin, Kim Floley, Hunal Sen, Cathleen Morin “Informatica di base” 3/ed, McGraw-Hill,2005 – M.R. Laganà, M- Righi, F. Romani " INFORMATICA Concetti e sperimentazioni" , Apogeo ,2003 – L. Console, M. Ribaudo , U. Avalle" Introduzione all'informatica" , UTET Libreria, Torino,2004 – D. Sciuto, G. Buonanno, W. Fornaciari, L. Mari " Introduzione ai sistemi informatici", McGraw-Hill,1997 – P. Tosoratti , G. Collinasi "Introduzione all'informatica", Seconda Edizione, Casa Editrice Ambrosiana , Milano 2 Prime domande Informatica Generale S.A. A. Cosa è l’Informatica? B. Perché introdurla in ambienti umanistici? 3 Prime risposte A Informatica Generale Informatica = Informazione+automatica S.A. 4 Dati e informazioni Informatica Generale S.A. INFORMAZIONE dato al quale si attribuisce un significato particolare Es : un testo Registrato: su carta, inciso Trasmesso: via rete, per posta, letto… 5 Informazione :Rappresentazione Informatica Generale S.A. trascrizione ,registrazione memorizzazione dell’informazione su supporti materiali passivi es: la scrittura, un CD che registra un motivo, un elenco telefonico… – …..secondo una opportuna codifica… es: le convenzioni di rappresentazione dei caratteri, il formato del CD, la struttura dei campi cognome,nome etc. per ogni singolo utente 6 Informazione Informatica Generale S.A. numeriche 1.243.740 alfabetiche Azzurra Rossi alfanumeriche Via Verdi, 17 Porto Azzurro iconiche e grafiche sonore 7 Informazione+automatica Informatica Generale S.A. Elaboratore , Calcolatore : un supporto attivo per la rappresentazione di informazione che può – (1) raccogliere impressionati quantità di dati es: tutto l’archivio del British Museum – (2) rendere disponibili questi dati in modo istantaneo e con prospettive diverse a utenti diversi e in parti diverse del mondo 8 Informazione+automatica Informatica Generale S.A. Elaboratore , Calcolatore : – (3) registrare più tipi di dati: testi , numeri, suoni, immagini – (4) elaborare automaticamente la rappresentazione dei dati in modo da • presentarli in modo diverso a diversi soggetti • di prendere delle decisioni in base alle proprietà degli oggetti rappresentati Es. stampare vari certificati - verificare se un libro è in prestito - mettere in ordine alfabetico - trovare il maggiore in una sequenza di numeri 9 Informazione+automatica Informatica Generale -(5) Peculiarità del Calcolatore – programmabilità : capacità di specializzare il dispositivo per attività complesse di elaborazione dell’informazione di natura estremamente più varia mediante “procedimenti” , “ricette” per elaborare questi dati – La rappresentazione è uniforme : ogni cosa è rappresentata da una sequenza di zeri (0) e di uni (1) – La parte che realizza l’elaborazione è in grado di interpretare e realizzare i passi richiesti dalle ‘ricette’ (calcolatori ‘general purpose’) S.A. 10 Informazione+automatica Informatica Generale S.A. -(5) Peculiarità del Calcolatore – Per specializzare il calcolatore per un nuovo compito ‘basta’ • • • immaginare una nuova ‘ricetta’ (detta algoritmo) rappresentare l’algoritmo in modo che sia comprensibile alla macchina (cioè fornire il programma che realizza quell’algoritmo) chiedere alla macchina di decodificare il programma (cioè risalire dalla codifica ai passi di cui è composto) ed eseguirlo (cioè portare a termine i passi richiesti) 11 Informazione+automatica Informatica Generale S.A. INFORMATICA = trattamento automatico delle informazioni 12 Informazione+automatica Informatica Generale S.A. raccolta Trattamento memorizzazione elaborazione 13 Prime risposte B Informatica Generale S.A. - Conoscere e utilizzare correttamente i principali strumenti informatici software (i programmi) e hardware (parte fisica) - Conoscere i principi generali di funzionamento del calcolatore per: –Utilizzarlo correttamente al massimo delle capacità –Decidere in modo informato se può essere o meno di aiuto per realizzare un certo compito 14 Prime risposte B Informatica Generale Software Hardware S.A. SISTEMA DE ELABORAZIONE 15 Prime risposte B Informatica Generale SOFTWARE Insieme di programmi • funzionamento • applicativi HARDWARE Parte fisica di un sistema di elaborazione S.A. 16 Prime risposte B Informatica Generale S.A. –Capire le differenze ed i limiti delle diverse macchine in commercio –Seguire e possibilmente comprendere l’evoluzione turbinosa del settore e le capacità delle macchine future (i principi fondamentali cambiano i modo molto più lento del prodotto o dell’applicativo) –Evitare : • di provocare danni • di essere infettati da virus • di essere intasati dalla posta elettronica 17 Prime risposte B Informatica Generale S.A. TERMILOGIA Desktop / Tower Processore CPU Frequenza : 550 /1000…Mhz 2G Memoria RAM : 128 /256… Mb Memoria ROM Floppy Disk : 3.5” 1.44 Mb Hard Disk : 6-8-…200 …Gb Porte seriali e parallele Slot disponibili : 2 18 Prime risposte B Informatica Generale S.A. TERMILOGIA CD-ROM DVD Modem Mouse Scanner Masterizzatore Reti Internet …… 19 Prime risposte B Informatica Generale S.A. TERMILOGIA HTML WWW FTP E-MAIL WORD ACCES EXCEL ………. TELNET 20 Storia Informatica Generale S.A. 1642 - macchina addizionatrice Blaise Pascal 1623-1662 21 Storia (2) Informatica Generale DIFFERENCE ENGINE S.A. Charles Babbage (1792-1871) 22 Storia (3) Informatica Generale S.A. ENIAC Eletric Numeric Integrator and Calculator 23 Storia (4) Informatica Generale John Presper Eckert John William Mauchly 1946 S.A. ENIAC Eletric Numeric Integrator and Calculator 24 Storia (5) Informatica Generale S.A. • • • • 18.000 valvole collegate da 300 Km di fili Consumava 200 Kw di potenza Ogni 5 minuti si bruciava una valvola Raggiungeva alte temperature ed era operato da minimo 5 persone • Pesava circa 30 tonnellate • Occupava una area de 140 metri quadrati • Era alto 9 metri ENIAC Eletric Numeric Integrator and Calculator 25 Storia (6) Informatica Generale UNIVAC S.A. 26 Storia (7) Informatica Generale S.A. Herman Hollerith (1860-1929) Tabulating Machines Company 1896 Thomas John Watson (1874-1956) International Business Machine Corp. IBM 27 Evoluzione Informatica Generale S.A. 1° generazione anni ‘40 valvole 2° generazione anni ‘60 transistor 3° generazione anni ‘ 70 circuiti integrati 28 Evoluzione (2) Informatica Generale 4° generazione MICROPROCESSORI S.A. 29 Evoluzione (3) Informatica Generale S.A. MINIATURIZZAZIONE e PONTENZIAMENTO 30 Codifica dell’informazione Informatica Generale S.A. 31 Codifica dell’informazione Informatica Generale Espressione analogica S.A. 32 Codifica dell’informazione Informatica Generale S.A. 00+05=05 Espressione digitale 33 Codifica dell’informazione Informatica Generale S.A. BIT 34 Codifica dell’informazione Informatica Generale acceso BIT spento S.A. 1 0 35 Codifica dell’informazione Informatica Generale 8 BIT 01000001 S.A. 36 Codifica dell’informazione Informatica Generale S.A. 8 BIT 10000010 A 37 Codifica dell’informazione Informatica Generale S.A. 8 BIT 10000010= A 8 BIT = 1 BYTE 1 byte = 1 carattere 38 Codifica dell’informazione (9) Informatica Generale 1 Kilobyte (Kbyte) = 1.024 bytes 1 Megabyte (Mega) = 1.048.576 bytes=1000 Kbyte 1 Gigabyte (Giga) = 1.073.741.824 =1000 Mega S.A. 1 Terabyte (Tera) = 1024 Giga 39 Codifica dell’informazione (10) Informatica Generale Chilo K 210 103 Mega M 220 106 Giga G 230 109 Tera T 240 1012 S.A. (es.: dischi di capacità 260 GB) 40 Codifica dell’informazione (11) Tipi di dati da codificare: Informatica Generale – – – – numeri testo immagini suoni Numeri binari In successivi passi di semplificazione. S.A. CODIFICA 0, 1 HW/SW DECODIFICA ELABORAZIONE 0, 1 HW/SW 41 Elaborazione dell’informazione Informatica Generale S.A. ELABORATORE Input : -dati di ingresso -istruzioni Output : -risultati Codifica dei dati di ingresso Codifica delle istruzioni Decodifica dei risultati 42 Trasmissione dell’informazione Informatica Generale S.A. ELAB. A ELAB. B Codifica di dati su: – vari tipi di reti (Intranet, Internet, telefonia fissa, telefonia mobile, ...) – vari tipi di mezzi trasmissivi (cavo telefonico, fibra ottica, onde radio, onde elettromagnetiche, ....) 43 Informatica Generale S.A. Sistema digitale Hardware : transistor, circuiti, componenti elettronici,… Architettura : quali sono i componenti e come sono connessi Elaborano segnali elettrici di limitato voltaggio: il più basso si denotaconvenzionalmente con 0 , il più alto con 1. Le cifre binarie 0 e 1 si dicono bit (binary digit) 44 Architettura (Jhon Von Newmann, anni ’40) Informatica Generale S.A. Istruzioni e dati tradotti con lo stesso codice e registrati nella stessa memoria 45 Struttura di un calcolatore Informatica Generale L’architettura di Von Neumann Memoria (RAM,dischi, etc) Processore (CPU) Sottosistema di Interfaccia S.A. E’ un esecutore capace Mantiene Dati e Programmi di interpretare i singoli passi richiesti dai programmi (istruzioni elementari) Permette di comunicare dati e programmi alla macchina e di ottenere i risultati (tastiera, micr., stampante, schermo, ) 46 Struttura di un calcolatore (2) Informatica Generale Processore Memoria Sottosistema di Interfaccia bus S.A. La comunicazione fra i tre sottosistemi viene effettuata attraverso un dispositivo fisico detto bus di interconnessione. Attraverso il bus la CPU - legge\scrive dati e programmi in memoria - trasferisce da\a la memoria al dispositivo di interfaccia - recupera la prossima istruzione da eseguire 47 Struttura di un calcolatore (3) Informatica Generale Processore Memoria Sottosistema di Interfaccia bus S.A. Il sottosistema di interfaccia cura anche la comunicazione fra due calcolatori diversi (es. via telefono\modem , via ethernet\ con opportune schede di connessione) 48 Struttura di un calcolatore (4) Informatica Generale – Hardware e software Hardware Processore Memoria Sottosistema di Interfaccia S.A. bus conserva Dati e Programmi Software 49 Risolvere un problema Informatica Generale Schema generale : Dati di ingresso Elaborazione Dati di uscita S.A. Descrivono il caso in esame Manipolazione dei dati di ingresso in modo da costruire la soluzione cercata Rappresentano la soluzione del caso in esame 50 Risolvere un problema Informatica Generale es : riconoscere qualcuno fra la folla Dati di ingresso Elaborazione Dati di uscita S.A. Immagine della folla Ricerca nell’immagine SI, NO, chi è la persona riconosciuta 51 Risolvere un problema Informatica Generale es : torta di carote Dati di ingresso Elaborazione Dati di uscita S.A. Ingredienti Combinazione degli ingredienti secondo una opportuna ricetta La torta ! 52 Risolvere un problema Informatica Generale es : trovare il massimo di un insieme di numeri Ordinare un insieme di dati … S.A. 53 Risolvere un problema Informatica Generale vogliamo essere capaci di specificare la strategia seguita dal passo di elaborazione in modo da farla eseguire ‘automaticamente’ dal Computer ovvero riuscire a descrivere accuratamente i vari passi della soluzione attraverso azioni che il calcolatore è in grado di effettuare e con un linguaggio che è in grado di comprendere S.A. 54 Risolvere un problema Informatica Generale Dati di ingresso Ingredienti Elaborazione Combinazione degli ingredienti secondo una opportuna ricetta S.A. Dati di uscita La torta ! Descrizione del ‘come’ espressa attraverso la combinazione di azioni elementari Io Cuoco (che sa ‘come’) ricetta (che conosco alcune azioni elementari: accendere il forno, sbattere le uova) 55 Algoritmi e programmi La situazione con il calcolatore è Informatica Generale Dati di ingresso Codificati opportunamente Elaborazione Dati di uscita Trasformazione dei dati di ingresso seguendo i passi specificati da un opportuno algoritmo Ovvero la descrizione dell’algoritmo secondo un linguaggio comprensibile al calcolatore S.A. Umano (che conosce l’algoritmo) Calcolatore programma (che conosce alcune azioni elementari: es confrontare due numeri, eseguire semplici operazioni aritmetiche 56 Algoritmi e programmi Informatica Generale S.A. Ma insomma, una ricetta è proprio un algoritmo? … quasi, ovvero è molto simile ad un algoritmo con due importanti differenze: – La sequenza di azioni contiene spesso degli elementi di ambiguità risolti da un esecutore intelligente • es: sale qb (quanto basta) – Non tutti i possibili casi vengono specificati • es: è chiaro che se c’e’ puzza di bruciato conviene spegnere il forno, anche se la ricetta non lo specifica • anche qua si confida nelle capacità deduttive dell’esecutore 57 Algoritmi e programmi Informatica Generale Algoritmo (def) : una sequenza di azioni non ambigue che trasformi i dati iniziali nel risultato finale utilizzando un insieme di azioni elementari che possono essere eseguite da un opportuno esecutore. Programma (def) specifica di un algoritmo utilizzando un linguaggio non ambiguo e direttamente comprensibile dal computer S.A. 58 Algoritmi e programmi Informatica Generale Due punti importanti: – fissare in modo meno vago le azioni elementari eseguibili da un computer – capire come passare dal problema all’algoritmo • è generalmento lasciato all’intuizione e alla fantasia S.A. 59