fondamenti di informatica parte 2 appunti per la laurea in Ingegneria Civile, Edile, Ambientale a.a. 2005-2006 di anna maria carminelli gregori [email protected] Software fondamenti di informatica parte 2 1 un' altra possibilità: collegarsi alla Home Page dell' Università di Trieste, clic su Facoltà, clic su Ingegneria, clic su http://www.ing.univ.trieste.it/ Si apre la pagina della Facoltà e verso la fine, tra i links utili, si trova: Programmi dei corsi ed archivio studenti 2 clic e si apre la finestra con la cartella carmin fondamenti di informatica parte 2 2 Evoluzione dei S.O. (dal 1970) Da Sistemi a lotti (Batch) a interattivi; mono-utente mono-programmato; DOS “ “ multi_programmato; Windows 3.x . molti utenti simultanei; Windows2000 multi_programmato o WindowsXP multi_tasking e MacOs… di rete; Unix …VM …. Nota !!! Altro tipo di Sistemi operativi: S.O.“real_time”: tempo di reazione determinato da un evento esterno (per es. un evento esterno come il passaggio di un satellite e l’ attivazione di un telescopio). fondamenti di informatica parte 2 3 S.O. mono & multiprogrammato: I Sistemi Operativi sono mono o multi task cioe’ tali da da poter eseguire un solo (mono) o piu’ programmi anche “contemporaneamente”. I S.O. multi task sono suddivisi in multiutenti e monoutente. I S.O. multi task e monoutente danno all’utente la possibilita’ di effettuare piu’ funzioni; Nei S.O. multi task e multiutenti il meccanismo puo’ essere applicato a +utenti in apparente contemporaneita’. fondamenti di informatica parte 2 4 Significato di S.O. multiutente & multiprogrammato: (multiprogrammato o multiprocesso o multitasking) & multiutente: piu’ utenti possono lavorare sul medesimo computer eseguendo in apparente contemporaneita’ piu’ programmi: apparente perche’ in realta’ esiste tra i programmi un’ articolazione temporale (=>time sharing) definita dal S.O. stesso; multiprogrammato (o multiprocesso o multitasking): ogni programma puo’ eseguire piu’ funzioni. fondamenti di informatica parte 2 5 Subito 2 esempi Con il Personal si può usare il DOS e/o +spesso Windows in modalita’ singolo utente, ma con Windows si possono attivare piu’ programmi; nel Laboratorio di Informatica e’ usato WindowsXP ossia un S.O. che può controllare una rete locale di E.E. Come gia’ indicato, l’ utente usa uno degli elaboratori connessi ad un E.E. chiamato SERVER che gestisce la rete locale e condivide tra tutti il suo disco fisso, suddiviso in piu’ partizioni chiamate E: , S: , H: X: (queste sono denominazioni in DOS… +oltre). fondamenti di informatica parte 2 6 Laboratorio e rete I programmi che lo studente (=utente ) vuole usare non sono residenti sulla macchina locale , o CLIENT, ma sul disco rigido condiviso dal Server con tutti gli E.E. del Laboratorio. La connessione al Server avviene tramite accesso con username e password chiesti all’ avvio di ogni E.E. locale: la loro mancanza inibisce l’ accesso ai programmi. … ma una volta connessi il modo di lavorare e’ simile a quello su un E.E. non condiviso e allo studente sembra di essere l ’ unico utilizzatore (… afondamenti partedii informatica tempi parte di attesa!!) 2 7 S.O. multi - utente e multi_tasking (o multiprocesso) Funzioni: eseguire i comandi utenti; gestire Input/output e file; segnalare errori; assegnare la CPU ad ogni progr.-utente per un tempuscolo con apparente contemporaneita’ di esecuzione (compito Scheduler); fornire i servizi richiesti dalla rete; assicurare sicurezza e privatezza informazioni del singolo utente e del sistema ... fondamenti di informatica parte 2 8 S.O. mono - utente e mono_tasking (DOS) Funzione: esecuzione dei comandi utenti; gestione Input/output e file; segnalazione errori. E’ caricato all’ accensione dal BOOTSTRAP nella zona convenzionale della RAM (0 - 640K) ove resta fino alla fine sessione (permanentemente sta nella ROM). E’ TUTTORA fondamentale: Windows2000 per esempio vi si “appoggia” ! => segue una sua sintesi. fondamenti di informatica parte 2 9 Fasi di caricamento del DOS All’ accensione: RAM e’ vergine, ROM contiene: _ il “caricatore” (BOOTSTRAP), _ i programmi diagnostici per la verifica dell’ Hardware e dei perferici di I/O (BIOS= Basic Input output System). Tutto viene subito caricato nella RAM. Da qui il BOOTSTRAP puo’ caricare dal disco nella zona convenzionale della RAM quei programmi del DOS che li’ risiederanno per tutta la sessione di lavoro. NOTA: un programma per essere eseguito deve stare in RAM ! 10 prompt & comandi del DOS Ogni S.O. ha un suo proprio prompt che appare quando il S.O. e’ pronto a rispondere ai comandi dell’ utente che sono anch’ essi propri del S.O. Come esempi, il prompt e’: per il DOS il nome del disco ove si trova la parte non residente del DOS seguito da > ossia per esempio C:> per Windows il menu’ grafico che usa un modello a finestra = metafora della scrivania. fondamenti di informatica parte 2 11 Il DOS non e’ sensitivo Il DOS e’ un S.O. a comandi che si possono scrivere in maiuscolo o minuscolo. I comandi propri del DOS si trovano nei manuali e nell’ help in linea: il loro formato e’ molto semplice …. es. copy mio.c tuo.c -> effetto: il contenuto del file mio.c e’ copiato nel file tuo.c … ricoprendo ogni eventuale contenuto precedente !!! ATTENZIONE ! fondamenti di informatica parte 2 12 e Windows 3.x e Windows 2000? Viene caricato col DOS e si presenta con i suoi menu’ e le sue cartelle che appaiono su una finestra del display a simulare le pile di pratiche allineate sul piano della scrivania. Come le pile di pratiche sono da aprire, cosi’ le cartelle si interrogano ponendosi con la freccia del mouse su ciascuna di esse e facendo clic col mouse. Il mouse si usa su qualunque altra immagine presente: per es. su E.E., sui dischi di E.E., sul tasto Avvio per passare a Dos, ... In questo modello a finestra, dove il Desk-Top rappresenta la scrivania, i file (=pratiche) sono rappresentati da icone, i direttori da cartelle. 13 e Windows XP ? Come Windows 2000, e’ un S.O. anche per reti di E.E. Nella sua architettura a strati o livelli, al livello più basso il Kernel non interfaccia l’ hardware direttamente, ma tramite un altro strato HAL (Hardware Abstraction Layer) che isola il processore in modo da facilitare la portabilità del sistema su varie piattaforme (tipi di E.E.). Il Kernel è collegato al System Service Interface che interfaccia lo strato Executive Components con le applicazioni che, attraverso emulazione di software, realizzano la compatibilità con diversi (micro)processori. Si ottengono così Portabilità e Compatibilità. fondamenti di informatica parte 2 14 Traccia di WindowsXP Lo schema già introdotto per un generico S.O. deve essere arricchito di 2 strati: uno (HAL) rivolto alla compatibilità con altri hardware, l’ altro (Executive) contenente applicazioni che emulano altri (micro)processori. APPLICATIVI Soft.base: prg.util. shell System_file/Syst.Service kernel Hardware Exec. Components S.O. HAL fondamenti di informatica parte 2 15 System Service Interface permette anche la gestione di reti: WindowsXP gestisce la rete usata nel Lab. che e’ del tipo Client-Server con un E.E. (=Server) adibito a fornire i Servizi richiesti dagli altri E.E.(=Client). Il modello Client-Server, con piu’ Server (detti I.S.P.=Internet Service Provider= distributori di servizi di Internet) e tanti Client e’ molto diffuso ed e’ usato in Internet e nelle sue sottoreti. Internet e’ nota anche per la diffusione di W.W.W. = World Wide Web => la “ragnatela tessuta” sulla rete per la gestione di informazioni che stanno nei vari E.E. della rete. Questi per comunicare usano il protocollo (=insieme di regole) TCP/IP (Tranmission Control Protocol/Internet Protocol). fondamenti di informatica parte 2 16 Informazione e Ipertesti: solo cenni Con E.E. si puo’ fruire di informazioni non solo in modo sequenziale, ma navigando tra diverse aree di un disco, in particolare di un disco Ottico (Compact Disk o C.D.) se si dispone del suo lettore. Come? Per es. usando gli ipertesti. Definizione di ipertesto: documento non lineare in cui si puo’ accedere alle informazioni non solo sequenzialmente: i concetti sono collegati tra loro con collegamenti (=link logici) che permettono di saltare tra le pagine dell’ ipertesto seguendo il percorso logico piu’ interessante. RICORDARE l’ uso dei dizionari ! fondamenti di informatica parte 2 17 e l’ ipermedia ? solo cenni Dall’ ipertesto si passa all’ ipermedia quando i collegamenti non riguardano soltanto informazioni testuali ma immagini, grafica in movimento, musica,... dati multimediali che possono trovarsi anche su C.D. Quando l’ informazione non risiede su un C.D. ma e’ diffusa in rete ossia richiede di navigare o passare da un E.E. ad un altro, si parla di multimedialita’ in rete. L’ accesso a informazioni in rete richiede anche software particolare per tener conto dei link logici oltre a quelli fisici. fondamenti di informatica parte 2 18 W.W.W. ( = Web) : un accenno E’ software installato su appositi Server (detti Internet Server_Web componenti degli I.S.P.) che facilita sia la comunicazione in Internet sia la gestione di documenti ipermediali (informazioni testuali e immagini, suoni, collegati tra loro) pubblicati in Internet. I documenti sono scritti spesso in HTML =Hyper Text Markup Language, che permette una descrizione del loro formato (si usano pure XML= eXtensible Markup Language e JAVA, linguaggio Object Oriented come C++). La descrizione e’ interpretata e presentata dai browser (opportuni programmi posti nei vari Client come per es. Netscape) detti Client_Web. fondamenti di informatica parte 2 19 Con HTML e’ possibile: descrivere un documento e collegarlo ad altri documenti locali o remoti. Il collegamento e’ realizzato con frasi del linguaggio HTML che specificano il nome del documento da collegare e la sua locazione indicata come URL (Uniform Resource Locator). Nella URL sono indicati: il protocollo (insieme di regole) usato per accedere a documenti Web, http:// (hyper text transfer protocol) che utilizza i servizi di trasmissione standard tipici di Internet forniti da TCP/IP; la locazione, indicata con: /nome del Server_Web/directory/nome_file fondamenti di informatica parte 2 20 E questa specifica della URL e’ usata anche nei vari collegamenti ai Siti Internet lavorando col Client_Web disponibile, per es. Netscape. Su/con Netscape si possono fare esperimenti, prove collegandosi a URL note. Per es. http://home.netscape.com/ http://www.univ.trieste.it/servizi / ricerca didattica borse …ecc. Un esempio di file in html è ma.htm che segue fondamenti di informatica parte 2 21 ma.txt <HTML> <HEAD> <LINK REL="stylesheet" TYPE="text/css" HREF="class/ing.css"> <TITLE>MIO</TITLE> </HEAD> <BODY> <FONT size="+2">annamaria</FONT> </BODY> </HTML> fondamenti di informatica parte 2 22 Ancora un cenno sui linguaggi di markup (marcatura) HTML fu il primo di questi linguaggi, composti da testo e da tag (etichette), un altro più recente è XML (eXtensible Markup Language). Tra questi 2 linguaggi ci sono analogie (per es. i tag sono scritti nello stesso modo, ma le relative regole sintattiche di XML sono più rigide) e differenze. HTML serve per costruire e visualizzare pagine Web, XML per descrivere e inviare informazioni (documenti) usabili non solo con il Web, ma anche in ambienti applicativi diversi (motori di ricerca, word-processor, basi di dati …) fondamenti di informatica parte 2 23 File Concettualmente: file = archivio di dati che varia nel tempo. E’ possibile aggregare i dati (=informazioni) in registrazioni = Record a loro volta anche raggruppabili a blocchi. Accesso informazioni: sequenziale / diretto es. libro = successione di pagine accesso sequenziale alle info: pagina dopo pagina “ diretto: occorre l’ indice d’ inform. n.o pagina Supporti: dischi (possibili accesso sequen.- diretto) nastri ( bobine) (possibile solo accesso sequenz. ed anche le “matite” USB Universal Serial Bus) 24 File & programmi I file possono contenere anche programmi: in questo caso il contenuto e’ una particolare successione di informazioni. Queste concettualmente sono comandi per E.E. e quindi devono essere lette ed interpretate una dopo l’ altra. In generale pero’ parlando di file si intende un archivio di informazioni su disco come per esempio: dati anagrafici di persone o indirizzi o classifiche finanziarie... fondamenti di informatica parte 2 25 Dimensioni File …. e la C.M. ? Concettualmente: un file(= archivio) non “STA” in C.M. ma in Memoria di Massa. In C.M. viene LETTO o CREATO e/o modificato a blocchi un blocco per volta (vedere diapo successiva) e quindi REGISTRATO su Memoria di Massa col nome scelto. Dischi e nastri= Memoria di massa o periferica Es. Dimensione file: se K=1024=210, M=1048576= 220 1 pag. libro 3 Kbyte 1 “ giornale senza foto 50 Kbyte 1 quotidiano 2 Mbyte 1 immagine 1 Mbyte ……... fondamenti di informatica parte 2 26 La costruzione di un file dipende dal tipo del file (sequenziale, ad accesso diretto…) ma concettualmente avviene con l’ uso di un programma che prenota un’ area di C.M. (RAM) ove registrare un blocco di record (formato da uno o più record secondo la dimensione del record stesso). Ogni record del blocco deve essere costruito con le informazioni necessarie (es. #matricola, cognome, nome, indirizzo…). Quando il blocco è completo viene registrato su memoria di massa. Queste operazioni sono ripetute fino all’ esaurimento delle informazioni. fondamenti di informatica parte 2 27 Disco (Hard, Floppy, C.D.) e Direttori Concettualmente: disco = deposito di archivi. Il S.O. con il File System fornisce all’ utente una visione logica dei dischi (indipendente dalla struttura hardware) basata sui concetti di File e Cataloghi di nomi di file = Direttori o Cartelle. I file su ogni disco sono presentati all’ utente coi loro nomi raggruppati in Direttori/Cartelle organizzati in modo gerarchico con una struttura ad “albero”. La struttura gerarchica (ad albero) appare nel direttorio di ogni disco che contiene l’ elenco dei file e dei suoi (sotto)direttori (cfr. tra 3 diapositive). fondamenti di informatica parte 2 28 Denominazioni in DOS e … Nomi di disco A: o B: (unita’ floppy); D: (Compact); C: (hard) anche divisibile in partizioni ( E: X: H: ...), Nomi di file: 2 stringhe prima e seconda separate da un carattere PUNTO. 1 n.o caratteri prima 8 1 n.o caratteri seconda 3 = estensione che caratterizza il tipo del file: es. prova.c -> prg. in C; libro.txt -> testo; prova.exe-> prg. eseguibile ...Questi sono nomi usati anche in Windows come i nomi di Direttori= Cartelle (1 stringa caratteri. fondamenti di informatica parte 2 29 La struttura gerarchica del disco appare nella rappresentazione grafica di Windows che usa finestre collegabili tra loro anche gerarchicamente. In ogni finestra i direttori appaiono come cartelle di un certo colore ed i file come icone di forme e colori diversi secondo la loro funzione. Per es. i testi scritti col Word processor sono rappresentati con icone contenenti una W; i programmi in C++ con il simbolo di Windows; e cosi’ via. fondamenti di informatica parte 2 30 Con Windows per aprire un file basta porsi con la freccia del mouse e fare 2 clik su Risorse Computer: compare una finestra con immagini del floppy A: del disco locale C: del video … Si pone la freccia del mouse sul disco C: Con due clik “si apre” il disco e appare una finestra con le cartelle dei direttori e dei file. Basta porsi con la freccia del mouse e fare clik per 2 volte sulla cartella che si vuole aprire. Ogni cartella può contenerne altre seguendo una struttura ad albero evidenziata nella diapo seguente dove a partire dal direttorio del disco C: appare la situazione dell’ esempio. fondamenti di informatica parte 2 31 Struttura logica ad albero “C:” Clic su C: ed appaiono le ____|____ cartelle | | anna e lola anna lola in anna si trovano 3 altre __|______ | cartelle prg tesi mio | | | pr.txt ottenendo l’ albero qui a prg tesi mio sinistra dove in lola c’e’ solo pr.txt = file di testo fondamenti di informatica parte 2 32 … e poi ? Per visualizzare e/o cambiare il file pr.txt sia che ci si trovi in DOS che in Windows basta attivare un programma che ne permetta la visualizzazione e modifica per es. un editor. In DOS basta digitare edit e seguire le sue indicazioni; in Windows basta fare clic col mouse sul file o sull’ icona di un editor e alla sua apertura seguire le sue indicazioni. fondamenti di informatica parte 2 33 Formattazione di dischetti floppy in DOS Inizialmente il floppy e’ vergine. In DOS col comando FORMAT A: si ottiene di formattare il dischetto inserito nell’ unita’ A: (drive) La formattazione e’ un’ operazione che fa PERDERE ogni eventuale informazione preesistente. Per un floppy si distingue in: formattazione FISICA che divide il dischetto in tracce e settori di 512 bytes ciascuno; formattazione LOGICA che crea un’ area del dischetto riservata al DOS. fondamenti di informatica parte 2 34 e il disco rigido = hard disk = disco fisso …? La formattazione FISICA e’ realizzata dal costruttore, mentre il comando FORMAT puo’ effettuarne la formattazione LOGICA con conseguente PERDITA di ogni eventuale informazione preesistente. MAI FARLO SENZA PENSARCI ALMENO 3 VOLTE !!! Il tempo richiesto per accedere ad un’ informazione del Disco Rigido e’ 30ms (millisecondi); per il floppy 10-20 volte di piu’. fondamenti di informatica parte 2 35 e i dischi ottici ? i C.D.? i D.V.D. ? Possono apparire come depositi di informazioni piu’ lenti, ma con capacita’ molto elevata (per i C.D. 700 Mbyte ed oltre per i DVD=Digital Versatile Disk utili per sequenze di immagini = film); esistono di vario tipo e richiedono un masterizzatore = dispositivo con raggio laser ad alta energia ; (Diventano memorie di massa aggiuntive come le memorie permanenti FLASH poste in un contenitore “a matita” collegabile all’ U.S.B. (Universal Serial Bus) di E.E.;) la loro registrazione =“masterizzazione” dipende dal loro tipo: per i CDRom é effettuata una sola volta facendoli diventare memorie di massa aggiuntive, ma di tipo ROM; per i CDR/W può essere realizzata più volte purchè l’ elaboratore in uso abbia il masterizzatore ed il relativo software. I file su ogni C.D. sono presentati all’ utente organizzati ad “albero” come accade per gli altri36 dischi. Creazione di file di tipo testo Utilizzo di Editor = programma appartenente al Software di base per comporre testi (EDITING = operazioni di scrittura, visualizzazione, cancellazione, modifica …) editor attuali: a finestra; ogni ambiente di sviluppo programmi (+oltre) e/o il S.O. ha un suo editor che permette di comporre testi (vedi Editor-DOS). RICORDARE: piu’ potente dell’ editor e’ il Word-processor = applicativo (gia’ visto) che permette tutte le operazioni tipografiche . fondamenti di informatica parte 2 37 programma in C, o in Fortran, o in Pascal Con l’editor si puo’ creare sul momento qualunque sequenza di caratteri … e quindi anche un programma vero e proprio in un linguaggio di programmazione come il C ?? o il C++? Risposta negativa: prima occorre avere il suo PROGETTO CONCETTUALE, poi il suo PROGETTO LOGICO e solo dopo si puo’ scrivere il PROGRAMMA ORIGINE o source program. fondamenti di informatica parte 2 38 Fasi di costruzione di ogni prodotto software PROGETTO CONCETTUALE: qui si devono definire gli obiettivi, con quale algoritmo si vogliono raggiungere, le motivazioni. Ossia COSA, COME, PERCHE’. PROGETTO LOGICO: la sua bozza con l’ algoritmo risolutivo. PROGRAMMA ORIGINE (source program) scritto nel linguaggio artificiale scelto per es. in C. fondamenti di informatica parte 2 39 Quale linguaggio artificiale ? Di linguaggi artificiali ce ne sono migliaia: la scelta va a quello che appare piu’ vicino al problema da risolvere. Per problemi scientifico-tecnici e’ adatto il FORTRAN (da FORmulas TRANslator); per privilegiare l’ aspetto didattico si usa il Pascal (dal nome del filosofo Blaise Pascal); “general purpose” e’ il linguaggio C (il S.O. Unix e’ stato scritto in C); il C++ e’ una versione del C orientata agli oggetti paradigma di programmazione in voga attualmente. Il C++ nasce nel 1980 e con il C e’ compatibile per gli aspetti elementari. fondamenti di informatica parte 2 40 Tipiche funzioni svolte da un Programma: Lettura dati (input); Elaborazione dei dati (sequenziale, ciclica, condizionale) e costruzione dei risultati; Visualizzazione risultati (output). … e senza la visualizzazione ?!? ASSurdita’: i risultati resterebbero ignoti ! Le tipiche funzioni svolte possono essere realizzate in parti (“moduli”) a se’ stanti. fondamenti di informatica parte 2 41 Ma i dati ? La funzione che li legge deve poterli memorizzare: per questo il programma deve “prenotare” posizioni di C.M. Lo fa usando costrutti ed entita’ del linguaggio dette variabili semplici o composte come vettori e matrici, (come in matematica), piu’ in generale “strutture di dati”, per identificare, contenere e trasferire le informazioni lette. Tali entita’ servono anche per la loro elaborazione e quindi la loro visualizzazione. fondamenti di informatica parte 2 42 Domanda: E senza alcuna lettura di dati ha senso un programma? Si: i dati posono essere generati usando una successione di interi o usando un generatore di numeri pseudocasuali ... fondamenti di informatica parte 2 43 Processo di traduzione Una volta scritto il source program nel linguaggio artificiale scelto (per es. il C) con le relative funzioni di lettura, elaborazione e visualizzazione, occorre: registrarlo in un file (per es. uno.c) , e attivare il traduttore che fa la traduzione da C a linguaggio della macchina (di cui alcuni esempi sono in parte 5). I traduttori si distinguono in: INTERPRETI, COMPILATORI, ASSEMBLATORI, tutti programmi di utilita’ del Software di base. fondamenti di informatica parte 2 44 Tipi di Traduttori Interprete: tipico e’ quello della shell del D.O.S. che interpreta e manda in esecuzione i comandi digitati dall’ utente uno alla volta : non produce alcuna traduzione permanente in linguaggio della macchina. Es. in DOS: Dir A: Type miofile.txt Dir e Type: interpretati e subito eseguiti fondamenti di informatica parte 2 45 Software di base: compilatori, assemblatori, linker ... Compilatore: interpreta e traduce nel linguaggio macchina le frasi di un linguaggio artificiale ad alto livello che compongono un programma: produce un programma binario detto programma oggetto che e’ l’ equivalente del programma origine (source), ma nel linguaggio di E.E. Assemblatore: analogo al Compilatore, ma il linguaggio artificiale e’ elementare, con struttura simile al linguaggio della macchina. La funzione del linker appare qui di seguito. editor, interpreti, fondamenti di informatica parte 2 46 Fasi del processo traduzioneesecuzione Dopo la stesura con l’Editor del SourceProgram, 1) si attiva il compilatore (fase di compilazione) che traduce il Source Program nel Programma Oggetto e lo pone in un file con estensione .obj che e’ in linguaggio della macchina ma non ancora eseguibile (per es. non ha le librerie di lettura_dati/scrittura tipiche del linguaggio); 2) Il Linker completa il processo di traduzione effettuando il collegamento tra i moduli o componenti (“fase di linkaggio”): effettua,per es., il collegamento con le librerie tipiche del linguaggio e produce un programma eseguibile (con estensione .exe). 3) Dopo questo si passa alla fase di esecuzione. fondamenti di informatica parte 2 47 Ambiente amichevole I compilatori attuali (sia del linguaggio C, C++, che del Fortran) forniscono un ambiente “User Friendly” dotato di Editor, compilatore, loader ossia un caricatore, linker, interfaccia amichevole: cio’ rende automatiche le 3 fasi : vedere esempi in C e in C++. Si e’ tentati di scrivere direttamente il Source Program … ma e’ una strategia perdente ! fondamenti di informatica parte 2 48 Strategia corretta Il RISCHIO e’ di essere tanto coinvolti dalle regole linguistiche (sintattiche e grammaticali) da dimenticare gli obiettivi desiderati. PRIMA di usare il linguaggio si deve prepararne il PROGETTO. …. COME ?? fondamenti di informatica parte 2 49 Il progetto ed il suo linguaggio: possibilita’ Il progetto deve contenere cio’ che si vuole ottenere (gli obiettivi) e come fare ad ottenerlo. Per esprimerlo le alternative sono: a) si puo’ usare un linguaggio simile a quello parlato (PSEUDO-CODICE), ma piu’ sintetico; b) si puo’ usare un linguaggio grafico (coi simboli essenziali mostrati di seguito) producendo uno schema a blocchi (diagramma di flusso, flow-chart) delle operazioni che devono essere eseguite. Questo però è un metodo più vecchio. Segue esempio. fondamenti di informatica parte 2 50 I diagrammi di flusso usano simboli semplici: il rettangolo e’ tipico dell’ elaborazione; il rombo di decisioni; il parallelogramma, di letture; l’output e’ il seguente: altri simboli sono: cerchi, frecce ... fondamenti di informatica parte 2 51 Esempio progettino per visualizzare l’ ASCII code a) Si vuole ottenere il valore numerico Num (ASCII code) di un carattere CAR della tastiera diverso da 0; se 0 Stop. b) Legenda: I=Inizio; S=Stop; T=True; F=False. I CAR F CAR=0? Num=(int)CAR Num T S 52 Dal Progetto al Programma Come scrivere questo (o qualunque) programma in C o C++ ? (Il Source Program scritto in C++ è in program2 (project7), ma prima di esaminarlo seguono alcune idee.) fondamenti di informatica parte 2 53 3 Motti da memorizzare 1. MUTISMO & RASSEGNEZIONE 2. AVIARIA VOLATILE RAM PERICOLO 3. BASSE ATTESE = (LOW EXPECTATION) DIRITTO ALLA FELICITA’ fondamenti di informatica parte 2 54 Segue dal Progetto al Programma Ogni prg. in C ed in C++ e’ composto da funzioni scritte consecutivamente; ogni funzione C e C++ ha la forma seguente (dove i simboli < > racchiudono frasi esplicative e non appartengono al C o al C++). <intestazione della funzione> { <corpo della funzione racchiuso dalle {}> } Segue un esempio project7 in /carmin/Inf2005/programm2). fondamenti di informatica parte 2 55 /* INIZIO DOCUMENTAZIONE: Il programma é il primo ad essere strutturato a MODULI (funzioni) ed é il primo ad usare non solo elaborazione sequenziale, ma anche condizionale. Deve: leggere un carattere e porlo nella variabile globale car; se car é diverso da 0, deve convertirlo in numerico, porlo nella variabile num e stampare car e num. Autore: < NOME E COGNOME > data:....ambiente: LAB.ING. S.O.= … Variabili (STRUTTURE DATI) usate nel programma: car char; per leggere i caratteri (INPUT) num integer; per memorizzarne il valore numerico (OUTPUT) Procedure o MODULI componenti: MAIN, LEGGI, ELABORA, SCRIVI, ATTENDI FINE DOCUMENTAZIONE */ 56 /* INIZIO parte dichiarativa */ #include "stdio.h" /* Libreria usata: Standard Input-Output C */ #include <iostream.h> /* Libreria usata: Standard Input-Output C++ */ /*Variabili GLOBALI usate in tutti i MODULI*/ int num; char car; /* Dichiarazione dei Prototipi dei MODULI usati */ void leggi(); void scrivi(); void elabora(); void attendi(); fondamenti di informatica parte 2 57 /* INIZIO Parte Esecutiva */ main() { /* Inizio Modulo principale */ leggi(); if ( car != '0') /* fai il seguente blocco di istruzioni */ {/* inizio del blocco if */ elabora(); scrivi(); attendi();} /* fine del blocco if */ else /* altrimenti segnala con il blocco seguente */ { printf( "ATTENZIONE: car = %c ", car); attendi(); }; /* fine blocco di segnalazione */ return (0); } /* Fine Modulo principale */ fondamenti di informatica parte 2 58 Il main Tra le funzioni C e C++ esiste la funzione principe: il main che rappresenta il “programma principale” punto di innesco di ogni programma C e C++. Come ogni funzione matematica ha un nome ed argomenti racchiusi tra parentesi tonde (es. log(x)) cosi’ ogni funzione C, C++ ha un nome: se gli argomenti mancano le parentesi restano: es. main() Il corpo del main deve contenere l’ attivazione di tutte quelle funzioni che portano a raggiungere gli obiettivi posti nel progetto: i risultati desiderati. Il corpo di ogni funzione contiene il proprio ambiente descritto in fond3. fondamenti di informatica parte 2 59 Corpo delle Funzioni Piu’ in dettaglio: il corpo di ogni funzione C e C++ ha frasi dichiarative ed esecutive, queste ultime col significato di istruzioni, comandi. Se dichiarazioni e comandi mancano il corpo e’ vuoto. Il minimo programma C e’: main() { } fondamenti di informatica parte 2 60 In C++ il minimo programma e’: main() { return (0); } Il corpo e’ composto dalla sola frase return che restituisce il controllo al S.O. con lo zero tra parentesi come segnale di fine corretta. In C++ l’ extension deve essere cpp fondamenti di informatica parte 2 61 C e C++ Come gia’ detto in questo corso sara’ usato il C++ che e’ compatibile con il C “in basso” (aspetti elementari) e per questo all’ inizio si useranno anche frasi del C. I concetti fondamentali della Programmazione ad Oggetti che caratterizzano il C++ (ed altri linguaggi come il linguaggio JAVA) possono essere introdotti successivamente. Il motivo di cio’ sta nel fatto che l’ Oggetto puo’ essere considerato come una generalizzazione di strutture e sottoprogrammi. fondamenti di informatica parte 2 62 Però questa non è l’ unica impostazione. Per es. Cay Hortsmann in “Fondamenti di C++ “,McGraw Hill (Biblio. 2) comincia a parlare di oggetti molto presto (cap. 3). La sua idea è che la progettazione di oggetti non è facile, ma è facile usare “oggetti già progettati da altri”e quindi si può introdurli subito. E’ un’ opinione che non condivido perchè mi sembra che produca un accumulo di novità che possa rallentare l’ apprendimento della programmazione. fondamenti di informatica parte 2 63 Commenti (vedere in program1 project1.cpp) Per documentare un programma sono necessari commenti che o sono racchiusi tra /* */ o preceduti da // (solo col compilatore C++) Es. main() /*questo C_program scritto da …in data … su un IBM_compatibile con MS-DOS */ /* non fa niente !*/ { } …ma scritto il programma come si dà in pasto al compilatore? Usando l’ ambiente di sviluppo del C++… +oltre 64 Corpo Per vedere questo ed altri programmi elementari collegarsi a /carmin/Inf2005/programm1 ove si trovano i project1-5 che si possono leggere ed analizzare subito, con le indicazioni date in ciascuno di essi. Le frasi costituenti il corpo di ogni funzione possono essere anche raggruppate per costituire istruzioni composte. Ogni istruzione composta e’ racchiusa in parentesi graffe e costituisce un BLOCCO: vederne un esempio in project7 in /carmin/Inf2005/programm2 fondamenti di informatica parte 2 65 Visualizzazioni All’ interno dei programmi project1-5 e’ usata anche la frase di visualizzazione “printf” appartenente alla libreria di Input/Output del C come in project2 di seguito mostrato. La frase printf permette l’ attivazione della funzione C per la visualizzazione resa disponibile includendo il file <stdio.h> E’ un file chiamato header (e percio’ l’ estensione h) che contiene i prototipi delle funzioni di libreria di Input/Output tipiche del C…. fondamenti di informatica parte 2 66 #pragma hdrstop //terminates the list of header files ect #include <condefs.h> // includes specific header file #pragma argsused //affects only the next function (main): it disables the warning message: "Parameter name is never used in function func-name #include <stdio.h> // includes C standard I/O header file main() /* questo programma dice Hello Mondo, ma sparisce: per non farlo sparire si può mettere un comando di lettura come scanf (" "); che aspetta un carattere */ { printf("Hello World"); return(0); } fondamenti di informatica parte 2 67 E in C++ ? In C++ lo stesso risultato (vedere Project3.cpp) si ottiene con l’uso delle istruzioni di I/O del C++ ossia per la visualizzazione (qui di una stringa di caratteri) cout << “Buonasera” ; e includendo l’ header file <iostream.h> della libreria di I/O tipica di C++ NOTA: l’ uso di ogni libreria e’ reso possibile con la frase #include seguita dal nome del file con le definizioni che il compilatore deve conoscere perche’ la libreria sia utilizzabile. 68 Precompilatore Le frasi come #include che iniziano col simbolo # a colonna 1, non appartengono al linguaggio C ne’ al C++: esse sono direttive per il “precompilatore” o “preprocessore” ossia un programma che fa parte dei sistemi C e C++ e viene attivato automaticamente prima della compilazione. PERCHE’ ? fondamenti di informatica parte 2 69 Caratteristica base di C e C++ e’ la velocita’ di compilazione: per questo i 2 compilatori devono essere brevi; per questo il precompilatore li esenta da compiti pesanti come: definizione di costanti: #define tre 3 “ “ espressioni #define paga 9*365 inclusione di testo sorgente che si trova nel file chiamato mio.h (h sta per header): #include <mio.h> fondamenti di informatica parte 2 70 Velocita’ Proprio per rendere il compilatore piu’ veloce il C non ha funzioni prefabbricate al suo interno, ma ha librerie, biblioteche di funzioni gia’ in binario (precompilate) che sono … centinaia. Si tratta di tanti tipi di funzioni: matematiche, grafiche, di I/O … Ogni libreria e’ formata da coppie di file di cui uno (nel direttorio Lib) contiene le funzioni compilate e l’ altro e’ un file header contenente le loro dichiarazioni e tutte le definizioni che il compilatore deve conoscere per rendere usabile la libreria stessa. fondamenti di informatica parte 2 71 Compiti del programmatore e del precompilatore Il programmatore indica al precompilatore quali librerie intende usare con la direttiva #include; il precompilatore inserisce i file indicati con #include all’ interno del source program prima della compilazione. Il compilatore puo’ cosi’ riconoscere le funzioni usate all’ interno del source program (per es. printf) perche’ vi trova il loro prototipo incluso: il collegamento al loro codice in binario (che sta in …\Lib) è fatto dal Linker. (Questo tipo di meccanismo si puo’ anche usare per concatenare librerie scritte eventualmente dall’ utente e poste infondamenti altre coppie di file.) di informatica parte 2 72 Per altre direttive come #pragma, tipico del CBuilder4, guardare l’help relativo che dice: #pragma hdrstop //terminates the list of header files of your project #include <condefs.h> // includes specific header file #pragma argsused //affects only the next function (main). //It disables the warning message: "Parameter name is never used in function func-name fondamenti di informatica parte 2 73 Flussi (stream) Il C++ ha un proprio sistema di I/O che usa il concetto (tipico del S.O. Unix) di “flusso di informazioni” (stream) ossia sequenza continua di byte. Ogni flusso puo’ essere connesso a una unita’ di I/O: i flussi di Output saranno collegati al video o alla stampante, di Input alla tastiera. Per usare il sistema di I/O del C++ occorre includere il file <iostream.h> dove sono dichiarate le funzioni e gli operatori usabili per gestire operazioni di I/O e flussi di informazioni. fondamenti di informatica parte 2 74 Operatori (funzioni) << >> L’ operatore << (freccia a sin.) invia le informazioni indicate alla sua destra sul flusso standard di output (cout posto alla sua sinistra) dopo averle convertite dal binario alla forma testuale; volendo inserire anche il carattere di fine riga si puo’ porlo con un ulteriore << endl; (end of line) L’ operatore >> (freccia a destra) estrae dal flusso d entrata cin (posto alla sua sinistra) le informazioni digitate sulla tastiera, le converte dalla forma testuale in binario e le assegna alle variabili indicate alla sua destra . fondamenti di informatica parte 2 75 cin, cout, cerr. Nel file <iostream.h> sono definite le operazioni di I/O e sono definiti e aperti i seguenti flussi delle informazioni: ingresso standard connesso alla tastiera: cin uscita standard connesso al video: cout uscita “ di errori conn. al video: cerr Ogni programma preleva i dati dallo stream di ingresso e deposita risultati in quello di uscita. Prelievo e deposito avvengono con l’ uso degli operatori freccia (funzioni). fondamenti di informatica parte 2 76 Informazioni, quali ? Come ? Per usare e trasferire le informazioni (per es. in C.M.) occorre un formalismo. Tutti i linguaggi di programmazione (Pascal, C, C++, Fortran …) usano le variabili intese alla stregua di variabili algebriche, ma considerate come veicolo di transito e di identificazione delle informazioni = dati e/o risultati. Le variabili hanno un nome ed un tipo cosi’ come i dati identificati sono di un cero tipo: interi, caratteri ... fondamenti di informatica parte 2 77 Esempi d’ uso gia’ intravisti nei programmi ... Cosi’ scrivendo una tipica frase di Input in C++ cin >> a >> b >> c; si indicano con a b c i nomi delle variabili che (in fase di esecuzione) acquisiranno i valori inseriti in ingresso (digitati nella tastiera dall’ utente e intervallati tra loro da almeno 1 spazio bianco). Per le visualizzazioni si possono usare ancora i nomi delle variabili e/o loro “combinazioni” (espressioni algebra), e costanti e funzioni e... cout << “la somma a+b =“ << a+b <<endl; fondamenti di informatica parte 2 78 Esempi e considerazioni Confrontare le frasi di input/output in C ed in C++ nei programmi in /carmin/Inf2005/programm1 di nome project1.cpp - project5.cpp Si notera’ che il cout << e’ piu’ semplice della printf (che richiede specifiche di controllo del formato in cui si desiderano i valori da visualizzare ) e cosi’ pure il cin>> rispetto alla scanf (diapo seg.) fondamenti di informatica parte 2 79 printf e scanf (cenni) Analoga alla printf e’ la scanf che si usa in C per leggere valori da assegnare alle variabili; entrambe richiedono specifiche di controllo del formato in cui si desiderano i valori da visualizzare o da leggere; le specifiche di controllo piu’ usate sono: %d per leggere/visualizzare interi in base 10; %f “ “ “ valori float in base 10; %c - %s per legg./visual. Caratteri - Stringhe di car. Inoltre alla scanf le variabili devono essere passate per indirizzo (cfr. parte 3) per es. premettendo al nome della var. dafondamenti leggere l’ operatore & di informatica parte 2 80 #include <nomefile.h> oppure: #include “nomefile.h” ? La prima, se nomefile.h sta nel direttorio del sistema C o C++; la seconda, se nomefile.h sta altrove. L’ estensione .h indica che si tratta di un file “header” che puo’ contenere i prototipi delle funzioni della libreria usata. Esempi: stdio.h e iostream.h Cominciamo allora a vedere un programma ed a compilarlo per poi eseguirlo. Segue il programma project2 e quindi come compilarlo. fondamenti di informatica parte 2 81 #pragma hdrstop //terminates the list of header files… #include <condefs.h> // includes specific header file #pragma argsused //affects only the next function (main): it disables the warning message: "Parameter name is never used in function func-name #include <stdio.h> // includes C standard I/O header file main() /* questo programma dice Hello Mondo, ma sparisce: per non farlo sparire si può mettere un comando di lettura come scanf (" "); che aspetta un carattere */ { printf("Hello World"); return(0); } //e per compilarlo? PRIMA DI TUTTO OCCORRONO… fondamenti di informatica parte 2 82 … user_rname e password che abilitano la connessione al Server e sono richiesti all’ avvio del computer locale: la loro, mancanza inibisce ogni accesso. Coloro che ne sono sprovvisti useranno una password comune ed un user comune comunicati al momento: ogni studente (anche se ha la psw!) creerà una cartella di lavoro in MyDocument con il proprio cognome (anche se lo user è lo stesso per gli sprovvisti di psw, le cartelle di lavoro sono diverse!!!) e costruirà li' dentro il proprio project e tutti i file di lavoro (per es. copierà lì il mio programma project2); alla fine dell’ esercitazione gli studenti faranno logout, tutti tranne UNO: da costui io andrò a cambiare la password per la successiva esercitazione. fondamenti di informatica parte 2 83 Con username e password occorre attivare l’ ambiente BB4 (Borland Builder 4) ossia clik su: Start (Avvio), Programs, Borland C++ Builder4, C++ Builder4 (oppure clic su Mycomputer, LocalDiskC:, Program Files, Borland, CBuilder4, Bin; bcb.exe; ()) Si apre l’ icona di BB4 e parte BB4 aprendo l’ ambiente di sviluppo del C++Borland con un’ applicazione Visual (grafica per es. che per ora non sarà usata). Invece viene subito usato il menù in alto che contiene alcune parole come: File, Edit, Project , Run, per attivare strumenti che oltre al compilatore fanno parte dell’ ambiente di sviluppo del 84 C++Borland. L’ ambiente di sviluppo ha le seguenti voci: File per aprire/chiudere un file contenente un programma origine gia’ registrato (.cpp); Edit per fare le operaz. di editing sul file aperto; Project per usare un progetto e compilare il relativo prg. origine (Compile Unit) ed eventualmente “linkarlo” (Build All) con le librerie richieste ottenendo il prg. eseguibile; Run per fare eseguire il prg. eseguibile. fondamenti di informatica parte 2 85 L’ applicazione Visual per ora non interessa quindi clic sul menù File e close-all e sempre dal menù File clic su New: si apre la finestra New item, dove, un doppio clic su Console Wizard, fa aprire un’ altra finestra per la creazione di un’ applicazione già impostata a tipo console, che è quella che interessa; al clic su Finish viene presentato un programma main vuoto dove dopo alcune direttive per il precompilatore, c’è la funzione main seguita da suoi argomenti che per ora non interessano (cancellare) e return (0): si possono inserire le frasi del proprio programma tra main() e return(0) dentro le parentesi graffe, ma si può anche... fondamenti di informatica parte 2 86 …accedere ai miei programmi così: clic sul menù File, clic su open: si apre una finestra con Look in Documents e una freccetta finale, clic sulla freccetta, clic su MyNetwork Place. Se lo studente ha la psw c’é la “mappatura” ossia si apre una finestra con arc_stud: 2 clic su carmin, inf2005, program1, project2 … Senza psw non c’è la “mappatura” MyNetwork Place non c’è, ma c’è Entire Network. In basso accanto a FileName digitare: ftp:\\serving4\arc_stud\ e poi 2 clic su carmin, inf2005, program1, project2 … SALVARE project2 nella cartella di lavoro creata (in MyDocument), o sul disco condiviso del Server in X: per gli studenti con psw. Farlo compilare (con clic su CompileUnit sotto Project) ed eseguire con Run. 87 username & password personali abilitano ogni studente ad accedere al disco del Server (arc_stud e prog_stud in lettura, partizione (Disco) X: in lettura/scrittura; lo stud. puo’ usare tutti i programmi registrati in arc_stud e prog_stud ; Per registrare può usare MyDocument (o H: e X: ???) partizioni del disco fisso del Server per ogni studente, dove puo’ registrare i suoi programmi in alternativa al floppy personale o a MYDocument che è locale, ma viene conservato. QUINDI costruito il proprio programma (prima di compilare!) salvarlo con clic su File e su Save Project as nella cartellalavoro appositamente costruita di X: o di MyDocument, altrimenti C++ cerca di porre i file intermedi (per es. l’ obj) in arc_stud o prog_stud che sono protetti e si ha ERRor. Con Project è inteso un lavoro consistente di 4 file: il Source (extension .cpp); il Source & direttive per il precompilatore (.bpr); la versione tradotta in linguaggio macchina (.obj) senza i collegamenti; la versione con supporti ulteriori (.tds): conservare .cpp e .bpr, cancellare le altre. 88 Fare le sguenti modifiche ai projects di program1 Visualizzare una sequenza di caratteri (“vai a pescare?”) con cout includendo il file iostream.h; Usare #define per introdurre la spesa annuale sapendo che al giorno spendo 55,43€; leggere 5 caratteri e visualizzare tutte le loro sequenze possibili …. fondamenti di informatica parte 2 89 L’ esempio del progettino: project7.cpp Nell’ ambiente di sviluppo di BB4, porsi sotto File e con un clic su Open aprire il programma E:/Carmin/Inf2005/programm2/project7.cpp Esaminarlo con l’editor, farlo compilare usando Project e girare (Run): questo comando (da solo) provvedera’ prioritariamente (se non e’ stato gia’ fatto) al “linkaggio” del programma oggetto con le librerie usate (per es. di I/O ), producendo il programma eseguibile di nome project7.bpr (bpr pronto per l’ esecuzione) Andando 35 diapo indietro lo ritrovate Per eseguire +volte project7 si puo’ usare +volte Run ... fondamenti di informatica parte 2 90 Iterazione Questa ripetizione si e’ resa automatica con un programma che la realizza, project71. Ma quale sara’ il progetto relativo ? Mandando in esecuzione project71.bpr si nota la ripetizione (=iterazione): per realizzare questo tipo di procedimento occorre tornare a rifare le operazioni gia’ fatte la prima volta fino a quando e’ necessario; occorre quindi ripetere la lettura di CAR, la sua conversione in Num e la visualizzazione di entrambi fino a quando si introduce lo zero … ossia ... fondamenti di informatica parte 2 91 b) Legenda: I=Inizio; S=Stop; T=True; F=False. I Ripeti=TRUE S Ripeti F T CAR CAR=0? F T Num=(int)CAR Num Ripeti = FALSE fondamenti di informatica parte 2 92 Assegnazione semplice Le frasi di Input servono per assegnare alle variabili i valori immessi per es. da tastiera. Il costrutto linguistico base usato allo scopo di assegnare a variabili valori calcolati, e’ la frase tipica di assegnazione, per esempio: z = b ; Significato: il valore di b e’ trasferito alla zona di memoria identificata dalla variabile di nome z; in breve: il valore di b e’ assegnato a z NOTA: b puo’ essere… tutto da una costante ad un’ espressione complicata…. cfr. avanti ! fondamenti di informatica parte 2 93 Assegnazione multipla Oltre l’ assegnazione semplice c’ e’ in C e C++ quella multipla che (con variabili intere) e’ del tipo seguente: a = r = b = pippo = lei111 = 3; e viene cosi’ interpretata ed eseguita: (a = (r =(b=(pippo=(lei111=3))))) ossia 3 e’ assegnato a lei111, quindi a pippo, poi a b, quindi a r e infine ad a: valutazione da destra a sinistra o iniziando dalla parentesi piu’ internamente annidata. fondamenti di informatica parte 2 94 Remember ed esercizi ogni frase del corpo di una funzione C o C++ termina con un punto e virgola; nelle espressioni si possono usare parentesi tonde anche annidate, un po’ come nella assegnazione multipla dell’ esempio precedente. Con tutto questo in mente scrivere: un source_prg. C++ che presenti un menu’ di cibi; un altro che presenti un menu’ di comandi DOS con sintetica spiegazione; un altro che legga 3 numeri di 2 cifre dec. ciascuno e ne faccia il prodotto la somma, la diff. e visualizzi tutto …. fondamenti di informatica parte 2 95