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IntroduzioneInformatica

Fondamenti di Informatica

Dott. Cazzaniga Paolo

Dip. di Scienze Umane e [email protected]

Dott. Cazzaniga Paolo Fondamenti di Informatica


Outline

1 Introduzione

2 InformaticaTrattamento automatico dell’informazioneLa struttura del calcolatore



Corso di Fondamenti di Informatica

Testo di riferimento:M. Lazzari et al., Informatica umanistica, McGraw-Hill, 2014(capitoli 1,2,3,4,5,7,8,9,11)www.ateneonline.it/lazzari2e

Esame:Test informatizzato con quiz a scelta multipla. 18 domande per18 minuti!A quale appello posso iscrivermi? Al primo appello disponibiledopo la fine delle lezioni. Aula 9 in via dei CanianaAttenzione ai turni!www.unibg.it/cazzaniga



Corso di Fondamenti di Informatica

Un motore di ricerca, nel momento in cui riceve una richiesta da partedi un utente, dove va a cercare?

1 Nei propri archivi2 In tutto il Web3 In tutto il Web, a eccezione del Web profondo4 In tutti i siti noti al DNS5 Nell’indice generale dei siti del World Wide Web Consortium



Introduzione

OBIETTIVI DEL CORSO:

Conoscere e capire le tecnologie per potere e sapere usare glistrumentiConoscere la terminologiaConsapevolezza del mondo tecnologico e informatico

Le nozioni acquisite durante il corso vi serviranno (anche) pereffettuare ricerche e per la scrittura della tesi



Introduzione

L’informatica, le tecnologie e il resto del mondo:l’informatica è ovunque, (quasi) ogni tipo di lavoro richiedeconoscenze informatiche di base (sistemi operativi, office, postaelettronica, internet)le tecnologie informatiche permettono un grande risparmio ditempo e di energia (oltre a diminuire l’uso della carta)informatica e comunicazione (dalla posta elettronica ai socialnetwork)il ruolo dell’informatica e delle tecnologie in ambito educativo



Una breve panoramica (1)

Fondamenti di informatica:dato e informazionetrattamento automatico dei datihardware e softwarel’architettura del calcolatore




Il Software:definizione di algoritmodall’algoritmo al programmasoftware applicativisistemi operativi




La rappresentazione dei dati per le scienze umane:codifica dell’informazionele basi di datila sicurezza informaticanormative italiane sulla privacy




Dalle reti a Internet:cos’è una retecos’è Interneti servizi di Internet




Il World Wide Web:ipertestualità e multimedialitàda ipertesti e contenuti multimediali al World Wide Webi motori di ricercail Web 2.0




Arte e beni culturali nell’era digitale:l’arte e il Webmusei onlinela catalogazione




Le biblioteche e la ricerca dell’informazione:information retrievalindicizzazione e metadatila biblioteca




Le tecnologie educative:formazione a distanzalavagne interattive multimedialile tecnologie assistive nei contesti formativi




Accessibilità e usabilità:qualità dei siti Webusabilità del Webaccessibilità e disabilità



Trattamento automatico dell’informazioneLa struttura del calcolatore

Outline

1 Introduzione





Introduzione (1)

Cos’è l’informatica?«L’informatica non riguarda i computer più di quanto l’astronomiariguardi i telescopi.» E. DijkstraStudio teorico dell’informazione, della computazione e degli strumentidi elaborazione automatica

Benefici dati dagli elaboratori automatici di informazioniriduzione dei tempi di calcolomaggiore affidabilitàautomazione del lavorodiffusione di metodi di elaborazione che richiedono competenzespecifiche




Introduzione (2)

Informatica o computer science: il calcolatore o elaboratore permettedi trattare l’informazione

L’informatica viene anche chiamata tecnologia dell’informazione(information technology)

Con l’avvento delle reti e delle telecomunicazioni è nata una nuovadisciplina chiamata Information & Communication Technology




Dato, informazione, conoscenza

Dato: insieme di simboli di un alfabeto

Il numero 39,5 è composto dai simboli “3” “9” “,” “5”

L’informazione si ottiene relazionando dati con proprietà

La temperatura corporea di un individuo è misurata in 39,5 ◦C

La conoscenza è ad un livello maggiore di astrazione, permette ditrattare l’informazione

La temperatura di un individuo è 39,5 ◦C, esistono regole chepermettono di trattare questo stato per superare questa condizionepericolosa




Linguaggio naturale, linguaggio formale

Il linguaggio naturale è ambiguo

“Sposta il cavallo”. Qual è il significato specifico di cavallo?

Anche conoscendo il contesto...

“Tizio vide Caio nel parco con il cannocchiale”. Chi aveva ilcannocchiale?

I linguaggi formali sono stati introdotti per evitare le ambiguitànell’interpretazione

Sono composti da:alfabeto finito di simboligrammatica formale

Esistono quindi delle semantiche formali per attribuire il significatoalle frasi di un linguaggio formale




Codifica dell’informazione (1)

Nei calcolatori l’informazione è codificata in bit (binary digit)

Perché è possibile rappresentare il valore dei bit su dispositivi bistabili

Un bit può assumere i valori 0 e 1

2 bit: 4 (22) sequenze possibili: 00, 01, 10, 113 bit: 8 (23) sequenze possibili: 000, 001, 010, 011, 100, ......8 bit: 256 (28) sequenze possibilin bit: 2n sequenze possibili

8 bit = 1 byte





La memoria del calcolatore contiene sequenze di bit che codificanol’informazione

La sua capacità è misurata in bit, byte (o i loro multipli)

prefisso sistema binario SIKilo 210 = 1024 103 = 1.000

Mega 220 = 1024 ∗ 1024 106 = 1.000.000Giga 230 109

Tera 240 1012

Peta 250 1015

ATTENZIONE!Kilobit = Kb = 210 bitGigabyte = GB = 230 byte




Elaborare l’informazione

Creazionemodifica (eliminazione)confrontoconservazionetrasmissione

L’informazione viene elaborata tramite algoritmi, sequenze diistruzioni che indicano all’esecutore le operazioni da eseguire sulleinformazioni

L’informazione di ingresso viene detta input e quella di uscita output




L’evoluzione dei sistemi di elaborazionedell’informazione

abaco (rappresentazione numerica posizionale)regolo calcolatore (strumento di calcolo analogico)Pascalina (calcolatrice meccanica)analytical engine (primo calcolatore programmabile)calcolatore basato su relè elettromagneticiColossus (calcolatore a valvole termoioniche)ENIACEDVACcalcolatori a transistorcalcolatori con microchippersonal computer




L’evoluzione dei sistemi di elaborazionedell’informazione: Abaco




L’evoluzione dei sistemi di elaborazionedell’informazione: Regolo calcolatore




L’evoluzione dei sistemi di elaborazionedell’informazione: Pascalina




L’evoluzione dei sistemi di elaborazionedell’informazione: Analytical Engine




L’evoluzione dei sistemi di elaborazionedell’informazione: Eniac




L’evoluzione dei sistemi di elaborazionedell’informazione: Personal Computer




L’evoluzione dei sistemi di elaborazionedell’informazione




L’architettura di von Neumann (1)

Obiettivo: realizzare un calcolatore universale con le seguenticaratteristiche principali

presenza di un dispositivo di memorizzazione in cui dati eistruzioni hanno lo stesso tipo di codificautilizzo dell’aritmetica binariaseparazione tra dispositivi di memorizzazione ed elaborazione





Il calcolatore è così composto:

processore o CPU: legge dalla memoria istruzioni che esegue sudati in memoriamemoria: contiene dati o istruzioni in celle identificate da unindirizzo numericointerfaccia (di input e di output): interagisce con l’ambientetramite periferiche di input e outputbus: canale di comunicazione per lo scambio di informazioni





Il calcolatore è così composto:





Linguaggio macchina: insieme delle istruzioni (in binario) specifichedi una determinata CPU

Due calcolatori sono (tra loro) compatibili se utilizzano lo stessolinguaggio macchina

Problema: collo di bottiglia di von Neumann. La CPU elabora datimolto più velocemente di quanto il bus sia in grado di trasferirne




Outline

1 Introduzione





Il Processore

La CPU esegue le informazioni lette nella memoria centrale

lettura dalla memoria (fetch)decodificaesecuzionescrittura

Per fare questo correttamente, usa il registro IR e il program counterL’esecuzione vera e propria è solitamente fatta dalla unità aritmeticologica (ALU)La fequenza con cui vengono eseguite le istruzioni è data dal clockLa frequenza di clock viene indicata in hertz e determina la velocitàmassima di elaborazione della CPULe CPU moderne hanno una frequenza di clock di alcuni GHz




Il Processore




La memoria centrale - RAM

E’ il dispositivo di memorizzazione che interagisce con la CPU tramitebus per eseguire le istruzioni

E’ una memoria volatile, per mantenere le informazioni deve esserealimentata, però ha tempi di accesso ridotti!Tipi di accesso ai dispositivi di memorizzazione:

accesso sequenzialeaccesso direttoaccesso mistoaccesso associativo

La capacità tipica della RAM è di alcuni GB

Esistono anche altri tipi di memoria! ROM e EPROM




La memoria centrale - RAM




La memoria di massa

Garantiscono la persistenza dei dati, l’accesso in lettura e scrittura èpiù lento rispetto alla RAM

Il costo delle memorie di massa è molto inferiore a quello della RAM

Nel calcolatore la principale memoria di massa è il disco rigido (harddisk)

Tipicamente i dischi rigidi dei personal computer hanno un diametrodi 3,5′′ (desktop) o 2,5′′ (laptop) e la loro dimensione varia tracentinaia di GB ad 2 TB

Cosa significa backup, formattazione e ridondanza??




La memoria di massa

Le memorie di massa si possono classificare in dispositivi magnetici,dispositivi ottici e memorie flash

floppy diskdisco rigidonastro magneticocompact discDVDblu-ray diskmemory carddrive USBhard disk a stato solido




Gerarchie di memoria

Cosa si intende con “collo di bottiglia di von Neumann”?

Principio di località:località temporale: lettura in memoria nella stessa cella in istantidi tempo successivilocalità spaziale: lettura in memoria nelle celle adiacenti a quellaletta attualmente

velo

cità

−→

registri della CPU (centinaia di byte)

capa

cità

←−

cache di livello 1 (decine di KB)cache di livello 2 (>512KB)cache di livello 3 (>2MB)memoria centraledischi internidischi esterni




Le periferichePeriferica: dispositivo connesso all’unità centrale del calcolatore, chepermette l’immissione o l’emissione di dati.

Le periferiche si connettono usando interfacce che vengono inseritenelle schede madri dei PC o usando le PC Card dei laptop.

I connettori disponibili per la comunicazione tra PC e periferica sono:connettori parallel ATA (HD, lettore CD, masterizzatore)connettori serial ATA e SCSI (HD)2 connettori PS/2connettore VGA (o DVI)connettori minijackconnettore seriale RS-232porta parallelaconnettore RJ11 (modem/fax)connettore RJ45 (interfaccia di rete)connettori USBconnettore FireWire (IEEE 1394)dispositivo IrDA (infrarossi) e Bluetooth (onde radio)




Le periferiche

Le principali periferiche:tastiera: quali sono i tasti modificatori?video: scheda grafica, risoluzione (aspect ratio), CRT, LCD,OLED, AMOLED, videoproiettoredispositivi di puntamento: cos’è una GUI? mouse, trackball,joystick, touchpad, tavoletta grafica, touchscreenstampante (plotter): risoluzione? getto d’inchiostro, laser, impattoacquisizione di immagini: scanner (OCR), fotocamera digitale,videocamera digitale, webcam, lettore di codici a barredispositivi audio: scheda sonora, media center, lettore mp3(Cos’è il VoIP?)combinazione di periferiche: google glasses,Cave Automatic Virtual Environment, LIM, Oculus Rift


http://www.youtube.com/watch?v=JSnB06um5r4

http://www.youtube.com/watch?v=CG__PZzNfkw&list=PLR9mEJIRXLIgfRMWlCExJqU14KUXqVzj6

http://www.youtube.com/watch?v=FOHcKSiSBx0

https://www.youtube.com/watch?v=mYvewljW7Lg



Classificazione dei calcolatori (1)

I calcolatori si dividono in queste principali categorie:

personal computerdesktoptowersmall form factor





laptopnotebooktablet PCnetbookultrabook





PDA, palmare o pocket PCconsole per videogames e media centerworkstationserverminicomputer, mainframe, supercomputer





Le caratteristiche che permettono di differenziare diversi calcolatorisono:

velocità di elaborazionecapacità di archiviazione datiaffidabilitàsicurezzadotazione di periferichecapacità di connettersi ad altri elaboratori o dispositividimensionimodularità (compatibilità delle componenti)scalabilità (consentire il miglioramento)


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