Corso di Informatica

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1 Corso di Informatica Modulo T2 2 Astrazione su linguaggi e dati 1 Prerequisiti rev Rappresentazione simbolica Calcolo delle combinazioni di n oggetti a gruppi di k Dati e istruzioni Utilizzo elementare di file di vario tipo 2 1

2 Introduzione rev Abbiamo visto che i linguaggi a basso livello consentono di comunicare efficacemente con il computer, ma presentano anche problemi di comprensione e di efficienza. Perciò, ci poniamo le seguenti questioni: Come è evoluto il modo di comunicare tra l uomo e il computer, rispetto al linguaggio binario? Come fa il calcolatore a riconoscere un file musicale da un file video? 3 Nascita dell astrazione L evoluzione delle tecnologie elettroniche ed informatiche, permise di rendere più semplice l attività di programmazione: 1. rappresentando in modo più semplice le istruzioni (linguaggi simbolici) 2. rappresentando in modo più semplice i dati (tipizzazione dei dati) L astrazione è la caratteristica che consente l uso di una macchina: ignorandone i dettagli interni comunicando con essa con un linguaggio simile a quello naturale 4 2

3 1. Linguaggi simbolici - assembly Il problema di rappresentare le istruzioni fu risolto con l introduzione del linguaggio assembly, il primo esempio di linguaggio simbolico, ossia un linguaggio che rappresenta le istruzioni macchina in modo mnemonico, facile da apprendere e ricordare. Nel linguaggio assembly: ogni istruzione è in corrispondenza 1:1 con le istruzioni macchina si utilizzano nomi simbolici al posto di codici numerici indirizzi di memoria (es. le variabili) L assembly è considerato un linguaggio di seconda generazione 5 1. Linguaggi simbolici - assembly L assembly ha una sintassi molto più vicina al nostro modo di esprimerci: MOVE A, B ;muove il dato dalla locazione di memoria di ; indirizzo A a quella di indirizzo B ADD X, Y ; somma il contenuto dell indirizzo di memoria ; X con quello presente in Y e pone in Y la somma JUMP Z ; salta all istruzione posta nella locazione Z 6 3

4 1. Linguaggi simbolici - linguaggi ad alto livello Ma anche l assembly presenta forti limiti poiché è un linguaggio ancora troppo orientato alla macchina e poco adatto anche per medie applicazioni (ad esempio, una rubrica telefonica), per cui, dalla seconda metà del secolo XX nacquero molti linguaggi simbolici, detti orientati all uomo o linguaggi ad alto livello, che sono attualmente usati Il programma scritto in un linguaggio orientato all uomo (C++, Java, HTML, PHP, Visual Basic, ) prende il nome di programma sorgente. Linguaggi di terza generazione 7 1. Linguaggi simbolici - traduttori Il programma sorgente deve però subire un processo di traduzione che lo converte in linguaggio macchina (programma eseguibile). Alla istruzione in linguaggio di alto livello a = a + 1; corrisponde (linguaggio simbolico assembly) MOVL 400h, R0 ADDL #1, R0 MOVL R0, 400h a cui corrisponde il linguaggio macchina (hex)

5 1. Linguaggi simbolici - traduttori Il traduttore ha il compito di: controllare la correttezza sintattica di un programma scritto in linguaggio simbolico (il programma sorgente) tradurre il programma sorgente nel corrispondente programma scritto in binario. A questo programma si dà il nome di programma eseguibile, proprio perché è direttamente interpretabile dall hardware Linguaggi simbolici - vantaggi Tra i vantaggi dei linguaggi evoluti abbiamo: naturalezza espressiva: il codice non implica la conoscenza hardware; le variabili si individuano con nomi invece che con indirizzi; le espressioni matematiche si scrivono secondo la notazione matematica; tipizzazione dei dati: consentono al programmatore l utilizzo di dati di diverso tipo (interi, razionali, logici, stringhe) senza conoscere la loro rappresentazione in memoria strutturazione: tutti i moderni linguaggi evoluti prevedono l uso della programmazione strutturata (sequenza, selezione, iterazione) 10 5

6 1. Linguaggi simbolici - vantaggi portabilità: lo stesso programma sorgente, può essere utilizzato su un calcolatore di tipo diverso, a volte senza neanche ricompilarlo velocità di esecuzione: il programma eseguibile prodotto dalla compilazione è molto simile a quello che si scriverebbe direttamente Tipizzazione dei dati Il problema di rappresentare i dati in modo semplice fu risolto con l introduzione dei linguaggi evoluti. Inizialmente, nei linguaggi di basso livello, era il programmatore a stabilire se una data sequenza di byte rappresentasse un numero intero, un carattere o una stringa. ATTIVITA : quante sono le combinazioni possibili degli 8 bit di un byte? 12 6

7 2. Tipizzazione dei dati Sono 2 8 = 256 e quindi un byte può essere utilizzato per rappresentare un valore tra 256 diversi possibili valori. Ad esempio, con un byte si può rappresentare: un numero naturale compreso nell intervallo da 0 a 255; un numero intero relativo nell intervallo da 128 a 127. Quindi, il programmatore doveva un tempo ricordare e interpretare opportunamente ciascuna sequenza di byte altrimenti nascevano errori a volte anche molto difficili da individuare Tipizzazione dei dati Per interpretare correttamente le rappresentazioni binarie dei dati, i linguaggi HLL (High Level Language) e UHLL (Ultra High Level Language) forniscono la tipizzazione, una tecnica che consente al programmatore di scegliere il formato di rappresentazione di un dato e, in particolare: Intero Razionale Testuale (caratteri e stringhe) Ipertestuale (testuale con link) Multimediale (grafica, film, suono, immagini) Ipermediale (ipertestuale e multimediale) Grazie alla tipizzazione, il programmatore può ignorare come e dove un dato è rappresentato in memoria. 14 7

8 2. Tipizzazione dei dati Esempio 1: alcuni tipi di dato in un calcolatore. interi relativi (ovvero, con segno) a 32 bit (per valori compresi tra e ) interi relativi (ovvero, con segno) a 8 bit (per valori compresi tra 128 e +127) numeri naturali (ovvero, senza segno) a 8 bit (per valori compresi tra 0 e +255) Tipizzazione dei dati Esempio 2: altri tipi di dato in un calcolatore. caratteri dell alfabeto Unicode (16 bit) numeri razionali in virgola mobile secondo lo standard IEEE a 32 bit (che usa 9 cifre significative e mantissa tra 45 e +38) numeri razionali in virgola mobile secondo lo standard IEEE a 64 bit (che usa 18 cifre significative e mantissa tra 324 e +308) valori logici (vero o falso) 16 8

9 2. Tipizzazione dei dati Esempio 3: altri tipi di dato in un calcolatore. il testo della Bibbia occupa in lingua Inglese occupa 4.4 MB (ASCII), in lingua Cinese 2,4 Mbyte (codifica Big5) una immagine (22 x 28 cm) a 300 dpi (dot per inch) occupa: 8 Mbyte se resa con 256 colori (8 bit per pixel) 24 Mbyte se rappresentata con 16 milioni di colori (24 bit) un file audio occupa: byte con codifica WAV byte in formato MP3 17 La babele del software Il software, oggi più che mai, grazie ad Internet si diffonde sia in modo lecito che illecito. Diamo un piccolo cenno alle varie categorie del software. 18 9

10 La babele del software I vari software possono essere suddivisi in sei categorie: Commerciale: qualsiasi programma comperato con licenza d'uso. Il prezzo pagato dà il diritto di utilizzare il programma (in genere in singola copia e su un singolo computer). Nel mondo Linux è utilizzata soprattutto per i giochi. Es.: Quake III. Shareware: un sottoinsieme di quella commerciale; l autore permette di provare il programma per un periodo limitato di tempo, scaduto il quale si deve acquistare la versione completa pena il blocco completo del programma. Poco diffusa sotto Linux. Adware: l uso del programma è consentito gratuitamente mostrando all utente alcuni banner pubblicitari (immagini) durante la sua utilizzazione. Es.: il navigatore Opera. 19 La babele del software Freeware: programmi in versione completa, rilasciati dall autore con la formula "così come é" (senza responsabilità per eventuali problemi o per un uso scorretto del software stesso). Si dicono anche programmi liberamente distribuibili. Open Source: il programma viene fornito con il suo codice sorgente, che mostra, in chiaro, le istruzioni, che possono essere lette e/o modificate

11 La babele del software Software Libero: La licenza GPL (General Public Licence) fornisce all utilizzatore una serie di diritti (accesso ai sorgenti, possibilità di ridistribuzione, multipla installazione, modifica ecc.) che permette, a chi ne ha le conoscenze, di modificare il programma, di migliorarlo e di introdurre modifiche che lo rendano più utile ma impedisce di cambiare i termini della licenza; in questo modo tutte le modifiche andranno, obbligatoriamente, a beneficio di tutta la comunità. Es: Linux, Gnome, KDE. 21 Argomenti Nascita dell astrazione 1. Linguaggi simbolici assembly linguaggi di alto livello traduttori vantaggi 2. Tipizzazione dei dati La babele del software 22 11

12 Altre fonti di informazione P.Gallo, F.Salerno Informatica Generale 1, ed. Minerva Italica G.Callegarin Corso di Informatica 1, ed. CEDAM 23 12