Introduzione. Chi sono? Come contattarmi? II edizione Master Web Technology e Security. Matteo Baldoni

Transcript

1 Introduzione II edizione Master Web Technology e Security Matteo Baldoni Dipartimento di Informatica Universita` degli Studi di Torino C.so Svizzera, 185 I Torino (Italy) baldoni@di.unito.it Chi sono? Come contattarmi? Matteo Baldoni Dipartimento di Informatica Università degli Studi di Torino Corso Svizzera, 185 I Torino (ITALY) baldoni@di.unito.it URL: Tel.: Fax.: Pagina del corso: Sono nato a Torino nel 1968, nel febbraio 1993 mi sono laureato con lode in Scienze dell Informazione e nel febbraio 1998 sono diventato Dottore in Ricerca in Informatica. Dal luglio 1999 sono ricercatore in Informatica presso il Dipartimento di Informatica dell Università degli Studi di Torino. 1

2 Un elettrodomestico speciale un un solo solo uso uso proprio, molti molti impropri Infinite Infinite elaborazioni (programmi) input output Accendo il computer Metafora linguistica: parlo parlo al al computer dicendogli cosa cosa deve deve fare fare ed ed esso esso mi mi parla parla scrivendomi il il risultato della della elaborazione (precedente l introduzione del del mouse) 2

3 Accendo il computer Metafora visiva: visiva: ho ho a disposizione degli degli oggetti che che posso posso manipolare (scelgo, prendo, sposto, copio, copio, taglio, taglio, incollo, aggiungo, ) ) (successiva all introduzione del del mouse) Quale computer è più potente? Sono uguali, nel senso che tutto ciò che posso fare con uno posso fare con l altro 3

4 Rappresentazione delle informazioni Rappresentazione binaria (o digitale) delle informazioni ogni informazione deve essere codificata mediante l uso di soli 2 simboli, di solito 0 e 1 Corrispondono, ad esempio,ai due diversi stati di polarizzazione di una sostanza magnetizzabile, o al passaggio/non passaggio di corrente, ecc BIT (binary digit) Codifica dell informazione Sono sufficienti solo lo zero e l uno per rappresentare tutte le informazioni? Codifica dell informazione: si fa corrispondere ad un informazione una configurazione di cifre binari Codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange): codifica dei caratteri Codice UNICODE: codifica universale, combinazioni (16 bit) NUL SOH A B 7 bit = 128 (cioe` 2^7) combinazioni possibili 8 bit ASCII esteso, 256 combinazioni possibili Provare: Alt

5 Codifica dei numeri Codifica ASCII non è adatta per eseguire calcoli Rappresentazione binaria dei numeri, cioe` rappresentazione in base 2 (sistema posizionale) A seconda degli elaboratori si possono avere a disposizione 1, 2, 4, 8 byte (1 byte = 8 bit) Aritmetica binaria (del tutto simila a quella in base 10) base * 10^0 + 3 * 10^1 + 2 * 10^ Esercizio. In un byte quanti numeri si riescono a rappresentare? Quale è il piu` grande intero? 1 * 2^0 + 1 * 2^1 + 0 * 2^2 + 1 * 2^3 Codifica delle informazioni Non esistono numeri con virgola ma solo approssimazioni Ogni cosa in un elaboratore è codificato mediante l uso di sequenze di zero e uno Non esistono tipi di dati diversi dallo zero e dall uno Un computer non comprende altro che sequenze di zero ed uno MA TUTTO QUESTO È SUFFICIENTE PER RAPPRESENTARE OGNI COSA CHE SIA EFFETTIVAMENTE CALCOLABILE (Tesi di Church) 5

6 Programmare un computer Un computer è una macchina programmabile, tuttavia esso non è direttamente utilizzabile da parte degli utenti poiché richiederebbe la conoscenza sull organizzazione fisica della specifica macchina e del suo linguaggio macchina Ogni machina avrebbe le sue differenti caratteristiche Il linguaggio macchina è estremamente complicato e non di facile gestione?? Utente Linguaggio Macchina? Programmare un computer: astrazione In altre parole desideriamo astrarci dai dettagli fisici della macchina in oggetto e dal suo specifico linguaggio macchina L idea è quella di realizzare al di sopra della macchina reale una macchina virtuale astratta che abbia le funzionalità desiderate e che sia facile da utilizzare per l utente L utente interagisce con la macchina virtuale, ogni comando viene poi tradotto nei corrispondenti comandi sulla macchina fisica La macchina virtuale è realizzata mediante software (programmi) Utente Software traduzione in LM Linguaggio Macchina Macchina Virtuale 6

7 Programmare un computer: astrazione La macchina virtuale viene realizzata in genere mediante il software di base: Sistema Operativo: file system, memoria, cpu, risorse ausiliarie, comunicazione Linguaggi e ambienti di programmazione ad alto livello: interpreti e compilatori Non vi sono limiti al numero e al tipo di macchine virtuali che possono essere realizzate In genere nelle macchine moderne sono strutturate su più livelli (struttura a cipolla) Macchina Virtuale Utente Software traduzione Software traduzione Linguaggio Macchina Macchina Virtuale Programmare un computer: astrazione Astrarre dall organizzazione fisica della macchina Usare nello stesso modo, o comunque in modo molto simile, macchine leggermente diverse dal punto di vista hardware o, al limite, macchine con hardware profondamente diverso Avere un semplice linguaggio di interazione con la macchina Avere un linguaggio semplice ed ad alto livello per programmare la macchina Avere un insiemi di programmi applicativi per svolgere compiti diversi MACCHINE VIRTUALI 7

8 Macchine Virtuali: anche il browser lo è un browser è un programma Un browser interpreta il linguaggio HTML e visualizza le pagine sullo schermo Per la visualizzazione delle pagine un browser che per farlo si appoggia al software di base Il software di base si appoggia alla macchina fisica per realizzare effettivamente il rendering della pagina su video Utente Browser traduzione Software traduzione Linguaggio Macchina Macchina Virtuale Macchina Virtuale Accendo il computer Avvio del sistema operativo Identificazione utente Attivazione dell ambiente di lavoro Sistema operativo: software speciale che che determina il il comportamento del del computer, fa fa funzionare ii programmi applicativi, gestisce la la memoria, il il file file system, gli gli utenti, utenti, Esempi: Windows98, Linux, Linux, Unix, Unix, BeOS, BeOS, MacOS 8

9 Il Sistema Operativo Avviamento dell elaboratore e creazione dell ambiente virtuale Gestione del processore e dei processi (un programma in esecuzione) Gestione della memoria principale (allocazione) Gestione della memoria virtuale (visione astratta della memoria, swapping) Gestione della memoria secondaria (file system, organizzazione logica e gestione fisica dei file) Gestione delle risorse di input/output (periferiche) Linguaggio di comandi per l interazione con l utente Il Sistema Operativo mono-utente vs multi-utente mono-programmati vs multiprogrammati Struttura a cipolla di un sistema operativo Il kernel è legato all hardware mentre I livelli alti sono indipendenti Kernel... gestione memoria processore, risorse... interfaccia comandi 9

10 Gestione del processore e dei processi Un processo è un programma in esecuzione Sistemi mono-programmati (mono-tasking) vs multiprogrammati (multi-tasking) Gestione dei processi: un sistema operativo multi-tasking deve essere in grado di gestire un insieme di processi contemporaneamente attivi (nota: un solo processo alla volta puo` utilizzare la CPU!!) Scheduling del processore: non-preemptive vs preemptive Coordinamento, sincronizzazione e mutua esclusione per l uso di risorse o lo scambio di informazioni Gestione della memoria secondaria Il file system è costituito da un insieme di programmi che devono svolgere due compiti importanti: fornire all utente una visione logica dei file e utilizzare lo spazio sui dischi in modo ottimale nome logico operazioni per lavorare sui file accesso alle informazioni contenute nei file strutturazione protezione gestire i file nella memoria di massa allocazione fisica dei file (contigua vs sparsa, indexata vs linkata) 10

11 File e cartelle File: File: corrispondono ai ai documenti, possono contenere testi, testi, presentazioni, immagini di di vari vari formati, programmi Cartelle: sono sono contenitori, servono a organizzare il il materiale contenuto in in memoria cartelle file ALBERO ALBERO Path/directory C Documenti path path Pagine Web crash course crashcourse desktop.bmp vt100.bmp 11

12 Area di lavoro D E S K T O P applicativi cartelle file Unità di memoria, agli occhi dell utente Può contenere: Documenti Programmi Dati Le ultime tre lettere (o l icona) indicano il tipo del file Perché Perché un un file file Word Word deve deve essere essere aperto aperto con con Word Word e non non può può essere essere letto letto utilizzando un un altro altro applicativo? Non Non contiene semplicemente dei dei dati? dati? 12

13 Utenti Se la stessa macchina è usata da più persone, è utile identificarle perché in questo modo: Ogni Ogni utente utente può può impostare l area l area di di lavoro lavoro come come preferisce; le le impostazioni saranno associate all utente Ogni Ogni utente utente avrà avrà riservata un area di di lavoro lavoro a cui cui gli gli altri altri non non hanno hanno accesso Identificando gli gli utenti utenti si si può può consentire la la comunicazione fra fra i i medesimi Identificazione: login (pubblica) + password (privata) JAVA: dove e come 13

14 Cenni Storici Il paradigma Object-Oriented (OO) non e` nuovo: Simula, Smalltalk, C++ Green, 1991 della Sun Microsystem, linguaggio per dispositivi di consumo non legato ad un particolare microprocessore HotJava, 1994, un browser per internet Netscape 2.0, 1995, abilitato all uso di Java Java 1.02, 1996 Java 1.1, 1997 Java 2, 1998 Il White paper di Java Semplice A oggetti Distribuito Robusto Sicuro Indipendente dall architettura Portabile Interpretato Multithreaded 14

15 Dove trovare Java? Java e` disponibile (Java 2 Standard Edition) Esistono versioni per: Sun Solaris Windows 95/98 e NT Linux (anche in RPM) Java 2 Runtime Environment Java 2 S.E. Documentation Dove trovare Java? spesso anche dal vostro giornalaio (soluzione consigliata se non si ha un collegamento a internet veloce) Java e` distribuito gratuitamente dalla Sun Microsystems Noi useremo la versione per Windows Attualmente e` disponibile la versione 1.3 e la 1.4 (in beta) 15

16 Cosa ci serve? istruzioni di installazione j2sdk1_3_0-win.exe (29,4 Mb) j2sdk1_3_0-doc.zip (21,2 Mb) tutorial.zip (9,15 Mb) Installazione di Java Per Windows bastano due click Ricordarsi pero`: set PATH=%PATH%;C: JDK1.3 BIN E` utile installarsi anche la documentazione e il tutorial (in formato HTML) Nota: la Sun NON distribuisce alcun ambiente di sviluppo, tutto viene eseguito dalla riga di comando Alcuni semplici editor sono (oltre il Notepad): TextPad ( WinEdt ( 16

17 Il Tutorial Una semplice guida alla programmazione in Java E` un ipertesto in HTML quindi consultabile mediante un qualsiasi browser La Documentazione Contiene TUTTE le informazioni sulla versione in uso di Java In particolare contiene il Java 2 Platform API Specification E` in formato HTML Nota: il tutorial e la documentazione NON sono inclusi nell installazione di Java 2 17

18 JDK1.3: il direttorio Gli eseguibili: javac java javadoc Il nome del direttorio di installazione La documentazione sulle Librerie (in HTML) Il tutorial di Java (in HTML) Esempi di programmi Java (e applet) I sorgenti delle librerie IMPORTANTE!! set PATH=%PATH%;C: JDK1.3 BIN Il primo programma in Java Un semplice programma che da` il benvenuto nel mondo della programmazione Java Il linguaggio e` case sensitive In un file di nome BenvenutoInJava.java (per convenzione dello stesso nome dell unica classe pubblica contenuta dal file stesso) nome della classe pubblica BenvenutoInJava.java public class BenvenutoInJava { public static void main(string[] args) { System.out.println("Benvenuto in Java!"); } } oggetto di sistema metodo conclude una istruzione 18

19 Come usare javac e java Per compilare: javac BenvenutoInJava.java che produrra` un file BenvenutoInJava.class per eseguire il programma: java BenvenutoInJava BenvenutoInJava.java BenvenutoInJava.class javac java Output e` un compilatore Bytecode! e` un interprete Interpretazione Interprete Sparc/Solaris Codice Sorgente Interprete MacOS Sparc/Solaris Apple Interprete Intel/GNU-Linux Interprete (JavaScript, Scheme, Prolog): Interazione. Più facile modificare un programma durante l'esecuzione Intel/GNU-Linux Intel/Windows 19

20 Interpretazione Affinché le due persone di lingua diversa possano dialogare tra di loro (nel caso nessuna delle due conosca la lingua dell altro) è necessario che qualcuno interpreti (traduca sul momento) quanto dice una persona nella propria lingua nella lingua di chi ascolta Si interpreta quando è necessario una stretta interazione, quando si desidera dialogare e non solo trasmettere un messaggio Traduzione (o Compilazione) Compilatore Sparc/Solaris binario Codice Sorgente Compilatore MacOS binario Sparc/Solaris Apple Compilatore Intel/GNU-Linux binario Compilazione (Pascal, C, Ada, C++): Efficienza di esecuzione. Il codice generato dal compilatore può essere ottimizzato, perché la compilazione è fatta una sola volta Intel/GNU-Linux Intel/Windows 20

21 Traduzione (o Compilazione) La traduzione è adatta per comunicare messaggio, come ad esempio una lettera Anche per effettuare una traduzione è necessario l intervento di qualcuno che sia in grado di comprendere le frasi di un linguaggio e riportarle in un altro ma questo può operare in tempi separati rispetto la scrittura del messaggio e la sua lettura La lettura è più rapida e semplice, il traduttore ha senz altro avuto tempo per meglio adattare il testo ma si penalizza l interattività Soluzione Mista: Java Soluzione mista (Java): Portabilità. Per eseguire un programma su macchine diverse è sufficiente implementare l'interprete del linguaggio intermedio, e non tutto il compilatore bytecode Codice Java Interprete Java/Solaris Interprete Java/MacOS Sparc/Solaris Apple Compilatore Java Interprete Java/GNU-Linux Interprete Java/PalmOS Intel/GNU-Linux Palm 21

22 Bibliografia Cay S. Horstman. Concetti di Informatica e fondamenti di Java 2. Apogeo, ISBN: Si veda anche: /00668/scheda Bibliografia Eckel, B. Thinking in Java. Second Edition. Prentice-Hall Computer Books, ISBN: Disponibile anche gratuitamente all indirizzo dove e` possibile trovare anche Thinking in C++ dello stesso autore 22

23 Bibliografia Horstmann, C. S.Cornell, G. Core Java 2: Fundamentals. Prentice Hall, ISBN: Core Java 2: Advanced Features. Prentice Hall, ISBN: Anche in italiano: Java 2 i fondamenti. McGraw Hill, e Java 2 Tecniche avanzate. McGraw Hill, Bibliografia Altri riferimenti: Schimdt, D. Programming Principles in Java: Architectures and Interfaces. 23