Corso di Introduzione all Informatica --- Laurea in scienze dell amministrazione --- Prof. G. Giuffrida

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1 Corso di Introduzione all Informatica --- Laurea in scienze dell amministrazione --- Prof. G. Giuffrida

2 Dati utili Aula E Martedì e Mercoledì, 8-10 Ricevimento: Mercoledì 10:00-13:00 ggiuffrida@dmi.unict.it Sito: Utilizzato per comunicazioni varie, materiale didattico, risultato esami

3 Contenuti del corso Concetti di base della tecnologia dell informazione Cenni storici; Segnali analogici e digitali; Conversione; Architettura degli elaboratori; Memorie; Software; Sistema Operativo; Reti di calcolatori; Protocolli; Sicurezza in Internet Uso del computer e gestione dei file Elaborazione testi Foglio elettronico

4 Materiale Didattico Slides del corso disponibili sul sito: Opzionale: La patente del computer, Federico Tibone, Zanichelli

5 Obiettivi del corso Introduzione alla teoria dell informatica e della gestione dell informazione Familiarizzazione con gli strumenti di Word processing Spreadsheet Internet Database??

6 Modalità Esame Due parti Domande su teoria Esercizio pratico al computer su Word o Excel 90 minuti a disposizione Richiesta prenotazione su CEA Presentarsi con libretto e doc. identità Esempi di esami passati sul sito

7 Modulo 1 Introduzione all informatica

8 Cos è l informatica? Informatica = Informazione + Automazione Si riferisce ai processi e alle tecnologie che rendono possibile l immagazzinamento e l elaborazione dell informazione.

9 Evoluzione della teoria Gli antenati del moderno computer Macchina analitica di Babbage (1830) Computer meccanico Operazioni aritmetiche Confronti Radici quadrate Logaritmi e funzioni trigonometriche Loop e if Memoria per conservare circa 1000 numeri

10 Evoluzione della teoria Gli antenati del moderno computer: Macchina universale di Turing (anni 30). Nozione di computabilità Macchina di von Neumann (anni 40).

11 La macchina computer In generale, un computer: esegue operazioni logiche e aritmetiche, ha una memoria per conservare i dati. Un programma contiene le informazioni relative alle operazioni da eseguire.

12 Hardware vs. Software L hardware denota la struttura fisica del computer, costituita di norma da componenti elettronici che svolgono specifiche funzioni nel trattamento dell informazione. Il software denota l insieme delle istruzioni che consentono all hardware di svolgere i propri compiti.

13 Applicazioni nel campo economico e commerciale, industriale, didattico e della formazione professionale, spettacolo e arte, ingegneria, matematico e delle scienze, lavorativo e del tempo libero,

14 Modulo 1 ( parte II ) La codifica delle informazioni

15 I segnali per comunicare ANALOGICO DIGITALE Gli esseri umani ed i computer utilizzano differenti tipi di segnali per comunicare.

16 Informazione analogica La voce umana e la trasmissione dei segnali di radio e televisione sono comunicazioni di tipo ANALOGICO V(t) dove le grandezze fisiche sono funzioni continue del tempo. t

17 Informazione digitale La trasmissione dei segnali nei computer ed in genere nei circuiti elettronici avviene in modo DIGITALE poiché le grandezze fisiche sono rappresentate da stati discreti. Nei circuiti di memoria di un computer lo 0 viaggia come un segnale a basso voltaggio e spegne gli interruttori (transistor), al contrario l 1 viaggia ad alto voltaggio e li accende.

18 Digitalizzazione dei segnali I segnali elettrici continui (analogici) vengono convertiti in segnali digitali. La conversione comporta un certo grado di approssimazione.

19 Da Analogico a Digitale V(t) soglia t V(t) 1 V(t) 1 soglia 0 t soglia 0 t

20 Precisione dei segnali I segnali digitali sono meno affetti da disturbi di trasmissione. La minore sensibilità al rumore consente di replicare perfettamente il segnale.

21 Precisione dei segnali (cont.) V(t) V(t) t t V(t) 1 V(t) 1 soglia 0 t soglia 0 t

22 La rappresentazione delle informazioni Tutte le informazioni sono rappresentate in forma binaria o digitale utilizzando due soli simboli: 0 ed 1. Con una cifra binaria si possono quindi rappresentare soltanto due informazioni.

23 La rappresentazione delle informazioni (cont.) Le ragioni di questa scelta sono prevalentemente di tipo tecnologico: Due possibili stati di polarizzazione di una sostanza magnetizzabile; Passaggio/non passaggio di corrente attraverso un conduttore; Passaggio/non passaggio della luce attraverso una fibra ottica.

24 Il bit Unità fisica di informazione che vale 0 oppure 1. Il nome proviene da Binary Digit. Si utilizzano i multipli del bit: Kilo Kb 2 10 ~ un migliaio (1024) Mega Mb 2 20 ~ un milione (1024x1024) Giga Gb 2 30 ~ un miliardo (1Mbx1024) Tera Tb 2 40 ~ mille miliardi (1Gbx1024)

25 Codifica binaria Per poter rappresentare un numero maggiore di informazioni è necessario utilizzare sequenze di bit. Utilizzando due bit si possono rappresentare quattro informazioni diverse: Il processo che fa corrispondere ad una informazione una configurazione di bit prende il nome di codifica dell informazione.

26 Sequenze di bit Numero di bit nella sequenza Informazioni rappresentabili

27 I caratteri utilizzati nella comunicazione scritta 52 lettere alfabetiche maiuscole e minuscole 10 cifre (0, 1, 2,, 9) Segni di punteggiatura (,. ; :!? ^ \ ) Segni matematici (+, -,, ±, {, [, >, ) Caratteri nazionali (à, è, ì, ò, ù, ç, ñ, ö,...) Altri segni grafici ) In totale 220 caratteri circa.

28 Codice Si pone quindi la necessità di codificare in numeri binari almeno 220 caratteri. La sequenza di bit necessaria a rappresentare 220 simboli deve essere composta da 8 bit e prende il nome di CODICE.

29 Il byte Un gruppo di 8 bit viene denominato Byte. Corrisponde ad un carattere. Unità di misura della capacità di memoria. Si utilizzano i multipli del Byte: Kilo KB 2 10 ~ un migliaio (1024) Mega MB 2 20 ~ un milione (1024x1024) Giga GB 2 30 ~ un miliardo (1MBx1024) Tera TB 2 40 ~ mille miliardi (1GBx1024)

30 simile ad UNICODE. Rappresentazione di dati alfabetici Un codice numerico per ogni carattere Codifiche standard: ASCII, 8 bit per carattere, rappresenta 256 carartteri. UNICODE, 16 bit per carattere ASCII e caratteri etnici. Codifiche proprietarie: MSWindows, 16 bit per carattere

31 Sequenze di caratteri ASCII Dividendo la sequenza in gruppi di byte è possibile risalire ai singoli caratteri: i l P O.

32 Numeri e codice ASCII Con il codice ASCII è possibile rappresentare i numeri come sequenza di caratteri. Ad esempio il numero 234 sarà rappresentato come:

33 Codice ASCII: American Standard Code for Information Interchange

34 Esempi Computer in ASCII diventa: C= 67= o=111= m=109= p=112= u=117= t=116= e=101= r=114=

35 Il sistema di numerazione posizionale decimale Nella numerazione posizionale ogni cifra del numero assume un valore in funzione della posizione: 221 notazione compatta, cioè 2 x x x 1 o meglio 2 x x x 10 0 con la notazione esplicita.

36 Notazione posizionale Ogni numero si esprime come la somma dei prodotti di ciascuna cifra per la base elevata all esponente che rappresenta la posizione (a partire dalla destra e numerando con 0) della cifra: 221 = 2 x x x 10 0

37 Notazione posizionale (cont.) La notazione posizionale può essere usata con qualunque base creando così differenti sistemi di numerazione. Per ogni base di numerazione si utilizza un numero di cifre uguale alla base. In informatica si utilizza prevalentemente la numerazione: binaria, ottale, esadecimale. Il sistema di numerazione romano non è posizionale: Ad esempio, XIII vs. CXII.

38 Sistema di numerazione decimale La numerazione decimale utilizza una notazione posizionale basata su 10 cifre (da 0 a 9) e sulle potenze di 10 Il numero 234 può essere rappresentato esplicitamente come: 2 x x x 10 0

39 Sistema di numerazione binario Il sistema di numerazione binario utilizza una notazione posizionale basata su 2 cifre (0 e 1) e sulle potenze di 2 Il numero 1001 può essere rappresentato esplicitamente come: = 1 x x x x 2 0 = 9 10

40 Sistema di numerazione ottale Il sistema di numerazione ottale utilizza una notazione posizionale basata su 8 cifre (da 0 a 7) e sulle potenze di 8 Il numero 534 può essere rappresentato esplicitamente come: = 5 x x x 8 0 =

41 Sistema di numerazione esadecimale La numerazione esadecimale utilizza una notazione posizionale basata su 16 cifre (da 0 a 9 poi A, B, C, D, E, F) e sulle potenze di 16 Il numero B7FC 16 può essere rappresentato esplicitamente come: (11) x x (15) x (12) x 16 0 =

42 Conversione da base n a base 10 Per convertire un numero da una qualunque base alla base 10 è sufficiente rappresentarlo esplicitamente: = 1 x x x x 2 0 = = 7 x x x 8 0 = A51 16 = (10) x x x 16 0 =

43 Conversione da base 10 a base n Per convertire un numero ad una base n qualsiasi occorre trovare tutti i resti delle successive divisioni del numero per la base n. Come esempio si vuole trovare il valore binario del numero 210 Basterà dividere 210 per la base 2

44 Conversione da base 10 a resto Leggendo la sequenza dei resti dal basso verso l'alto, si ottiene il numero:

45 Verifica di correttezza Per una verifica di correttezza basta riconvertire il risultato alla base 10: = 1 x x x x x x x x 2 0 =

46 Costruzione dei numeri binari = = 1 Per costruire la successione dei numeri binari si può seguire il seguente schema: = = = = = = 7

47 Esercizi Convertire in ASCII le seguenti parole: Informatica; Free; Modem. Eseguire le seguenti operazioni convertendo prima in decimale e verificare il risultato: ; ; x 111.

48 Rappresentazione dei numeri All interno dei computer, a causa dei vincoli tecnologici, per rappresentare qualsiasi tipo di numero, si utilizzano sempre un numero fisso di cifre binarie. Su tutti i computer si utilizzano: 16 bit (2 byte) 32 bit (4 byte) In alcuni casi si può arrivare a 64 bit (8 byte) o più a seconda del tipo di processore.

49 Rappresentazione dei numeri (cont.) Tutti i numeri vengono distinti in tre categorie: Interi senza segno (interi positivi). Interi con segno (interi positivi e negativi). Reali (numeri positivi e negativi con virgola). Ogni categoria viene rappresentata in modo differente.

50 Rappresentazione con numero fisso di cifre (1) Per comprendere il meccanismo alla base della rappresentazione con un numero fisso di cifre partiamo da un esempio: Qual è il numero più grande rappresentabile con 4 cifre? In base 10: 9999 In base 2: 1111 = In base 16: FFFF = In base 8: 7777 =

51 Rappresentazione con numero fisso di cifre (2) In generale si avrà, con n cifre: b n - 1 In base 10: 9999 = In base 2: 1111 = In base 16: FFFF = In base 8: 7777 = 8 4-1

52 Rappresentazione con numero fisso di cifre (3) Quindi vale la seguente regola nel caso di numeri interi positivi: Nella base di numerazione b disponendo di n cifre si possono rappresentare soltanto i numeri da 0 a b n 1

53 Rappresentazione dei numeri interi senza segno Per calcolare il valore massimo ammesso occorre applicare la regola 2 n 1(dove n vale 16 o 32) Nella rappresentazione a 16 bit i possibili valori saranno compresi tra 0 e Nella rappresentazione a 32 bit i possibili valori saranno compresi tra 0 e

54 Numeri interi con segno (1) Per rappresentare i numeri con il loro segno (interi positivi e negativi) esistono due possibili modi. Il primo è il seguente: Dati n bit, un bit si riserva al segno e gli altri n 1 sono destinati al numero Ad esempio, considerando 8 bit e ponendo il primo bit a sinistra 0 per il + e 1 per il avremo: = = 5 10

55 Numeri interi con segno (2) Questo tipo di rappresentazione prende il nome di: Rappresentazione in modulo e segno = = = = = = + 1 Anche se semplice, possiede però un grosso difetto: esistono due zeri = = + 3

56 Numeri interi con segno (3) Utilizzando n bit e riservandone uno al segno, l'applicazione della formula precedente porterà: da (2 n-1 1) a 2 n-1 1 (dove n vale al solito 16 o 32).

57 Numeri interi con segno (4) Seguendo il ragionamento precedente, i possibili valori nel caso di 16 bit saranno quindi compresi tra e Nel caso dei 32 bit si avrà: e

58 Numeri interi con segno (5) Il secondo modo per rappresentare i numeri con il loro segno (interi positivi e negativi) è quello del complemento a due: Dato un numero composto da n bit, la rappresentazione in complemento a due si ottiene complementando ogni cifra, cioè invertendo gli 1 in 0 e gli 0 in 1, e poi sommando 1 al risultato ottenuto.

59 L overflow Per questioni tecnologiche tutti i computer, senza alcuna eccezione, trattano i numeri sempre con un numero fisso di cifre binarie (ad esempio 16, 32 o più). Quando l elaboratore esegue un operazione il cui risultato eccede il numero di cifre permesso, la computazione si arresta immediatamente e viene segnalato l errore di OVERFLOW.

60 L overflow (cont.) Ad esempio se la rappresentazione è a 32 bit senza segno e si vuole eseguire la seguente operazione: = ******************* Errore di OVERFLOW La computazione si arresta immediatamente.

61 Fine Fondamenti d Informatica