Informatica Introduzione. AA 2010/11 Farmacia. Informatica. AA 2010/11 Farmacia. Informatica. AA 2010/11 Introduzione

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1 enti/sscta.htm Salvatore Lanzavecchia Dipartimento di Chimica Strutturale Via G. Venezian Milano zero 1 2 Schema del corso 4 CFU (2+2) = 48 ore 24 ore di lezione 12 lezioni in quest aula 24 ore di esercitazione 12 lezioni in 307 al giovedì e/o venerdì, secondo turni prestabiliti Esame prova in laboratorio La prova in laboratorio non è necessaria per chi frequenta con profitto le esercitazioni prova a quiz sulla teoria Corso integrato con Fisica media dei due voti Materiale didattico L. Snyder Fluency Conoscere e usare l informatica ddison Wesley sito: dcssi.istm.cnr.it/lanzavecchia/documenti/sscta.htm sito: /Lanzavecchia/documenti/sscta.htm Come trovare la mia pagina Dal sito Chi e Dove Lanzavecchia Sito del docente

2 7 8 Calendario laboratorio 2 Turni: giovedì Turno 1 : aula 307 Turno 2: aula 309 Siete divisi in 2 gruppi: Gruppo : studenti da ntonangeli a Gusmini Gruppo : studenti da Lacca a Zipeto 18/3 24/3 31/3 26/3 8/4 15/4 22/4 29/4 6/5 13/5 20/5 27/5 9 venerdì aula da recuperare in data da destnarsi Programma Lezioni 1 8 marzo Sistema binario e codifica dei dati 2 15 marzo ancora sul sistema binario marzo Struttura del PC 4 29 marzo Foglio elettronico marzo Foglio elettronico 2 + regressione lineare 6 5 aprile Sistema operativo e conversioni numeriche aprile Immagini aprile Immagini 2 e rappresentazione 3D 9 3 maggio Rapp. 3D di proteine maggio Reti di computer e WE maggio anche dati maggio Compitino Programma Esercitazioni 1 18 marzo File system Formato Dati - Posta elettronica 2 24 marzo Word Processor 3 31 marzo Microsoft Word VS Open Office 4 7 aprile Excel funzioni 5 14 aprile Excel trasferimento dati e confronto Calc aprile Excel binario/chimica 7 5 maggio Excel regressioni statistiche 8 12 maggio Excel Prova 9 19 maggio Rasmol: rappresentazione 3D di molecole maggio Rasmol e proteine 11 9 giugno Rasmol e Protein Data ank giugno Rasmol Prova 11 12

3 Per il laboratorio Farete le esercitazione in aula 307 o 309 PC con windows Xp Login e password login = nc (iniz. nome iniz cogn. + matr.) Password = milano (poi dovrete cambiarla) SCRIVETEVI LOGIN e PSSWORD Tenete un quaderno di laboratorio Potrete usarlo all esame Chi all esame non riesce a collegarsi dovrà ritirarsi Posta elettronica Le prove dovranno essere spedita per posta elettronica In 307/9 non è utilizzabile OUTLOOK Dovrete usare un interfaccia browser cioè tramite internet e windows explorer Potrete usare la vostra mail dell università Pagina Username nome.cognome@studenti.unimi.it Password: il vostro PIN Tenete comunque una mail personale funzionante alle volte la posta unimi può dare problemi Casella di posta unimi Perché studiare informatica Tutti sapete che ormai non si può fare più nulla (o quasi) senza avere a che fare con l informatica Probabilmente tutti voi avete già una buona familiarità che vi consente di fare molte delle cose che vi interessano Però qui spero che imparerete anche a fare cose che NON vi interessano ma che vi saranno utili durante il corso di laurea ed anche dopo Capire il comportamento degli strumenti informatici Conoscere la terminologia dattarsi ai progressi della tecnologia 30 anni fa i computer erano molto diversi I principi di funzionamento erano gli stessi Tra 20 anni sarà ancora così Strumenti diversi stessi principi Non è la scienza dei calcolatori scienza della rappresentazione e della elaborazione dell informazione Il termine scienza indica un tipo di trattamento dell informazione rigoroso, oggettivo e riproducibile Il giornalismo è indubbiamente legato all informazione, ma non è scienza Definizione CM (ssociation for Computing Machinery) L informatica è lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l informazione: la loro teoria, analisi, progetto efficienza, realizzazione e applicazione 17 18

4 lgoritmo Una sequenza di passi definiti con precisione che portano all esecuzione di un compito Somma di due numeri a molte cifre Istruzioni per il bancomat Ricette di cucina e calcolatori Ci sono diversi livelli a cui affrontare i problemi, ad es. per l addizione di due numeri possiamo: Elaborare un algoritmo astratto Scrivere un programma in C che esegua la somma Compilare il programma su un PC Cercare la calcolatrice in Windows Xp Imparare ad utilizzare un programma già pronto Informazione e Dati Memorizzazione Codifica Numeri Documenti di Immagini Suoni Filmati Documenti ipertestuali 21 Ogni dato deve essere codificato per essere memorizzato nche il software è codificato e memorizzato Programmi sorgenti programmi scritti in linguaggio comprensibile da noi Librerie pezzi di programmi che svolgono compiti particolari e predefiniti spesso dovete installarle per utilizzare programmi già fatti Eseguibili programmi direttamente interpretabili dal processore 22 Memorizzazione Da analogico a digitale Si usano unità di memoria (bit) con 2 possibili stati: Cifre [0] e [1] Magnetizzazione oppure Carica + oppure La natura del segnale dipende dal dispositivo fisico Dal punto di vista logico il mezzo fisico non ha importanza nalogico Segnale che può assumere infiniti valori con continuità Digitale Dal latino digitus (dito) poi migrato nell inglese digit (cifra) segnale che può assumere solo valori discreti lla base c è la coppia di valori [0] e [1] Segnali più complessi si ottengono per combinazione di parecchie unità binarie 23 24

5 it e Sequenze di it Con un bit: si possono rappresentare 2 informazioni (o stati diversi 1 e 0 (rappresentazione convenzionale del valore dei bit) vero e falso bianco e nero acceso e spento Con sequenze di bit: si possono rappresentare più informazioni 2 bit: 4 configurazioni possibili (00, 01, 10, 11) 3 bit: 8 configurazioni (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111)... 8 bit (1 yte): 2 8 configurazioni... N bit: 2 N configurazioni -> possiamo rappresentare 2 N cose diverse Codifica dell Informazione Processo di associazione di informazioni a sequenze di bit È una convenzione ma deve essere intesa allo stesso modo tra chi deve condividere l informazione chi scrive e chi legge Esempio: come rappresentare numeri, testi, immagini, suoni Formato : modo con cui un informazione viene rappresentata in bit Informazione tutto ciò che è presente all interno di un computer è codificato da una serie di bit: testi immagini musica... E necessario specificare il formato: come i bit devono essere tradotti in, immagine, ecc... e viceversa Quanti it per M Informazioni? Con x bit si rappresentano 2 x informazioni ( cose ) Determinare x (numero bit) tale che 2 x M Es. x = 6 per M = 50 Infatti 2 5 = 32 (troppo pochi!) Mentre 2 6 = 64 Per l alfabeto anglosassone 26 lettere M = 26 x tale che 2 x 26 x = 5 Es = a, 00001= b, = c, ma in realtà Codifica dei Numeri Notazione posizionale I numeri sono sempre gli stessi, cambia solo il modo di scriverli... XVIII Notazione additiva Notazione posizionale Quando scriviamo un numero, ad esempio 239, intendiamo dire: 2 centinaia PIU 3 decine PIU 9 unità seconda della posizione, una cifra specifica cose diverse SE: se usiamo 10 cifre (0-9) allora la base è 10 SE: se usiamo 2 cifre (0-1) allora la base è 2 INDIPENDENTEMENTE dalla base utilizzata, i numeri sono sempre gli stessi, cambia la rappresentazione! 30

6 Numeri Decimali ( base 10 ) c n c n-1... c 2 c 1 c 0 c 0 x c 1 x c 2 x c n x10 n dove i c i (le cifre) possono andare da zero a nove (e sono dieci in tutto - base 10 ) con N cifre riesco a rappresentare i 10 N numeri da 0 a 10 N -1 Esempio 2042 = 2 x x x x 10 0 I Numeri in un Computer La rappresentazione dei numeri in un computer deve essere la più efficiente possibile, in modo da ottimizzare la velocità di calcolo Il modo in cui gli umani fanno calcoli, incolonnando i numeri uno sotto l altro potrebbe essere utile..... ma un computer mette a disposizione solo due cifre, lo zero e l uno... e quindi: Numeri inari Conversione da inario a Decimale c n c n-1... c 2 c 1 c 0 c 0 x2 0 + c 1 x2 1 + c 2 x c n x2 n dove i c i possono andare da zero a uno (e quindi sono due in tutto - base 2 ) con N cifre riesco a rappresentare i 2 N numeri da 0 a 2 N -1 E possibile cambiare il modo di scrivere il tutto, convertendo da una base all altra Es. la sequenza binaria 1101 rappresenta il numero: 1* * * *2 0 = 1*8 + 1*4 + 0*2 + 1*1 = 8+4+1=13 (in base 10) Generalmente si indica: = Conversione da Decimale a inario Conversione da decimale a binario (altro esempio) Partendo da un numero decimale, costruisco il numero binario da destra a sinistra divido il numero per 2: il resto è la cifra c 0 divido il risultato per 2: il resto è la cifra c 1 divido il risultato per 2: il resto è la cifra c 2 divido il risultato per 2: il resto è la cifra c 3 e così via: mi fermo quando il risultato della divisione è 0 (eventualmente con resto 1) 13 / 2 = 6 resto 1 6 / 2 = 3 resto 0 3 / 2 = 1 resto 1 1 / 2 = 0 resto 1 Quindi c 0 è la cifra più a destra, c 1 la penultima, e così via! 35 Conversione di /2 = 14 R = 1 (c 0 ) (...1) 14/2 = 7 R = 0 (c 1 ) (...01) 7/2 = 3 R = 1 (c 2 ) (..101) 3/2 = 1 R = 1 (c 3 ) (.1101) 1/2 = 0 R = 1 (c 4 ) (11101)

7 Che numero è? Che numero è? quale numero decimale corrisponde il numero binario 1 x x x x x 2 4 = = 25! Qual è la rappresentazione binaria del numero decimale 24? 24 : 2 = 12 resto 0 (...0) 12 : 2 = 6 resto 0 (...00) 6 : 2 = 3 resto 0 (..000) 3 : 2 = 1 resto 1 (.1000) 1 : 2 = 0 resto 1 (11000) --> stop! Da decimale a binario L informazione è codificata in formato binario la specifica codifica associazione tra i dati e le stringhe binarie- dipende dalle applicazioni per stringa intendiamo una sequenza L unità minima (0/1) prende il nome di bit Dati e programmi sono memorizzati in unità chiamate yte Un yte è a sua volta costituito da 8 bit simboli base: le cifre binarie unità minima di informazione digitale yte Non solo numeri Consideriamo il byte: bit Il significato della stringa di bit dipende dalla codifica se letto come intero unsigned, è il valore 151 se letto come intero Complemento a 2, è il valore -105 La prossima lezione vedremo perchè Può essere il numero 98 Oppure la lettera b 41 42

8 Codice testuale SCII: codice a 7 bit rappresenta le 26 lettere maiuscole e minuscole dell alfabeto inglese, le 10 cifre, segni di interpunzione per un totale di 120 simboli distinti circa esteso a 8 bit per includere lettere accentate e altri segni Unicode: codice a 16 bit che rappresenta anche i simboli di altri alfabeti e delle lingue orientali simboli distinti (I primi 128 sono quelli SCII) comunque insufficiente lingue non alfabetiche Caratteri SCII (american standard code for information) spazio! # $ % & ' ( ) * +, -. / : ; < = >? C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ ` a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z { } ~ canc Le applicazioni possono salvare i dati su file in formati differenti compatibilità verso altre analoghe applicazioni viene scelto al momento del salvataggio Formato: insieme delle regole che specificano come codificare le informazioni e le istruzioni per il loro uso e/o per la loro rappresentazione può essere pubblico o proprietario Due classi di formato : l informazione è rappresentata come sequenza di caratteri alfanumerici opportunamente codificati binario: l informazione è rappresentata come sequenze binarie il cui significato può essere quello numerico o altro a seconda della codifica adottata dall applicazione Codice binario sequenze di 32 (64) bit interpretate come istruzioni macchina (es. file con suffisso.exe), istruzioni di formattazione, o numeri dipende dalle applicazioni sequenze di lunghezza arbitraria in funzione della codifica adottata comprensibile solo ai programmi che conoscono il codice Il formato non dipende dalla semantica delle informazioni in un file (e viceversa) es: numeri in formato (a) Il numero 155 è codificato come stringa di 3 caratteri es: numeri in formato binario (b) Il numero 155 è codificato dalla sequenza di bit corrispondente al suo valore binario si noti che (a) richiede 3 yte (se si usa la codifica SCII) mentre (b) 1 yte 47 48

9 ltri tipi di dato Immagini Campionamento spaziale e memorizzazione come sequenza di numeri Valori di intensità luminosa Musica Campionamento temporale Valori di Intensità e frequenza delle vibrazioni Filmati Serie di fotogrammi Differenze fra un fotogramma ed il successivo Il formato è interpretato dal programma con cui si accede al file capisce le istruzioni capisce la codifica dei dati È specificato dal suffisso nel nome del file.exe,.txt,.rtf,.html,.xml,.pdf,.ps,.ppt,.doc,.xls,.c,.gif,.jpg,.mp3, ecc. Il sistema operativo manda in esecuzione il programma corrispondente in base al suffisso Formati di file Il formato dei file è fondamentale per la condivisione delle informazioni Massima portabilità: formato nei documenti salvati come, si può perdere la formattazione non si può operare sui valori numerici minimo ingombro facile l analisi di stringhe leggibile da qualunque applicazione spedibile direttamente via mail, senza bisogno di allegati (attachment) formato : è alla base di molti altri formati le informazioni contenute sono interpretate come particolari istruzioni dalle applicazioni (ad es. un file.html per un browser) esempi:.ps,.html,.c,.java,. usano tutti una codifica testuale è possibile visualizzarne il contenuto usando un semplice editor di (es. Wordpad) esempio: un frammento di un file.html <!DOCTYPE HTML PULIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN"> <!-- saved from url=(0055) --> <!-- saved from url=(0060) --> <html xmlns:v="urn:schemas-microsoft-com:vml" xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" xmlns:w="urn:schemas-microsoft-com:office:word" xmlns=" <head> <meta http-equiv=content-type content="text/html; charset=windows-1252"> <meta name=progid content=word.document> 53 54

10 La scelta del formato deve tener conto dell impiego del file sulla rete: codifica leggera per elaborazione locale: binaria per scambio: Esercizi apriamo un file.exe con un editor di apriamo un file.rtf con un editor di apriamo un file.pdf con un editor di apriamo un file.ppt con un editor di proviamo a fare le stesse operazioni usando Word 55 56