Laboratorio di Informatica I

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1 Struttura della lezione Lezione 1: Introduzione al corso Laboratorio di Informatica I Corso di Laurea in Informatica Il corso di Laboratorio di Informatica I informazioni logistiche ed organizzazione obiettivi del corso le attività di laboratorio modalità di esame Introduzione Cosa è l informatica (Computer Science) Alcuni concetti base: hardware, software algoritmi e programmazione 2 Informazioni logistiche Organizzazione del corso Audience: studenti la cui matricola termina per 0,2,4,6 Orario delle lezioni Martedì ore aula C-31 Giovedì ore aula D-19 Venerdì ore Laboratorio L/19 Ricevimento studenti Martedì, Giovedì ore studio L 1 22 Altre informazioni: 3 Lezioni in aula (martedì e giovedì) programmazione: il linguaggio di programmazione C Esercitazioni (venerdì) esercitazioni guidate in laboratorio L/19 4 Libri di testo (1) Autore: Eric S. Roberts Titolo: The Art and Science of C Casa Editrice: Addison Wesley Autori: Al Kelley, Ira Pohl Titolo: C: Didattica e Programmazione Casa Editrice: Addison Wesley Libri di testo (2) 5 6 1

2 Modalità di esame L esame di Laboratorio si compone di: una prova scritta una prova pratica (in laboratorio) una discussione orale Dalla guida dello studente: L insegnamento di Laboratorio di Informatica I è coordinato con quello di Programmazione I e la prova d esame congiunta dei due corsi, corrispondente a 4 unità didattiche, dà luogo ad un unico voto. Obiettivi del corso Alcuni concetti base sull Informatica La programmazione: il linguaggio C fondamenti di programmazione progettazione ed uso di librerie tipi di dati composti Operatività realizzazione di programmi in C sotto Linux 7 8 Introduzione al corso Informatica? Cosa è l informatica (Computer Science) La evoluzione dei calcolatori Una classificazione dei calcolatori Alcuni concetti base: hardware, software la architettura di un calcolatore algoritmi e programmazione compilazione debugging software maintenance and software engineering 9 = Trattamento automatico delle informazioni Informatica! 10 La Evoluzione dei Calcolatori L abaco La generazione zero: la preistoria La I generazione: le valvole elettroniche La II generazione: i transistors La III generazione: i circuiti integrati La IV Generazione: i circuiti integrati VLSI L abaco come strumento per contare evolutosi in maniera leggermente diversa in: Babilonia, Cina, Grecia, Impero Romano tuttora in uso in Cina e Giappone

3 Strumenti per il calcolo azionati a mano Wilhelm Schickard (1623): semplice calcolatore meccanico (Orologio Calcolatore) Blaise Pascal (1642): Pascaline addizionatore costruito in 50 esemplari Gottfried Leibnitz (1671): moltiplicazioni e divisioni Strumenti azionati a vapore Babbage (1832): parzialmente realizzata composta di pezzi funzionamento a vapore set fisso di istruzioni Difference Engine Babbage: Analytical Engine (1870) macchina programmabile: in grado di eseguire funzioni diverse a seconda di come fosse programmata Le istruzioni venivano fornite attraverso schede perforate (usate per i telai in Francia da Jacquard) Ada Lovelace Byron: prima programmatrice della storia Macchina mai costruita Considerazioni su... L Analytical Engine Un calcolatore è programmabile assolve compiti diversi a seconda di come viene programmata quindi, di uso generale (general-purpose) La macchina: deve essere istruita sui passi da compiere per risolvere un problema (programmazione) i programmi vanno inseriti tramite schede perforate Calcolatori Meccanici Herman Hollerith U.S.A: schede perforate per il censimento (1890) 200 tonnellate di schede raccolte (2 anni) schede lette al minuto (1896) fonda la Tabulating Machine Company che (1924) diventa la International Business Machine. 17 Considerazioni su.. Il censimento USA I dati vengono inseriti tramite schede perforate: fase di input Separazione della fase di input da quella di elaborazione: Necessità della memorizzazione dei dati Dispositivi di tipo diverso per inserimento dei dati elaborazione dei dati 18 3

4 Generazione 0.5: calcolatori elettromeccanici Howard Aiken ( ): Mark I Harvard University Altezza 3 metri, lunghezza 18 metri Peso 5 tonnellate Elettromeccanico : 760,000 parti, 3300 relay, 800 Km cavi Prestazioni: 3 addizioni/s, 1 moltipl. in 6 s, 1 divisione in 13 s Generazione 0.5: calcolatori elettromeccanici Caratteristiche del Mark I Input: rotolo di carta perforata Notazione decimale (23 cifre) maggiore precisione rispetto a 64 bit! Alcuni applicazioni: calcolo integrali equazioni top-secret provenienti da Los Alamos Mark I: (1945) il primo computer bug Grace Hopper (programmatrice part-time) scrive: I Generazione: le valvole elettroniche (1) ƒ ENIAC ( ) ƒ Electronic Numerical Integrator and Computer ƒ Applicazioni calcolo balistico ƒ 30 tonnellate, valvole termoioniche ƒ Prestazioni: addizioni e 300 moltiplicazioni a dieci cifre, al secondo ƒ Input/Output: Schede perforate e Telescriventi ƒ 30 unità (di cui 20 addizionatori) funzionanti in parallelo ENIAC: le caratteristiche ENIAC: la programmazione... Dim.: 10 m x 18 m Controlli Console per output Consumo: watt Programmazione attraverso la connessione fisica delle unità Viene introdotto il salto condizionato (if then )

5 ENIAC: ed il debugging Considerazioni su.. ENIAC La programmazione: flusso di esecuzione del programma diramazioni condizionate Identificare una valvola difettosa significa controllare componenti. falsa Condizione vera I Generazione: le valvole elettroniche (2) La architettura di Von Neumann ƒ EDVAC (1951) ƒ Progettato da Von Neumann ƒ Dotato di memoria centrale (1024 parole) ƒ Dotato di memoria di massa (20000 parole) ƒ Usa la aritmetica binaria ƒ ogni elemento può prendere valore 0 oppure 1 ƒ Struttura semplice e di facile programmazione 27 Unità di Controllo Flusso dati Segnali di controllo Memoria Unità Aritmetico-Logica Accumulatore Output Input 28 Considerazioni su.. L EDVAC e la sua architettura ƒ Il programma viene memorizzato con i dati ƒ può automodificarsi ƒ di facile modifica (programmazione) ƒ Introduzione delle subroutines ƒ porzioni di codice riutilizzabile attraverso il Conditional Control Transfer ƒ librerie di codice per usi comuni ƒ Rappresentazione binaria ƒ efficienza ed affidabilità ƒ Memoria di massa e memoria centrale 29 I Generazione: le macchine commerciali ƒ UNIVAC I ƒ Nastri magnetici, stampanti ƒ 750,000$ ƒ 185,000$ per una stampante ƒ Usato dal Census Bureau ƒ Elezioni USA 1952: ƒ UNIVAC predice la vittoria di Eisenhower su Stevenson nelle proiezioni, contro le analisi di opinione. 30 5

6 I Generazione: le macchine commerciali ƒ IBM 701(1953) ƒ 19 esemplari prodotti in 3 anni ƒ IBM 650 (1954) ƒ 450 esemplari in 1 anno ƒ tamburi magnetici per memorizzazione di massa II Generazione: i transistor 1948: la AT&T inventa il transistor 1956: MIT TX-0 primo computer con transistor Primi Sistemi Operativi Primi Linguaggi di programmazione ad alto livello ALGOL, COBOL,FORTRAN Considerazioni.. I linguaggi di programmazione: non legati alla architettura della macchina astrazione del processo portabilità di uso più semplice per il programmatore necessità di traduzione (compilazione) linguaggi orientati alle applicazioni Sistemi operativi: necessari per l accesso alle risorse della macchina l uso efficiente delle risorse III Generazione: i circuiti integrati 1967: i primi circuiti integrati realizzano su un unico chip centinaia di transistor Fairchild Corporation: unità aritmetica a 8 bit un accumulatore III Generazione: i circuiti integrati Sistemi operativi: multitasking IBM 360: famiglia di sistemi 6 computer e 40 periferiche compatibili upgrade Software Hardware Nasce la Digital Equipment Corporation con i primi mini : PDP-8 e PDP-11 IV Generazione: i circuiti integrati VLSI Very Large Scale Integration (VLSI) Migliaia di transistor su chip (anni 70) IBM System/370 VAX 11/780 DEC Cray X/MP (supercomputer) Sistemi Operativi: VMS di Digital UNIX di AT&T, BELL Lab

7 L era dei Microcomputer (1) (1969) Intel realizza il 4004: primo chip a racchiudere un processore intero progettato da Federico Faggin (con altri) 2250 transistor parola a 4 bit 60,000 operazioni al secondo progenitore di 8008, 8080, 8086 e 8088 L era dei Microcomputer (2) Mentre la Intel realizza il 4004: La Motorola realizza il 6800, La Zylog lo Z80 Steve Jobs costruisce l Apple I (assemblato nel garage) è il primo PC La DEC crea il CP/M, sistema operativo per microcomputer basati su 8080 e Z L era dei Microcomputer (3) 1981: IBM crea il suo Personal Computer basato su Commissiona il sistema operativo ad una piccola società: la Microsoft che crea MS- DOS. Il PC IBM si impone sul mercato che si converte agli IBM compatibili L unico concorrente rimane la Apple L era dei Microcomputer (4) 1984: la Apple lancia il Macintosh basato su Motorola innovativa ed intuitiva interfaccia grafica la nuova filosofia: User Friendly WYSIWYG: What you see is what you get 1987: la Microsoft leader a causa dell uso universale di MS.-DOS risponde con Windows 1.0, 2.0, L era dell Informatica Distribuita Le motivazioni: i mainframe sono costosi da mantenere potenza di calcolo disponibile su scrivania evoluzione delle reti locali e geografiche La rivoluzione: da un mainframe con terminali stupidi ad una rete di PC collegati ad un minicomputer Il modello Client-Server L era di Internet Rete mondiale che connette milioni di calcolatori Servizi: (posta elettronica) World Wide Web: sistema ipertestuale per il reperimento di informazioni Integrazione tra la rete ed il WWW ed il personal computer