Indice. Prefazione. Ringraziamenti dell Editore

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1 Prefazione Autori Ringraziamenti dell Editore XIV XXI XXII 1 Introduzione Che cos è l informatica? Il concetto di algoritmo Esempio esteso: consultazione di una carta geografica I linguaggi per la programmazione di algoritmi Architettura dei sistemi informatici Hardware Personal computer Altri sistemi informatici Software Ambiente di programmazione Software di produttività personale Applicazioni dell informatica Le applicazioni numeriche Le applicazioni gestionali I servizi telematici L automazione industriale Controllo di impianti industriali e applicazioni embedded Realtà virtuale e interfacce utente avanzate Informatica e disabilità L invasione dell informatica (informatics everywhere) Esempio esteso: il simulatore di corse automobilistiche Le aree disciplinari dell informatica 30 Esercizi 32 2 Architettura di un calcolatore Elementi della macchina di von Neumann Codifica dei dati e delle istruzioni di un programma Codifica dei numeri Codifica dei caratteri Codifica delle immagini Operazioni aritmetiche e logiche Codifica delle istruzioni della macchina di von Neumann 48

2 VII 2.3 Comportamento della macchina di von Neumann La memoria centrale Il bus di sistema L unità di elaborazione Interfacce di ingresso/uscita Esecuzione dei programmi 55 Esercizi 61 PARTE PRIMA Programmazione 63 3 Codifica degli algoritmi in un linguaggio di alto livello Il nucleo del linguaggio C Primi esempi di programmi C I dati strutturati in C La costruzione incrementale dei programmi 79 Esercizi 87 4 Esecuzione di programmi C su macchine reali Struttura dei programmi C La parte dichiarativa dei programmi La parte esecutiva dei programmi: istruzioni di ingresso/uscita Primi esempi di programmi C 98 Esercizi 99 5 Tipi di dato Classificazione dei tipi di dato Tipi semplici predefiniti Il tipo int Itipifloat e double Il tipo char Classificazione dei tipi predefiniti del C Definizione di nuovi tipi: regole sintattiche Tipi semplici definiti dall utente Ridefinizione Enumerazione esplicita dei valori Il tipo bool Tipi strutturati Il costruttore array Il costruttore struct Il costruttore puntatore Alcuni rischi della programmazione mediante puntatori Array, puntatori e aritmetica dei puntatori Il C e la tipizzazione forte Compatibilità tra tipi Cenni all organizzazione dei tipi in altri linguaggi 136 Esercizi 138

3 VIII Indice 6 Strutture di controllo Istruzioni di selezione Il costrutto switch Altri tipi di alternative multiple Istruzioni cicliche Il ciclo for Il ciclo do-while L istruzione goto Le istruzioni break e continue Dichiarazione e inizializzazione congiunte di variabili Cenno alle strutture di controllo di altri linguaggi 149 Esercizi Funzioni e procedure Struttura completa di un programma C Le funzioni Definizione delle funzioni Chiamata delle funzioni Prototipo delle funzioni Esecuzione delle funzioni e passaggio dei parametri Le procedure Esecuzione delle procedure Il passaggio dei parametri per indirizzo Aspetti avanzati nell uso dei sottoprogrammi La struttura di un programma C L ambito di visibilità delle variabili La durata delle variabili Uso di parametri di tipo array Uso di parametri di tipo struttura Effetti collaterali Scelta della tecnica di passaggio parametri Uso interscambiabile di procedure e funzioni Procedure e funzioni predefinite. La standard library del C Header file Uso della funzione scanf Cenno ai sottoprogrammi in altri linguaggi 180 Esercizi Introduzione alla programmazione ricorsiva La formulazione in termini ricorsivi di problemi e algoritmi La ricorsione come strumento di programmazione L esecuzione dei sottoprogrammi ricorsivi La gestione a pila della memoria Ulteriori esempi di programmazione ricorsiva 193

4 IX 8.5 La ricorsione nei diversi linguaggi di programmazione 196 Esercizi Gestione dei file Flussi, file e programmi C Operazioni su file Operazioni di gestione dei file Operazioni di gestione degli errori Operazioni di lettura e scrittura Accesso diretto Alcune considerazioni conclusive 212 Esercizi Strutture dati dinamiche Strumenti per la gestione dinamica dei dati e loro uso Le operazioni di allocazione e cancellazione di memoria Rischi della gestione dinamica della memoria Liste e loro gestione Inizializzazione Controllo di lista vuota Controllo dell esistenza di un elemento in una lista Estrazione della testa o della coda da una lista Inserimento di un nuovo elemento in una lista Cancellazione di un elemento da una lista Le strutture dati dinamiche nei vari linguaggi 234 Esercizi Tipi di dato astratti, classi, e la programmazione a oggetti in Java Gli elementi essenziali della programmazione a oggetti Incapsulamento e information hiding La programmazione a oggetti e i tipi di dato astratti I primi passi in Java: terminologia e sintassi Tipi,classieoggettiinJava Istanziazione e assegnamento di oggetti Java e i tipi di dato astratti Gli array in Java La costruzione di strutture dinamiche in Java 252 Esercizi 258 PARTE SECONDA Architettura hardware e software Estensioni all architettura di von Neumann Estensioni all architettura di von Neumann Architetture pipeline e superscalari Architetture CISC e RISC 266

5 X Indice Architetture CISC Architetture RISC La memoria cache Architetture di calcolo parallele Classificazione di Flynn sul flusso di controllo Architetture a memoria distribuita o condivisa Architetture SMP e dual processor Architetture multi-core Architetture con hyper-threading I processori grafici Sistemi in cluster 276 Esercizi Il sistema operativo Funzioni di un sistema operativo Gestione dei processi Interruzioni interne Interruzioni esterne Politiche di gestione dell unità di elaborazione Sincronizzazione dei processi Gestione della memoria centrale Rilocazione Memoria di modo S e memoria di modo U Driver per la gestione delle periferiche Gestione dei file La virtualizzazione e le macchine virtuali Storia dei sistemi operativi I sistemi operativi moderni 296 Esercizi Archivi e basi di dati Memoria di massa Nastri Dischi magnetici Dischi ottici Unità allo stato solido Organizzazione degli archivi Basi di dati Differenze fra archivi separati e basi di dati Modelli e linguaggi per la gestione dei dati Livelli di astrazione in una base di dati Basi di dati e transazioni Programmazione e utilizzo di una base di dati Esempio esteso: basi di dati relazionali Il modello relazionale 312

6 XI Il linguaggio SQL Strumenti per la programmazione delle applicazioni 326 Esercizi Reti di calcolatori e sistemi distribuiti Mezzi e tecniche di trasmissione dati Cavi in rame Fibre ottiche Onde radio e sistemi wireless Modulazione e demodulazione Reti di calcolatori Reti geografiche e reti locali Topologia delle reti Struttura dei messaggi e dei pacchetti Protocolli di comunicazione I livelli ISO-OSI Apparati di rete Sistemi distribuiti Architetture client/server Architetture peer-to-peer I servizi Internet Breve storia di Internet Il protocollo TCP/IP Indirizzi IP Intranet e indirizzi privati Nomi e indirizzi: il DNS Il World Wide Web Documenti ipertestuali HTTP e URL I motori di ricerca La posta elettronica Funzionamento della posta elettronica Architettura di un sistema di posta elettronica Origini ed evoluzione della posta elettronica Audio e video su Internet Streaming Codifica video La televisione su Internet Telefonare con Internet Cloud computing 374 Esercizi Sicurezza dei calcolatori e delle reti Concetti base sulla sicurezza informatica 377

7 XII Indice Gli attacchi informatici Meccanismi di autenticazione Crittografia Cenni storici sulla crittografia Esempi di algoritmi crittografici Robustezza dei sistemi crittografici Crittografia simmetrica e asimmetrica Firma digitale e certificati digitali Sicurezza nei sistemi informatici Sicurezza nei sistemi operativi Sicurezza a livello di rete: firewall Sicurezza a livello di rete: protocolli sicuri e VPN 391 Esercizi La visione dei sistemi informatici da parte dell utente finale Interfacce utente Universal Design e linee guida per l accessibilità Dispositivi di ingresso e uscita Interfacce logiche Esempio esteso: Windows Strumenti di produttività Esempio esteso: gli elaboratori di testo Elaborazione di testi mediante Word Esempio esteso: i fogli elettronici Tipi di celle: valori, etichette ed espressioni La costruzione delle formule Valutazione del foglio elettronico Riorganizzazione del foglio elettronico Presentazione dei dati 415 Esercizi La produzione industriale del software Obiettivi di qualità del software Modelli del processo di produzione del software Il modello a cascata Il modello a spirale Il software agile Il software open source I metodi formali Considerazioni conclusive sullo sviluppo del software Analisi e progettazione del software con UML Il diagramma delle classi Il diagramma delle sequenze Il diagramma delle macchine a stati Il diagramma dei casi d uso 433

8 XIII Da UML al codice: un esempio completo La verifica del software e del sistema Principio di completezza della verifica Tecniche di ispezione o analisi Tecniche di sperimentazione Aspetti organizzativi del processo di produzione del software 444 Esercizi L evoluzione dell informatica Breve storia dell informatica La preistoria dell informatica L informatica negli anni Cinquanta L informatica negli anni Sessanta L informatica negli anni Settanta L informatica negli anni Ottanta L informatica negli anni Novanta e gli albori del nuovo millennio L entrata nel nuovo millennio L impatto dell informatica sull individuo e sulla società Informatica e sicurezza personale Informatica e protezione dei dati Informatica ed etica 461 Appendice A I caratteri ASCII 465 B Operatori ANSI C 473 C Parole chiave e identificatori predefiniti del C 474 D Alcune funzioni della libreria standard del C 479 E La sintassi formale ANSI C 489 F Soluzioni di esercizi scelti 499 Bibliografia 521 Indice analitico 525