Informatica: Programma Svolto Classe 1P A. S / 2015

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1 Informatica: Programma Svolto Classe 1P A. S / 2015 Cosa è l'informatica (elaborazione dell'informazione), informatica a scienza dell'informazione, cosa è l'informazione, il dato e l'informazione, comunicazione, studio dei dispositivi elettronici. Scienza dell'informazione e sue componenti. Definizioni di: algoritmo, esecutore, informazione, dato, hardware, firmware, software, ambiti dell'informatica, professioni legate all'informatica. Storia del computer e dell'informatica: dalle origini all'antichità, calcolatori meccanici. Storia del computer e dell'informatica: calcolatori elettromeccanici, il '900, la "Bomba Polacca" e Colossus, Alan Turing. Storia del computer e dell'informatica: gli anni sessanta e settanta, i primi PC, i sistemi operativi, DOS, Windows, Linux, nascita di Apple e di Microsoft, l'ibm e i primi "IBM compatibili", dal computer elettromeccanico (il relé) al computer elettronico, le valvole termoioniche, dalle valvole ai transistor, il MOSFET (cenni), la configurazione C-MOS (cenni). Storia recente del computer. i moderni PC, oltre il PC, il tablet, gli smartphone, internet, il futuro. Presentazione del programma Logisim per la simulazione di circuiti logici. Cosa è un computer, perché il sistema binario (tensione bassa e alta). Classificazione dei computer. Ergonomia. Rappresentazione dell'informazione in un sistema binario, realizzazione di un'elaborazione elementare (AND) con i relé, cenni sull'uso dei MOSFET come interruttori comandati. Concetto di mintermine e costruzione di circuiti più complessi attraverso la loro tabella della verità, i mintermini, l'equazione di funzionamento e la sintesi circuitale. Architetture dei calcolatori elettronici: realizzazione circuitale delle porte logiche, dai relé alle valvole termoioniche ai MOS- FET in configurazione C-MOS, elaborazione a livello elettrico.

2 Costruzione di una CPU funzionante con porte logiche (testo fornito come approfondimento), uso di Logisim. Porte AND, OR, NOT, XOR, definizione, simboli circuitali, tabelle della verità. Progetto di un semplice circuito elaboratore (combinatorio): definizione dello scopo, tabella della verità, equazione del circuito con i mintermini, semplificazioni (non obbligatorie), realizzazione circuitale mediante porte logiche. Circuito rilevatore di parità (ingressi uguali) completo. Full Adder, tabella verità, mintermini, semplificazioni elementari, costruzione e simulazione con Logisim. Circuiti più complessi come insiemi di circuiti più semplici. Sommatore a tre bit, struttura. Circuito che rileva la disparità (ingressi diversi). Calcolo combinatorio: caratteristiche e progetto. Introduzione generale ai circuiti sequenziali e citazione dei bistabili, del flip flop e del registro, costruzione delle memorie. Numeri in scrittura posizionale, conversione di base, sistema binario, esadecimale, complemento a due, virgola fissa e mobile, precisione, massimo numero rappresentabile. Potenze della base, definizioni, base 2, 8, 10 e 16, passaggi da base qualsiasi a decimale, da decimale a base qualsiasi sia con metodo diretto che inverso, passaggio da base 2 a base potenza di 2 (esadecimale, ottale, ecc.) e viceversa. Operazioni di somma e prodotto in binario. Rappresentazione dell'informazione: codice ASCII e UNICODE, rappresentazione immagini e suoni. Digitalizzazione di un fenomeno naturale (analogico) (conversione analogico digitale), campionamento, banda di un segnale e frequenza di campionamento, ricostruzione del segnale, teorema di Shannon, quantizzazione e errore di quantizzazione, rappresentazione numerica. Compressione con e senza perdita (aspetti generali), rappresentazione di video e suoni, immagini, formato raster e vettoriale, RGB, altri profili colore (srgb, AdobeRGB, CMYK), profondità colore, formati con perdita e senza, jpg, gif, tif ecc. Ridondanza e algoritmi di correzione degli errori. Modelli architetturali: blocchi logici, non fisici, relazione fra gli uni e gli altri. Macchina di Von Neumann: funzionamento e

3 componenti: CPU, Registri, Memoria Centrale, Interfacce, Utente, Bus Dati, Bus Istruzioni, Bus Controllo. Realizzazione fisica dei blocchi logici. La CPU: ALU e CU, collegamenti con i BUS e fra loro. Ciclo di funzionamento: fetch, decode, execute (fetch, interpretazione, esecuzione). Memoria centrale, RAM ROM, Cache, indirizzi, locazioni, variabili e dati, costanti. Program counter e clock. Elementi fisici di un PC: case, alimentatore, scheda madre, schede aggiuntive, RAM, processore, dissipatore, ventole, bus, periferiche di input e output fino a stampanti. Connessione di bus, montaggio e smontaggio di elementi. Periferiche: stampanti, a getto d'inchiostro, laser, a sublimazione e ad aghi, stampanti per testo e fotografiche, carte fotografiche e assorbimento dell'inchiostro, il "punto" e la risoluzione di stampa, i dpi. Memoria di massa: hard disk, cd e dvd, stato solido, nastri magnetici, backup. Esperienza in laboratorio di montaggio hardware. Periferiche di input e output: tastiera, mouse, monitor, porte USB, webcam, casse, ecc. Word: introduzione e concetti fondamentali di un text editor. I file testo e altri tipi di file contenenti documenti, programmi di elaborazione documenti e text editor. Layout o formato pagina, paragrafo e carattere, possibilità di disegno, piena padronanza dello strumento. Formato carattere: apice, pedice, colore, dimensioni, font, stile, ecc., formato pagina (layout), margini, orientamento carta, intestazione e pié di pagina, dimensioni, ecc Word: organizzazione versione 2013, modelli e loro uso, formato carattere, paragrafo e pagina, layout di pagina, selezioni (anche di oggetti), disegno (piccolo cad), gestione immagini con colore trasparente, equazioni e simboli, colonne elenchi ecc. Excell: introduzione e concetti fondamentali di un foglio di calcolo. Uso delle formule. Funzioni annidate in Excel, "se" annidati per compiere una scelta multipla, uso di funzioni logiche come test di altre funzioni, disegnare in Excel. Uso delle funzioni "O" e "E",

4 annidamento delle stesse, formule booleane, uso del dollaro "$", funzioni annidate in generale. Introduzione ai sistemi operativi, definizione di sistema operativo, introduzione all'astrazione, ruolo del sistema operativo, storia dell'evoluzione dei sistemi operativi, il concetto di Apple (mondo completo ma chiuso), il concetto di Microsoft (mondo aperto ma commercialmente schiavizzante), il concetto di Linux (open source, gratuito). Necessità di aggiornare i sistemi operativi per ragioni di evoluzione tecnologica e di evoluzione nell'utilizzo da parte degli utenti. Windows 7 e 8. Directories, files, cmd (Prompt dei comandi), alcune semplici direttive DOS (dir,.., ecc.), il pulsante avvio, la ricerca di files e programmi, barra delle applicazioni, desktop, shortcut o collegamenti, rete vista come l'interno del pc, effettive directories dove si trova il desktop, i documenti, ecc. Pulsante di avvio, interfaccia del sistema operativo: il pannello di controllo. Gestione sicurezza, gestione del sistema e accesso ai driver del sistema, monitor, nome computer e gruppo di lavoro, account utente, proprietà stampanti, programmi di utilità come defrag e scandisk. Gestione dei file, copia, taglia, incolla, uso del mouse e della tastiera, proprietà di un file, cambiare le proprietà, EXIF di una foto. Partizionamento del disco, unità logiche. Gestione attività, ctrlalt-canc, programmi e processi, uso della memoria. Regedit e registro di windows, effetti di installazione e disinstallazione programmi, effetti di virus. Astrazioni e sistemi operativi: definizione, scopo, astrazione file, cosa è un file per l'utente (nome, estensione tipo di dati, icona, directory, ecc) e cosa per la macchina (informazioni sotto forma di sequenze di bit), esempi di sistemi operativi senza astrazione file (IOS e le App), a livello macchina non cambia, a livello utente o applicativo sì. Uso della memoria, file di paging, segmentazione, segmentation fault. Uso del processore, allocazione di tempo macchina ai vari processi, attesa dell'input. Introduzione agli algoritmi. Definizioni e sviluppo.

5 Definizione di programma e di algoritmo, dal problema al programma, necessità di una logica non umana, ma aderente alla macchina, definizione di variabile e identificatore e costante, input, procedimento e output, teorema di Bohm Jacopini, sequenza selezione e iterazione, rappresentazione di un algoritmo: pseudocodice, linguaggi di programmazione, flow charts, scratch. Schemi di flusso e loro significato, utilizzo, equivalenza degli algoritmi, sequenza, selezione e iterazione con gli schemi di flusso, cicli postcondizionali (do-while) e precondizionali (while), cicli con contatore (for), inizializzazione delle variabili, media aritmetica, incremento di un contatore. Il Docente Gli Studenti Prof. Luigi Valbonesi Nome e Cognome Firma Nome e Cognome Firma

6 Indicazioni di studio per le vacanze estive Ripassare tutti gli argomenti visti durante l anno scolastico. Completare e rifinire il proprio quaderno degli appunti. Costruire degli schemi o delle mappe concettuali che coprano tutti gli argomenti visti (Un buon programma per fare mappe concettuali gratuito è Cmap Tools) (Tempo necessario per i primi tre punti: non più di 5 ore). Rifare 5 esercizi sui cambi di base e 5 esercizi sui circuiti logici a difficoltà crescente (Tempo necessario: non più di 2 ore). Imparare ad usare Scratch (Gratuito e on line) e fare con esso tutti gli esempi di algoritmi visti in classe e presenti nei due capitoli (5 e 6) del libro, confrontando, poi, la propria soluzione con quella del libro) (Tempo necessario: non più di 5 ore). Scegliere 3 esercizi finali del primo capitolo e 5 del secondo capitolo sugli algoritmi e farli sia con le flow charts che con Scratch. (Tempo necessario: non più di 3 ore). Si consiglia di prevedere 2 ore settimanali di studio di informatica per la durata di un paio di mesi (Tempo totale: 8 settimane per 2 ore = 16 ore in tutto al netto di pause e distrazioni 15 ore + 1 ora da aggiungere dove necessario o per un ripasso finale).