Fabrizia Scorzoni, Giuseppe Costa. Informatica. Il computer e la programmazione in Visual Basic EDUCAZIONE TECNICA SUPERIORE

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1 Fabrizia Scorzoni, Giuseppe Costa Informatica Il computer e la programmazione in Visual Basic EDUCAZIONE TECNICA SUPERIORE

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3 Fabrizia Scorzoni, Giuseppe Costa Informatica Il computer e la programmazione in Visual Basic LOESCHER EDITORE

4 Loescher Editore I diritti di elaborazione in qualsiasi forma o opera, di memorizzazione anche digitale su supporti di qualsiasi tipo (inclusi magnetici e ottici), di riproduzione e di adattamento totale o parziale con qualsiasi mezzo (compresi i microfilm e le copie fotostatiche), i diritti di noleggio, di prestito e di traduzione sono riservati per tutti i paesi. L'acquisto della presente copia dell'opera non implica il trasferimento dei suddetti diritti né li esaurisce. Fotocopie per uso personale (cioè privato e individuale) nei limiti del 15% di ciascun volume possono essere effettuate negli esercizi che aderiscono all accordo tra SIAE - AIE - SNS e CNA - Confartigianato - CASA - Confcommercio del 18 dicembre 2000, dietro pagamento del compenso previsto in tale accordo; oppure dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n Per riproduzioni ad uso non personale l editore potrà concedere a pagamento l autorizzazione a riprodurre un numero di pagine non superiore al 15% delle pagine del presente volume. Le richieste per tale tipo di riproduzione vanno inoltrate a: Associazione Italiana per i Diritti di Riproduzione delle Opere dell ingegno (AIDRO) Corso di Porta Romana n. 108, Milano segreteria@aidro.org e sito web L editore, per quanto di propria spettanza, considera rare le opere fuori del proprio catalogo editoriale. La riproduzione a mezzo fotocopia degli esemplari di tali opere esistenti nelle biblioteche è consentita, non essendo concorrenziale all opera. Non possono considerarsi rare le opere di cui esiste, nel catalogo dell editore, una successiva edizione, le opere presenti in cataloghi di altri editori o le opere antologiche. Nel contratto di cessione è esclusa, per biblioteche, istituti di istruzione, musei ed archivi, la facoltà di cui all art per legge diritto d autore. Maggiori informazioni sul nostro sito: Ristampe N ISBN Nonostante la passione e la competenza delle persone coinvolte nella realizzazione di quest opera, è possibile che in essa siano riscontrabili errori o imprecisioni. Ce ne scusiamo fin d ora con i lettori e ringraziamo coloro che, contribuendo al miglioramento dell opera stessa, vorranno segnalarceli al seguente indirizzo: Loescher Editore s.r.l. Via Vittorio Amedeo II, Torino Fax clienti@loescher.it Loescher Editore S.r.l. opera con sistema qualità certificato CERMET n A secondo la norma UNI EN ISO Microsoft Visual Basic è un marchio registrato di Microsoft Corporation Coordinamento editoriale: Mauro Gargantini Impaginazione: Fabrizia Scorzoni Disegni: Giorgia Galiazzo Stampa: Sograte - Città di Castello (PG)

5 INDICE INTRODUZIONE... XIV MODULO 1 - IL COMPUTER...1 CAPITOLO 1 - IL COMPUTER Le informazioni L hardware Il software Il sistema operativo... 4 L interfaccia grafica... 5 Le finestre... 6 Le finestre di dialogo La creazione di programmi applicativi I file... 9 I virus CAPITOLO 2 - WINDOWS Il sistema operativo Windows Lab 2.1 Accesso a Windows Windows 9x Windows Vista, XP, 2000 e NT Lab 2.2 L interfaccia grafica Lab 2.3 Il desktop Lab 2.4 La barra delle applicazioni Il menu di avvio La barra Avvio veloce e le altre barre degli strumenti L area di stato Lab 2.5 Il Pannello di controllo Lab 2.6 Le applicazioni La gestione delle applicazioni Le applicazioni DOS Comandi DOS Caratteri jolly Nomi di file Le directory Il pathname Comandi per la gestione delle directory Comandi per la gestione dei file... 24

6 IV Indice Le variabili d ambiente Scambio di dati tra le applicazioni La tecnica cut and paste Incorporamento e collegamento Lab 2.7 Cut and paste e OLE Cut and paste OLE Lab 2.8 Gestione di file e cartelle La finestra di Esplora Risorse Operazioni su file e cartelle Il Cestino La ricerca di file Stampa di documenti I collegamenti Cartelle speciali Lab 2.9 Uso di Windows in rete Introduzione alle reti Windows Accesso a risorse di rete CAPITOLO 3 - RAPPRESENTAZIONE DEI DATI Sistemi di numerazione posizionali Numerazione binaria Operazioni Conversioni Numerazione esadecimale Operazioni Conversioni Conversioni tra sistemi binario ed esadecimale Numerazione ottale Conversioni Conversioni tra sistemi binario ed ottale I codici Codifica e decodifica Codici ridondanti per la rilevazione e correzione degli errori Il bit di parità Codifica dei caratteri Standard ISO 646 e codifica ASCII a 7 bit o US ASCII Standard ISO 8859 e codifica ASCII a 8 bit Unicode Standard ISO Codifica UTF Lab 3.1 L Accessorio Mappa caratteri di Windows Rappresentazione dei numeri interi in complemento alla base Complemento alla base Sottrazione con il metodo del complemento alla base Rappresentazione dei numeri interi in n bit Errori dovuti alla rappresentazione finita Rappresentazione dei numeri reali secondo lo standard IEEE Standard IEEE Operazioni con la rappresentazione floating point Errori dovuti alla rappresentazione floating point... 61

7 Indice V CAPITOLO 4 - MULTIMEDIALITÀ Modalità video Lab 4.1 Impostazione della modalità video con Windows Immagini vettoriali e bitmap Modelli di colore Modello RGB Modello CMYK Tavolozze Immagini vettoriali Formati Grafica 3D Immagini bitmap Formati Compressione Acquisizione di immagini OCR Lab 4.2 Acquisizione di schermate del computer in Windows L audio digitale La registrazione e la riproduzione del suono Campionamento Formati Audio 3D Lab 4.3 Il registratore di suoni in Windows Lab 4.4 Riproduzione di musica con Windows Media Player Riconoscimento e sintesi vocale La musica MIDI I file MIDI L hardware Registrazione di musica MIDI Riproduzione di musica MIDI I filmati Formati Riproduzione di filmati Editing di filmati Lab 4.5 Windows Media Player I filmati televisivi Registrazione di filmati Le animazioni Applicazioni multimediali CAPITOLO 5 - HARDWARE La motherboard Il clock Il bus dati Funzioni dei bus Bus dati Bus PCI La memoria RAM La RAM Tecnologie di costruzione La memoria ROM... 88

8 VI Indice La ROM Tipi di ROM Il BIOS (Basic Input Output System) CMOS La memoria cache Struttura e caratteristiche del processore I registri La frequenza I pin Architettura dei processori Ciclo di esecuzione delle istruzioni nel modello di Von Neumann Pipelining SIMD Esecuzione speculativa o dinamica Multiprocessing Istruzioni Gestione della memoria Le periferiche Dispositivi interni Porte di comunicazione Installazione di dispositivi e risorse di sistema Periferiche Plug & Play Lab 5.1 Installazione di periferiche con Windows Memorie di massa Il controller I canali EIDE Il bus SCSI L hard disk RAID Il floppy disk Dispositivi di memorizzazione ottica CDROM DVD Altre unità disco Le memorie flash I nastri Dispositivi di input Tastiera Dispositivi di puntamento Scanner Dispositivi di output Monitor e schede video Stampante CAPITOLO 6 - SISTEMI E AUTOMI Studio dei sistemi Classificazione dei sistemi Modelli Proprietà di un sistema Sistemi dinamici Definizione formale di sistema dinamico Gli schemi a blocchi

9 Indice VII Sistemi dinamici deterministici discreti Automi a stati finiti Tabelle di transizione e diagramma degli stati Esempi di automi La macchina di Turing MODULO 2 - INTERNET E WEB CAPITOLO 7 - RETI E SERVIZI DI INTERNET Introduzione alle reti di computer Internet Collegamento a Internet I servizi di Internet Intranet Internet e la sicurezza Phishing Il servizio Web Funzionamento del servizio Gli URL Uso del browser Lab 7.1 Navigazione con Internet Explorer I feed Motori di ricerca Portali Lab 7.2 Uso del motore di ricerca Google Ricerca avanzata Web Directory Ricerca di immagini Il servizio di posta elettronica CAPITOLO 8 - PAGINE WEB HTML e XHTML I linguaggi HTML e XHTML XHTML Creazione e visualizzazione di documenti Elementi e Tag Struttura del documento Testo Paragrafi e titoli Scrittura del testo Altri tag per il testo Formattazione fisica del testo Elenchi o liste Collegamenti ipertestuali Tabelle Fogli stile CSS Attributi di stile per i font e il testo Attributi di colore Il box model e gli attributi di layout Attributi di elenchi Stile del cursore

10 VIII Indice Pseudoclassi Inserimento di immagini MODULO 3 - LO SVILUPPO DEL SOFTWARE CAPITOLO 9 - LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE E PROGRAMMI DI UTILITÀ Lingue e linguaggi Definizione formale di linguaggio Notazioni per la descrizione di linguaggi Linguaggi a basso e ad alto livello Linguaggio macchina Linguaggio Assembler Linguaggi ad alto livello L evoluzione dei linguaggi di programmazione I paradigmi di programmazione Il paradigma procedurale Il paradigma dichiarativo I linguaggi imperativi Il software di utilità L editor I programmi traduttori L assemblatore Il compilatore Il linker Le DLL Il caricamento del programma L interprete Confronto tra compilatori e interpreti Ambienti di programmazione IDE e RAD CAPITOLO 10 - ALGORITMI E PROGRAMMI Il concetto di problema Il computer come risorsa per la soluzione di problemi Algoritmo e programma La descrizione dell algoritmo I dati nell algoritmo Dati di input e di output Costanti e variabili Tipi di dati Le istruzioni dell algoritmo Realizzazione di algoritmi e programmi Metodi di descrizione degli algoritmi Istruzioni in pseudocodifica I flow-chart La programmazione strutturata La ricerca della soluzione Algoritmi euristici Computabilità L interfaccia programma utente Implementazione e documentazione

11 Indice IX L implementazione La documentazione La verifica del programma Gli errori Errori formali Il debug La scelta dei dati campione La traccia del programma (o trace) Gli ambienti di debug CAPITOLO 11 - INTERFACCE GRAFICHE La programmazione a oggetti Gli eventi Introduzione alle interfacce grafiche Realizzazione di un programma con interfaccia grafica Diagrammi di interfaccia CAPITOLO 12 - IL VISUAL BASIC Il linguaggio Visual Basic La piattaforma.net VB 12.1 L ambiente di lavoro VB 12.2 Gestione di progetti VB 12.3 Introduzione alla programmazione Gli oggetti e i controlli Il codice dell applicazione Creazione di routine evento L Editor di Visual Basic: IntelliSense Convenzioni per i nomi degli identificatori Esecuzione e terminazione di una applicazione Uso del debug VB 12.4 I controlli Proprietà comuni Form Controlli MODULO 4 - LA PROGRAMMAZIONE CAPITOLO 13 - DATI E ISTRUZIONI DI I/O - I PRIMI PROGRAMMI Istruzioni di I/O Istruzioni di output Istruzioni di input Uso delle istruzioni di input e output VB 13.1 La lettura e scrittura di dati in Visual Basic Variabili Linguaggi tipizzati e debolmente tipizzati Valorizzazione di variabili Conversioni di tipo VB 13.2 Le variabili L istruzione Option Explicit VB 13.3 I tipi di dati

12 X Indice L istruzione Option Strict Situazioni da considerare per evitare errori Costanti Esempi relativi all uso di costanti e di variabili VB 13.4 Le costanti Assegnazione VB 13.5 L assegnazione Espressioni ed operatori VB 13.6 Espressioni ed operatori Operatori aritmetici Operatori di concatenazione di stringhe Trace Tabella di traccia Trace ottenuta dall esecuzione del programma Esecuzione nel Debug Le funzioni predefinite VB 13.7 Le funzioni predefinite Funzioni e metodi numerici Gestione delle stringhe VB 13.8 Le funzioni per l input/output La funzione InputBox La funzione MsgBox VB 13.9 La formattazione dei dati VB Programmazione in Visual Basic VB Gestione degli errori: le eccezioni Gestione delle eccezioni Le eccezioni L istruzione Try.. Catch.. Finally CAPITOLO 14 - STRUTTURE DI CONTROLLO Le strutture di controllo La struttura sequenziale VB 14.1 La struttura sequenziale La struttura condizionale Struttura condizionale con un solo ramo VB 14.2 L istruzione If.. Then.. Else Strutture condizionali in sequenza e nidificate VB 14.3 If nidificati VB 14.4 Confronti tra stringhe L istruzione Option Compare La funzione StrComp L operatore Like I metodi Equals e CompareTo della classe String Il metodo Compare Condizioni composte con operatori logici VB 14.5 Operatori logici Algebra booleana della logica proposizionale Uso delle variabili booleane come espressioni condizionali Strutture condizionali in sequenza, nidificate o condizioni composte La selezione multipla VB 14.6 L istruzione Select Case Trace con strutture condizionali

13 Indice XI 14.4 Strutture cicliche La realizzazione di algoritmi ripetitivi Ripetizione con controllo in testa VB 14.7 L istruzione While.. End While Ripetizione con controllo in coda VB 14.8 L istruzione Do.. Loop Contatori e totalizzatori Ripetizione di un procedimento Numero di ripetizioni noto Richiesta esplicita di terminazione all utente Uso di un valore specifico per terminare il ciclo Equivalenza delle strutture con controllo in testa o in coda La struttura ciclica con contatore (o enumerativa) VB 14.9 L istruzione For.. Next I cicli enumerativi nidificati Trace con strutture cicliche Il controllo degli errori Il problema dell inserimento di dati errati Errori nell input Il controllo di valori particolari o compresi in intervalli di definizione La possibilità di correggere gli errori La possibilità di interruzione del ciclo di controllo Il problema della conferma dei dati Errori dovuti alla rappresentazione finita dei numeri CAPITOLO 15 - PROCEDURE E FUNZIONI L analisi top down I sottoprogrammi Funzionamento dei sottoprogrammi Uso di una pila per la gestione delle chiamate a procedure Come scomporre il problema VB 15.1 Definizione e richiamo di procedure La gestione delle variabili Variabili globali e locali Ambito di visibilità degli identificatori (scope) VB 15.2 Visibilità degli identificatori Visibilità delle variabili in file diversi I parametri Le modalità di passaggio dei parametri VB 15.3 Le procedure parametriche Funzioni VB 15.4 Le funzioni La ricorsione Uso di una pila per la gestione delle chiamate a procedure ricorsive Ricorsione e iterazione Ricorsione indiretta (o mutua) VB 15.5 I moduli CAPITOLO 16 - STRUTTURE DI DATI Le strutture di dati VB 16.1 Tipi strutturati Gli array

14 XII Indice 16.3 Caricamento e stampa di un array Lettura e stampa sequenziale Lettura e stampa casuale VB 16.2 Il tipo array Definizione di array Allocazione dinamica di array Assegnazione di array Inizializzazione di array L istruzione For Each Stringhe e array Utilizzo di array Array di contatori o totalizzatori Array paralleli (o corrispondenti) Shift e rotazione Operazioni su array numerici Ricerca in un array Ricerca sequenziale Ricerca dicotomica Ordinamento di un array Ordinamento per sostituzione o scambio Ordinamento a bolle o bubble sort Fusione o merge di due array ordinati Le matrici Caricamento e stampa di matrici Lettura e stampa sequenziale Gestione di elementi in modo casuale VB Array a due dimensioni Utilizzo di matrici Matrici di contatori o totalizzatori La matrice trasposta Matrice unitaria Operazioni su matrici numeriche I record VB 16.4 Definizione di strutture Le tabelle Rottura di codice VB 16.5 Oggetti definiti dal programmatore CAPITOLO 17 - STRUTTURE DI DATI DINAMICHE Strutture di dati dinamiche Rappresentazione di nuovi tipi di dati Linguaggi di programmazione e strutture di dati dinamiche Liste Pile Realizzazione di una pila con un array Code Realizzazione di una coda con un array Liste concatenate Operazioni sulle liste concatenate Realizzazione di una lista concatenata con array Allocazione dinamica della memoria I puntatori

15 Indice XIII 17.7 Realizzazione di una lista concatenata con i puntatori VB 17.1 L oggetto predefinito Collection L istruzione For Each Realizzazione di una pila mediante l oggetto Collection Realizzazione di una coda mediante l oggetto Collection Realizzazione di una lista concatenata mediante l oggetto Collection Confronto tra uso di array e di strutture con l oggetto Collection Grafi Uso dei grafi per la soluzione del problema del commesso viaggiatore Uso dei grafi per la soluzione di problemi di localizzazione di servizi in un territorio Alberi Alberi binari Realizzazione di un albero binario con i puntatori CAPITOLO 18 - FILE I file Gestione di file Apertura dei file Metodi di accesso Operazioni sui file Accesso sequenziale Accesso random Inserimento e cancellazione di record VB 18.1 I file Apertura del file: FileOpen Identificatore del file: FreeFile Chiusura del file: FileClose VB 18.2 I controlli OpenFileDialog e SaveFileDialog VB 18.3 File di record Scrittura del file: FilePut Posizionamento: Seek Lettura del file: FileGet Fine del file: EOF VB 18.4 I File di testo VB 18.5 My.Computer.FileSystem APPENDICE APPENDICE A - COMPLESSITÀ COMPUTAZIONALE A.1 La complessità computazionale Costo delle istruzioni di un algoritmo Analisi del caso ottimo, pessimo e medio Complessità asintotica Notazione O-grande Classi di complessità Complessità di alcuni algoritmi A.2 Problemi intrattabili INDICE ANALITICO...453

16 INTRODUZIONE Il computer e la programmazione in Visual Basic si rivolge a tutti i corsi di Informatica in cui si insegnano le basi della programmazione utilizzando il linguaggio Visual Basic. Il libro tratta sia le basi della programmazione, focalizzando l attenzione sulle strutture fondamentali per la realizzazione degli algoritmi in modo indipendente dal linguaggio, che le caratteristiche del linguaggio di programmazione Visual Basic, molto diffuso negli ambienti di sviluppo del software. Come ambiente di programmazione si è scelto Microsoft Visual Basic 2005 Express Edition; è stata scelta questa versione perché è molto attuale e più delle versioni precedenti ben esprime le qualità sia della programmazione orientata agli eventi che della programmazione orientata agli oggetti, adattandosi molto bene alle esigenze didattiche. Rispetto alla versione contenuta nella suite Visual Studio 2005 ha il vantaggio di poter essere liberamente scaricabile da Internet, previa registrazione, all indirizzo: Tutti gli esempi sono stati provati anche con la versione inclusa in Visual Studio 2005 Standard Edition. Per chi utilizzasse una versione diversa, di volta in volta vengono evidenziate le differenze di Visual Basic 2005 rispetto alle versioni precedenti. Nel libro, quando si fa riferimento alle versioni precedenti di Visual Basic, si intendono quelle fino alla versione 6. Se si utilizza la versione.net o.net 2003 è bene verificare sulla guida ufficiale la corrispondenza del metodo/istruzione/funzione qualora fossero segnalati errori. Nota Visual Basic 2008 è stato lanciato ufficialmente al momento della pubblicazione di questo libro. Sembra che non ci siano cambiamenti significativi nella sintassi delle istruzioni. Le novità più significative riguardano la creazione di applicazioni con interfaccia grafica nello stile di Windows Vista. Pertanto tutti gli esempi dovrebbero funzionare anche in Visual Basic Un ampia sezione del libro è dedicata ad argomenti informatici di carattere generale come l uso del computer con il sistema operativo Windows, la rappresentazione dei dati e la multimedialità, l hardware, Internet e la creazione di pagine Web. Per la creazione di pagine Web viene utilizzato il linguaggio XHTML con i fogli stile CSS. Per tutti gli argomenti si è cercato di dare una interpretazione molto attuale, non soltanto dal punto di vista teorico ma anche con riferimenti concreti. Gli autori SITO WEB All indirizzo sono disponibili materiali didattici di supporto ed è possibile eseguire interattivamente i test presenti nel libro.

17 MODULO 1 IL COMPUTER 1 IL COMPUTER 2 WINDOWS 3 RAPPRESENTAZIONE DEI DATI 4 MULTIMEDIALITÀ 5 HARDWARE 6 SISTEMI E AUTOMI

18 1 IL COMPUTER PREREQUISITI nessuno OBIETTIVI CONOSCENZE Vengono introdotti i concetti di: hardware e software processore, memoria centrale, memoria di massa, periferiche, bus bit e byte sistema operativo interfaccia grafica linguaggi di programmazione (linguaggio macchina e linguaggi ad alto livello) programmi di utilità (interprete, compilatore, linker) file virus COMPETENZE E CAPACITÀ Distinguere le componenti hardware e software del computer Distinguere le modalità con cui si può interagire con il sistema operativo Distinguere gli elementi di una interfaccia grafica ed eseguire le operazioni fondamentali con il mouse Distinguere gli elementi principali delle finestre di applicazione e delle finestre di dialogo Distinguere le fasi necessarie per la realizzazione di un programma Comprendere la necessità di difendersi dai virus

19 Capitolo 1: Il computer LE INFORMAZIONI Il computer è un mezzo per memorizzare, elaborare, comunicare e trasmettere informazioni. Tutte le informazioni, di qualsiasi natura (numeri, parole, immagini, suoni), vengono rappresentate all interno del computer mediante un codice composto di due soli simboli: le cifre 0 e 1 del sistema di numerazione binario. In questo modo i componenti elettronici devono assumere solo due stati distinti. Le informazioni vengono conservate in memorie composte da una serie di elementi chiamati bit, ognuno in grado di assumere due stati differenti, cioè di memorizzare una cifra binaria. I bit vengono raggruppati in byte, ognuno costituito da 8 bit; ogni byte di memoria è individuato da un indirizzo; la particolare configurazione di bit memorizzata nel byte ne rappresenta il contenuto. La memorizzazione di qualsiasi informazione occupa sempre un byte, o multipli di byte; non si possono usare direttamente singoli bit, o gruppi di bit più piccoli di un byte. La quantità di memoria, o capacità di memoria, viene misurata in byte, o meglio nei suoi multipli: il KB (kilo-byte o anche kappa-byte) pari a 1024 byte (poiché tutto nel computer è specificato utilizzando il sistema di numerazione binario, risulta conveniente anche nel campo delle memorie procedere per potenze di 2, pertanto 1 K vale 1.024, cioè 2 10, e non 1.000); il MB (mega-byte) pari a 1024 KB (più di un milione di byte); il GB (giga-byte) pari a 1024 MB (più di un miliardo di byte); il TB (tera-byte) pari a 1024 GB. 1.2 L HARDWARE Le informazioni vengono memorizzate in modo permanente nelle memorie di massa: dischi, floppy, CDROM. La memoria centrale invece è la memoria necessaria per l elaborazione delle informazioni; qualsiasi programma può essere eseguito soltanto se si trova nella memoria centrale del computer. La memoria centrale può essere di due tipi: RAM e ROM. La memoria RAM è la vera e propria memoria di lavoro, dove per esempio viene inserito un documento che si sta scrivendo o un programma di cui si chiede l esecuzione; ogni volta che si chiede l esecuzione di un programma che si trova sul disco, il programma può cominciare a funzionare soltanto dopo essere stato caricato nella memoria centrale; la RAM è in grado di mantenere le informazioni solo temporaneamente; quando si spegne il computer tutto il suo contenuto viene perso. La memoria ROM invece contiene in modo permanente dei programmi, che così risultano immediatamente disponibili all accensione del computer, ma non può essere modificata (è una memoria a sola lettura). Un altro tipo di memoria è la cache, una memoria piccola ma velocissima, che permette di aumentare la velocità di elaborazione. Il vero e proprio cervello del computer, il componente che si occupa dell elaborazione delle informazioni, cioè dell esecuzione dei programmi, è la CPU (Central Processing Unit), meglio nota come processore (o anche microprocessore). Il processore e la memoria sono installati sulla motherboard, nell unità centrale. Altre parti importanti del computer sono le periferiche, dispositivi che permettono all utente di comunicare con il computer inserendo input (tastiera, mouse, scanner ecc.) e ottenendo output (schermo, stampante, casse audio ecc.).

20 4 Modulo 1: Il computer I vari componenti sono collegati da linee chiamate bus, attraverso cui avviene la comunicazione di segnali, indirizzi e dati. Tutti questi componenti costituiscono l hardware del computer. 1.3 IL SOFTWARE Per poter funzionare il computer ha bisogno di software, cioè di programmi che gli dicano esattamente che cosa fare. Il funzionamento del computer dipende sia dall hardware, che dal software che lo gestisce. Il software si può distinguere in software di base e in software applicativo. Il software di base comprende il sistema operativo, il programma fondamentale avviato all accensione del computer, che ne permette il funzionamento e che gestisce il colloquio con l utente, e i programmi di utilità, che offrono funzioni per lo sviluppo di altri programmi. Il software applicativo è l insieme dei programmi creati per la soluzione di problemi applicativi. 1.4 IL SISTEMA OPERATIVO Il sistema operativo è un programma che permette al computer di compiere le operazioni di base: comunicare con l utente, gestire i dischi, gestire la stampante e qualsiasi altro dispositivo collegato, controllare l esecuzione degli altri programmi installati e così via. Al momento dell accensione del computer, se il sistema operativo è installato, si avvia il bootstrap o boot. Durante il boot il sistema esegue alcuni controlli sulle parti hardware e carica nella memoria centrale il sistema operativo. Per prima cosa viene eseguito il programma di diagnostica che verifica il corretto funzionamento dei vari componenti; poi il sistema operativo (o meglio una parte di esso, il nucleo o kernel) viene caricato dal disco fisso alla memoria centrale; soltanto a questo punto il computer è in grado di eseguire i comandi dell utente. Il sistema operativo, una volta avviato, attende le richieste dell utente. Ci sono diversi tipi di sistemi operativi. La differenza più evidente è l aspetto del sistema operativo e il modo con cui si possono richiedere le azioni del sistema. La parte del sistema operativo che gestisce la comunicazione con l utente viene detta shell. La modalità più antica è quella a linea di comando; in questa modalità l utente comunica con il computer tramite una serie di comandi offerti dal linguaggio di controllo del sistema operativo; la disponibilità del sistema ad operare è segnalata all utente dalla visualizzazione di un carattere speciale, detto prompt (per esempio >,? o :); quando appare il prompt il sistema operativo è in attesa di un comando da parte dell utente; se viene digitato un comando il sistema operativo lo esegue e si pone nuovamente in attesa dopo aver visualizzato il prompt; si ha quindi un ciclo continuo di attesa ed esecuzione di comandi fino al momento in cui il computer viene spento. Con questa modalità bisogna conoscere la sintassi di ciascun comando, le sue funzioni e i possibili valori per i parametri; questo tipo di interfaccia risulta quindi molto tecnico e richiede una conoscenza approfondita, ma permette il pieno controllo del computer. La modalità attualmente più diffusa è quella grafica (chiamata GUI - Graphics User Interface) in cui il sistema operativo offre una serie di menu da cui è possibile scegliere i comandi desiderati;

21 Capitolo 1: Il computer 5 la scelta di un comando può essere effettuata posizionandosi sulla voce di menu (tramite tastiera o mouse) o usando combinazioni di tasti associati alla voce. Possono inoltre esserci icone che rappresentano programmi, cartelle o altre risorse. Il colloquio con il sistema avviene tramite finestre che mostrano i programmi in esecuzione o permettono di impostare valori; di solito ci sono funzioni di help in linea che permettono di avere facilmente e immediatamente informazioni su che cosa fare. La modalità grafica è più facile da usare (si dice anche user-friendly) se tutto funziona bene, ma in caso di problemi l interfaccia può nascondere il reale motivo e rendere più difficile la soluzione. I sistemi operativi non differiscono solo per l aspetto della shell ma anche per le modalità di lavoro che permettono. Ci sono sistemi operativi che permettono ad un solo utente di lavorare e di eseguire un solo programma per volta (sistemi monotasking o in monoprogrammazione). Un classico esempio è il DOS. Un altro tipo di sistema operativo, pur permettendo ad un solo utente di lavorare, permette di eseguire vari programmi contemporaneamente; comunque l utente può interagire con un solo programma per volta; gli altri programmi possono continuare la loro esecuzione in background (in modo nascosto). Un tipico esempio di questo tipo di sistema operativo è Windows (e la modalità è chiamata multitasking o multiprogrammazione). Ci sono infine sistemi operativi che permettono a molti utenti di lavorare contemporaneamente; ciascun utente deve essere collegato mediante un terminale (monitor e tastiera) e può eseguire vari programmi contemporaneamente. Un esempio di questo sistema operativo è Linux (e la modalità è chiamata multiuser o multiutente o anche time-sharing). L INTERFACCIA GRAFICA L interfaccia grafica (GUI - Graphics User Interface) è molto semplice da usare anche per utenti non esperti. Fondamentale per l uso dell interfaccia grafica è un sistema di puntamento, in genere costituito dal mouse. Il puntatore del mouse può assumere forme diverse in base al contesto; la forma generica del puntatore è una freccia bianca spessa. Le operazioni fondamentali con il mouse sono: spostare il mouse: muovere il mouse sul piano e quindi in corrispondenza il puntatore sullo schermo; fare clic: premere il pulsante sinistro del mouse; fare doppio clic: premere due volte in rapida successione il pulsante sinistro del mouse; fare clic destro: fare clic con il pulsante destro del mouse; trascinare il mouse: premere il pulsante del mouse, spostare il mouse tenendo premuto il pulsante e rilasciarlo solo al termine dello spostamento. Sullo schermo compare il desktop, la scrivania, o area di lavoro, su cui aprire i vari programmi e documenti e posizionare gli oggetti di uso più frequente. Elementi fondamentali dell interfaccia sono: icone: piccole immagini che rappresentano un oggetto (applicazione, file, stampante ecc.); menu: elenchi di voci che possono richiamare comandi o aprire ulteriori menu;

22 6 Modulo 1: Il computer menu di scelta rapida: menu, a cui si accede facendo clic destro su un oggetto, che presentano i comandi corrispondenti alle operazioni di più frequente utilizzo per quell oggetto; barre degli strumenti: barre contenenti pulsanti che permettono di eseguire rapidamente alcune operazioni; finestre: riquadri che possono contenere un applicazione o un documento; finestre di dialogo: finestre che permettono all utente di inserire dati o scegliere opzioni. L interfaccia in genere può essere personalizzata in vari modi. LE FINESTRE Le finestre hanno tutte un aspetto uniforme e un funzionamento analogo. In alto c è la barra del titolo con il nome dell applicazione o del documento; a sinistra nelle finestre di applicazioni e documenti (e in alcune finestre di dialogo) compare l icona del menu di controllo, che contiene comandi diversi in base al tipo di finestra ma di solito permette di effettuare operazioni di servizio come spostare o ridimensionare la finestra o chiuderla; a destra ci sono tre piccoli pulsanti: il primo consente di ridurre a icona l applicazione, il secondo permette di ingrandire la finestra a tutto schermo (quando la finestra è a tutto schermo il pulsante cambia aspetto e consente di riportare la finestra alle dimensioni precedenti), il terzo permette di chiudere l applicazione. Sotto alla barra del titolo c è la barra dei menu con i menu specifici per l applicazione; facendo clic su una voce di menu si apre un sottomenu che contiene varie voci; le voci che presentano a destra un triangolino aprono un ulteriore sottomenu; le voci che terminano con tre puntini presentano una finestra di dialogo; possono essere presenti dei segni di separazione per raggruppare le voci; alcune voci possono essere abilitate in alcune situazioni e disabilitate in altre, e in tal caso appaiono meno marcate, quasi non leggibili; alcune voci, quando vengono selezionate, vengono attivate o disattivate, alternativamente; quando sono attivate presentano a fianco un segno di spunta. Si può scegliere una voce dal menu selezionandola con il mouse o con i tasti di direzione o usando i tasti di accesso; il tasto di accesso è il carattere che appare sottolineato in una voce di menu (in genere il primo, ma non sempre perché deve essere diverso per tutte le voci di un menu) e permette di aprire un menu premendo Alt mentre si digita il A Barra del titolo A B B Barra dei menu C C Barre degli strumenti D D E Barre di scorrimento Barra di stato Figura 1.1 La finestra di Microsoft Word E D

23 Capitolo 1: Il computer 7 carattere e di richiamare un comando del menu semplicemente digitando il carattere, quando il menu è aperto. Ad alcuni comandi può essere abbinato un tasto di scelta rapida; un tasto di scelta rapida è un tasto funzione o una combinazione di tasti che permette di richiamare il comando in modo diretto, senza aprire i menu. Sotto alla barra dei menu ci possono essere una o più barre degli strumenti che presentano sotto forma di pulsanti i comandi di uso più frequente, che risultano quindi sempre immediatamente disponibili, quando la barra degli strumenti è visualizzata; fermando il mouse per alcuni istanti su un pulsante di solito si vede comparire il nome del pulsante stesso. In basso compare la barra di stato che riporta alcune informazioni sullo stato corrente dell applicazione (per esempio in un elaboratore di testi possono essere presenti informazioni sulle dimensioni del documento e sul punto del documento su cui si sta lavorando). Possono essere presenti delle barre di scorrimento per visualizzare informazioni che non possono essere contenute nella finestra; le barre possono essere orizzontali o verticali; hanno una casella di scorrimento la cui posizione corrisponde alla posizione nel contenuto della finestra; per spostarsi all interno del documento si può trascinare la casella di scorrimento, fare clic sulle frecce alle estremità per piccoli spostamenti o fare clic sopra o sotto la casella di scorrimento per spostamenti più consistenti (tenendo premuto il mouse lo spostamento è continuo). Facendo clic destro in un punto della finestra di solito si apre un menu di scelta rapida con i comandi disponibili in quel contesto. All interno di una finestra di applicazione possono esserci delle finestre secondarie, che condividono il menu con la finestra dell applicazione; le finestre secondarie (o finestre del documento), se non sono ingrandite alla massima dimensione all interno della finestra di applicazione, hanno una loro barra del titolo con i tre pulsanti di riduzione a icona, ingrandimento e chiusura; se la finestra secondaria è ingrandita alla dimensione massima i pulsanti compaiono sulla barra dei menu dell applicazione, a destra. Alcuni programmi usano finestre divise orizzontalmente o verticalmente in riquadri; in tal caso spesso si può modificare la dimensione dei riquadri trascinando la linea di suddivisione. LE FINESTRE DI DIALOGO Alcuni comandi richiedono, prima dell esecuzione, l inserimento di informazioni aggiuntive tramite finestre di dialogo. In una finestra di dialogo in genere l utente inserisce delle informazioni e chiude la finestra selezionando un pulsante; in genere è presente un pulsante di annullamento che consente di chiudere la finestra trascurando le informazioni inserite. Le finestre di dialogo possono essere a scelta obbligatoria (il caso più frequente) o non a scelta obbligatoria; le finestre a scelta obbligatoria non permettono di eseguire altre operazioni finché la finestra non viene chiusa (per esempio facendo clic sul pulsante OK o Annulla); le finestre non a scelta obbligatoria invece permettono di continuare a lavorare, per esempio su altre finestre, mentre sono aperte. Le finestre di dialogo di solito possono essere spostate, ma non ridimensionate o ridotte a icona.

24 8 Modulo 1: Il computer A Pulsante di comando E A B Casella di testo C C D Casella di selezione Pulsante di opzione D E B C E Casella di riepilogo A Figura 1.2 La finestra di dialogo Stampa di Word In una finestra di dialogo ci possono essere vari tipi di elementi (o controlli): pulsanti di comando per eseguire un azione, come i pulsanti OK e Annulla che chiudono la finestra o pulsanti che aprono ulteriori finestre; molte finestre dispongono di un pulsante predefinito che viene scelto quando si preme Invio, e di un pulsante di annullamento che viene scelto quando si preme Esc; caselle di testo che permettono di inserire dei valori, digitandoli da tastiera; caselle di selezione che possono essere attivate o disattivate; in genere vengono usate per quelle opzioni che permettono solo due possibili scelte (come sì o no); sono rappresentate da quadratini; le opzioni selezionate presentano un segno di spunta; pulsanti di opzione per scegliere una e una sola opzione tra quelle disponibili in un gruppo; sono rappresentati da cerchietti; l opzione selezionata presenta un punto più scuro all interno del cerchietto; caselle di riepilogo che permettono di scegliere una voce da un elenco limitato; l elenco può essere completamente visualizzato o più spesso apparire soltanto quando si fa clic sul pulsante a forma di triangolo con la punta verso il basso posto a destra della casella; se l elenco è lungo può essere presente una barra di scorrimento; caselle combinate che permettono di selezionare una voce da un elenco o di digitare del testo (sono un incrocio tra una casella di riepilogo e una casella di testo). Usando il tasto Tab è possibile spostarsi da un elemento all altro secondo un ordine prestabilito (ordine di tabulazione); è possibile spostarsi su un elemento qualsiasi facendo clic su di esso o usando un tasto di accesso, se disponibile (ma facendo clic su un pulsante di comando si esegue l azione associata). Alcune finestre di dialogo contengono diverse schede che raggruppano le opzioni da impostare; per selezionare una scheda basta fare clic sulla linguetta corrispondente (si possono scorrere le schede premendo Ctrl+Tab). Molte finestre di dialogo hanno un pulsante? che permette di ottenere informazioni sugli elementi della finestra; basta fare clic sul pulsante e poi sull oggetto desiderato per visualizzare una finestra popup con le informazioni relative.

25 Capitolo 1: Il computer LA CREAZIONE DI PROGRAMMI APPLICATIVI Per realizzare un programma si possono usare diversi tipi di linguaggi di programmazione, ma l unico che il computer è in grado di comprendere è il linguaggio macchina. Il linguaggio macchina è un insieme di istruzioni in codice binario che corrispondono ad operazioni elementari eseguibili dalla macchina (non solo le informazioni ma anche le istruzioni sono espresse in codice binario). Il linguaggio macchina risulta molto difficile da usare per l utente; si possono utilizzare altri linguaggi di programmazione che facilitano il compito; l Assembler è un linguaggio di programmazione detto a basso livello perché ogni istruzione Assembler corrisponde ad una istruzione in linguaggio macchina (e quindi risolve solo alcune delle difficoltà della programmazione in linguaggio macchina); i linguaggi di programmazione ad alto livello sono più semplici da usare perché hanno istruzioni più vicine al linguaggio naturale (una istruzione corrisponde a più istruzioni in linguaggio macchina). Un programma di utilità chiamato editor permette di scrivere le istruzioni del programma e di creare così il programma sorgente; le istruzioni in linguaggio di programmazione (ad alto o basso livello), per poter essere comprese dal computer, devono essere tradotte in linguaggio macchina; questa operazione viene effettuata da appositi programmi traduttori (interpreti, compilatori, assemblatori). L interprete è un programma di utilità che traduce le istruzioni dal linguaggio di programmazione al linguaggio macchina al momento dell esecuzione dell istruzione stessa. Il compilatore invece traduce tutto il programma sorgente, creando un programma oggetto, prima dell esecuzione; sul programma oggetto (o più moduli oggetto) deve poi essere eseguito il linkaggio (richiamando il linker), per creare un programma completo ed eseguibile in modo indipendente dal compilatore. Il programma eseguibile può essere memorizzato in un file su memoria di massa e richiamato successivamente per l esecuzione; il caricamento in memoria viene fatto da un altro programma di utilità: il caricatore o loader. 1.6 I FILE Un file è un qualsiasi insieme di informazioni memorizzato su memoria di massa. In pratica ogni cosa memorizzata sul disco è un file; si possono avere file che contengono le istruzioni di un programma, il codice binario di un programma eseguibile, dati, testo, immagini, suoni e così via. I file possono essere raggruppati in cartelle (o directory) per organizzarli nel modo migliore; le directory possono contenere sottodirectory, ognuna delle quali può contenere altre directory, formando una struttura gerarchica o ad albero a più livelli. L organizzazione gerarchica risulta molto efficiente e agevola i meccanismi di ricerca di un file, poiché ogni directory contiene un numero limitato di file, permette di avere file con lo stesso nome in directory diverse, e consente comunque di accedere ai file in qualsiasi directory. Nota

26 10 Modulo 1: Il computer I VIRUS I virus sono programmi più o meno pericolosi che hanno la proprietà di diffondersi creando delle copie di se stessi. I virus si diffondono da un computer all altro nascondendosi in file e documenti (virus parassitari); alcuni virus infettano il Master Boot Record, cioè il settore di boot del disco (virus di boot). Le vie di diffusione più comuni sono file scambiati usando supporti di memorizzazione di vario tipo o scaricati da Internet e la posta elettronica; alcuni virus si propagano a tutti gli indirizzi della rubrica di posta. Il virus di solito infetta il computer solo quando si esegue il programma che lo ospita; dopo l esecuzione del programma il virus resta nella memoria RAM e attacca i programmi che vengono eseguiti, duplicandosi, o esegue le azioni previste. Alcuni virus (worm) usano i servizi di rete per propagarsi da un sistema all altro e sono in grado di funzionare senza bisogno di un programma ospite; agiscono creando copie di se stessi sugli host ospiti e mettendosi in esecuzione. Molti virus non sono veramente dannosi; ci sono però virus molto pericolosi che possono procurare gravi danni. Un virus per esempio può causare un comportamento anomalo del computer, danneggiare file o formattare l hard disk causando la perdita di tutti i dati; se il computer è collegato in rete può recuperare informazioni dal computer (comprese le password) e inviarle in rete o fare in modo che qualcun altro possa prendere il controllo del computer. Per difendersi dai virus bisogna installare sul proprio computer un programma antivirus e mantenerlo aggiornato in modo che possa riconoscere anche i virus più nuovi. Si può fare in modo che la scansione antivirus avvenga automaticamente (per esempio all avvio del sistema) o esaminare manualmente i file da utilizzare ogni volta che si effettuano attività pericolose come l inserimento di un supporto di memorizzazione nel drive, il download di un file o l apertura di un allegato di posta elettronica. VERIFICA QUESTIONARIO 1. Come vengono rappresentate le informazioni nella memoria del computer? 2. Che cos è un bit? 3. Come si misura la memoria? 4. Quali tipi di memorie sono presenti nel computer? 5. Che cos è il processore? 6. Che cosa sono le periferiche? 7. Come si chiamano le linee che collegano i vari componenti? 8. In quali categorie si può suddividere il software? 9. A che cosa serve il sistema operativo? 10. Che cos è il bootstrap? 11. Quali sono le modalità con cui si può interagire con il sistema operativo? 12. Quali sono le diverse modalità di lavoro che possono permettere i sistemi operativi? 13. Quali sono gli elementi fondamentali dell interfaccia grafica? 14. Quali sono gli elementi principali delle finestre delle applicazioni?

27 Capitolo 1: Il computer Quali sono gli elementi principali delle finestre di dialogo? 16. Quali linguaggi si possono utilizzare per scrivere un programma? 17. Quali fasi sono necessarie per creare un programma? 18. Su quale tipo di memoria viene memorizzato un file? 19. Che cosa può contenere un file? 20. Che cosa sono i virus? 21. Come ci si può difendere dai virus? TEST 1... Definire i seguenti termini: bit byte memoria di massa RAM ROM CPU periferica bus hardware software sistema operativo shell editor linguaggio macchina linguaggio Assembler linguaggio ad alto livello compilatore interprete programma oggetto linker programma eseguibile file cartella o directory virus 2... Elencare alcune periferiche di input, alcune periferiche di output e alcune periferiche di input/output Indicare se le seguenti affermazioni sono vere o false. V F 1) Un programma per essere eseguito deve trovarsi nella RAM o nella ROM. 2) La memoria ROM viene utilizzata per salvare in modo permanente i propri programmi. 3) Il sistema operativo è un componente hardware. 4) Il linguaggio macchina è un insieme di istruzioni in codice binario. 5) Il compilatore crea un programma eseguibile. 6) Un file è un insieme di informazioni memorizzato su memoria di massa. PROPOSTE DI LAVORO 1... Identificare il sistema operativo installato sul computer che si usa. Qual è la modalità utilizzata per interagire con tale sistema operativo? Quali sono le modalità di lavoro permesse da tale sistema operativo? 2... In un sistema operativo con interfaccia grafica identificare gli elementi principali: dell interfaccia, di una finestra di applicazione, di una finestra di dialogo Controllare la presenza di virus nel proprio computer con un programma antivirus.