Introduzione alla Formalizzazione dell Informazione

Transcript

1 Intrduzine alla Frmalizzazine dell Infrmazine crs di Infrmatica Michele Ceccarelli Università del Sanni Angel Ciaramella DMI-Università degli Studi di Salern 1

2 Obiettivi del Crs Risluzine di un prblema al calclatre Infrmatica di Base Architettura del calclatre Rappresentazine dell Infrmazine Sftware di base Reti di Calclatri Principi di prgrammazine Us dei principali strumenti di prduttività individuale 2

3 Crediti ed esami Crs frmat da 6 crediti frmativi (CFU) Lezini frntali Esercitazini Esercitazini teriche Esercitazini di labratri Mdalità di esame Una prva scritta Una prva di labratri Un cllqui rale Date esami Sn previste due prve intercrs: Prva terica (inizi dicembre) Prva di Labratri (metà dicembre) Date di esame Gennai-Febbrai Giugn-Lugli Settembre 3

4 Orari delle lezini Lezini: Lunedì 9:00-11:00 Venerdì 9:00-11:00 Labratri Apertura: tutti i girni dalle 9:00 alle 17:00 Esercitazini di labratri: Lunedì dalle 16:00 alle 18:00 Venerdì dalle 11:00 alle 13:00 Le esercitazini sn effettuate in grupp e schedulate secnd un calendari da definire È necessari avere un accunt 4

5 Riceviment studenti Dp la lezine Orari di riceviment Lunedì 11:00-13:00 Venerdì 14:00-16:00 5

6 Materiale Infrmatica di Base: D. Sciut, G. Bunann, W. Frnaciari, L. Mari, Intrduzine ai sistemi infrmatici, McGraw Hill Materiale e dispense messe a dispsizine dal dcente Lucidi delle lezini, si scarican dalla rete Prgrammazine (cnsigliat) Intrduzine a Matlab, Etter M. Delres, Kuncicky David C., Apge (cnsigliat) Matlab, lucidi del crs e dispense Excel, lucidi del crs e dispense I lucidi relativi alle lezini dell A.A sn bsleti 6

7 Prgramma del crs Infrmatica di Base: Intrduzine al cncett di Infrmazine Rappresentazine dell Infrmazine Cdifica binaria Frma Plinmiale Cnversine Decimale Binari Cnversine Ottale Binari Cnversine Esadecimale Binari Frma Cmplement Operazini in frma cmplement Rappresentazine flating pint Espressini Lgiche Operazini lgiche: AND, OR, NOT Rappresentazini delle perazini lgiche 7

8 Prgramma del crs Infrmatica di Base: Intrduzine al cncett di Infrmazine Rappresentazine dell Infrmazine Cdifica binaria Frma Plinmiale Cnversine Decimale Binari Cnversine Ottale Binari Cnversine Esadecimale Binari Frma Cmplement Operazini in frma cmplement Rappresentazine flating pint Aritmetica degli elabratri e algebra di cmmutazine Operazini lgiche: AND, OR, NOT Rappresentazini delle perazini lgiche Addizinatre semplice e cmplet 8

9 Prgramma del crs Espressini Lgiche e circuti Operazini lgiche: AND, OR, NOT Rappresentazini delle perazini lgiche Addizinatre semplice e cmplet Mduli cmbinatri: cdificatri e decdificatri Hardware del calclatre Stria ed evluzine del calclatre Cmpnenti del calclatre Il calclatre in dettagli: la macchina di vn Neumann Il linguaggi macchina Memria e dispsitivi di I/O 9

10 Prgramma del crs Il Sistema Operativ Intrduzine ai Sistemi Operativi Linguaggi di prgrammazine File System L interpetre dei cmandi Intrduzine a Windws e Linux Il SO Windws Intrduzine alla cmunicazine su rete Tplgie di reti: anell, stella, bus Metdi di access: a cntesa e a tken LAN e prtclli di cmunicazine Prtcll ISO/OSI e TCP/IP Il Wrld Wide Web e HTML 10

11 Prgramma del crs Prgrammazine: Prgrammazine in Excel Intrduzine ad Excel Cncett di dat ed elabrazine Cncett di cella e struttura matriciale di un fgli elettrnic Operazini e grafic di funzini Prgrammazine Matlab Intrduzine: il Wrkspace di Matlab Cncett di dat e variabile Cstrutti: if-then-else, cicl fr, cicl while Intrduzine al cncett di vettre. Operazini sui vettri Intrduzine al cncett di matrice. Operazini sulle matrici Grafici in Matlab Algritmi di rdinament di un vettre: Insertin e Selectin srt 11

12 Access al labratri Per accedere ai PC del labratri c è bisgn di un accunt Per richiedere l accunt bisgna ritirare il mdul in segreteria didattica (signra Maria Vigline) Il mdul ritirat deve essere firmat dal dcente Per l attivazine bisgna cntattare il tecnic di labratri (Massim Mastrianni) L accunt può essere richiest anche se sprvvisti di matricla In tal cas la scadenza dell accunt è il 5 nvembre previa cmunicazine della matricla 12

13 Piattafrma e-learning Tutt il materiale mess a dispsizine dall utente può essere scaricat dalla piattafrma e-learning L indirizz della piattafrma e-learning è Per accedere alla piattafrma bisgna effettuare una registrazine Chi ha già un indirizz può effettuare la registrazine direttamente inserend alcuni dati persnali Chi nn ha un accunt bisgna prima creare una casella di psta elettrnica e pi fare la registrazine 13

14 Indirizz Può essere richiest a vari gestri ( (su invit) Terminata la prcedura di registrazine cnservarsi accuratamente il nme utente e la passwrd Il nme utente permette di identificare l indirizz di riferiment della persna Si cnsiglia l inseriment di un nme utente cntenente cgnme e nme separati da un punt Esempi: Lrenz Miele miele.lrenz@liber.it 14

15 Indirizz 15

16 Indirizz 16

17 Indirizz 17

18 Indirizz 18

19 Registrazine e-campus C è bisgn di un indirizz che verrà richiest durante la prcedura di registrazine Warning: inserire il prpri indirizz cn l estensine del nme del gestre e stand attenti a digitare le stesse lettere maiuscle minuscle Dp la registrazine è pssibile accedere alla piattafrma per scarica il materiale del crs, cntattare il dcente, creare un frum, ecc.. 19

20 Registrazine e-campus 20

21 Registrazine e-campus 21

22 L infrmazine L infrmazine è ggett di grande interesse Scietà dell infrmazine In cncett di infrmazine è diversificat e cmpless Dmanda: Che csa significa infrmazine? Le entità che appartengn al mnd dell infrmazine sn tipicamente il prdtt della capacità dell um a cnscere il mnd che l circnda e a cmunicare le sue cnscenze, esperienze e stati d anim 22

23 Che csa significa infrmazine Ad esempi lampini e semafri Differenze funzinali Energia di alimentazine Lampine Energia Energia di alimentazine Semafr Energia Infrmazine 23

24 La prgrammabilità dei calclatri Mlti strumenti sn stati prgettati e realizzati per trattare infrmazine Le matite servn per scrivere, nn per trasferire grafite sul fgli I vilini servn per sunare, nn per prdurre nde acustiche A differenza di questi, il calclatre è un dispsitiv prgrammabile 24

25 Elabrazine dell Infrmazine La prgrammabilità di un dispsitiv attiene alle mdalità cn cui ess gestisce infrmazine, ptremm: 1. Prvare e riprvare (perare nel mnd fisic) 2. Fare i cnti a mente 3. Fare i cnti cn carta e penna (supprti passivi) 4. Fare i cnti cn una calclatrice (supprti rigidi) 5. Oppure

26 Dati e istruzini Quand si gestisce infrmazine si pera su dati mediante istruzini A mente Strument supprt fisic Persna Carta e penna Strument supprt fisic Persna Dati X Dati X Istruzini X Istruzini X Calclatre Strument supprt fisic Persna Calclatrice Strument supprt fisic Persna Dati X Dati X Istruzini: esecuzine Istruzini: cntrll X X Istruzini: esecuzine Istruzini: cntrll X X 26

27 Risluzine di un prblema Prblema Sggett 1 Analisi Metd di risluzine Stesura della della Sluzine Descrizine Sluzine Sggett 2 Attuazine interpretazine 27

28 Risluzine di un prblema Cnscenza di cme si rislve un prblema Capacità di attuare il metd rislutiv 28

29 Dal prblema all algritm: Analisi Cmprensine del prblema Mdellazine del prblema Ricerca di un metd rislutiv 29

30 Dal prblema all algritm: Analisi Cmprendere il prblema: Eliminare ambiguità dalla frmulazine Fcalizzare gli biettivi Evidenziare le regle e i dati impliciti ed espliciti Eliminare i dettagli inutili ed ambigui 30

31 Mdellazine del prblema Mdell: rappresentazine frmale esemplificata del prblema in esame E la base per la ricerca della sluzine Elementi presenti, le lr prprietà e relazini Il mdell può essere Grafic Tabellare Simblic Cmbinazini di questi La sluzine individuata deve pter essere rappresentata nella realtà 31

32 Realtà e mdell Cstruzine di un mdell Mdell f = m a Ricerca della sluzine Interpretazine della sluzine 32

33 Esempi Prblema: Cucinare un uv al burr Sluzine 1. Far scigliere in un tegame 20 g. di burr 2. Quand il burr assume un clre drat 3. Rmpere il gusci dell uv 4. Far scivlare delicatamente l uv nel tegame 5. Salare 6. Quand l albume è ben rappres spegnere il fuc 33

34 Dal prblema alla sluzine La sluzine è espressa cme sequenza di perazini elementari la cui esecuzine prta alla risluzine del prblema dati Algritm rislutiv sluzine 34

35 Algritm Un algritm è una sequenza finita di azini che trasfrmi i dati iniziali per giungere al risultat finale in un numer finit di passi elementari e nn abigui Questa sequenza di azini è valida per un insieme ben definit di dati iniziali e può essere eseguita da un pprtun esecutre Caratteristiche dell esecutre Tutte le perazini specificate dall algritm devn pter essere eseguite dall esecutre (perazini elementari) Altrimenti è necessari scmprre il prblema in sttprblemi più semplici 35

36 Algritm: etimlgia Parla entrata in us negli anni 50, che designava il prcess di calclare cn i numeri arabi. Etimlgia: Creduta nel mediev (ma tuttra sspettata da mlti studenti): dal grec algirs dlrs + arithms (numer) Quella vera: dal nme dell autre di un test di algebra (825 d.c.) Abu Ja far Mhammed Mùsà al-khwàrizmì 36

37 Calclatre Un circuit in grad di eseguire algritmi per la maniplazine, l elabrazine e la rappresentazine di infrmazini Gli algritmi devn essere descritti cn pprtuni frmalismi (linguaggi linguaggi di prgrammazine) cmprensibili da calclatre 37

38 L esecuzine di un algritm Prcedura Fgli di brutta Calclatrice ba a...a Dati del prblema Risultati 38

39 L esecuzine di un algritm MEMORIZZAZIONE Prcedura Fgli di brutta Calclatrice ba a...a Dati del prblema Risultati 39

40 L esecuzine di un algritm MEMORIZZAZIONE Prcedura Fgli di brutta Calclatrice ba a...a CONTROLLO Dati del prblema Risultati 40

41 L esecuzine di un algritm MEMORIZZAZIONE Prcedura Fgli di brutta Calclatrice INPUT/OUTPUT ba a...a Dati del prblema CONTROLLO INPUT/ OUTPUT Risultati 41

42 L architettura di Vn Neumann Un calclatre deve essere in grad di: Memrizzare i dati su cui perare Eseguire istruzini sui dati Memrizzare successini di istruzini Cntrllare il fluss delle istruzini Sttsistema di interfaccia Sttsistema di memrizzazine Sttsistema di elabrazine Cnnessine 42

43 La CPU e la Memria Principale Central Prcessing Unit Circuit che esegue le istruzini del prgramma Intel Pentium IV Sun Sparc Prcessr Area primaria di archiviazine dei prgrammi e dei dati in us attiv RAM Memria Principale 43

44 Dispsitivi di memria secndaria I dispsitivi di memria secndaria servn per archiviare dati a lung termine Central Prcessing Unit Le infrmazini nella memria secndaria sn trasferite in memria principale quand necessari Hard disk Flppy disk Dischi ZIP CD riscrivibili Nastri Memria Principale Hard Disk Flppy Disk 44

45 Dispsitivi di Input / Output (I/O) Scherm Tastiera Central Prcessing Unit II dispsitivi di /O servn per l interazine cn l utente Scherm Tastiera Muse Scanner Penna ttica Tuch screen Memria principale Hard Disk Flppy Disk 45

46 Infrmazine Digitale Il calclatre memrizza tutte le infrmazini in frmat digitale: numeri testi grafici e immagini audi vide istruzini Tutta l infrmazine è digitalizzata suddivisa in parti rappresentate attravers numeri 46

47 Categrie del sftware Sistema Operativ Cntrlla tutte le attività della macchina Frnisce l interfaccia cn l utente Gestisce le risrse del cmputer cme la CPU e la memria Windws 98, Windws NT, Unix, Linux, Mac OS Prgrammi applicativi Termine generic per riferirsi a prgrammi qualsiasi wrd prcessrs, sistemi di cntrll di missili, gichi Gran parte degli attuali sistemi perativi pssiedn una interfaccia grafica Graphical User Interface (GUI) 47

48 Rappresentazine digitale del test: Ad esempi, ciascun carattere è memrizzat cme un numer, cmpresi gli spazi, i numeri e la punteggiatura Lettere maiuscle e minuscle hann rappresentazini separate H i, H e a t h e r

49 Numeri Binari Una vlta digitalizzata, le infrmazini sn rappresentate ed archiviate in memria utilizzand il sistema di numerazine binari Una cifra binaria (0 r 1) prende il nme di bit I circuiti digitali sn particlarmente semplici Un singl bit può rappresentare due pssibili stati, cme una lampadina che è accesa (1) spenta (0) Per memrizzare altri valri si usan cmbinazini di bit 49

50 Cmbinazini di Bit 1 bit 2 bits 3 bits 4 bits Aggiungend un bit si raddppia il numer delle pssibilità 50

51 Specifiche di un Cmputer Cnsideriam un Persnal Cmputer: 2.5 GHz Pentium IV Prcessr ( AMD 3.0 GHz) 512 MB RAM 80 GB Hard Disk 24x speed CD ROM Drive 17 Multimedia Vide Display cn risluzine 1280 x 1024 ( LCD) Mdem 56 KB ( ISDN) 51

52 La Memria La memria principale è suddivisa in tante lcazini celle Ciascuna cella di memria ha un etichetta indirizz di tip numeric, che la identifica univcamente 52

53 Memrizzazine dell Infrmazine In ciascuna lcazine di memria è pssibile memrizzare un cert numer di bit (tipicamente 8 bit, un byte) Valri grandi pssn essere memrizzati in lcazini cnsecutive 53

54 Capacità di Memrizzazine Ciascun dispsitiv di memria è caratterizzat dalla capacità di memrizzazine, ciè il numer di byte che ess può cntenere Le capacità sn espresse in varie unità: Unità Simbl Numer f Byte kilbyte megabyte gigabyte terabyte KB 2 10 = 1024 MB 2 20 (più di 1 miline) GB 2 30 (più di 1 miliard) TB 2 40 (più di 1 triliard) 54

55 Le Memrie La memria principale è vlatile - tutte le infrmazini memrizzate sn perse all spegniment del calclatre La memria secndaria è nnvlatile La memria principale ed i dischi sn dispsitivi ad access dirett si accede ai dati direttamente Un nastr magnetic è ad access sequenziale perché i dati sn rganizzati linearmente 55

56 La Central Prcessing Unit La CPU è anche chiamata il micrprcessre Essa è cstantemente nel cicl fetch-decde-execute: Preleva la prssima istruzine dalla memria principale fetch execute Esegue l instruzine decde Determina di che istruzine si tratta 56

57 La Central Prcessing Unit La velcità della CPU dipende dal clck di sistema Il clck genera un impuls ad intervalli reglari Gli impulsi crdinan le attività della CPU La velcità è misurata in megahertz (MHz) 57

58 Il calclatre: strument per gestire infrmazine Acquisire dati IN IN Elabrare Archiviare Cmunicare Presentare, attuare sluzini OUT Sistemi di elabrazine dell infrmazine 58