LOGISTICA. Informatica. Scopo della lezione. Bibliografia. corso di laurea in Scienze Geologiche

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1 1 2 LOGISTICA corso di laurea in Scienze Geologiche LEZIONE 1 - Cos è l informatica andrea.trentini@unimi.it Scrivere SOLO da nome.cognome@studenti.unimi.it Ricevimento su appuntamento (mail) seguire WIKI e poi geologi Esame: teoria + lab Teoria nella pausa, Lab a fine corso Appelli a giugno, luglio, settembre, novembre (pausa), gennaio, febbraio Iscrizione via SIFA 3 4 Bibliografia J. G. Brookshear : una panoramica generale - 7a ed. Sciuto, Buonanno, Fornaciari, Mari Introduzione ai sistemi informatici - 3a ed. Curtin, Foley, Sen, Morin di base - 3a ed. Lagana`, Righi, Romani : concetti e sperimentazioni Scopo della lezione Introdurre le nozioni base della materia Definire le differenze tra hardware e software Individuare le applicazioni e le aree disciplinari Corso di laurea in Scienze Geologiche 1

2 5 6 L - def. 1 L informatica - def. 2 Scienza che studia l informazione l elaborazione dei dati il trattamento dei dati mediante elaboratore elettronico (computer) È la disciplina scientifica che studia i calcolatori, nati in risposta all esigenza di eseguire meccanicamente operazioni ripetitive inizialmente il calcolo matematico gli algoritmi, nati in risposta all esigenza di definire procedure meccaniche per la soluzione di problemi le applicazioni, in risposta all esigenza di sviluppare sistemi di supporto in varie aree 7 8 Ovvero Distinzione Hw/Sw tutto quello che sta tra l hardware (equipaggiamento fisico del computer) HARDWARE equipaggiamento fisico del computer, costituito da componenti meccanici, elettrici, ed elettronici che fanno svolgere al calcolatore un insieme di funzioni generiche (si puo` prendere a calci!).. e il software (equipaggiamento logico del computer) SOFTWARE equipaggiamento logico del computer, costituito da programmi che utilizzano i componenti dell hardware integrandoli al fine di svolgere compiti specifici (si puo` solo imprecargli contro!) Corso di laurea in Scienze Geologiche 2

3 9 10 Il calcolatore Il calcolatore Composto da processore, o CPU (Central Processing Unit) o microprocessore memoria centrale, o RAM (Random Access Memory) periferiche Monitor Tastiera Periferiche Mouse Memorie di massa Memoria centrale CPU BUS Input Output Input/Output (I/O) 11 Il calcolatore Il processore, o CPU, esegue i programmi La memoria contiene dati e programmi memorizzati allo stesso modo Il calcolatore svolge funzioni diverse in base al programma eseguito Il calcolatore e` una macchina di Von Neumann 12 La macchina di von Neumann memoria programma gestionale programma editor processore periferiche compilatore C dati sugli stipendi libro di testo programma sorgente in C Modello di macchina a programma memorizzato - lo stesso dagli anni 1940 ad oggi Corso di laurea in Scienze Geologiche 3

4 13 Classificazione dei calcolatori 14 Classi di computer Criteri numero di utenti che vi possono accedere contemporaneamente capacità di memoria velocità di elaborazione affidabilità costo Mainframe grande capacità di memoria e di elaborazione accessibili da centinaia di utenti contemporaneamente utenti: grandi imprese, enti pubblici Minicomputer elevata capacità di elaborazione accessibili da decine di utenti contemporaneamente utenti: medie e grandi imprese Classi di computer (2) Classi di computer (3) Workstation elevata capacità di elaborazione accessibili da pochi utenti contemporaneamente utenti: piccole imprese, laboratori di ricerca Personal computer buona capacità di elaborazione accessibile da un solo utente alla volta automazione di ufficio, uso personale Supercalcolatori grande capacità di elaborazione elaborazione scientifica, modelli matematici in via di estinzione per elevato rapporto costo/prestazioni Sistemi multiprocessore grande capacità di elaborazione elaborazione scientifica, modelli matematici rapporto costo/prestazioni inferiore rispetto ai supercalcolatori Corso di laurea in Scienze Geologiche 4

5 17 Mainframes Proprietary software FORTRAN, COBOL Batch, time-sharing Una cosmogonia Supercomputers Vector processors Parallel processors Massively parallel Minicomputers DEC, Data Gen, HP PDP, Vax C, Unix Microcomputers Hand calculators TRS, Apple, IBM Hobby kits -> PCs Networking LANs, Ethernet Client-server systems Arpanet, NFSnet, Internet Batch Time-sharing Personal Collaborative ~1950 ~ Il software Equipaggiamento logico del calcolatore Logiciel in francese Costituito dai programmi che fanno svolgere al calcolatore un insieme di funzioni Si distingue quello di sistema e quello applicativo Il software Il software - Esempi di sistema per la gestione delle risorse del sistema per il supporto nella stesura di programmi applicativi per la comunicazione con l utente applicativo programmi destinati all utente finale (videoscrittura, fogli elettronici, posta elettronica, browser, ecc.) di sistema sistema operativo compilatori driver di I/O interfaccia utente applicativo videoscrittura gestione biblioteca controllo impianto industriale sequenziazione genoma progettazione (CAD) previsioni finanziarie Corso di laurea in Scienze Geologiche 5

6 21 22 Il software - Esempi Il software compilatori S.O. utilità HW CAD biblioteca videoscrittura Software di sistema Componente algoritmica strutture dati e loro manipolazione Codifica in un programma linguaggio di programmazione compilato vs interpretato interazione con l ambiente di esecuzione Software applicativo Algoritmi Algoritmi - Esempi Un algoritmo e` una procedura per risolvere un problema (matematico) in un numero finito di passi che implicano frequenti ripetizioni di un'operazione Concetto fondamentale e centrale dell'informatica Algoritmi (o procedure) per calcolare il Massimo Comun Divisore ordinare un insieme di oggetti azionare la lavatrice suonare una melodia al piano (espressa in un insieme di simboli negli spartiti) Corso di laurea in Scienze Geologiche 6

7 25 26 Programmi Un programma è la codifica di un algoritmo in un particolare linguaggio comprensibile ad un calcolatore implementazione dell algoritmo dettaglia aspetti quali l acquisizione dei dati di ingresso e la visualizzazione dei risultati può dover tener conto dell architettura della macchina Algoritmo di Euclide Dati due numeri interi e positivi m e n, calcola il più grande intero che li divide 1. dividere m per n, e sia r il resto della divisione (con 0 r < n) 2. se r = 0 allora la risposta è n e STOP 3. porre m n e n r e ripetere il passo Leggi i dati Schema di programma Elabora i dati - realizza l algoritmo La parte piu` difficile Stampa il risultato Programma_euclide #include <stdio.h> void main( ); int m = 0, n = 0, a, b, r, q; { /** leggi i dati **/ printf( dammi il dividendo\n ); if scanf( %d, &m) == 0 { printf( errore, fine programma\n ); exit(-1); } printf( dammi il divisore\n ); if scanf( %d, &n) == 0 { printf( errore, fine programma\n ); exit(-1); } /** elabora i dati **/ a = m; b = n; do q = m/n; r = m - q*n; m = n; n = r; while r <> 0; /** stampa il risultato **? printf( il MCD tra %d e %d e` %d\n, a,b,n); } Corso di laurea in Scienze Geologiche 7

8 29 30 Algoritmo vs procedura di calcolo Gli algoritmi definiscono un insieme finito di istruzioni che danno luogo a una sequenza finita di operazioni Il processo di ripetizione dei cicli deve terminare nell algoritmo di Euclide, la sequenza dei resti r sequenza di numeri interi positivi decrescenti Se il requisito non e` soddisfatto, si parla di procedure di calcolo Algoritmi - Ricerca La ricerca di algoritmi è stata una grande parte del lavoro dei matematici nei secoli non tutti i problemi sono risolubili mediante un algoritmo realizzare un programma che dato un qualunque programma e il relativo input e` in grado di decidere se il programma termina su quell input paradossi logici questa frase e` falsa; questa frase contiene sei parole; questa frase non contiene sei parole La loro esecuzione non richiede la comprensione dei principi su cui si fonda Il computer è un esecutore di algoritmi 31 Algoritmi - Ricerca 32 Programmi Verificarne/dimostrarne la correttezza Valutarne la bonta` in termini di uso delle risorse di calcolo e memoria Individuare i problemi che non ammettono una soluzione generale in tempi ragionevoli L algoritmo va espresso in un sistema formale comprensibile dalla macchina che lo esegue I linguaggi di programmazione sono sistemi formali piu` facili da usare del linguaggio macchina (sequenze di 0 e 1) ma piu` rigidi del linguaggio naturale il linguaggio macchina è quello che la macchina può eseguire direttamente la traduzione da un linguaggio ad un altro puo` essere svolta automaticamente Non esiste un unico approccio per affrontare il processo della programmazione Corso di laurea in Scienze Geologiche 8

9 33 34 Obiettivi dell informatica Integrazione tra artefatti Progettare calcolatori sempre più potenti e veloci sempre più aperti a possibili integrazioni con altri artefatti tecnologici sempre più facilmente utilizzabili da chiunque Progettare software per migliorare l uso attuale per impiegare il calcolatore in aree nuove per aiutare la ricerca in altre discipline scientifiche (Fonte: Applicazioni - Esempi Aree disciplinari - Esempi Calcolo scientifico Grafica Musica e video Archivi e sistemi informativi Medicina e altre scienze Robotica e controllo di processi industriali Comunicazione Aree di base teorica Algoritmi Linguaggi di programmazione Sistemi operativi Architettura dei calcolatori Corso di laurea in Scienze Geologiche 9

10 37 Aree disciplinari - Esempi Aree applicative Reti di telecomunicazione Basi di dati Multimedialita` Grafica Video Suono Interazione uomo-macchina Intelligenza artificiale, apprendimento automatico Software engineering Sicurezza Corso di laurea in Scienze Geologiche 10