Elementi di informatica

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1 Elementi di informatica Lerina Aversano Anno Accademico 2006/ 2007 Informazioni preliminari 6 crediti (circa 52 ore di lezione) 36 ore di lezione 8 ore di esercitazione 8 ore di laboratorio 1

2 Orario delle lezioni Martedi 9:00-11:00 Aula A1 Venerdi 11:00-13:00 Aula A1 I semestre: 2 Ottobre dicembre 2006 pausa natalizia 7 gennaio gennaio 2007 Periodo di Valutazione 22 Gennaio - 2 Marzo 2 sedute 05 Marzo 15 Giugno (II semestre) 1 seduta durante il II semestre 1 seduta alla fine del II semestre Mese di settembre: 1 seduta Durante il primo semestre: 1 seduta 2

3 Modalità d esame Una prova pratica Una prova orale La prova orale può essere sostituita dallo svolgimento delle prove intercorso Ricevimento Studenti Lunedi RCOST - Research Centre on Software Technology Viale Traiano, palazzo ex- poste (secondo piano) [email protected] 3

4 Testi consigliati Introduzione ai sistemi informatici 3d D. Sciuto G. Buonanno L. Mari S. Ceri, D. Mandrioli, Istituzioni di Informatica, Ed. Mc-Graw Hill, Italia B. Fadini, C. Savy Elementi di informatica, Liguori Editore Linguaggio C Kernighan, Ritchie Gruppo Editorial Jackson Lucidi I lucidi presentati a lezione saranno disponibili all indirizzo: 4

5 Obiettivo del corso Fornire allo studente le nozioni di base per le discipline informatiche introducendolo allo studio: dei fondamenti teorici dell'informatica delle architetture dei calcolatori e dei sistemi di calcolo dei sistemi operativi della programmazione avviarlo all'uso delle più diffuse tecnologie informatiche e dei sistemi di produttività personale Programma sintetico Fondamenti teorici dell'informatica Elementi di base dell architettura dei calcolatori elettronici e dei sistemi di calcolo Elementi di base dei sistemi operativi Introduzione alla programmazione dei calcolatori elettronici Introduzione all'uso dei sistemi di produttività personale Esercitazioni in aula e in laboratorio 5

6 Informatica Informatica Informazione Automatica È una disciplina nata dalla necessità di velocizzare le operazioni di calcolo matematico e per trattare l informazione in modo automatizzato Il computer è uno strumento concepito per l eleborazione automatica dei dati Informatica e telecomunicazione Cos è l informatica? lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l informazione: la loro teoria, analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione [ACM Association for Computing Machinery] la scienza della rappresentazione e dell elaborazione dell informazione Cos è la telecomunicazione? la trasmissione rapida a distanza dell informazione Attenzione: Non si parla di tecnologia dei calcolatori! Si attribuisce ruolo centrale al concetto di informazione! 6

7 Il problema L informazione è oggi oggetto di grande interesse: si parla, per esempio, di società dell informazione... si parla, per esempio, di tecnologia dell informazione... ma ci si accorge immediatamente che quello di informazione è un concetto diversificato e complesso... nel 1999 GM ha trattato più MIPS di IBM nel 1996 il bilancio relativo alla gestione dell informazione nel sistema sanitario USA è stato superiore all intero bilancio del settore dei mass-media Ma cosa significa informazione? Una transizione L evoluzione economico-industriale industriale della società occidentale può essere interpretata secondo tre fasi societàpre-industriale: gestione della materia societàindustriale: gestione dell energia societàpost-industriale: gestione dell informazione 7

8 Le reti Un altra transizione reti da sempre costituiscono per la società uno strumento indispensabile di trasporto, scambio e comunicazione dapprima reti per il trasferimento di persone e beni materiali: reti stradali, reti fluviali, acquedotti, reti fognarie, quindi anche reti infrastrutturali per il trasferimento di energia: reti elettriche, gasdotti, reti petrolifere, infine anche reti per il trasferimento di informazione: reti telegrafiche, reti telefoniche, reti televisive, reti informatiche, Ma il problema rimane Cosa significa informazione? Un esempio: lampioni e semafori... al di là delle differenze materiali, funzionalmente che differenza c è? Luce (energia) Energia elettrica (alimentazione) Luce (energia) Energia elettrica (alimentazione) Informazione!! 8

9 I calcolatori: cos hanno di speciale? Molti strumenti sono stati progettati e realizzati per trattare informazione: le matite servono per scrivere (non per trasferire grafite su carta) i violini servono per suonare (non per produrre onde acustiche) A differenza di questi, i calcolatori sono dispositivi programmabili. Ma cosa significa programmabile? Elaborazione dell informazione La programmabilità di un dispositivo attiene alle modalità con cui esso gestisce informazione Per esempio, per risolvere questo problema, si può: provare e riprovare (= operare nel mondo fisico) fare i conti a mente fare i conti con carta e penna (= operare con supporti passivi) fare i conti con una calcolatrice (= operare con supporti rigidi ) oppure Quando si gestisce informazione, si opera su dati mediante istruzioni 9

10 I primi calcolatori meccanici /1 Blaise Pascal ( ) 1662) dispositivo meccanico (ingranaggi azionati da una manovella) per l esecuzione di somme e sottrazioni. Gottfried Wilhelm von Leibniz ( ) 1716) introduce anche moltiplicazioni e divisioni (~ calcolatrice a quattro funzioni). Charles Babbage ( ) 1871) progetta e realizza un difference engine calcola tabelle di numeri utili per la navigazione; unico algoritmo: polinomiale alle differenze finite; output: fori su una piastra di rame (~ schede perforate). I primi calcolatori meccanici /2 Charles Babbage ( ) 1871) macchina programmabile: analytical engine Formata da quattro parti: store (memoria: 1000 celle 50 cifre), mill (unità di calcolo: 4 operazioni + trasferimento dati), input (lettore schede), output (perforatore schede). 10

11 Il periodo bellico /1 Konrad Zuse (Germania, anni 30 e 40) Realizza macchine calcolatrici automatiche basate su relè elettromagnetici. John Atanasoff (Iowa State College, anni 30) Macchina basata sull aritmetica binaria. Memoria basata su condensatori rinfrescati periodicamente. Troppo avanzata per la tecnologia disponibile (problemi HW). George Stibbitz (Bell Labs,, anni 30) Calcolatore più primitivo rispetto a quello di Atanasoff, ma funzionante!! (presentato a una conferenza nel 1940) Howard Aiken (Harvard,, anni 40) Riprende il lavoro di Babbage e lo implementa sfruttando la tecnologia dei relè elettromagnetici. Il periodo bellico /2 Negli anni 40 si sviluppa una nuova tecnologia: le valvole termoioniche rendono obsoleti i relè elettromagnetici. COLOSSUS (Inghilterra 1943) Primo calcolatore digitale elettronico. ENIAC (Mauchley ed Eckert - USA 1946) Electronic Numerical Integrator And Computer. Composto da valvole e 1500 relé per un peso complessivo di 30 t e un consumo di 140 kw. 11

12 John von Neumann Partecipa al progetto ENIAC. Due intuizioni fondamentali: memorizzare i programmi in forma digitale nella stessa memoria dei dati per rendere più semplice la programmazione (rispetto all utilizzo di cavi e interruttori); utilizzare l aritmetica binaria invece di quella decimale (due valvole per bit invece di dieci per cifra). Il suo progetto (macchina( di von Neumann) ) è ancora oggi alla base di quasi tutti i calcolatori digitali. L architettura di Von Neumann Un calcolatore deve essere in grado di: eseguire istruzioni su dati; controllare il flusso dell esecuzione; memorizzare i dati su cui operare; memorizzare successioni di istruzioni; interagire con gli utenti e con eventuali altri sistemi. Sottosistema di interfaccia Comunica con utenti o con altri dispositivi Sottosistema di memorizzazione Memorizza dati e istruzioni Sottosistema di interconnessione Sottosistema di elaborazione Ha due funzioni: 1. eseguire le istruzioni; 2. controllare il flusso dell esecuzione. 12