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Laboratorio di Abilità Informatiche http://dcssi.istm.cnr.it/lanzavecchia/do cumenti/lodi.htm Salvatore Lanzavecchia Dipartimento di Chimica Strutturale Via G. Venezian 21 20133 Milano E-mail: labinf01@unimi.it zero 1 2 Abilità informatiche 4 crediti con giudizio approvato/riprovato 8 lezioni frequenza caldamente consigliata qui in questa aula 8 esercitazioni in laboratorio a Milano, aula 311 frequenza sempre caldamente consigliata Esame: prova in laboratorio + prova a casa La prova in laboratorio non è necessaria per chi frequenta con profitto le esercitazioni Materiale didattico http://dcssi.istm.cnr.it/lanzavecchia/documenti/lodi.htm 3 4 Programma Lezioni Presentazione Formato e codifica dei dati Sistema Operativo e architettura del PC Foglio elettronico e banche dati Linguaggio HTML Banche dati tossicologiche Immagini digitali ed analisi d immagini Visualizzazione di dati 3D Ricerche in internet e banche dati - conclusioni 5 6 Capra, Lanzavechia, Rosti 1

Laboratorio di Programma Esercitazioni Primi passi posta elettronica word processor Foglio elettronico (matematica e statistica) Foglio elettronico (chimica) HTML Ricerche in internet e banche dati Rapp. 3D di molecole Rapp. 3D di proteine Power Point Per il laboratorio Farete le esercitazione in aula 311 PC con windows Xp Login e password login = nc638175 (iniz. nome iniz cogn. + matr.) Password = primo nome (poi potete cambiarla) SCRIVETEVI LOGIN e PASSWORD Tenete un quaderno di laboratorio 7 8 Posta elettronica Aule 101-306-307-309 310-311 Le prova dovranno essere spedita per posta elettronica In 311 non è utilizzabile OUTLOOK Dovrete usare un interfaccia browser cioè tramite internet e windows explorer Potrete usare la vostra mail dell università Pagina http://mailserver.unimi.it Username nome.cognome@studenti.unimi.it Password: il vostro PIN 9 10 Casella di posta unimi Perché studiare informatica Capire il comportamento degli strumenti informatici Conoscere la terminologia Adattarsi ai progressi della tecnologia 20 anni fa i computer erano molto diversi I principi di funzionamento erano gli stessi Tra 20 anni sarà ancora così Strumenti diversi stessi principi 11 12 Capra, Lanzavechia, Rosti 2

Laboratorio di Non è la scienza dei calcolatori scienza della rappresentazione e della elaborazione dell informazione Il termine scienza indica un tipo di trattamento dell informazione rigoroso, oggettivo e riproducibile Il giornalismo è indubbiamente legato all informazione, ma non è scienza Definizione ACM (Association for Computing Machinery) L informatica è lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l informazione: la loro teoria, analisi, progetto efficienza, realizzazione e applicazione 13 14 Algoritmo e calcolatori Una sequenza di passi definiti con precisione che portano all esecuzione di un compito Somma di due numeri a molte cifre Istruzioni per il bancomat Ricette di cucina Un elaboratore può essere considerato un esecutore di algoritmi Ogni algoritmo viene eseguito in modo rigoroso, ma senza buon senso. si esegue fino in fondo anche se è palesemente sbagliato non si possono eseguire istruzioni imprecise Si può eseguire una ricetta di cucina se è dettagliata fino ai minimi particolari Non sono accettabile espressioni tipo salare quanto basta 15 16 e calcolatori Problema: addizione di due numeri: Elaborare un algoritmo astratto Scrivere un programma in C che esegua la somma Compilare il programma su un PC Cercare la calcolatrice in Windows 98 Aree dell informatica Algoritmi e strutture dati Architettura dei calcolatori Intelligenza artificiale e robotica Scienze computazionali Basi di dati e sistemi per il ritrovamento dell informazione Grafica computerizzata Interazione uomo calcolatore Sistemi operativi e reti Linguaggi di programmazione Ingegneria del software 17 18 Capra, Lanzavechia, Rosti 3

Laboratorio di Informazione e Dati Numeri Documenti di Immagini Suoni Filmati Documenti ipertestuali Memorizzazione Codifica Ogni dato deve essere codificato per essere memorizzato Anche il software è codificato e memorizzato Programmi sorgenti Librerie Eseguibili 19 20 Memorizzazione Da analogico a digitale Si usano unità di memoria con 2 possibili stati: Cifre [0] e [1] Magnetizzazione oppure Carica + oppure La natura del segnale dipende dal dispositivo fisico Dal punto di vista logico il mezzo fisico non ha importanza Analogico Segnale che può assumere infiniti valori con continuità Digitale Dal latino digitus (dito) segnale che può assumere solo valori discreti Alla base c è la coppia di valori [0] e [1] Segnali più complessi si ottengono per combinazione di parecchie unità binarie 21 22 Sistemi binario e decimale Quando scriviamo un numero a più cifre interpretiamo ogni cifra in base alla posizione: 2007=2x1000 + 0x100 + 0x10 + 7x1 Unità / decine / centinaia / migliaia Corrispondono alle potenze della base (10) 2007=2x10 3 + 0x10 2 + 0x10 1 + 7x10 0 In binario la base è il numero 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 = 0x2 0 = 1x2 0 = 1x2 1 +0x2 0 = 1x2 1 +1x2 0 = 1x2 2 +0x2 1 +0x2 0 = 1x2 2 +0x2 1 +1x2 0 = 2 2 +2 1 = 2 2 +2 1 +2 0 = 2 3 2007 in binario si scrive 11111010111 23 24 Capra, Lanzavechia, Rosti 4

Laboratorio di Conversione da decimale a binario Da decimale a binario Dividere per 2 e memorizzare il resto Finché il quoziente non è 0, continuare a dividere per 2 e memorizzare il resto Alla fine (quoziente 0) disporre i resti da destra a sinistra nell ordine in cui sono stati ottenuti 25 26 L informazione è codificata in formato binario la specifica codifica associazione tra i dati e le stringhe binarie- dipende dalle applicazioni L unità minima (0/1) prende il nome di bit Dati e programmi sono memorizzati in unità chiamate Byte Un byte è a sua volta costituito da 8 bit simboli base: le cifre binarie unità minima di informazione digitale byte 1 0 0 1 0 1 1 1 bit Il significato della stringa di bit dipende dalla codifica se letto come intero unsigned, è il valore 151 se letto come intero Complemento a 2, è il valore -105 27 28 151 è il valore decimale corrispondente al valore binario 1 0 0 1 0 1 1 1 Perché il byte 151 corrisponde all intero 105 nella codifica 2C? perché nella codifica 2C il bit più significativo è il bit di segno (1: -, 0: +) Una volta stabilito che il numero è negativo, il valore si ottiene togliendo 2 8 dal numero letto come positivo: 151-2 8 = 151-256 = -105 Rappresentazione dei numeri Interi Positivi: 10010111=2 7 +2 4 +2 2 +2 1 +2 0 = =128+16+4+2+1=151 Negativi: esistono varie rappresentazioni 2C(complemento a 2) Per cambiare segno ad un numero, si nega il numero (scambiare 0 con 1 e viceversa) e si somma 1 (se <0 il primo bit è sempre 1) 29 30 Capra, Lanzavechia, Rosti 5

Laboratorio di controllo Numero 10010111 Negato 01101000 (inverto 0 e 1) N+1 01101001=64+32+8+1=105 Negato 10010110 +1 10010111=-105 Numeri interi [-128,127] 01111111 = 127. 00000011 = 3 00000010 = 2 00000001 = 1 00000000 = 0 11111111 = -1 11111110 = -2 11111101 = -3 11111100 = -4. 10000000 = -128 31 32 Non solo numeri Consideriamo il byte: 0 1 1 0 0 0 1 0 Può essere il numero 98 Oppure la lettera b Codice testuale ASCII: codice a 7 bit rappresenta le 26 lettere maiuscole e minuscole dell alfabeto inglese, le 10 cifre, segni di interpunzione per un totale di 120 simboli distinti circa esteso a 8 bit per includere lettere accentate e altri segni Unicode: codice a 16 bit che rappresenta anche i simboli di altri alfabeti e delle lingue orientali 65536 simboli distinti (I primi 128 sono quelli ASCII) comunque insufficiente lingue non alfabetiche 33 34 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Caratteri ASCII (american standard code for information) spazio! # $ % & ' ( ) * +, -. / 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = >? 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 @ A B C D E F G H I J K L M N O 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 ` a b c d e f g h i j k l m n o 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 p q r s t u v w x y z { } ~ canc. Le applicazioni possono salvare i dati su file in formati differenti compatibilità verso altre analoghe applicazioni o di altra natura Formato: insieme delle regole che specificano come codificare le informazioni e le istruzioni per il loro uso e/o per la loro rappresentazione può essere pubblico o proprietario 35 36 Capra, Lanzavechia, Rosti 6

Laboratorio di Due classi di formato : l informazione è rappresentata come sequenza di caratteri alfanumerici opportunamente codificati binario: l informazione è rappresentata come sequenze binarie il cui significato può essere quello numerico o altro a seconda della codifica adottata dall applicazione Codice binario sequenze di 32 (64) bit interpretate come istruzioni macchina (es. file con suffisso.exe), istruzioni di formattazione, o numeri dipende dalle applicazioni sequenze di lunghezza arbitraria in funzione della codifica adottata comprensibile solo ai programmi che conoscono il codice 37 38 Formato dei numeri Interi Positivi Unsigned char 0-255 Short 0-65536 Int 0-(2 32-1) Con segno Char -128,127 Short -32768,32767 Int -2 31,(2 31-1) razionali (floating point) Formato dei numeri Razionali (floating point) 3,14159 = 3,14159 x 10 0 1937,26 = 1,93726 x 10 3 0,0005162 = 5,162 x 10-4 6,2x10 23 Servono 2 numeri: uno per la mantissa ed uno per l esponente. 39 40 Numeri floating point Data la mantissa m e l esponente e n=mx2 e avendo scelto la base=2 32 bit 64 bit 1 8 23 segno esponente 1 11 52 mantissa 41 Il formato non dipende dalla semantica delle informazioni in un file (e viceversa) es: numeri in formato (a) Il numero 155 è codificato come stringa di 3 caratteri es: numeri in formato binario (b) Il numero 155 è codificato dalla sequenza di bit corrispondente al suo valore binario si noti che (a) richiede 3 byte (se si usa la codifica ASCII) mentre (b) 1 byte 42 Capra, Lanzavechia, Rosti 7

Laboratorio di Altri tipi di dato Immagini Campionamento spaziale e memorizzazione come sequenza di numeri Valori di intensità luminosa Musica Campionamento temporale Valori di Intensità e frequenza delle vibrazioni Filmati Serie di fotogrammi Differenze fra un fotogramma ed il successivo Il formato è interpretato dal programma con cui si accede al file capisce le istruzioni capisce la codifica dei dati È specificato dal suffisso nel nome del file.exe,.txt,.rtf,.html,.xml,.pdf,.ps,.ppt,.doc,.xls,.c,.gif,.jpg,.mp3, ecc. Il sistema operativo manda in esecuzione il programma corrispondente in base al suffisso 43 44 Formati di file Il formato dei file è fondamentale per la condivisione delle informazioni Massima portabilità: formato nei documenti salvati come, si può perdere la formattazione non si può operare sui valori numerici minimo ingombro facile l analisi di stringhe leggibile da qualunque applicazione spedibile direttamente via mail, senza bisogno di allegati (attachment) 45 46 formato : è alla base di molti altri formati le informazioni contenute sono interpretate come particolari istruzioni dalle applicazioni (ad es. un file.html per un browser) esempi:.ps,.html,.c,.java,. usano tutti una codifica testuale è possibile visualizzarne il contenuto usando un semplice editor di (es. Wordpad) esempio: un frammento di un file.html <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">   <html xmlns:v="urn:schemas-microsoft-com:vml" xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" xmlns:w="urn:schemas-microsoft-com:office:word" xmlns="http://www.w3.org/tr/rec-html40"> <head> <meta http-equiv=content-type content="text/html; charset=windows-1252"> <meta name=progid content=word.document> 47 48 Capra, Lanzavechia, Rosti 8

Laboratorio di La scelta del formato deve tener conto dell impiego del file sulla rete: codifica leggera per elaborazione locale: binaria per scambio: Esercizi apriamo un file.exe con un editor di apriamo un file.rtf con un editor di apriamo un file.pdf con un editor di apriamo un file.ppt con un editor di proviamo a fare le stesse operazioni usando Word 49 50 Capra, Lanzavechia, Rosti 9