Lezione1 - Dipartimento di Ingegneria dell`Informazione

Lezione 1
L’informatica
Informatica
• Informatica= informazione + automatica
• scienza che si occupa dell’automazione del
trattamento, modellazione, elaborazione
delle informazioni
1
Cos’è l’informazione
• Per utilizzare la conoscenza del mondo fatta
da altri in altri luoghi o altri tempi si deve
“fissare” l’informazione
• Forme per rappresentare l’informazione:
– immagini rupestri
– ideogrammi
– geroglifici
– scrittura
Informazione
• Simboli e informazioni
– cinese: lingua differente
– inflazione, deprezzamento: stessa lingua
– eprom, gigabyte: termini tecnici
• i simboli non contengono informazioni
fruibili se non si sa come interpretarli
2
Informazione
• Informazione: è la rappresentazione di cose,
azioni (concrete o astratte) mediante simboli
• I simboli sono legati all’informazione
– sintassi: regole per combinare i simboli in
espressioni “ben fatte”
– semantica: relazione tra i simboli ed il referente
(agenti, oggetti, proprietà delle azioni)
– pragmatica: relazione tra il linguaggio e chi lo
usa
Cosa sono i dati
• Sono informazioni codificate in simboli
• I dati sono legati ad un supporto
• Supporto
– carta
– dischi
– RAM
3
Visualizzazione
dell’informazione dai dati
• Esempio:
– dati scritti
– tabelle
– rappresentati visivamente
Dati scritti
Rapporto sui dipendenti dell’Azienda X
Dal sondaggio svoltosi il giorno 12/10/1996 si è constatato
che in tutta l’azienda operano 55 persone delle quali 1 ha
compiti direzionali, 2 sono ingegneri con il compito della
progettazione dei prodotti, 4 sono impiegati in ufficio per
lavori di segreteria, 5 sono addetti al magazzino, 34 sono
operai addetti alla costruzione dei prodotti, 3 sono
rappresentanti e 6 autisti per il trasporto merci
4
Dati Tabella
N° impiegati Attività svolta
1
Attività direzionale
2
Ingegneri addetti alla progettazione dei prodotti
4
Impiegati in ufficio per lavori di segreteria
5
Addetti al magazzino
34
Operai addetti alla manutenzione dei prodotti
3
Rappresentanti
6
Autisti
55
Totale
Dati Grafico
Autisti
Rappresentanti
Operai
Magazzinieri
Segretari
Progetti
Azienda
Dirigenti
35
30
25
20
15
10
5
0
5
Estrazione dell’informazione dai
dati
• Esempio:
– valore medio
– correlazione fra due variabili
Conclusione
• L’importanza di manipolare i dati per rendere le
informazioni contenute in essi più fruibili (agli
esseri umani)
• La manipolazione automatica permette di gestire
grandi volumi di dati
–
–
–
–
–
archiviazione
visualizzazione
trasferimento
analisi
trasformazione
6
L’informatica e le altre scienze
• Informatica=elaborazione automatica di dati
• Telematica=trasferimento dati
• Fanno parte di cibernetica= scienza che
studia la formazione, trasmissione,
apprendimento e elaborazione delle
informazioni
L’informatica e le altre scienze
• Matematica, fisica, ingegneria permettono
la costruzione di elaboratori sempre più
potenti e capaci e avanza l’informatica
teorica
• La matematica, fisica, ingegneria risolvono
problemi di calcolo e simulazione tramite
l’informatica
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L’informatica e le altre scienze
• L’economia e la giurisprudenza usano la
capacità di trattare grosse quantità di dati
• automazione d’ufficio e di industria
• telecomunicazione permette nuovi servizi
Che cosa è un computer
• Il computer (elaboratore elettronico) è una macchina
programmabile in grado di elaborare in modo automatico
dati
• automatos=“di propria forza”, “indipendente”
• Ad un evento specifico la macchina risponde in modo
preciso seguendo una sequenza di azioni prescritte, senza
intervento dell’uomo - in modo automatico
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Cosa è un computer
• un distributore automatico risponde
all’inserzione di una moneta e alla pressione
di un tasto con l’espulsione di un prodotto
• un distributore non è programmabile
• le azioni di un distributore sono molto
limitate
Cosa è un computer
• Un computer agisce su i dati: li prende in
ingresso, li modifica, li archivia, li collega
fra loro, li restituisce in uscita
• è programmabile
• si possono eseguire delle sequenze di azioni
molto varie sui dati
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Cosa è un sistema
• È un insieme di macchine distinte collegate
con procedure e relazioni
• un sistema è più della somma delle sue parti
• es: una automobile è composta da ruote,
telaio, carrozzeria e motore; l’insieme delle
parti separate non ha la funzionalità
dell’auto una volta che è assemblata
I ware del computer
•
•
•
•
•
•
•
hardware
software
orgware
firmware
comware
teachware
brainware
10
Hardware
• Le componenti fisiche del computer
• ciò che è dotato di materialità (che si può
toccare)
• es: il video, il case, la tastiera, la stampante
• si distinguono:
– l’unità centrale di elaborazione
– le unità periferiche
Unità centrale
• CPU=central processing unit
• È formata da:
– unità di controllo
– unità aritmetico logica
– memoria (*)
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Le unità periferiche
• Sono collegate all’unità centrale mediante
interfacce
• le informazioni sono trasferite tramite bus
dati ed eventualmente cavi elettrici
• si distinguono periferiche di solo ingresso
dati (input) e di sola uscita (output) o
entrambi (ingresso/uscita, input/output)
Unità periferica di Input
•
•
•
•
Tastiera e mouse
modem e schede di rete
scanner e videocamere
dischi (floppy, CD)
12
Unità periferiche di Output
•
•
•
•
Schermo
stampante
modem e schede di rete
dischi (floppy e CD)
Nota
• La memoria secondaria (disco fisso) è
considerata parte delle unità periferiche
• non è un dispositivo di ingresso/uscita
• la sua funzione è quella di archiviare per
lungo tempo i dati ma di poterli rendere
rapidamente disponibili alla CPU
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Software
• L’insieme di istruzioni, in un linguaggio
comprensibile per l’elaboratore, che
specifica le azioni da compiere sui dati
• si traduce come oggetto “soffice”, “senza
consistenza”
Software
• Si distingue in:
– di sistema: coordinano il funzionamento delle
varie componenti (inizializzazione e scambio
dati)
– applicativo: elaborano i dati degli utenti
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Software di sistema
• Setup: per configurare i componenti
• BIOS: (Basic Input Output System)
coordina il collegamento fra la CPU e le
componenti (as es. CPU-RAM, CPUHARD DISK, CPU-CD)
• sistema operativo: media lo scambio di dati
fra i software applicativi e le componenti
del computer
Software Applicativo
• Programmi per risolvere compiti specifici
– scrivere testi
– creare grafici
– tenere la contabilità
– simulazioni scientifiche
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Orgware
• Struttura organizzativa per far funzionare al
meglio l’elaborazione automatica dei dati
• Raccolta veloce e sicura, distribuzione
mirata e affidabile, sincronizzazione
• standardizzazione dei programmi
• compatibilità dei calcolatori
Firmware
• Software codificato in modo non
modificabile su hardware
• è scritto in ROM (Read Only Memory)
• programmi di sistema
• nel caso di palmtop anche programmi
applicativi
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Comware
• Insieme dei mezzi hardware e software per
realizzare una applicazione di
teleprocessing
• rendere dati disponibili o elaborabili
indipendentemente dalla distanza
• sia scala locale (2 computer collegati)
• sia scale internazionale (reti di computer)
Teachware
• Insieme di hardware e software per
l’addestramento di personale destinato ad
operare con sistemi di elaborazione dati
• sono organizzati dai rivenditori o costruttori
di computer o software
• es. corsi per dipendenti banche, corsi per
rappresentanti di categoria
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Brainware
• L’insieme della mente umana e del sistema
di elaborazione elettronica
• idee per l’utilizzo e la progettazione di
nuovo hardware e software
• nuovi usi di componenti vecchi
• progettazione di nuovi componenti,
architetture
Nota storica
• 300 a.C. Romani inventano l’abaco
• 1642 Blaise Pascal calcolatrice meccanica
(operazioni + e - su numeri di 8 cifre)
• 1834 Charles Babbage Macchina Analitica
• 1946 ENIAC I°calcolatore elettronico (1 stanza)
• 1955 TRADIAC I°calcolatore a transistor
• 1965 PDP-8 primo minicomputer della Digital
Equipment (1 armadio)
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Nota storica
• 1971 primo processore Intel
• 1975 Bill Gates e Paul Allen inventano il
basic
• 1976 Steve Wozniak e Steve Jobs
producono il 1°portatile Apple (1 valigia)
• 1981 IBM produce il 1°Personal Computer
denominato da lì in poi PC
Unità di misura
• In ogni scienza esistono grandezze che vengono misurate
con unità di misura specifiche della disciplina
• le grandezze dipendono dai fenomeni di interesse per la
disciplina:
– es. fisica atomica=proprietà di particelle elementati, chimica=proprietà di
molecole; biologia=proprietà di sostanze composte; fisiologia=proprietà
dei tessuti; medicina=proprietà degli organi;
• ogni disciplina successiva potrebbe essere descritta con le
grandezze della disciplina precedente, ma non è utile. Si
perde la sinteticità.
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Bit
• Sta per “binary digit” = numero binario
• o anche “basic indissoluble information unit”=
unità di informazione base
• è l’unità informativa minima possibile, atomica,
elementare, non frazionabile
• rappresenta un quanto di informazione, sì/no,
presente/assente, acceso/spento, è/non è
Multipli del bit
• Byte= 8 bit
– può rappresentare 256 informazioni/simboli
diversi
– si usa per rappresentare:
•
•
•
•
i caratteri dell’alfabeto: a b c … A B C .. X Y Z
numeri: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
segni di interpunzione: !?’ ,;.:()[]{}
simboli: £ $ & @ ° # §
20
Multipli del Byte
•
•
•
•
Kilobyte= 1024 byte
10
1024=2
simbolo= KB
E’ usato per rappresentare la dimesione dei
programmi o dei dati.
• Es. un programma di 640KB, un testo di
300KB
Multipli del KB
•
•
•
•
Megabyte= 1024 KB
20
2 =1.048.576 byte (~1 milione)
simbolo= MB
E’ usato per rappresentare la dimesione di
grandi programmi o di dati audio/video.
• Es. un pacchetto software di 80MB, una
immagine di 3MB
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Mips
• MIPS=Million Instructions Per Second (milioni di
istruzioni al secondo)
• Misura la velocità con la quale vengono elaborate
le istruzioni elementari all’interno della CPU
• Es. Intel 80386 25MHz 3,5MIPS, oggi 200MIPS
• Nota: non è sufficiente per stabilire velocità di
elaborazione complessiva:
– architettura (8, 16, 32 bit)
– velocità RAM
– quantità CACHE
Baud
• Grandezza per esprimere la velocità di
trasferimento dati
• Simbolo=Bd
• Il nome deriva dall’Ing. Jean Baudot
• 1 Bd corrisponde ad 1 passo nel
trasferimento delle informazioni al secondo
• In informatica 1 Bd corrisponde a 1 Bit/Sec
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Baud
• Datatransfer
–
–
–
–
2400 Bd = (2400/8) = 300 byte/sec
14.400 Bd= 1.800 byte/sec
28.800 Bd= 3.600 byte/sec
57.600 Bd= 7.200 byte/sec
• Modem 28.800Bd = 3.600 byte/sec
• una pagina di testo 40 righe 80 caratteri=4800 byte
• si trasferisce 1 pag 1/2 al secondo
Hertz
• Grandezza per misurare la velocità dei
dispositivi digitali
• Simbolo= Hz
• Il nome deriva dal fisico Heinrich Rudolf
Hertz
• 1 Hz corrisponde ad un ciclo o una
oscillazione al secondo
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Hertz
• Multipli usati:
– kilohertz: KHz. 1 KHz=1000Hz
si usa per misurare il tempo di refresh dello
schermo
– megahertz: MHz. 1MHz=1.000.000Hz
si usa per misurare il clock dei computers
Hertz e clock
• Il clock è un dispositivo che funziona come un
metronomo sincronizzando tutte le operazioni dei
dispositivi digitali
• Nota: Hz si usa come misura relativa della velocità
di elaborazione di un computer, i.e. per paragonare
due processori con la stessa architettura (ex. un
486 a 100MHz contro un 486 a 120MHz)
• NON per paragoni fra processori diversi (ex. 486
contro Pentium)
25
DPI
• DPI=Dots Per Inch (punti per pollice)
• Grandezza per misurare la densità di punti o
definizione
• un pollice quandrato corrisponde ad un area
2
di 2,54 cm
DPI
• Sia le stampanti che gli schermi usano matrici di
punti per rappresentare immagini 2D
• i punti sono detti pixel
• ogni pixel può essere acceso o spento, pieno o
vuoto
• maggiore è il numero di pixel nell’unità di area
maggiore è l’accuratezza con la quale si definisce
un’immagine o un testo
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Riepilogo
• L’informatica è una scienza che si occupa di
elaborare in modo automatico
l’informazione codificata nei dati
• L’informatica fa uso di grandezze quali i
bit, MIPS, Hz, Bd, DPI
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