Scopo della lezione. Informatica. Informatica - def. 1. Informatica

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1 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 1 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 2 Scopo della lezione Informatica per le lauree triennali LEZIONE 1 - Che cos è l informatica Introdurre i concetti base della materia Definire le differenze tra hardware e software Individuare le applicazioni e le aree disciplinari LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 3 Informatica - def. 1 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 4 Informatica etim.: crasi dal fr. information automatique trattamento automatico dell informazione def.: disciplina scientifica che comprende tutto ciò che riguarda il trattamento in modo automatico dell informazione INFORMAZIONE mezzi fisici RAPPRESENTAZIONE CALCOLATORE MEZZI PER ELABORARLA mezzi logici ALGORITMI (procedimenti)

2 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 5 Informatica - def. 2 È la disciplina scientifica che studia La rappresentazione dell informazione in formato binario e la sua organizzazione 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 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 6 Composto da Il calcolatore processore, o CPU (Central Processing Unit) o microprocessore memoria centrale, o RAM (Random Access Memory) periferiche bus LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 7 Il calcolatore LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 8 Il calcolatore Monitor Tastiera Periferiche Mouse Memorie di massa BUS Memoria centrale Input Output Input/Output (I/O) CPU 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

3 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 9 Algoritmo Concetto fondamentale e centrale dell'informatica Un algoritmo è una sequenza finita e ordinata di operazioni che portano alla soluzione di un problema in un numero finito di passi. Inoltre, ogni operazione deve essere realizzabile e non ambigua per l esecutore. Il concetto di algoritmo è noto da molto tempo. Il primo esempio è probabilmente quello di Euclide (oltre duemila anni fa) per il calcolo del massimo comune divisore di interi. Il concetto di algoritmo prescinde dall esistenza del calcolatore. LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 10 Esempi di algoritmi Algoritmo per accedere a un PC del laboratorio Accendere lo schermo se è spento Scrivere il proprio <username> nella riga in cui compare la scritta login: Scrivere la propria <password> nella riga in cui compare la scritta password Se il sistema risponde con la frase: «utente non abilitato», chiamare il tutor LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 11 Esempi di algoritmi LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 12 Esempi di algoritmi

4 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 13 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 14 Algoritmi - Esempi Algoritmi - Ricerca 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) La ricerca di algoritmi è stata una grande parte del lavoro dei matematici nei secoli Occorre verificarne/dimostrarne la correttezza Occorre valutarne la bontà in termini di uso delle risorse di calcolo e memoria Occorre individuare i problemi che non ammettono una soluzione generale in tempi ragionevoli LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 15 Esecutore di algoritmi Un esecutore èun soggetto in grado di attuare le azioni specificate in un algoritmo Differenti esecutori possono usare algoritmi diversi per risolvere uno stesso problema Nel caso della divisione, un computer NON userebbe l algoritmo proposto nell esempio. LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 16 Problema - soluzione In ambito informatico si trattano problemi di elaborazione dell informazione. Un problema di elaborazione dell informazione è caratterizzato da un insieme di dati di partenza input (ingresso) il risultato (o insieme di risultati) che si vuole ottenere output (uscita) Ogni sua soluzione è una procedura che genera il risultato sulla base dei dati indicati

5 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 17 Esempi di problemi e loro soluzioni (algoritmi) 1. Calcolo della media dei voti di uno studente 2. Verificare se uno studente ha preso almeno un 30 Informatica 27 Matematica 18 Chimica 30 Biologia 23 Geologia 30 Fisica 22 V1 V2 V3. Vn LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 18 Algoritmo per il calcolo della media V1 V2 V3. Vn Algoritmo: Conta i voti: numero n Somma i voti V1 Vn Dividi la somma per n Esecuzione sull esempio: LEZIONE 1 - Che cos è l informatica Algoritmo per la verifica della presenza di un 30 Algoritmo: V1 V2 V3. Vn Leggi V1 V1=30? Se SÌ ok e Fine; altrimenti continua Leggi il voto successivo Vi Vi=30? Se SÌ: ok e Fine; altrimenti continua Ripeti gli ultimi due passi sino al termine dei voti Esecuzione sull esempio: 27 NO 18 NO 30 ok LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 20 Chi è l esecutore dell algoritmo? Gli esempi visti erano diretti ad esecutori umani. Se vogliamo automatizzare gli algoritmi, dobbiamo scriverli in un linguaggio comprensibile al calcolatore: linguaggio di programmazione Algoritmo codifica Programma Programma: sequenza di istruzioni comprensibili dal calcolatore (senza bisogno di ulteriori spiegazioni)

6 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 21 Programma LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 22 Programmi Un algoritmo va espresso in un sistema formale comprensibile dalla macchina che lo esegue. I linguaggi usati per dare istruzioni al calcolatore si chiamano linguaggi di programmazione Un programma è l espressione (detta anche implementazione) di un algoritmo in un linguaggio di programmazione dettaglia aspetti quali l acquisizione dei dati di ingresso e la visualizzazione dei risultati può dover tener conto dell architettura della macchina I linguaggi di programmazione sono sistemi formali più facili da usare del linguaggio macchina (sequenze di 0 e 1) ma più rigidi del linguaggio naturale il linguaggio macchina è quello che la macchina può eseguire direttamente la traduzione da un linguaggio ad un altro può essere svolta automaticamente Non esiste un unico approccio per affrontare il processo della programmazione LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 23 Calcolatore e calcolatrice In prima approssimazione un calcolatore è un dispositivo che: riceve dei dati (INPUT), li elabora, li memorizza, produce dei risultati (OUTPUT). Che differenza c è tra una calcolatrice ed un calcolatore? Può eseguire soltanto un insieme predisposto di programmi programma dati computer risultato LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 24 Una visione globale problema algoritmo dati programma risultato

7 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 25 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 26 Calcolatore Distinzione Hw/Sw L esecuzione di un algoritmo non richiede la comprensione dei principi su cui si fonda Il calcolatore è un esecutore di algoritmi È una macchina elettronica programmabile I dati e le istruzioni sono codificati in uno stesso formato (codice binario) e memorizzati sugli stessi tipi di dispositivi (memorie) Il calcolatore svolge funzioni diverse in base al programma che sta eseguendo HARDWARE SOFTWARE equipaggiamento fisico del computer, costituito da componenti meccanici, elettrici, ed elettronici che fanno svolgere al calcolatore un insieme di funzioni generiche equipaggiamento logico del computer, costituito da programmi che utilizzano i componenti dell hardware integrandoli al fine di svolgere compiti specifici LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 27 Distinzione Hw/Sw LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 28 Hardware Qualcuno l ha sintetizzata così: Parte attiva : processore o CPU L hardware è la parte del computer che puoi prendere a calci, il software quella contro cui puoi solo imprecare esegue i programmi Parte passiva : memoria, canali di comunicazione, dispositivi I/O

8 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 29 Il software LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 30 Il software Equipaggiamento logico del calcolatore di sistema applicativo Costituito dai programmi che fanno svolgere al calcolatore un insieme di funzioni Si distingue tra software di sistema e software applicativo (un programma è un algoritmo codificato in un linguaggio di programmazione) per la gestione delle risorse del sistema per il supporto nella stesura di programmi applicativi per la comunicazione con l utente programmi destinati all utente finale (videoscrittura, fogli elettronici, posta elettronica, browser, ecc.) LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 31 Il software - Esempi LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 32 Il software - Esempi di sistema sistema operativo compilatori utilità di sistema applicativo videoscrittura gestione biblioteca controllo impianto industriale sequenziazione genoma progettazione (CAD) previsioni finanziarie compilatori S.O. HW utilità CAD biblioteca videoscrittura Software di sistema Software applicativo

9 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 33 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 34 Funzioni tipiche Obiettivi dell informatica Le funzioni svolte da un calcolatore sono: elaborazione di informazioni memorizzazione di informazioni trasferimento di informazioni controllo 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 del calcolatore per impiegare il calcolatore in aree nuove per aiutare la ricerca in altre discipline scientifiche LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 35 Applicazioni - Esempi LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 36 Aree disciplinari - Esempi Calcolo scientifico Areedibase Grafica Musica e video Archivi e sistemi informativi Medicina e altre scienze Robotica e controllo di processi industriali Comunicazione Informatica teorica Algoritmi Linguaggi di programmazione Sistemi operativi

10 LEZIONE 1 - Che cos è l informatica 37 Aree disciplinari - Esempi Aree applicative Reti di telecomunicazione Basididati Multimedialita` Grafica Video Suono Interazione uomo-macchina Intelligenza artificiale, apprendimento automatico Software engineering Sicurezza