Obiettivi del corso INFORMATICA. Al termine di questo corso saprete ( dovreste sapere ) Organizzazione e obiettivi del corso (cont.

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1 Università degli Studi di Cagliari Corso di Laurea in Biotecnologie Industriali INFORMATICA Docente:Gian Luca Marcialis A.A. 2016/2017 Ufficio: Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica Padiglione A - Piazza d Armi Cagliari tel.: marcialis@diee.unica.it Obiettivi del corso Le 56 ore del corso, pari a 4+2 crediti formativi, sono finalizzate a fornire allo studente la conoscenza di: Concetti di base sui fondamenti della rappresentazione delle informazioni Concetti e componenti di base dell architettura dei moderni calcolatori elettronici Concetti fondamentali sulle basi di dati e linguaggi di interrogazione Concetti fondamentali sugli algoritmi ed i linguaggi di programmazione Utilizzo di programmi per l automazione d ufficio Organizzazione e obiettivi del corso (cont.) 32 ore di corso saranno dedicate a fornire i principali rudimenti teorici inerenti: Algebra Booleana e Rappresentazione delle Informazioni Architettura dei Calcolatori Elettronici e Sistemi Operativi Algoritmi e linguaggi (Python) Basi di dati e linguaggi di interrogazione 24 ore di corso saranno dedicate ad attività applicative (statistica su excel, prove in itinere) Al termine di questo corso saprete ( dovreste sapere ) Cosa lega la parola informatica ai concetti di algoritmo, di linguaggio, di computer, di informazione Per questo scopo imparerete: a rappresentare i principali tipi di dato in forma binaria, e svolgere alcune elementari operazioni di tipo logico ed aritmetico quali sono i principali moduli a livello fisico e logico di un calcolatore elettronico, ed i fondamenti che regolano l interconnessione tra più calcolatori le operazioni fondamentali per la gestione e l organizzazione di informazioni complesse cosa si nasconde dietro la parola «algoritmo» e «linguaggio di programmazione» (Python)

2 Al termine di questo corso farete ( dovreste saper fare ) Elaborare i dati in un foglio di lavoro in Excel con funzionalità logiche e statistiche elementari Scrivere un rapporto tecnico (tesina) con strumenti di videoscrittura (Word) Presentare il vostro lavoro mediante slide (Power Point) Orario del corso Martedì ore Mercoledì ore Le lezioni e le esercitazioni si svolgeranno in aula di informatica salvo eccezioni Popolare ed interrogare elementari basi di dati Argomenti del corso di Informatica Lucidi del corso Cos è l Informatica Algebra Booleana Rappresentazione Binaria delle Informazioni Architettura dei Sistemi di Elaborazione Organizzazione hardware Organizzazione software (Sistema Operativo) Algoritmi e Linguaggi: concetti Reti di calcolatori Basi di dati Programmi applicativi I lucidi del corso, ovvero le slide usate a lezione, sono una sintesi degli argomenti del corso Di conseguenza, si raccomanda di prendere sempre appunti a lezione, e parlare col docente: Durante lo svolgimento della lezione Alla fine della lezione, per chiarire argomenti specifici Per posta elettronica: marcialis@diee.unica.it I lucidi del corso, e altro materiale didattico, saranno resi disponibili:

3 Lucidi del corso Libro di testo I documenti saranno in formato PDF Per leggerli e stamparli è necessario disporre del programma Acrobat Reader Il programma può essere scaricato gratuitamente dal sito del produttore (vedi il link nel sito del corso) oltre che da diversi siti che distribuiscono programmi gratuiti (es. volftp.mondadori.com) Un fondamentale strumento per la comprensione della maggioranza degli argomenti è: J.G. Brookshear, «Informatica una panoramica generale», Pearson Addison Wesley, ISBN 10: , Consiglio: integrare gli appunti e il libro di testo per una preparazione ottimale Altri testi M. Mezzalama, E. Piccolo, Capire l informatica, CittàStudi (De Agostini), G.M. Schneider, J.L. Gersting, Informatica, Apogeo (Maggioli), Esame Il voto finale sarà la media di tre prove indipendenti: Una sequenza di piccole prove in itinere, ognuna condotta al termine di ogni argomento (massimo sei) Una prova di laboratorio (Esercitazione Excel) Un progetto, condotto durante l arco della durata del corso e presentato dagli studenti durante l ultima settimana di lavoro (max 2 persone) Eventuale orale a richiesta dello studente Al di fuori del corso, l unica forma di esame possibile sarà un unica prova orale su tutti gli argomenti del corso

4 Il progetto Sostenimento e registrazione Argomento inerente informatica applicata alle biotecnologie o in generale un argomento di informatica Esempio: Cos è la bioinformatica Applicazioni biomedicali dell informatica Metodi e tecnologie di riconoscimento biometrico Informatica e biotecnologie Intelligenza d ambiente Ricerca bibliografica (googling evitare copia e incolla) e scrittura di una relazione (max 10 pagine) Presentazione orale tramite Power Point in presenza di tutta la classe Per sostenere l esame siete vincolati a compilare il questionario di valutazione del corso Il questionario è sempre anonimo e qualunque cosa scriviate non giungerà al sottoscritto con la vostra firma Siate comunque costruttivi! I voti sono registrati elettronicamente Risultati AA Hanno seguito il corso: 39 Hanno superato la prova al primo appello mediante le prove itinere: 37 Alcune statistiche: Voto medio: 25/30 Deviazione standard: 2/30 Voto minimo: 21/30 Voto massimo: 29/30 Elenco delle parole-chiave del corso Informatica Algebra di Boole Tipi di dato Hardware Architettura Funzioni Software Memoria Parametri Calcolatore Volatilità CPU Programmi Periferiche ALU Processi Sistema operativo Excel/PP/Word Algoritmo Basi di dati Progetto Bit (Binario) File SQL Pixel Struttura dati Modelli dei dati Istruzione Linguaggio (Python) Driver

5 Che cos è l informatica Scienza della rappresentazione e dell elaborazione dell informazione Non è la scienza e la tecnologia dei calcolatori elettronici Non sono le molteplici applicazioni dei calcolatori elettronici Essendo una scienza, cioè approccio sistematico e rigoroso, l elaborazione dell informazione può avvenire in modo automatico Ci sono altre discipline che trattano l informazione, ma non in modo sistematico e rigoroso, come il giornalismo Informatica e algoritmi L informatica è lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l informazione: la loro teoria, analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione Association for Computing Machinery (ACM) Algoritmo sequenza precisa (comprensibile) di passi elementari che consentono di realizzare un compito, ovvero risolvere un problema passi elementari: eseguibili dall esecutore dell algoritmo es.: istruzioni di montaggio di un mobile, prelevamento di denaro da un terminale Bancomat, calcolo del massimo comune divisore di due numeri naturali... Esempio di algoritmo: determinare il maggiore di due numeri interi x, y 1. Calcola la differenza fra x e y 2. Se la differenza è maggiore di 0 il maggiore è x Altrimenti, il maggiore è y Calcolatori elettronici come esecutori di algoritmi In base alla definizione, è possibile svolgere attività di tipo informatico senza usare un calcolatore! es.: calcolo del MCD con carta e penna Il calcolatore elettronico è in effetti un esecutore automatico di algoritmi ovvero uno strumento di calcolo potente, che permette di gestire quantità di informazioni altrimenti intrattabili

6 Algoritmi e calcolatori Un algoritmo eseguito da un calcolatore prende il nome di programma e viene espresso in un opportuno linguaggio di programmazione Un linguaggio di programmazione è un linguaggio comprensibile al calcolatore (e, naturalmente, anche a noi) Gli informatici si servono dei linguaggi di programmazione per tradurre gli algoritmi in programmi, attraverso opportune rappresentazioni delle informazioni note (dati in ingresso) e di quelle da ottenere attraverso il calcolatore (dati in uscita) Algoritmi e linguaggi Linguaggio naturale 1. Calcola la differenza fra x e y 2. Se la differenza è maggiore di 0 il maggiore è x Altrimenti: Il maggiore è y Linguaggio di programmazione differenza=x-y if differenza>0: maggiore=x else: maggiore=y Architettura dei sistemi informatici Sistema informatico il termine indica oggetti di dimensioni, complessità e applicazioni molto diverse, dal semplice personal computer mono-utente a sistemi multi-utente che gestiscono grandi quantità di dati e programmi (ad es. sistemi informatici di banche o aziende) l architettura (insieme delle parti e loro interazione) di questi sistemi ha però diversi elementi in comune Componenti principali dell architettura di un sistema: Hardware: componenti fisici del sistema Software: insieme dei programmi che vengono eseguiti dal sistema (almeno due tipi: sw di base e sw applicativo) Firmware: programmi memorizzati in modo permanente all interno del sistema dal produttore, come il BIOS Hardware di un sistema informatico Tutto ciò che costituisce fisicamente il sistema Unità di elaborazione (processore o CPU) Memoria centrale (RAM) Unità Centrale Memoria secondaria o di massa Bus di sistema Periferiche Monitor, tastiera, stampante Il sistema può comunicare Con l uomo, attraverso le periferiche Con altri sistemi meccanici, attraverso Sensori, con cui acquisisce l informazione dall esterno Attuatori, con cui traduce comandi appropriati in azioni

7 Software di un sistema informatico Firmware di un sistema informatico Di base Per la gestione dell elaboratore Esecuzione di programmi, occupazione della memoria, comunicazione con altri sistemi (protocolli) Il più importante sw di base è il Sistema Operativo Applicativo Per la realizzazione di compiti specifici Videoscrittura, ipertesti, posta elettronica, fogli elettronici, basi di dati Ambienti di programmazione Per il progetto e la scrittura di programmi Programmi che vengono memorizzati in modo permanente nel calcolatore Vengono eseguiti all accensione del calcolatore Tipicamente chiamati BIOS Basic Input/Output System E orientato all hardware: esegue il test dei componenti il calcolatore E.g. verifica che la tastiera sia connessa all unità centrale E orientato al software: avvia il Sistema Operativo Tipi di sistemi informatici Sistemi informatici e sistemi informativi Personal computer Dedicato ad un unico utente Workstation (stazioni di lavoro) Accessibile da più utenti, con processori di elevate prestazioni Mainframe Di grandi dimensioni, capaci di gestire centinaia di utenti Multiprocessore, memorie di massa molto capienti Reti di calcolatori Più workstation connesse tra loro Geograficamente vicine (Local Area Network) o lontane (Wide Area Network) Es. i computer del nostro laboratorio, connessi tra loro, costituiscono una LAN Un sistema informativo ha il compito di organizzare e gestire le informazioni necessarie per gli scopi dei soggetti che ne fanno uso (università, regione, comune) Esso è in parte indipendente dalla sua automatizzazione E.g. l archivio di una banca o l archivio anagrafico Un sistema informatico è la porzione automatizzata del sistema informativo Sistema informativo Sistema informatico

8 Materiale per il vostro progetto Aree disciplinari dell informatica L Association for Computing Machinery (ACM, ha individuato 10 aree disciplinari: 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 Applicazioni dell informatica Applicazioni numeriche Algoritmi per soluzioni di problemi matematici complessi Applicazioni gestionali Automazione d ufficio Servizi telematici Bancomat, biglietterie elettroniche, e-commerce Automazione industriale (robotica) CAD, Computer Aided Design Controllo di impianti industriali ed applicazioni embedded ABS, navigatore satellitare nelle automobili Cellulari Realtà virtuale e interfacce utente avanzate Simulatori di volo Touch screen per favorire l interazione con l utente Impatto dell informatica sulla società: il problema della sicurezza La sicurezza e l informazione

9 Protezione e controllo Health care e biotecnologie Sicurezza ambientale Certezza dell identità Protezione da dati «pericolosi» Informatica ed intelligenza d ambiente Esempio Ambiente reale ad intelligenza aumentata Mario Rossi riconosciuto attraverso l immagine del volto. Autorizzato a passare per la porta a sinistra. Videocamera 1 Dialogo tra i due sensori Mario Rossi Videocamera 2 In attesa di verificare il passaggio di Mario Rossi Segnalazione ad un terzo sensore, es. termostato, un opportuna regolazione della temperatura secondo le esigenze di Mario Rossi.

10 Informatica ed intelligenza d ambiente Esempio Segnalazione e controllo a distanza di soggetti anziani/disabili/affetti da disturbi fisici Identificativo dell utente mediante battito cardiaco Trasmissione a distanza di esami medici Comunicazione della propria volontà attraverso le espressioni facciali Riconoscitori di eventi anomali (caduta) Tracciamento e posizione della persona Tecnologia RFID Ultra Wide Band Informatica e allarmi intelligenti Monitoraggio di aree a rischio in impianti chimici e/o raffinerie Delimitazione delle aree a rischio ad accesso limitato Verifica semi-automatica di comportamenti non conformi agli standard di sicurezza Conoscenza in tempo reale del numero di persone presenti nelle aree a rischio e della loro identità Sala di controllo a realtà aumentata Ulteriori spunti

11 Per saperne di più Cos è l informatica Capitolo 1 del testo di riferimento L evoluzione dell informatica (intelligenza artificiale) Capitolo 10 del testo di riferimento Googling