Introduzione all'informatica: evoluzione, principi e architettura dei computer

INIZIO

a,b con 0<b<a Si b=07 med(a,b)=a ThFINE YouM No Calcola il resto r della divisione tra a e b Poni a = b Poni b = r

INTRODUZIONE ALL'INFORMATICA

i primi fondamenti teorici nacquero nel 3º secolo a.c. grazie ad Euclide che è considerato il padre della geometria, egli inventò un metodo per calcolare il massimo comun divisore (mcd) di due numeri, descrivendolo come un "metodo a passi", metodo che successivamente sarà usato per ideare i primi programmi. Inoltre non è necessario capire le caratteristiche specifiche del caso per applicare l'algoritmo. Attraverso l'inizializzazione delle variabili (attribuzione valori) proseguendo con i calcoli si arriva al risultato: a=6 b=4 b=0? - > NO a/b = 1 con il resto di 2->il numero b nell'operazione precedente lo pongo uguale a a; il resto che ho ottenuto precedentemente lo pongo come b e continuo così finché non avrò b=0 a=4 b=2 b=0? - > NO a/b = 2 con il resto di 0 a=2 b=0 b=0? - > SI MCD = 2

Evoluzione storica dell'informatica

1847: George Boole inventò l'algebra booleana basata su due numeri: «0» (o «falso») e «1» (o «vero»). L'aspetto più importante, però, fu la sua applicazione ai dispositivi di Henry che studiava la corrente elettrica e inventò il relé, un dispositivo in cui facendolo attraversare dalla corrente elettrica chiudeva i morsetti, in assenza li lasciava aperti 1936: Alan Turing con la sua Macchina di Turing (strumento teorico) riuscì a tradurre l'algoritmo e calcolare le variabili. La macchina fu inventata durante la seconda guerra mondiale per decifrare i messaggi codificati nazisti. anni '60: iniziò il fenomeno noto come "convergenza ICT", grazie allo sviluppo della ricerca nel settore delle tecnologie per il calcolo automatico, mettendo insieme le tecnologie di telecomunicazione, l'elettronica e l'informatica. I primi "utenti comuni", cioè al di fuori degli apparati militari e degli istituti di ricerca, a dotarsi di computer furono le banche e poco dopo le aziende di maggiori dimensioni. La NASA si avvalse dei computer per portare il primo uomo sulla Luna nel 1969. anni 70': vedono la trasformazione dell'ICT da tecnologia per pochi a tecnologia per molti (ma non per tutti), Nacquero i linguaggi cosiddetti "di alto livello", chiamati così perché si cercò di agevolare la programmazione attraverso istruzioni che avessero una sintassi il più possibile vicina al linguaggio umano. 1974: Intel, realizza il primo microprocessore commerciale con il quale equipaggia l'Altair 8800 1975: Allen e Gates il 4 aprile 1975 fondano la Microsoft. 1976: Steve Jobs, Steve Wozniak e Ronald Wayne fondarono la Apple. 1981: primo PC commerciale IBM (società informatica) con installato MS/DOS, il sistema operativo sviluppato dalla Microsoft: un'accoppiata vincente che ha portato l'ICT a iniziare la diffusione verso il grande pubblico. 1984: inizia la commercializzazione del Macintosh di Apple, dotato del sistema operativo macOS le cui evoluzioni successive portarono al sistema operativo che ancor oggi equipaggia i PC Apple. 1990: esce Windows 3.1, la versione che conquista il pubblico grazie alla sua interfaccia grafica e al mouse. 1991: Tim Berners-Lee, ricercatore del CERN di Ginevra, inventa il World Wide Web, sulle basi tecnologiche di Arpanet, la rete finanziata dal Dipartimento della Difesa Americano nel 1969. L'idea alla base di Arpanet era disporre di una rete di comunicazione in grado di resistere ad attacco su vasta scala 1993: il CERN rende pubblica la tecnologia alla base del World Wide Web e ciò portò a partire dal 1995 alla diffusione su vasta scala nel mondo. 1995: inizia l'era di internet e inizia le attività una libreria on-line, battezzata Amazon, fondata da Jeff Bezos. 1999 evolve verso l'e-commerce e nel 2001 lancia Amazon Marketplace, che permetteva ai clienti di acquistare e vendere libri, CD, DVD e altri prodotti nuovi e usati. 1998: due studenti dell'Università di Stanford, Larry Page e Sergey Brin ideano un algoritmo che mediante lo sfruttamento delle relazioni che esistono fra i siti web migliora le ricerche sulla rete-> nasce google NB:3 step fondamentali: algoritmo-algebra a due stadi- teoria della computazione

COSA E' L'INFORMATICA

Il nome deriva dalla contrazione di due termini francesi: «information» e «automatique»-> informatique. In inglese si utilizza «information technology> IT. Information and Communication Technology sottointende l'insieme delle tecnologie di elaborazione e di comunicazione dei dati e delle informazioni. Lo scopo di un computer è elaborare i dati per trasformarli in informazioni utili al fine di accelerare la soluzione dei problemi e migliorare la produttività. dati e informazioni non sono la stessa cosa-> dato: è una rappresentazione asettica, oggettiva e non interpretativa della realtà immediatamente presente alla conoscenza. Informazione: è una concezione della realtà che deriva dall'elaborazione ed interpretazione di uno o più dati. sistema informatico: infrastruttura tecnologica che elabora, memorizza e trasmette dati e informazioni. sistema informativo: insieme delle applicazioni, delle procedure e delle risorse umane che, utilizzando il sistema informatico, consente la produzione e la gestione delle informazioni.

LIVELLI DECISIONALI DELLE ORGANIZZAZIONI

Attività strategiche Livello esecutivo Livello manageriale Attività tattiche Livello operativo Attività operative L'architettura di un sistema informativo ha per oggetto l'organizzazione di processi e tecnologie per l'elaborazione dei dati e la produzione di informazioni. Le organizzazioni aziendali sono strutturate in diversi livelli, ognuno dei quali utilizza i sistemi informativi come ausilio decisionale.Livello operativo è costituito da operai e dipendenti che non prendono decisioni (attività operative), livello manageriale dove si prendono decisioni più complesse che durano normalmente un anno (attività tattiche). il modello Zachman-> modello architetturale di un sistema informativo (a matrice) basato sulla prospettiva della figura professionale coinvolta e sugli interessi. I sottosistemi informativi che si creano sono diversi sia dal punto di vista del contenuto ma anche in base a chi sta effettuando la ricerca. Sulle righe vengono espresse le prospettive, che variano in dipendenza della figura professionale di riferimento. Nelle colonne troviamo invece le istanze, cioè le finalità delle attività. Le istanze seguono il processo delle "5W" (What - cosa, Where - dove, Who - chi, When - quando, Why - perché) LA FUNZIONE SISTEMI INFORMATIVI (FSI) E' l'unità di business delegata alla gestione dell'elaborazione e della distribuzione a tutte le unità organizzative dell'impresa delle informazioni. La sua funzione principale è l'applicazione delle ICT a tutti i processi aziendali

prospettive per figura business finalità negli incroci si trovano gli elementi (funzionalità) per i quali il sistema informativo verrà realizzato per gestire i dati e le informazioni a essi riconducibili

INTERNET E WEB

L'origine di Internet risale agli anni sessanta, su iniziativa degli Stati Uniti d'America durante la guerra fredda. II progenitore di Internet è il progetto ARPANET (sistema difesa e controspionaggio), finanziato da un'agenzia dipendente dal Ministero della Difesa statunitense ideato per avere strade alternative e non limitarsi a una sola opzione (in caso di attacco) e per garantire che le informazioni arrivino a destinazione. Internet è una rete di computer che funzionano grazie al protocollo di comunicazione. Il World Wide Web è uno dei principali servizi di Internet, che permette di navigare e usufruire di un insieme molto vasto di contenuti collegati tra loro attraverso link. L'idea del World Wide Web era nata, nel 1989, presso il CERN di Ginevra, il più importante laboratorio di fisica europeo. Il ricercatore inglese fu colpito da come alcuni colleghi italiani usavano trasmettere informazioni tramite linea telefonica da un piano all'altro dell'istituto visualizzando informazioni tramite video. Tim Berners-Lee presentò un progetto volto ad elaborare un software per la condivisione di documentazione in formato elettronico indipendentemente dalla piattaforma informatica utilizzata

IL SISTEMA BINARIO

L'algebra di Boole è il fondamento del funzionamento di tutti i computer, l'algebra booleana applica al sistema binario gli operatori booleani:

• AND: restituisce «VERO» se entrambe le condizioni sono vere;
• NOT: nega la condizione e restituisce «VERO» se la condizione è falsa e viceversa.
• OR: restituisce «VERO» se almeno una condizione è vera
• XOR: restituisce «VERO» se le condizioni sono diverse fra loro

Lavorare in «0» e «1» non è molto pratico, per interagire meglio con la macchina è nato un sistema di codifica/decodifica l'ASCII (codifica su 8 bit) poi evoluto in Unicode (codifica su 16 bit). I codice ASCII utilizza 8 bit per rappresentare un carattere: 7 per la codifica e 1 di controllo, il quale vale "1" se il numero di "1" compreso lui stesso è pari, "0" in caso contrario, ed è detto quindi "bit di parità".

• bit: è un singolo digit, che può assumere valori 0 o 1
• byte: è composto da 8 bit
• registro: è una parte di memoria composta da multipli di byte
• architettura «a X bit»: le regole con le quali eseguire le operazioni «su X bit»

NB: prendo il 2 e lo elevo al numero che considero es-> 2^8= 256, 2^10= 1024 (2^N) Scala di valori: 1) byte 2) kilobyte (2^10= mille byte) 3) megabyte (2^20= mln di byte) 4) gigabyte, utilizzati per le memorie di ram (un miliardo di byte) 5) terabyte, memorie di massa per i pc 6) petabyte, data center grande azienda 7) exabyte, data center gig company 8) zettabyte, grandezza dei dati di internet

SCHEMA DI VON NEUMANN

Modellizzò lo schema logico di funzionamento di un computer, tuttora valido ('40 e '50):

L'UNITA' CENTRALE

1-CPU (Central Processing Unit): chiamati «microprocessori» o «processori», sono «il cervello-motore» del computer. Il microprocessore opera a una frequenza di funzionamento (clock) che scandisce il tempo di esecuzione delle istruzioni, maggiore è la frequenza, maggiore è il numero di operazioni elementari che è in grado di svolgere nell'unità di tempo (indicatore di performance). Esso risulta composto da; - ALU (Arithmetic Logic Unit: esegue i calcoli) -unità di controllo (centrale operativa: detta ordine e tempi delle istruzioni alla ALU) -memoria cache per velocizzare il funzionamento della ALU così il processore prende i dati da li e non dalla ram.

Scheda madre Memoria centrale (RAM) CPU (sotto alla ventola) Memoria di massa (disco fisso) Memoria centrale (CMOS) Memoria centrale (ROM)

2-Memoria di massa (disco fisso): memoria con grande capacità di archiviazione e stabile, ovvero memorizza

N 2N 0 1 1 2 2 4 3 8 A 16 5 32 6 64 7 128 8 256 9 512 10 1.024 11 2.048 12 4.096 13 8.192 14 16.384 15 32.768 16 65.536 17 131.072 18 262.144 19 524.288 20 1.048.576 ConA COME DOVE QUANDO PERCHÉ responsabili Busmest Logiche falls motivazioni respon-at- Configuraror elle tempistiche Configurazione dell'invardarig Rtanne proces mplementazioni;