Prime nozioni di informatica: codifica binaria e unità di misura

Prime nozioni di Informatica

Informatica ... cos'è?

• L'informazione, cioè il dato, deve essere:
• codificato = 01001111000101 Į
• elaborato
• reso disponibile

La parola Informatica deriva dai 2 termini INFORMAZIONE AUTOMATICA. Questa scienza si occupa infatti dell'elaborazione automatica delle informazioni (o meglio dei dati). Altro termine oggi molto utilizzato è ICT «Information and Communication Tecnology» cioè Tecnologia dell'Informazione e della Comunicazione. Prima di tutto il dato deve essere reso "leggibile" dalla macchina, cioè codificato. Una volta letto ed elaborato dal computer il dato è reso disponibile cioè distribuito. Es: Se ho una vecchia foto la posso solo guardare, ma se ho una foto digitale, cioè un file, ne posso fare ciò che voglio, modificarla, inviarla via mail ad un amico, duplicarla, inserirla in un documento etc.

Cristina Cazzola 1Introduzione all'Informatica

La codifica

I calcolatori elettronici si basano essenzialmente su circuiti elettrici, e di conseguenza su due stati: aperto e chiuso. Come fare allora per rappresentare tutte le informazioni ??? Gli scienziati capirono che l'unico modo per rappresentare qualsiasi dato era il codice binario che si basa sui due numeri 0 ed1. 01001001101010 Come codificare il dato per renderlo "leggibile" dalla macchina? Essendo un computer un insieme (miliardi) di contatti elettrici, i matematici decisero che il modo più naturale era trasformarli in CODICE BINARIO formato dai numeri O e 1 che rappresentano rispettivamente gli STATI SPENTO/ACCESO. Un BIT (binary digit) è l'unità minima in Informatica e rappresenta uno spazio che può avere solo o il valore 0 o il valore 1. Notiamo che già con due bit (2 cifre) riusciamo ad ottenere 4 stati ai quali possiamo associare 4 caratteri, infatti avremo le seguenti combinazioni: 00 01 10 11 cioè 22 combinazioni. Con 8 bit avremo 28 combinazioni cioè 256. Per convenzione è stata creata una tabella (Codice ASCII) che associa ad ogni numero binario di 8 bit, detto BYTE, un carattere, così da codificare tutti i 52 caratteri dell'alfabeto (minuscoli e maiuscoli), le punteggiature, i numeri, i caratteri di controllo (avanzamento pagina della stampante, etc.), caratteri accentati ed altri simboli speciali.

Cristina Cazzola 2Introduzione all'Informatica

Tabella Codice ASCII

Byte Cod. Char Byte Cod. Char Byte Cod. Byte Cod. Char 00000000 0 Null 00100000 32 Spc 01000000 64 @ 00000001 1 Start of heading 00100001 33 ! 01000001 6.5 A 01100001 97 a 00000010 2 Start of text 00100010 34 01000010 66 B 01100010 98 b 00000011 3 End of text 00100011 35 # 01000011 67 C 01100011 99 00000100 4 End of transmit 00100100 36 $ 01000100 68 D 01100100 100 d 00000101 5 Enquiry 00100101 37 % 01000101 69 E 01100101 101 e 00000110 6 Acknowledge 00100110 38 & 01000110 70 F 01100110 102 f 00000111 7 Audible bell 00100111 39 01000111 71 G 01100111 103 00001000 8 Backspace 00101000 40 ( 01001000 72 H 01101000 104 h 00001001 9 Horizontal tab 00101001 41 ) 01001001 73 I 01101001 105 00001010 10 Line feed 00101010 42 * 01001010 74 J 01101010 106 i 00001011 11 Vertical tab 00101011 43 + 01001011 75 K 01101011 107 k 00001100 12 Form Feed 00101100 44 01001100 76 L 01101100 108 00001101 13 Carriage return 00101101 45 00101110 46 · 01001111 79 0 01101111 111 O 00010000 16 Data link escape 00110000 48 0 01010000 80 P 01110000 112 P 00010001 17 Device control 1 00110001 49 1 01010001 81 0 01110001 113 q 00010010 18 Device control 2 00110010 50 2 01010010 82 R 01110010 114 r 00010011 19 Device control 3 00110011 51 3 01010011 83 S 01110011 115 S 00010100 20 Device control 4 00110100 52 4 01010100 84 T 01110100 116 t + 00010101 21 Neg. acknowledge 00110101 53 5 01010101 85 01110101 117 u 00010110 22 Synchronous idle 00110110 54 6 01010110 86 V 01110110 118 V 00010111 23 End trans. block 00110111 55 7 01010111 87 W 01110111 119 W 00011000 24 Cancel 00111000 56 8 01011000 88 x 01111000 120 x 00011001 25 End of medium 00111001 57 9 01011001 89 Y 01111001 121 y 00011010 26 Substitution 00111010 58 : 01011010 90 Z 01111010 122 Z 00011011 27 Escape 00111011 59 01011011 91 [ 01111011 123 { 00011100 28 File separator 00111100 60 01011100 92 01111100 124 1 00011101 29 Group separator 00111101 61 - 01011101 93 01111101 125 00011110 30 Record Separator 00111110 62 01011110 94 A 01111110 126 2 00011111 31 Unit separator 00111111 63 ? 01011111 95 01111111 127 Del

La tabella Ascii è oggi superata e esistono altri tipi di mappature tra cui la più diffusa è lo standard UTF-8 che permette di inserire gli alfabeti di tutte le lingue.

Cristina Cazzola 3 110 n 00001111 15 Shift in 00101111 47 01001101 77 M 01101101 109 m 00001110 14 Shift out 01001110 78 N 01101110 96 . Char 01100000Introduzione all'Informatica

L'algebra della logica o di Boole

I tre operatori logici

La loro logica: 0 and 0 = 0 0 and 1 = 0 AND 1 and 0 = 0 1 and 1 = 1 0 or 0 = 0 OR 0 or 1 = 1 1 or 0 = 1 1 or 1 = 1 0 NOT not 0 = 1 not 1 = 0 Gli operatori booleani o logici per loro natura si fondono molto bene con i numeri binari cioè con vero/falso, 0/1, on/off. I più importanti sono: L'and accetta due input e restituisce un output secondo la tabella riportata nel disegno, cioè mi restituisce 1 se e solo se i due ingressi sono entrambi 1. L'or invece mi restituisce falso cioè 0 se e solo se entrambi gli ingressi sono falsi. Il not inverte il valore dell'input. Pensiamo ad un parallelo in elettronica: l'and corrisponde a due interruttori in serie, l'or a due interruttori in parallelo e il not ad un invertitore.

A B AND la lampadina si accende se entrambi i contatti sono chiusi A OR la lampadina si accende se almeno un contatto è chiuso B

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Esempio applicativo dell'algebra di Boole

Occhial Baffi Scarpe Cappello Maschera Cane Immaginiamo di dare una festa in maschera e di dover dare delle condizioni che devono verificarsi affinché l'invitato possa essere ammesso o meno. Prima di tutto l'invitato deve avere occhiali e baffi; inoltre deve avere o le scarpe da pagliaccio o un cappello da pirata. Può comunque non avere niente di tutto questo ma avere una maschera intera. Se si presenta con un cane non può entrare. Immaginiamo di dare ad un portiere messo a selezionare gli ospiti una tastiera con i tasti corrispondenti a occhiali, baffi, cappello, scarpe, maschera intera e cane e dirgli che se l'elemento è presente nell'ospite deve schiacciare il tasto corrispondente (cioè dare 1 come input) altrimenti no (cioè dare 0 come input). Se il computerino darà esito positivo, cioè l'uscita finale sarà un 1, l'ospite potrà entrare altrimenti no. Dentro a questo computerino ci sarà lo schema logico illustrato e l'output, se gli input saranno dati correttamente, sarà sempre giusto. Questo è un esempio molto semplice, ma il computer funziona proprio seguendo miliardi di schemi logici.

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Cos'è un computer?

Web Comptes Selfware 30 X Hardware Software

Con il termine Hardware si indicano tutte le parti del computer che si possono toccare, vedere, che hanno quindi una certa consistenza. Il Software è quella componente immateriale che è rappresentata dai programmi che ci permettono di elaborare i dati inseriti nel modo che più ci serve e ci piace.

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Hardware

Scheda Madre e Periferiche

Alcune Periferiche L'Hw si distingue in Scheda Madre(Mother Board) e Unità Periferiche. La Scheda madre è il componente principale di un PC; occupa molto spazio nel case ed è dotata di circuiti integrati che hanno il compito di collegare fra loro gli altri componenti del sistema. Alloggiati sulla scheda madre è possibile trovare componenti quali la CPU, la memoria RAM, l'insieme di unità di memoria ROM che contengono il BIOS, le schede grafiche e di rete. Unità Periferiche: dispositivi hardware con funzione di interfaccia tra l'utilizzatore, che può essere una persona o un'altra macchina, e l'elaboratore. Le periferiche si distinguono in:

• periferiche interne: poste all'interno del case del computer. Ad esempio la scheda video, la scheda audio, le unità di massa come gli hard disk o i lettori e masterizzatori CD-ROM e DVD;
• periferiche esterne: poste all'esterno dela case del computer. Ad esempio la stampante, la tastiera, il mouse, lo scanner, il monitor;

e in:

• periferiche di input: necessarie per l'immissione dei dati
• periferiche di output: permettono la fruizione da parte dell'utente dei dati elaborati
• periferiche di input e output: in uno stesso dispositivo racchiudono funzionalità sia di ingresso che di uscita di informazioni

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Ancora sulle Periferiche

Monitor case Casse 0 Mouse Tastiera Le periferiche quindi sono i vari dispositivi (inclusi i sensori) usati per inserire nel computer informazioni ed istruzioni, da immagazzinare o calcolare, e per trasmettere i dati processati a un operatore umano o, in alcuni casi, ad una macchina controllata dal computer. Tali dispositivi costituiscono l'equipaggiamento di periferica dei moderni sistemi digitali computerizzati. Un dispositivo di input converte i dati e le istruzioni in entrata in uno schema di segnali elettrici in codice binario, comprensibili dal computer digitale. Un dispositivo di output inverte il processo, traducendo i segnali digitalizzati in una forma intelligibile all' utente. I dispositivi di input includono strumenti per la scrittura come la tastiera; dispositivi portatili come il mouse, la trackball, il joystick, penne speciali con un pad sensibile alla pressione; e i microfoni. Comprendono inoltre sensori che forniscono al computer informazioni circa il loro stato (temperatura, pressione, ecc.). Un altro meccanismo di entrata diretta è lo scanner a laser ottico, usato nei punti vendita dei negozi, il quale può leggere i dati in codice a barre. I dispositivi di output includono lo schermo del video (sia a tubo catodico che a cristalli liquidi), stampanti a getto d'inchiostro e laser, altoparlanti e dispositivi come valvole di corrente che controllano la macchina, spesso in risposta al calcolo di dati da parte del computer (dispositivi per il monitoraggio delle attività). Alcuni dispositivi, come lo schermo sensibile al tatto, possono fungere sia da input che da output. Altri esempi sono i dispositivi che consentono la trasmissione e la ricezione di dati tra computer, come i modem e le interfacce network. Infine molti dei dispositivi ausiliari di immagazzinamento dati, come ad esempio l'hard disk, i floppy disk, i dischi a supporto ottico (CD-ROM, DVD-ROM), funzionano anch' essi come dispositivi sia di input che di output.

Cristina Cazzola 8