Libro 1 – Capitolo 1 – Concetti di base dell’informatica

Capitolo 1

Terminologia informatica

Oggi quando si parla di informatica, e specialmente per gli addetti ai lavori è molto importante conoscere e utilizzare correntemente la terminologia informatica, spesso con difficoltà in quanto molti termini coniati dall’informatica sono in lingua inglese.
La parola “Informatica” è l’unione di due parole “informazione” e “automatica”, quindi il significato attribuito a tale termine è elaborazione automatica dell’informazione.
Il termine “elaborazione” non è necessariamente collegato all’informatica.
Per definizione l’elaborazione è un procedimento che porta alla trasformazione di informazione.
Per comprendere meglio poniamo di voler risolvere un semplice problema di matematica, la procedura che permette di giungere alla soluzione del problema è un esempio di elaborazione.
L’elaborazione si occupa quindi di trasformare delle informazioni note in altre (ad esempio i dati noti del nostro problema), in altre informazioni (i risultati dell’elaborazione).
Si riferisca alla figura 1.1, ove i dati conosciuti sono trasformati attraverso un procedimento non necessariamente noto in risultati.

nuovo elemento l’elaboratore o esecutore, a cui è delegato il computo di eseguire il procedimento per giungere alla soluzione del problema.
L’elaboratore, può essere manuale (ad esempio una persona che esegue il procedimento per giungere alla soluzione di un problema di geometria o di matematica) o un esecutore automatica detto anche “Calcolatore”.
Chiariamo subito, come vedremo in seguito che il termine “PC” traduzione di “Personal Computer”

Leggi tutto

rappresenta una parte molto ridotta dei tipi di calcolatore esistenti, i due termini sono usati indistintamente, poiché il “PC” è il tipo di calcolatore maggiormente diffuso.
Questo discorso sarà ripreso più avanti nel capitolo 2, ove saranno introdotti i principi base della risoluzione dei problemi, e si farà spesso riferimento ai termini elaborazione, dati e informazioni.
Il termine ICT invece, indica “Information Communication Techonology” tutto questo a che fare con la tecnologia dell’informazione e la comunicazione.
All’inizio dell’era informatica, iniziata approssimativamente negli anni 50, con i primi calcolatori ad uso di grosse aziende, l’informatica era rivolta ad un uso confinato solo all’interno dell’ambito, ove i calcolatori, erano disponibili, come grandi aziende, e mondo accademico.
Negli anni 70, con l’avanzare della guerra fredda gli Stati Uniti, cominciarono a sviluppare una prima rete di comunicazione militare di autodifesa da minacce nucleari sovietiche. Anche i russi fecero altrettanto, anche se molte delle tecnologie utilizzate all’epoca sono coperte da segreto militare, ma entrambi compresero che le potenzialità dell’uso dell’informatica aumentavano enormemente se si permetteva, ai calcolatori di comunicare a distanza fra di loro. Negli anni 80 e 90 nasce la posta elettronica e poi la rete Internet, che cominciò ad essere utilizzata prima dalle università a scopi di ricerca, poi dalle grandi multinazionali, fino a diffondersi su scala planetaria, con l’apice di utilizzo dei giorni nostri.
Quindi ICT sta ad indicare l’elaborazione e la trasmissione delle informazioni a distanza. Oggi qualunque progetto informatico, non può non tenere conto di questa peculiarità, se pensiamo allo sviluppo di un qualunque tipo di progetto software senza dotarlo di funzionalità di comunicazione, con il mondo esterno e/o adiacente (penso alle app che usano NFC e Bluetooth), il risultato sarà inevitabilmente perdente in partenza.
Una definizione univoca del termine ICT non esiste, ma in sintesi attraverso l’uso delle ICT le persone possono elaborare in modo automatico le informazioni e trasmetterle a distanza attraverso le reti di comunicazioni. Internet è la principale rete di comunicazione.
Lo sviluppo di tecnologie ICT, ha portato la diffusione di:

  • Servizi al cittadino come l’accesso ai portali previdenziali, prenotazioni di visite mediche, esami diagnostici, servizi per l’accesso all’istruzione come le iscrizioni online nelle scuole statali. Poi ci sono servizi al cittadino privati come e-banking, i servizi di commercio elettronico, l’istruzione a distanza FAD o e-learning.
  • Servizi alle imprese accesso ai servizi pubblici per:

    – Operazioni con le amministrazioni pubbliche (fisco, previdenza, sicurezza sul lavoro, camera di commercio) oppure a servizi privati come corporate banking, commercio elettronico Business to Business ovvero fra fornitori, o Business to Consumer fornitore o cliente.
  • Cloud Computing: Nuova sistema che permette agli utenti di operare attraverso la rete internet con dei desktop virtuali e applicazioni virtuali, su uno storage remoto tutto via web sicuro e affidabile. Esempi di queste piattaforme sono Office365 e Google Docs.
  • Posta Elettronica e Messaggistica:
  • – Servizi tradizionali di Internet sono la posta elettronica anche nella sua variante certificata, e la messaggistica che si divide in messaggistica sincrona e asincrona. La messaggistica sincrona sono i programmi di video conferenza, Instant Messaging come Skype, Google Meet, Cisco Web Ex. La messaggistica asincrona è rappresentata dai social network, da chat e forum online.
  • Mobile Computing: con questa terminologia si suole indicate, la possibilità data agli utenti di dispositivi mobili (smartphone, tablet) di utilizzare tutti i software di produttività e di comunicazione in remoto con connessione sempre attiva.
  • Software di automazione di ufficio: Sono applicazioni software classiche per l’ufficio come Microsoft Office, Open Office, Software di contabilità e gestionali.Hardware e Software

Hardware

insieme delle componenti del sistema di elaborazione. L’hardware si classifica in tre grosse classi secondo la definizione di macchina elaborativa data da Von Neumann:
La struttura della macchina di Von Neumann sotto riportata

Schema del Computer secondo Von Neumann

Nello schema i vari dispositivi hardware sono collegati mediante un Bus condiviso e suddiviso in tre sotto tipologie: bus dati, indirizzi e controllo. L’idea alla base è che le informazioni per poter essere trasferite e spostate da un dispositivo ad un altro hanno bisogno degli indirizzo o “locazioni” di memoria ove essi saranno letti e scritti. Il bus di controllo provvede a gestire la comunicazione in modo sincronizzato e evitando eventuali violazioni di accesso multipli al bus stesso. La trattazione è volutamente sintetica, poiché l’obiettivo principale del libro è quello di acquisire nozioni di informatica generale, e di approfondire la parte che riguarda la risoluzione dei problemi e il linguaggi di programmazione.
Le classi di dispositivi sono collegate fra loro mediante il BUS che sono linee di collegamento fisiche.

  • CPU o Processore ha il compito di elaborare tutte le informazioni, e di eseguire i programmi, nonché coordinare le attività del sistema di elaborazione per gestire i eventuali condizioni di errori, e di far fronte alle richieste delle altre componenti.
  • Memoria Centrale RAM memoria ad accesso casuale per la memorizzazione temporanea delle informazioni.
  • Dispositivi di Input/Output per la comunicazione uomo macchina. Per dispositivo di Input si intende un dispositivo che consente all’utente di inserire dati ne calcolatore. I dispositivi di Output consentono di visualizzare all’utente i risultati dell’elaborazione da parte del calcolatore.

I calcolatori oggi si classificano in varie tipologie:

I calcolatori si classificano in:

  • Desktop ovvero computer da scrivania

dotato di ottime capacità di elaborazione, utile per uso domestico, piccolo ufficio, azienda. Costituito da un Case (al suo interno sono presenti CPU, RAM, Dischi e altri dispositivi come la scheda video, di rete, ecc.), mouse, tastiera, e monitor.

  • Laptop ovvero computer portatili per chi viaggia, per ambienti di lavoro piccoli

dotato di ottime capacità di elaborazione, utile per uso in mobilità con tutta la potenza elaborativa necessaria, grande autonomia in batteria, leggerezza circa 1,5 Kg per alcuni modelli detti ultrabook.

  • Tablet per uso in mobilità in qualunque situazione, dotati di schermi touch di 12,10,7 pollici garantiscono l’accesso alla rete Internet e l’uso di applicazioni dette App per la produttività, messaggistica e altro. Consigliato per usi brevi e non impegnativi.

I Tablet sono stati sviluppati da grandi case produttrici come Apple, Samsung, Google e Microsoft. Ciascuno di loro ha scelto un proprio software di base secondo questa tabella riportata sotto

Casa produttriceSistema installato
AppleIOS
Samsung e GoogleAndroid
Microsoft*Windows 10/11

*Microsoft in realtà aveva distribuito un sistema operativo noto come windows RT, che non ha avuto molto riscontro sul mercato ed è stato abbandonato

  • Smartphone apparati per la comunicazione mobile con schermi touch fino a 5 pollici, grande uso in mobilità mediante applicazioni dette App
  • Altri dispositivi connessi e sono i lettori audio MP3 per la riproduzione di brani in formato MP3, le fotocamere digitali intelligenti, dotate di software per modifica e il ritocco di immagini, video, per la trasmissione e condivisione istantanea delle immagini e dei video.

Le componenti Hardware fondamentali secondo il modello di Von Neumann

Il Processore o CPU

  • CPU unità centrale di elaborazione.
    Le prestazioni si misurano in Hertz e suoi multipli, e in numero di byte che esse elaborano in un solo ciclo operativo (ciclo di clock). Le CPU oggi sono a 32 bit e 64 bit, questo vuole dire che a parità di frequenza di funzionamento esistono CPU in grado di eseguire molte più istruzioni contemporaneamente.

Sono realizzate con basette di silicio e al suo interno hanno migliaia di circuiti miniaturizzati.

Memorie RAM

  • La memoria RAM Random Access Memory è una memoria veloce che mantiene i dati e i programmi durante il funzionamento del calcolatore. All’arresto del calcolatore i suoi dati sono cancellati. L’unità di misura delle capacità di memoria è il byte, i suoi multipli sono:
  • Kbyte 1024 Byte
  • Mbyte 1024 Kbyte
  • Gbyte 1024 Mbyte

La memoria RAM è detta ad accesso casuale in quanto il tempo che il dispositivo impiega per prelevare e scrivere i dati, è indipendente dalla posizione. La struttura della memoria RAM è a griglia ovvero le locazioni di memoria sono organizzate in una griglia costituita da celle. Ciascuna cella è individuata da un indirizzo di memoria che viene fornito dalla CPU sul BUS. Inoltre la capacità di memoria influenza le prestazioni di calcolo. Più memoria è installata, più il calcolatore è veloce nell’elaborazione.

Memorie di Massa (dette anche secondarie, permanenti o ausiliarie)

  • Le memorie di massa sono così definite per la loro enorme capacità di memoria da qualche Gbyte a diversi Tbyte migliaia di Gbyte, e sono permanenti conservano i dati per un tempo indefinito.
  • Sono raggruppate in base al meccanismo di memorizzazione:
  • Magnetiche
  • Ottiche
  • Opto Magnetiche
  • Stato Solido Le memorie magnetiche sfruttano la magnetizzazione di materiale ferroso al passaggio della corrente le principali sono:
  • Hard disk memoria interna al computer costituito da una serie di piatti ferromagnetici su cui una testina legge e scrive. Su di esso è installato il sistema operativo e i programmi. Sono molto veloci e hanno capacità oggi fino a 4Tbyte per dispositivo.

Le unità magnetiche sono anche removibili come:

Hard disk removibili

  • Unità a nastro e/o dat per Backup dei dati copie di sicurezza (da diversi Gbyte) ma non utilizzate se non per scopi di backup.
  • Hard disk removibili collegabili via USB, Firewire
  • Unità a nastro e/o dat per Backup dei dati copie di sicurezza (da diversi Gbyte) ma non utilizzate se non per scopi di backup.

Le unità SSD acronimo di Solid State Disk utilizzano delle celle a semiconduttore per la memorizzazione. Hanno dei tempi risposta elevatissimi, e buone capacità di memoria anche se il loro costo è più elevato.

  • Esse sono classificate in memorie:
  • Flash rimovibili Pen Drive USB, Schede SD, MMC, Compact Flash delle capacità fino a 128 Gbyte
  • SSD Drive Unità a disco interne con capacità dai 16 Gigabyte a qualche Terabyte.


Le unità ottiche usano un meccanismo ottico e sono classificate in:

  • Unità CD-ROM/CD-RW con capacità di 700Mbyte, la sigla CD-ROM identifica un unità di leggere soltanto i supporti, mentre la sigla CD-RW viene denominata masterizzatore in grado di scrivere sui supporti ottici (CD-R) oppure di cancellarli e riscriverli (CD-RW).
  • Unità DVD-ROM/DVD-RAM/DVD-RW a singolo strato o doppio strato la capacità varia dai 4,7Gbyte agli 8.4Gbyte nel doppio strato. Anche i DVD possono essere scritti e riscritti a seconda degli standard DVD-R, DVD+R sono scrivibili una sola volta, mentre i supporti DVD-RW sono riscrivibili.
  • Unità Blu-Ray con capacità di 30/50Gbyte per supporto

Concetto di periferica

Un dispositivo hardware è definito periferica, quando è aggiuntivo al calcolatore, ovvero non è necessario per il funzionamento del calcolatore.
Le periferiche possono essere interne o esterne al calcolatore, in particolare:

  • Sono dette periferiche integrate quando sono interne al calcolatore, o ne fanno parte come componenti fisse, esterne quando sono collegate all’esterno del CASE.
  • Esse sono classificate in periferiche di Input/Output:

Stampanti Laser/Inchiostro/Aghi/Termiche per la stampa su carta (Output).

La stampante è una periferica di Output, in quanto riproduce su carta le informazioni presenti nel calcolatore, in due formati distinti testo e immagini. Una lettera scritta al computer, viene stampata con l’uso di un set di caratteri disponibili sulla stampante (Font), mentre un’immagine che può rappresentare uno schema tecnico, una foto, un disegno come matrice di tanti piccoli punti (detti dot), secondo le modalità tecniche di stampa che sono distinte fra loro.

La distinzione tecnica, sta nel metodo di stampa che è diverso. Nella stampante Laser viene utilizzato un fascio di laser che attraverso uno specchio rotante che riflette su un tamburo elettrizzato, e che scarica l’elettricità ove colpito dalla luce. L’elettricità statica attira una polvere (toner) che si imprime sulla carta.
Le stampanti a getto di inchiostro usano una testina fatta di microscopiche fessure ugelli che passando attraverso di esse ad alta velocità si imprimono sul foglio.
Le stampanti ad aghi sono invece costituite da una testina fatta di aghi microscopici che conficcandosi su un nastro di inchiostro parallelo alla carta realizzano la stampa. Le stampanti hanno delle caratteristiche standard che ne individuano le caratteristiche:
– Risoluzione dot per inch DPI (punti per pollice)
– Formato Carta A4/A3/B5 ecc.
– Connessione al calcolatore tramite USB/Paralella/Rete/Wi-Fi
– Velocità di stampa espresso in pagine al minuto o caratteri a secondo (cps) per le stampanti ad aghi.

Stampanti 3d

Da qualche anno hanno fatto ingresso nel mercato le stampanti 3d, dispostivi di stampa che permettono di stampare modelli tridimensionali di oggetti di materiali riciclabili,in questo modo il progettita consente alle aziende di realizzare prototipi prima di iniziare la produzione del prodotto definitivo.

Monitor e Touchscreen

  • Schermi pannelli oggi LED/LCD con eventualmente funzioni anche touch (Output)
    Sono caratterizzati da una diagonale per la dimensione espressa in pollici, dalla risoluzione massima espressa in pixel, dalla modalità di collegamento al calcolatore. Alcuni monitor sono oggi anche touch rispondono al tocco.

Tali dispositivi sono di Output e anche di Input, nel caso in cui lo schermo è sensibile al tocco.

Scanner

Sono dispositivi di Input che consentono la digitalizzazione di pagine stampate su carta in formato digitale, sia per stampati in formato immagine, che in formato testo. E’ possibile, attraverso un software specifico denominato OCR di effettuare il riconoscimento ottico dei caratteri stampati sulla carta.
Le caratteristiche principali sono:

Risoluzione espressa in DPI (Punti per Pollce)
– La dimensione della superfice di scansione A4/A3
– La profondità di colore espressa in bit
– Le modalità di collegamento al calcolatore
– La presenza o meno del caricatore automatico di fogli ADF

Oggi esistono, dei dispositivi ibridi chiamate Stampante Multifunzione, che consentono sia la stampa su carta, sia l’acquisizione immagini mediante uno scanner integrato nella stampante.

Dispositivi di puntamento
Sono periferiche, che consentono il puntamento del mouse sullo schermo, e sono dispositivi di Input.
I più diffusi sono:

  • Mouse/Trackpad per il puntamento del mouse
    Sono dispositivi di puntamento, che consentono di spostare il mouse sullo schermo alcuni sono integrati nei notebook detti trackpad e touchpad, altri sono esterni.

Altri dispositivi di Input

  • Webcam video camere per l’acquisizione di video e trasmissione su Internet.
  • Altoparlanti e microfono che servono per udire i suoni, o registrare la voce o altro audio sul computer mediante la scheda audio
  • Docking station usata per i portatili e Tablet per espandere le possibilità di collegare altre periferiche al calcolatore
  • La tastiera che consente all’utente la digitazione di testo. Sono in genere costituite da 105/108 tasti e di vari formati layout in base all’uso e alla nazionalità. Infatti cambia anche la disposizione dei tasti.

Porte di comunicazione

Per connettere le periferiche esterne, il calcolatore dispone di alcuni connettori posizionati sull’unità centrale, le più diffuse sono:

  • USB multiuso negli standard 1.1/2.0/3.0 fino a 400 Mbit/s, inoltre è possibile realizzare una catena di periferiche in cascata (fino a 127)
  • HDMI per periferiche video fino a 4.95/10.2 Gbit/s nello standard 1.3
  • Seriale e Parallela vecchi standard che consentono la comunicazione in modo sequenziale dei bit (seriale) e o in gruppi di byte su delle linee di trasmissione indipendenti.
  • Firewire standard introdotto da Apple con velocità di trasferimento fino a 400/800 Mbit/s

Il Software

Il software è la parte logica del calcolatore ovvero l’insieme delle istruzioni, che devono essere processate dall’elaboratore per eseguire un compito specifico.
Molti confondono software e programmi con la stessa tipologia di entità, per comodità di interpretazione dei non addetti ai lavori, ovvero da parte di persone che usano il calcolatore come utenti. Nell’ambito degli l programma è una sequenza di operazioni che serve all’esecuzione di un compito specifico, mentre il software è composto da più programmi. Ad esempio se si considera un software come il programma di elaborazione testi, esso è composto da una miriade di funzioni, che sono attivabili di volta in volta secondo le necessità dell’utente.

  • I software di classificano in:
  • Software di base o sistemi operativi che servono all’utente per dialogare con la macchina e viceversa. Il sistema operativo ha anche le funzioni di supervisionare il funzionamento del calcolatore nelle sue parti hardware, segnalando quando opportuno eventuali malfunzionamenti. Inoltre deve gestire in modo ottimale le componenti hardware a disposizione.
  • Software applicativo che permettono all’utente di essere produttivo di utilizzare il calcolatore per eseguire delle attività. I software applicativi sono classificati in categorie. Enumerarle tutte è difficile. Le principali categorie sono:
  • Software di automazione di ufficio per l’elaborazione di testi, fogli elettronici, presentazioni
  • Archiviazione Database
  • Computer Grafica per la manipolazione di immagini, o per la progettazione assistita CAD
  • Multimediali per la gestione del multimedia. Un contenuto multimediale è composto da più di una componente testo, video e audio insieme, azioni interattive.
  • Software ludici giochi
  • Software di utilità programmi per la compressione e la gestione evoluta dei files e cartelle, Antivirus per la protezione del calcolatore da minacce informatiche
  • Software di comunicazione come per la posta elettronica, la chat, la videoconferenza

La classificazione sopra esposta, non è unica, si basa su un criterio in base a quelli maggiorenti diffusi.
I software possono essere installati sul proprio computer o disponibili online. E’ l’innovazione degli ultimi anni la possibilità di usare dei software sul web, senza installarli sul proprio computer, anche al fine di memorizzare i files su una cartella remota condivisa. Tali soluzioni offrono una disponibilità continua dei dati e delle applicazioni. Esempi importanti di tali soluzioni sono Google Docs e Office 365.

Software di base – Sistema operativo


Il sistema operativo è l’insieme dei programmi che consento all’utente di comunicare con la macchina, di controllare il corretto funzionamento dell’hardware, e di ottimizzare il funzionamento dello stesso.
Il Sistema operativo deve gestire in modo ottimale le risorse hardware (CPU, Memoria RAM, Periferiche), e le risorse logiche (i files), e deve possedere un’interfaccia di utilizzo verso l’utente o testuale o grafica (GUI Graphic User Interface). Tutti i sistemi operativi, possiedono la dualità nell’uso dell’interfaccia, demandando l’uso della riga di comando ad utenti più esperti, mentre l’interfaccia grafica ad utenti non esperti.
I sistemi operativi più diffusi per i computer sono:

  • Per ambienti Desktop (ovvero tutte i calcolatori che non sono tablet e smartphone)
  • Windows Xp/Vista/7/8/10/11

Le ultime versioni prevedono il funzionamento su computer a 32 e 64 bit

  • Apple Mac OSX

Sistema di casa Apple con forte propensione all’elaborazione multimediale funziona solo su architetture hardware Apple

  • Linux nelle sue varie distribuzioni
    Sistema operativo Open Source adatto a vari usi sia in ambito domestico che professionale, con varie distribuzioni alcune finalizzate a scopi specifici.
  • Per i dispositivi mobili:
  • Windows Phone, Android, iOS

Software applicativi
Gli utenti per poter utilizzare il calcolatore, in modo produttivo devono disporre, di software aggiuntivi sul calcolatore denominati software applicativi, alcuni liberamente fruibili, altri a pagamento.
Alcune tipologie di software sono:

  • Suite di Ufficio come Microsoft Office, LibreOffice. La prima è una suite della Microsoft commerciale, la seconda open source-
  • Software di comunicazione come i software per la posta elettronica come Windows Live Mail e software per l’Instant Messaging come Skype la video chiamata, le telefonate via Internet,
  • Software online per il social network come Google Plus, Hangout, Facebook
  • Software l’elaborazione multimediale per creare contenuti multimediali come le varie suite Adobe
  • Software per il design CAD2D, CAD3D, CAM come Autocad

Il termine “EULA” (End User License Agreement) , o “Contratto con l’utente finale”
I software sia di base, che applicativo, come anticipato, possono essere gratuiti, o a pagamento, i produttori di software rilasciano gli stessi con delle licenze d’uso che indicano in modo chiaro, all’utente finale, che tipo di uso è possibile fare con il software. Tipicamente un software a pagamento non può essere installato su più calcolatori (ove non espressamente previsto sia dalla licenza che dalle abilitazioni tecniche necessarie) e non è cedibile a terzi. Altro discorso riveste invece, il software gratuito che si divide in Software Freeware e Open Source. La differenza sostanziale fra le due tipologie di licenze, sta nel fatto che nel primo caso posso liberamente distribuire e utilizzare il software, nel secondo caso, se dispongo di competenze tecniche è possibile modificare il software per personalizzarlo secondo le proprie esigenze a patto di condividere le modifiche con la comunità degli sviluppatori open source.

Il documento che esplicita le modalità d’uso del software è la licenza o EULA End User License Agreement sono le condizioni di utilizzo di un software che l’autore e/o l’azienda stabiliscono per l’uso del software. Quindi il produttore permette l’uso del software, senza vendita.

  • La licenza può prevedere:
  • Uso gratuito o a pagamento del software
  • Numero di installazioni possibili
  • Servizi di supporto all’uso del software

Le licenze contengono informazioni sulle modalità d’uso del software da parte degli utenti.

Le licenze si suddividono in:

  • Commerciali a pagamento, e quindi il software può essere utilizzato solo da chi ha acquistato il software
  • Shareware e Demo: licenze in versione di prova, demo, con funzionalità limitate rispetto al software completo da acquistare
  • Freeware liberamente utilizzabile, ma non modificabile manca il codice sorgente
  • Open Source riutilizzabile, modificabile, insieme al software è distribuito anche il codice sorgente, a patto di mantenere i requisiti software open source.