9 maggio 2006 - Lezione 1 - L.Int.Ar

Elementi di Informatica
Claudia Raibulet
[email protected]
Didattica
Orario lezioni
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Lezioni
• Martedi’
• Mercoledi’
• Giovedi’
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Ricevimento
• Martedi’
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13:30 – 15:30
13:30 – 15:30
13:30 – 15:30
16:00 – 18:00
Contatto
• [email protected]
• U7, 4 piano, stanza 427
Laboratorio
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2 turni: A e B
Turno A: Dott. Paolo Mereghetti
Turno B: Dott. Luigi Ubezio
Edificio U16 – Terzo Piano
Via Thomas Mann, 8
Orario laboratori - Turno A
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Lab1: lunedi’ 15 maggio, ore 14:00 – 18:00
Lab2: venerdi’ 26 maggio, ore 9:30 – 13:30
Lab3: lunedi’ 29 maggio, ore 14:00 – 18:00
Lab4: venerdi’ 16 giugno, ore 14:00 – 18:00
Lab5: lunedi’ 19 giugno, ore 9:30 – 13:30
Lab6: lunedi’ 26 giugno, ore 9:30 – 13:30
Orario laboratori – Turno B
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Lab1: lunedi’ 15 maggio, ore 10:00 – 13:00
Lab2: mercoledi’ 24 maggio, ore 13:30 – 16:30
Lab3: venerdi’ 26 maggio, ore 14:30 – 17:30
Lab4: lunedi’ 29 maggio, ore 9:30 – 12:30
Lab5: venerdi’ 9 giugno, ore 9:30 – 13:30
Lab6: venerdi’ 16 giugno, ore 9:30 – 13:30
Lab7: venerdi’ 23 giugno, ore 9:30 – 13:30
Obiettivi
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Conoscere le nozioni fondamentali dei sistemi
di elaborazione e del software di base.
• hardware e software
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Scrivere semplici algoritmi
Supporto
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Sito del corso:
• http://www.lintar.disco.unimib.it/space/Formazione/Didatti
ca/InfoBio2006
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Libro:
• Informatica arte e mestiere, Ceri, Mandrioli,
Sbattella, McGraw-Hill, 2004
Programma del corso (I)
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Introduzione (Cap. 1)
Architettura dell’elaboratore (Cap. 2):
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L’architettura funzionale
L’Unita’ Centrale di Elaborazione (CPU)
Memoria centrale e memoria di massa
Dispositivi di Input/Output
Rappresentazione dell’informazione nel
calcolatore (Cap. 11):
• Rappresentazione dei numeri
• Rappresentazione dei caratteri
• Rappresentazione delle immagini
Programma del corso (II)
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La soluzione algoritmica dei problemi (Cap. 5 e 6):
• Operazioni primitive, esecutori, algoritmi
• Progettazione degli algoritmi e loro rappresentazione
• Programmazione strutturata: le strutture di controllo
fondamentali: sequenza, selezione e iterazione
• Linguaggi di programmazione
• Interpreti e compilatori
Programma del corso (III)
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L’organizzazione dei dati (Cap. 14):
• Le strutture di dati fondamentali
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L'architettura dei sistemi informatici (Cap. 13 e 15)
• Sistemi operativi
• Sistemi distribuiti e reti di calcolatori
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Internet (Cap. 16)
Evoluzione dell’informatica (Cap. 19)
Che cos’e’ informatica?

Possibile definizione:
• La scienza della rappresentazione e
dell’elaborazione dell’informazione.
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Tecnologie e strumenti formali per l’aquisizione,
la rappresentazione, il trattamento automatico, la
trasformazione e la comunicazione di
informazioni
INFORMAione automaTICA
Che cos’e’ informatica?


Elaboratore = un sistema per l’elaborazione
automatica delle informazioni
Risorse per la realizzazione automatica di compiti:
• Hardware – la struttura fisica prende il nome di
hardware
• Software – l’insieme di tutti i programmi che
permettono di utilizzare l’elaboratore si chiama
software
Informatica: Hardware + Software
Hardware & Software
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Hardware HW:
•
•
•
•
componenti fisici
circuiteria
periferiche
dispositivi

Software SW:
• Programmi, dati e
informazioni
Hardware & Software
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
L’Hardware è la parte del
computer che puoi prendere a
calci.
Il Software è quella contro cui
puoi solo imprecare.
Evoluzione dell’elaboratore

Obiettivo:
• Definire una macchina per il calcolo automatico
(calcolatore)

Due tipi differenti di calcolatori:
• Meccanici
• Digitali
Calcolatori meccanici
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1642 - Calcolatore Meccanico di Pascal
• Primo prototipo di macchina di calcolo (Pascalina)
• Addizioni e Sottrazioni
• Pascal la progettò all’età di 19 anni per agevolare il lavoro
del padre che era funzionario del fisco
Calcolatori meccanici

1650 - Regolo calcolatore del matematico inglese
Gunter
• Esegue moltiplicazioni, divisioni ed operazioni
complesse utilizzando scale logaritmiche.
Calcolatori meccanici

Fine 1600 – calcolatore meccanico di Leibniz
• Moltiplicazioni e divisioni
Calcolatori Meccanici Programmabili
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Inizio 1800 – matematico e ingegnere inglese Babbage costrui
la prima macchina programmabile (l’antenato del moderno
calcolatore elettronico)
• Operazioni complesse
• Osservazione: progetto estremamente
innovativo, ma la complessita’ e la
precisione richiesta per i suoi meccanismi
e la mancanza dei fondi resero impossibile
la realizzazione concreta di tale strumento
• Ada Augusta Byron, figlia del poeta
George Byron, collaboro’ con Babbage
seguendo i progetti della macchina analitica
e arricchendo con numeroi ed importanti
contributi il concetto di programmazione
Calcolatori Meccanici Programmabili
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1930 – Zi di Zuse
• Calcolatore a relè (dispositivi atti ad effettuare, mediante
opportuni segnali di comando, operazioni di connessione,
interruzione e commutazione fra circuiti elettrici)
• I suoi calcolatori andarono distrutti con il bombardamento
di Berlino nel 1944
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Fine 1930 – Atanasoff e Stibbitz
• Condensatori per la memoria
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1944 – Mark I di Aiken
• Realizza l’idea di Babbage utilizzando i relè invece degli
ingranaggi meccanici
Calcolatori digitali

1943 - Colossus di Turing
• macchina segreta usata dagli inglesi durante il periodo
bellico per decodificare i messaggi che i tedeschi
inviavano ai propri sottomarini
o

segreto per 30 anni
1946: Electronic Numerical Integrator and
Computer (ENIAC) di Eckert e Mauchley
• utilizzato per sostituire centinaia di donne americane che
manualmente calcolavano le tabelle di puntamento per
l’artiglieria pesante
Macchina di Von Neumann

Macchina di Von Neumann
• 1952 - IAS di Von Neumann
o
o
primo calcolatore con programma in memoria
aritmetica decimale sostituita con l’aritmetica binaria
Memoria
Unità di controllo
ALU
accumulatore
input
output
Prima generazione
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Anni ‘50
Dominata dallo sviluppo dei calcolatori
Obiettivo: esecuzione di un altissimo numero di
calcoli numerici per elaborazioni scientifiche
Calcolatori di dimensioni enormi
Programmazione in linguaggio macchina
Problemi di ricerca relativi alla traduzione
automatica
Seconda generazione
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1948 - i transistor sono inventati ai Bell Labs. Bardeen,
Brattain e Shockley vincono il premio Nobel
Hardware dedicato ad uno specifico software (Algol
60)
Fino ad ora l’hardware era al centro dell’attenzione ->
l’attenzione si sposta sull’ingegneria del software
Sviluppo dei linguaggi di programmazione di alto
livello
Cresce la potenza del calcolatore – come gestire tale
potenza? -> tramite i sistemi operativi
Operazioni effettuate in parallelo all’interno della CPU
Terza generazione
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1958 – Invenzione dei circuiti integrati (dispositivi
elettronici costituiti dall'integrazione di un circuito
elettronico su di un substrato che può essere ceramico o
semiconduttore)
Costruzioni di calcolatori più piccoli, più veloci e meno
costosi -> nasce il personal computer
L’attenzione si foccalizza sui metodi di progettazione sia
del hardware che del software
Definizione piu’ rigorosa del significato dei programmi e
una verifica piu’ affidabile della loro correttezza
Quarta generazione
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VLSI (Very Large Scale Integration)
• Milioni di transistor in un unico chip
• 1980, ognuno può acquistare un calcolatore (PC)
• IBM 8088, costruito con soli componenti esistenti
o
o
progetto reso pubblico per aumentare il numero dei componenti
compatibili
nascono i “cloni” di altre aziende
• Storia “Moderna”:
o
INTEL, MICROSOFT,
MS-DOS, OS/2, WINDOWS
Il futuro
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Calcolatori Miniaturizzati
• palmari, cellulari, ...
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Calcolatori Pervasivi
• calcolatori invisibili, onnipresenti, comunicanti ed
intelligenti

DNA computing
• molecole di DNA come materiale per costruire i computer
del futuro
• integrazione tra computer ed esseri viventi
L’impatto dell’informatica
sull’individuo e sulla societa’
?