il computer - lettere.uniroma1.it

SISTEMI INFORMATICI PER LA
GESTIONE DEI BENI CULTURALI
Luciana Bordoni
[email protected]
A.A. 2012-2013
Orario del corso



Lunedì 12:00-14:00
Mercoledì 12:00-14:00
Giovedì 10:00-12:00
 Aula
G. Levi della Vida
Argomenti trattati nel corso
Introduzione alle tecnologie informatiche
 Sistemi informativi e reti
 Gestione delle informazioni e basi di dati
 Catalogazione di informazione digitale
 Sistemi informativi geografici: alcuni esempi
in archeologia e nel territorio
 Ricostruzione geometrica e
rappresentazioni 3D
 Sistemi di realtà virtuale e realtà aumentata

TESTI CONSIGLIATI
Padula,
Reggiori
"Fondamenti
di
informatica
per
la
progettazione
multimediale", Franco Angeli.
 Ciotti, Roncaglia "Il mondo digitale", Edizioni
Laterza.
 Curtin, Foley, Sen, Morin “Informatica di
base”, McGraw-Hill.

 Le
slides delle lezioni saranno rese
disponibili sul sito:
http://www.lettere.uniroma1.it
INTRODUZIONE ALLE TECNOLOGIE
INFORMATICHE
 Tecnologie
informatiche: cosa intendiamo?
ICT: Information & Communication
Technology
 Tecnologia dei computer + tecnologia
delle comunicazioni, tecnologie che
combinano l’elaborazione
dell’informazione (dati) e comunicazioni
ad alta velocità per la trasmissione
dell’informazione

ICT
 Da
una visione del computer come
sistema di calcolo "stand alone": i
calcolatori sono isolati l'uno dall'altro e
possono essere utilizzati solo da chi ha
accesso diretto ad essi.
 Visione del computer come sistema di
elaborazione di informazioni in grado
trasmettere e ricevere informazioni da
altri computer.
ICT
 Le
reti di comunicazione consentono:
 Interazione
uomo-calcolatore remoto
 Interazione
fra utenti mediata da
calcolatori
COMUNICAZIONI
 Rete:
sistema di comunicazione che
connette due o più computer in cui i nuovi
utenti possono interagire per vari motivi:
accedere a informazioni collocate su
computer diversi dal proprio; accedere a
servizi offerti da computer diversi dal
proprio; scambiare messaggi (e-mail);
effettuare videoconferenze…etc.
INTERNET & WWW
Internet, rete globale che unisce milioni di
reti più piccole che si trovano in diversi
paesi/continenti; supporta diversi servizi,
tra cui:
 World Wide Web (o WWW/ W3): servizio
supportato da Internet: consiste in un
insieme di documenti localizzati su
computer diversi fra loro connessi dalla
rete.

WWW
 WWW:
tutti i documenti sono accessibili
dall’utente del singolo PC tramite
programmi di navigazione detti browser;
 i vari documenti contengono dei
collegamenti (link) che permettono di
saltare da un documento a un altro, che
può trovarsi su un altro computer della
rete.
INTERNET & WWW
Internet e WWW sono la stessa cosa?
 NO, anche se il grande successo del
WWW ha comportato che nell’uso
quotidiano queste parole vengano usate
come sinonimi.
 La rete vera e propria, che supporta la
navigazione da un documento all’altro del
WWW è Internet.

INTERNET & WWW

Internet fornisce anche molti altri servizi
oltre al Web: es. posta elettronica, il
trasferimento di dati fra computer connessi
(ftp), l’accesso in remoto ad altri computer
collegati.
IL COMPUTER
 Il
computer è una macchina
programmabile, che consente di
memorizzare dati, di elaborarli in base a
una serie di istruzioni (programma) in
modo da produrre nuovi dati utili;
 Memoria per conservare i dati
 Programma contiene le informazioni su
quali operazioni eseguire sui dati,
anch’esso è contenuto in memoria.
IL COMPUTER
 Il
computer è un dispositivo general
purpose che elabora dati sulla base di un
programma definito dall'utente; può
eseguire diversi tipi di computazione:
 calcolo aritmetico
 simulazione di processi fisici
 ragionamento logico
 calcolo simbolico.
IL COMPUTER
 Consente
di eseguire programmi diversi
senza che sia necessario cambiare la
struttura fisica -> è possibile ottenere
comportamenti diversi intervenendo solo
sul livello software (i programmi) e
lasciando inalterato il livello hardware (la
struttura fisica).
MACCHINA DI VON NEUMANN
 Architettura
di riferimento (anni ’40):
 Sottosistema
di memorizzazione
 Sottosistema di elaborazione
 Connessione
 Sottosistema di interfaccia
MACCHINA DI VON NEUMANN
 Il
sottosistema di memorizzazione
(memoria) contiene dati e istruzioni;
 quello di elaborazione (CPU) opera
sequenzialmente, legge le istruzioni e i
dati su cui operare, esegue le istruzioni,
memorizza il risultato dell’elaborazione di
nuovo in memoria;
 output del risultato mediante interfaccia.
TASSONOMIA DI SISTEMI
INFORMATICI
 I computer basati sull’architettura di von
Neumann possono essere classificati in
categorie:
 Supercomputer -> elaborazione veloce di
enormi volumi di dati -> uso per verifica
della dichiarazione dei redditi; previsioni
del tempo; creazione di animazioni
cinematografiche.
 Mainframe: usati da banche, linee aeree
per analisi di milioni di transazioni.
TASSONOMIA DI SISTEMI
INFORMATICI
 Workstation: uso professionale per
applicazioni scientifiche o ingegneristiche
come CAD;
 Microcomputer: PC desktop, laptop,
palmari: uso personale;
 Microcontroller: microprocessori installati
all’interno di apparecchi
“intelligenti” (forni a microonde, lavatrici,…)
o automobili.
CLIENT E SERVER
 Ci
si riferisce a un particolare modo di
utilizzare i computer connessi, a un
modello di interazione -> modello
client/server.
 Server: fornitore di servizi: computer
centrale, contiene insiemi di dati
(database) e programmi per i client.
 Client: fruitore di servizi connessi tramite
una rete cablata o senza filo (wireless)
PC, workstation, …
FUNZIONAMENTO DI UN
COMPUTER
 Partiamo dai concetti chiave del
funzionamento di un computer che
abbiamo visto parlando della macchina di
Von Neumann.
 Un computer trasforma dati in nuovi dati
(dati elaborati).
 Utilizza hardware (dispositivi fisici del
computer) e software (programmi, ossia
istruzioni che dicono al computer come
eseguire un certo compito).
FUNZIONAMENTO DI UN
COMPUTER
 Schematizzando -> tutti i computer
svolgono le seguenti operazioni:
 1.
Input
 2. Elaborazione e controllo
 3. Memorizzazione
 4. Output
 5. Comunicazione
HARDWARE
 Per
ognuna delle funzioni base svolte dal
calcolatore prendiamo in esame i
componenti fisici (hardware).
 Hardware di input
 Hardware di elaborazione dei dati
contenuti in memoria
 Hardware di memorizzazione
 Hardware di output
 Hardware di comunicazione
HARDWARE DI INPUT
 Tastiera
 Mouse/trackball
 Schermi
sensibili
 Scanner
 Penne
ottiche
 Microfoni
 Joystick
…
HARDWARE DI ELABORAZIONE E
CONTROLLO
 L’elaborazione
vera e propria dei dati è
compiuta dall’unità centrale di
elaborazione (CPU – Central Processing
Unit), realizzata tramite un chip detto
microprocessore.
 Il microprocessore ha funzione di controllo
dell’intero processo di elaborazione.
HARDWARE DI ELABORAZIONE E
CONTROLLO
 Velocità
di elaborazione di un
microprocessore: si misura in MHz
(megahertz), milioni di cicli di elaborazione
al sec. o GHz, miliardi di cicli…
 Il chip microprocessore è un piccolo
frammento di silicio contenente migliaia di
circuiti elettronici.
HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE
 Capacità
di memorizzazione:
 Byte: 1 carattere
 Kilobyte (KB): 1024 byte, ~ mille caratteri;
 Megabyte (MB): ~ un milione di caratteri;
 Gigabyte (GB): ~ un miliardo di caratteri;
 Terabyte (TB): ~ mille miliardi di caratteri
HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE
PRIMARIA
Durante la fase di elaborazione i dati
vengono letti e depositati (scritti) nella
memoria primaria: dispositivo RAM
(Random Access Memory).
 La RAM è un chip che garantisce velocità
di accesso, ossia velocità di lettura e
scrittura dei dati.
 Ha funzione di magazzino temporaneo dei
dati in corso di elaborazione.

HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE
PRIMARIA
È
una memoria volatile: perde tutte le
informazioni nel momento in cui viene
spento il computer
HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE
SECONDARIA
 Una
volta spento il computer i dati
contenuti nella RAM andrebbero persi ->
dispositivi di memoria secondaria o di
massa o permanente.
 Unità a disco fisso (hard disk): consente di
memorizzare in modo permanente grandi
quantità di dati su dischi non rimovibili,
dove tipicamente si trovano i programmi e
i dati che l’utente usa oltre che il software
di sistema.
HARDWARE DI MEMORIZZAZIONE
SECONDARIA
 Unità
a disco floppy: consente di
memorizzare piccole quantità di dati su
dischi rimovibili.
 Unità a CD-ROM: tecnologia di lettura
laser per dati memorizzati su dischi ottici.
 DVD-ROM -> lettura di dischi DVD.
 Penna USB memoria di massa portatile.
HARDWARE DI OUTPUT
 Dispositivi
che traducono le informazioni
elaborate dal computer (bit) in una forma
comprensibile all’utente:
 1. monitor - scheda video
 2. casse acustiche - scheda audio
 3. stampante
HARDWARE DI COMUNICAZIONE
 Modem:
invia e riceve dati tramite le linee
telefoniche, installato su una scheda di
espansione deve essere collegato a una
presa telefonica.
 Scheda di rete: componente hardware
aggiuntivo, che può essere inserito negli
slot di espansione della scheda madre per
permettere al computer di comunicare con
una rete locale di elaboratori.
UNITÀ DI SISTEMA
 Unità
di sistema: contiene i dispositivi di
elaborazione e di memorizzazione:
 microprocessore (chip);
 chip di memoria (RAM – Random Access
 Memory);
 i vari dispositivi di memorizzazione
permanente;
 scheda madre.
SCHEDA MADRE
 La
scheda madre (motherboard) connette
tutti i vari componenti del computer;
 ospita i vari chip: il processore, il chip di
memoria RAM;
 comunica con tutte le periferiche del
computer tramite elementi detti porte;
 contiene slot di espansione per espandere
le potenzialità del PC.
SCENARIO
 Lo
scenario in cui avviene l'elaborazione
dei dati in un computer è il seguente:
 i programmi e i dati risiedono nella
memoria secondaria;
 per essere eseguiti (i programmi) e usati (i
dati) vengono copiati nella memoria
principale;
 il processore è in grado di eseguire le
istruzioni di cui sono composti i
programmi.
IL PROCESSORE (CPU)
 La
CPU insieme alla memoria principale
forma l’Unità Centrale di un elaboratore.
 Possiede
la capacità/funzione di elaborare
le informazioni contenute nella memoria
principale.
LA MEMORIA PRINCIPALE (RAM)
 La
RAM (Random Access Memory) è
l'altra componente dell'unità centrale.
 Memorizza le informazioni (i programmi e i
dati) usate dalla CPU durante
l'elaborazione.
 Tecnologia elettronica veloce ma volatile > la memoria principale perde ogni suo
contenuto quando si interrompe
l'alimentazione elettrica.
MEMORIA CACHE
 Cache:
memoria di servizio ad accesso
veloce, memorizza i dati usati più
spesso senza doverli recuperare tutte le
volte dalla RAM (che è più lenta);
 in genere è interna al processore e
molto più costosa della RAM ma più
veloce;
 spesso nella cache è memorizzato il
browser.
MEMORIA ROM
 ROM
(Read Only Memory): memoria di
sola lettura (pertanto non può essere
modificata);
 contiene le informazioni di inizializzazione
usate ogni volta che si accende
l’elaboratore ad esempio: il programma di
bootstrap (il primo programma che viene
caricato dopo l'accensione del computer)
risiede nella ROM;
 é veloce quasi quanto una RAM.
DISPOSITIVI I/O
 La
CPU, la RAM e la memoria secondaria
formano il “cuore” dell’elaboratore.
 Per realizzare l’interazione uomomacchina, sono necessari i dispositivi di
Input / Output che servono a
“comunicare” con il computer.
 La loro funzione primaria è l’input e
l’output dei dati, traducono i dati in una
forma “leggibile” dal computer
(codifica/decodifica in/da binario).
DISPOSITIVI I/O
 Dispositivi
di input: tastiera, mouse,
scanner, microfono, telecamera digitale,
codice a barre….
 Dispositivi di output: stampante, monitor,
casse acustiche…
 Ogni dispositivo è costituito di 3
componenti: il dispositivo, una
componente elettronica di controllo
(controller) ed una componente software.
DISPOSITIVI I/O E PORTE
 Si
collegano alle porte (o interfacce) del
computer.
 Porta USB (Universal Serial Bus)
consente di connettere e disconnettere
più dispositivi periferici (mouse, tastiere,
scanner, macchine fotografiche digitali,
stampanti, casse acustiche, microfoni,
navigatori satellitari, dispositivi audio,
cellulari, smartphone e altre).
RETI DI CALCOLATORI
 Per
avere una rete è indispensabile il
collegamento fisico tra diversi computer.
 Meccanismi in grado di trasmettere
informazioni (canali di comunicazione):
cavi elettrici, cavi a fibre ottiche, linee
telefoniche, trasmissioni wireless via
satellite
 Meccanismi in grado connettere i
computer con i vari canali di
comunicazione: Es. modem
RETI DI CALCOLATORI
 Sono
inoltre necessari architetture
software per permettere ai vari computer
di dialogare e di gestire la
comunicazione: i protocolli di
comunicazione che consentono:
 invio e ricezione di messaggi, spedizione
sulle connessioni opportune,verifica
correttezza dei messaggi durante la
trasmissione, ottimizzazione della
comunicazione, gestione del traffico sulla
rete, ecc.
RETI DI CALCOLATORI
È
possibile identificare due tipologie di
reti di computer: reti locali che collegano
elaboratori vicini tra di loro, ossia
computer e dispositivi in un’area
geografica limitata, per esempio un
ufficio, un edificio o un gruppo di edifici a
breve distanza e
 reti geografiche che collegano elaboratori
in località remote (paese, globo terrestre).
TERMINOLOGIA: COMPONENTI DI
UNA RETE
 Nodo: un nodo (host) è un qualsiasi
dispositivo hardware del sistema in grado
di comunicare con gli altri dispositivi che
fanno parte della rete.
 Arco: i nodi sono collegati mediante archi
(link) -> vari tipi di canali di
comunicazione
 Canale di comunicazione: Percorso sul
quale le informazioni viaggiano in un
sistema di telecomunicazioni.
CANALI DI COMUNICAZIONE
I
canali possono essere realizzati via
cavo o mediante tecnologie di
trasmissione wireless
 Tipi di canali via cavo:
 doppino telefonico costituito da due sottili
fili di rame intrecciati;
 fibra ottica costituito da decine o
centinaia di sottili fibre di vetro o di
materiale plastico che trasmettono
impulsi di luce.
CANALI DI COMUNICAZIONE
 Wireless:
trasmissioni a infrarossi,
collegamenti satellitari;
 Ampiezza di banda della rete: quantità di
informazione che può essere inviata in un
determinato periodo di tempo: unità di
misura: bit (Kb, Mb) al secondo.
MODALITÀ DI TRASMISSIONE
I
nodi che formano una rete possono
essere collegati tra loro in vari modi:
 reti punto-a-punto: connessioni individuali
fra coppie di calcolatori;
 reti multi-punto (broadcast): canale di
trasmissione condiviso da tutti i
calcolatori della rete
 commutate -> reti geografiche
LAN
 LAN
(Local Area Network) possiede
un’estensione territoriale non superiore a
qualche chilometro. Tale limitazione ne
favorisce la velocità di trasmissione dei
dati. E’ classificabile come rete per
l’accesso ad Internet,
 Ethernet nata negli anni ‘70 è il tipo di
rete locale più diffusa.
WAN
 Una
rete WAN (Wide Area Network)
copre una grande area geografica e sono
private come ad esempio la rete GARR,
che collega tutte le Università italiane.
 Internet,
la più grande WAN mai
realizzata, è invece ad accesso pubblico.
INTERNET E PROTOCOLLI
 La
comunicazione delle macchine in
Internet è governata da un insieme di
protocolli di rete: una macchina in Internet
 usa il protocollo TCP(Trasmission Control
Protocol)/IP(Internet Protocol),
 ha un suo indirizzo IP, ed
 ha la capacità di spedire pacchetti IP a
tutte le altre macchine su Internet.
INTERNET E PROTOCOLLI
 Un
protocollo definisce formato e ordine
dei messaggi spediti e ricevuti tra entità
della rete,azioni da compiere in seguito
alla ricezione e/o trasmissione dei
messaggi o di altri eventi.
 Gli indirizzi IP devono essere univoci:
esiste un'organizzazione, (Internet
Assigned Number Authority), preposta ad
assegnare indirizzi IP garantendone
l’univocità.
INTERNET E PROTOCOLLI
 Il
meccanismo di comunicazione usato
per Internet tramite la famiglia di protocolli
TCP/IP si basa sulla comunicazione
multilivello in cui ad ogni livello
corrispondono determinate funzioni:
 livello fisico
 livello di rete
 livello di trasmissione
 livello applicativo
INTERNET E PROTOCOLLI
 IP:
protocollo di rete (interconnessioni di
rete); TCP: protocollo di trasmissione.
 A livello applicativo si trovano diversi
protocolli, alcuni relativi alle applicazioni
che usiamo abitualmente in Internet:
 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
 FTP (File Transfer Protocol)
 TELNET (Collegamento Remoto)
 HTTP (HyperText Transfer Protocol)
HTTP E WEB
 Anche
il web è basato sul protocollo
HTTP.
 Il client (browser) programma applicativo
che “gira” sull’elaboratore dell’utente che
interpreta i dati codificati in HTML.
 Il server programma applicativo che “gira”
sull’elaboratore del fornitore di
informazioni (provider) dove sono
effettivamente collocate le pagine
richieste
SERVIZI FORNITI DA INTERNET
 Word
Wide Web
 Posta elettronica
 Trasferimento di dati
 Collegamento remoto
 Ogni
servizio viene realizzato seguendo
le regole descritte da protocolli di rete del
livello applicativo.
SOFTWARE
 Il
computer è una macchina
programmabile, l’hardware da solo non è
sufficiente a farlo funzionare e -> è
necessario introdurre del software
ovvero…...dei programmi che permettono
di trasformare un insieme di circuiti
elettronici in un oggetto in grado di
svolgere delle operazioni di natura
diversa e per diversi tipi di utenti.
SOFTWARE
 Software
di sistema o di base: viene
fornito a corredo dell’hardware, è
costituito da programmi speciali per
eseguire operazioni di base che
determinano in generale il
comportamento del computer e la sua
facilità d’uso da parte di un utente che
eventualmente non ne conosce la
struttura fisica; consente l’esecuzione del
software applicativo.
SOFTWARE
 Software
applicativo: è costituito da
programmi per svolgere operazioni
specifiche: editare testi, creare fogli
elettronici etc.
 Es.: pacchetto Microsoft Office
 Richiede la presenza del software di
sistema
SOFTWARE DI BASE
 Gli
strumenti software che permettono
all’utente di gestire le risorse fisiche e di
interagire con l’elaboratore in modo
semplice costituiscono il software di base.
 I sistemi operativi, facenti parte del
software di base costituiscono la
componente software principale, presente
in qualsiasi computer (Windows XP, Unix,
Linux,….)
SISTEMA OPERATIVO
 E’
costituito da programmi per la gestione
e delle operazioni più elementari di un
computer. Ha due obiettivi principali:
 la gestione efficiente delle componenti
fisiche (CPU, memoria, periferiche);
 la creazione di un ambiente virtuale per
facilitare l’interazione uomo-macchina.
 Consente l’esecuzione del software
applicativo sul computer.
SISTEMA OPERATIVO E PROGRAMMI
APPLICATIVI
 Sistema
Operativo: indispensabile (senza
di esso il computer non può funzionare).
 Programmi Applicativi: opzionali,
necessari per funzioni specifiche (come
scrivere, archiviare dati …) compatibili
con il software di base, alcuni esempi:
Word, Excel, Access,….
WEB 2.0
 Originariamente
il Web è nato per
visualizzare documenti ipertestuali statici
(linguaggio HTML): WEB 1.0.
 WEB
2.0 come tecnologia di rete
(protocollo TCP/IP, HTTP), è equivalente
al WEB 1.0, anche l’ipertesto è ancora il
concetto di base.
WEB 2.0
 Che
cos’è l’HTML?
 • Hyper Text Markup Language
 • Definisce le caratteristiche stilistiche di
un documento, non è programmazione!
•
Le pagine HTML vengono visualizzate
tramite un apposito programma: il
browser!
WEB 2.0
I
comandi HTML (tag) hanno una forma
base:
 <COMANDO> … </COMANDO>
 Convenzione: HTML non è casesensitive, ma i comandi sono sempre
maiuscoli!
 Ad alcuni comandi si aggiungono gli
 attributi:
 <COMANDO ATTRIBUTO=“valore”>
WEB 2.0
 Intestazione,
titolo e corpo della pagina
 Intestazione:
 <HEAD>
… </HEAD>
 Titolo (all’interno dell’ HEAD):
 <TITLE> … </TITLE>
 → Titolo della pagina
 Corpo:
 <BODY> … </BODY>
 → Corpo della pagina
WEB 2.0
 Intestazione,
titolo e corpo della pagina
 Intestazione:
 <HEAD>
… </HEAD>
 Titolo (all’interno dell’ HEAD):
 <TITLE> … </TITLE>
 → Titolo della pagina
 Corpo:
 <BODY> … </BODY>
 → Corpo della pagina
WEB 2.0
 <HTML>
 <HEAD>
 <TITLE>
 La
mia prima pagina in html
 </TITLE>
 </HEAD>
 <BODY>
WEB 2.0
 Nel
mezzo del cammin di nostra vita
 mi ritrovai per una selva oscura
 ché la diritta via era smarrita.
 </BODY>
 </HTML>
WEB 2.0
 Differenza
sostanziale: possibilità da
parte dell’utente di contribuire a popolare
ed alimentare i contenuti del Web.
 Condivisione
rispetto alla semplice
fruizione; possibilità da parte dell’utente di
fruire, creare/modificare contenuti
multimediali.
WEB 2.0
 Dai
siti personali ai blog: da una
conoscenza prettamente informatica
(padronanza di programmazione e
HTML) ad una conoscenza meno tecnica
(scrittori, giornalisti, artisti…. grandi
produttori di blog).
 Tecnologia Wiki è un esempio: si fruisce
dell’informazione nello stesso ambiente in
cui è nata.
WIKI
 Un
wiki è una pagina (una collezione di
documenti ipertestuali) aggiornata dai
suoi utilizzatori ed i cui contenuti sono
sviluppati in collaborazione da coloro che
vi hanno accesso.
 Un wiki permette di scrivere
collettivamente dei documenti in un
linguaggio di marcatura usando un
navigatore (web browser).
WIKI
I
wiki sono stati considerati una base
promettente per sviluppare le basi di una
conoscenza pubblica e privata e da qui
sono sorti numerosi progetti tra cui:
Wikipedia (enciclopedia elettronica ) nata
nel 2001, è il più grande wiki in lingua
inglese.
WEB 2.0
 Utilizzare
il WEB come una normale
applicazione per condividere e creare
contenuti.
 Un
esempio: Google Docs & Spreadsheet
WEB 2.0
 Pubblicazione
immediata di contenuti e
classificazione, indicizzazione per motori
di ricerca.
 Evoluzione…WEB
3.0: trasformare il Web
in un database….WEB Semantico