Laboratorio di Informatica I
Struttura della lezione
• Il corso di Laboratorio di Informatica I
Lezione 1:
Introduzione al corso
–
–
–
–
Vittorio Scarano
informazioni logistiche ed organizzazione
obiettivi del corso
le attività di laboratorio
modalità di esame
• Introduzione
Laboratorio di Informatica I
– Cosa è l’informatica (Computer Science)
– Alcuni concetti base:
Corso di Laurea in Informatica
• hardware, software
• algoritmi e programmazione
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Informazioni logistiche
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Organizzazione del corso
• Audience:
• Lezioni in aula (martedì e
giovedì)
– studenti la cui matricola termina per 0,2,4,6
• Orario delle lezioni
– programmazione:
– Martedì ore 15-17 aula C-31
– Giovedì ore 15-17 aula D-19
– Venerdì ore 15-18 Laboratorio L/19
• il linguaggio di programmazione C
• Esercitazioni (venerdì)
– esercitazioni guidate in
laboratorio L/19
• Ricevimento studenti
– Martedì, Giovedì
Vittorio Scarano
ore 12-13.30 studio L1 22
• Altre informazioni:
http://www.dia.unisa.it/~vitsca/LAB
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Libri di testo (1)
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Libri di testo (2)
Autore:
Eric S. Roberts
Titolo:
“The Art and Science of C”
Casa Editrice:
Addison Wesley
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Autori:
Al Kelley, Ira Pohl
Titolo:
“C: Didattica e
Programmazione”
Casa Editrice:
Addison Wesley
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Laboratorio di Informatica I
Modalità di esame
Obiettivi del corso
• L’esame di Laboratorio si compone di:
• Alcuni concetti base sull’Informatica
• La programmazione: il linguaggio C
– una prova scritta
– una prova pratica (in laboratorio)
– una discussione orale
– fondamenti di programmazione
– progettazione ed uso di librerie
– tipi di dati composti
• Dalla guida dello studente:
“L’insegnamento di Laboratorio di Informatica I è
coordinato con quello di Programmazione I e la prova
d’esame congiunta dei due corsi, corrispondente a 4
unità didattiche, dà luogo ad un unico voto.”
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• Operatività
– realizzazione di programmi in C sotto Linux
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Vittorio Scarano
Laboratorio di Informatica 1
Introduzione al corso
•
•
•
•
“Informatica”?
Cosa è l’informatica (Computer Science)
La evoluzione dei calcolatori
Una classificazione dei calcolatori
Alcuni concetti base:
= Trattamento automatico delle informazioni
– hardware, software
– la architettura di un calcolatore
– algoritmi e programmazione
• compilazione
• debugging
• software maintenance and software engineering
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Infor matica !
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Vittorio Scarano
Vittorio Scarano
Vittorio Scarano
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L’abaco
La generazione zero: la preistoria
La I generazione: le valvole elettroniche
La II generazione: i transistors
La III generazione: i circuiti integrati
La IV Generazione: i circuiti integrati VLSI
Laboratorio di Informatica 1
Laboratorio di Informatica 1
Generazione “zero”: calcolatori meccanici
La Evoluzione dei Calcolatori
•
•
•
•
•
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• L’abaco come strumento per contare
– evolutosi in maniera leggermente diversa in:
• Babilonia, Cina, Grecia, Impero Romano
– tuttora in uso in Cina e Giappone
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Laboratorio di Informatica I
Generazione “zero”: calcolatori meccanici
Generazione “zero”: calcolatori meccanici
Strumenti per il calcolo azionati a mano
Strumenti azionati a vapore
• Wilhelm Schickard (1623):
Difference Engine
• Babbage (1832):
– semplice calcolatore meccanico
(Orologio Calcolatore)
• Blaise Pascal (1642): Pascaline
–
–
–
–
– addizionatore
– costruito in 50 esemplari
• Gottfried Leibnitz (1671):
parzialmente realizzata
composta di 14.000 pezzi
funzionamento a vapore
set fisso di istruzioni
– moltiplicazioni e divisioni
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Laboratorio di Informatica 1
• Babbage: Analytical Engine (1870)
• Un calcolatore è programmabile
– macchina programmabile:
– assolve compiti diversi a seconda di come viene
programmata
– quindi, di uso generale (general-purpose)
• in grado di eseguire funzioni diverse a seconda di
come fosse programmata
• Le istruzioni venivano fornite attraverso schede
perforate (usate per i telai in Francia da Jacquard)
• La macchina:
– deve essere istruita sui passi da compiere per
risolvere un problema (programmazione)
– i programmi vanno inseriti tramite schede
perforate
– Ada Lovelace Byron:
• prima programmatrice della storia
– Macchina mai costruita
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Laboratorio di Informatica 1
Calcolatori Meccanici
• Herman Hollerith U.S.A:
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• I dati vengono inseriti tramite schede
perforate: fase di input
• Separazione della fase di input da quella di
elaborazione:
– schede perforate per il censimento (1890)
• 200 tonnellate di schede raccolte (2 anni)
• 50-220 schede lette al minuto
– Necessità della memorizzazione dei dati
– Dispositivi di tipo diverso per
• inserimento dei dati
• elaborazione dei dati
– (1896) fonda la Tabulating Machine Company
che (1924) diventa la International Business
Machine.
Vittorio Scarano
Vittorio Scarano
Considerazioni su ..
Il censimento USA
Generazione “zero”: calcolatori meccanici
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Considerazioni su ...
L’Analytical Engine
Generazione “zero”: calcolatori meccanici
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Laboratorio di Informatica I
Generazione 0.5: calcolatori elettromeccanici
• Howard Aiken (1937-1944): Mark I
–
–
–
–
Generazione 0.5: calcolatori elettromeccanici
• Caratteristiche del Mark I
Harvard University
Altezza 3 metri, lunghezza 18 metri
Peso 5 tonnellate
Elettromeccanico :
– Input: rotolo di carta perforata
– Notazione decimale (23 cifre)
• maggiore precisione rispetto a 64 bit!
– Alcuni applicazioni:
• calcolo integrali
• equazioni top-secret provenienti da Los Alamos
• 760,000 parti, 3300 relay, 800 Km cavi
– Prestazioni:
• 3 addizioni/s, 1 moltipl. in 6 s, 1 divisione in 13 s
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Mark I: (1945) il primo “computer bug”
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I Generazione: le valvole elettroniche (1)
Grace Hopper (programmatrice part-time) scrive:
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Laboratorio di Informatica 1
ENIAC (1943-1946)
Electronic Numerical Integrator and Computer
Applicazioni calcolo balistico
30 tonnellate, 19.000 valvole termoioniche
Prestazioni: 5.000 addizioni e 300
moltiplicazioni a dieci cifre, al secondo
Input/Output: Schede perforate e Telescriventi
30 unità (di cui 20 addizionatori) funzionanti in
parallelo
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ENIAC: le caratteristiche
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ENIAC: la programmazione...
• Dim.: 10 m x 18 m
• Controlli
• Console per output
• Consumo:
180.000 watt
• Programmazione attraverso la connessione fisica
delle unità
• Viene introdotto il salto condizionato (if…then…)
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Laboratorio di Informatica I
Considerazioni su ..
ENIAC
ENIAC: … ed il debugging
• La programmazione:
– flusso di esecuzione del programma
– diramazioni condizionate
falsa
vera
Condizione
“Identificare una valvola difettosa significa
controllare 19.000 componenti.”
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Vittorio Scarano
La architettura di Von Neumann
I Generazione: le valvole elettroniche (2)
EDVAC (1951)
Progettato da Von Neumann
Dotato di memoria centrale
Memoria
(1024 parole)
Dotato di memoria di massa
(20000 parole)
Usa la aritmetica binaria
ogni elemento può prendere
Unità di Controllo
valore 0 oppure 1
Unità Aritmetico-Logica
Accumulatore
Struttura semplice e di facile
programmazione
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Flusso dati
Segnali di controllo
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Considerazioni su ..
L’EDVAC e la sua architettura
Il programma viene memorizzato con i dati
Input
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UNIVAC I
Nastri magnetici, stampanti
750,000$
185,000$ per una stampante
Introduzione delle subroutines
porzioni di codice riutilizzabile attraverso il
Conditional Control Transfer
librerie di codice per usi comuni
Rappresentazione binaria
efficienza ed affidabilità
Memoria di massa e memoria centrale
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Output
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I Generazione: le macchine commerciali
può automodificarsi
di facile modifica (programmazione)
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Usato dal Census Bureau
Elezioni USA 1952:
UNIVAC predice la vittoria di
Eisenhower su Stevenson nelle
proiezioni, contro le analisi di
opinione.
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Laboratorio di Informatica I
I Generazione: le macchine commerciali
II Generazione: i transistor
IBM 701(1953)
19 esemplari prodotti in 3
anni
• 1948: la AT&T inventa il
transistor
• 1956: MIT TX-0 primo computer
con transistor
• Primi Sistemi Operativi
• Primi Linguaggi di
programmazione ad alto livello
IBM 650 (1954)
450 esemplari in 1 anno
tamburi magnetici per
memorizzazione di massa
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– ALGOL, COBOL,FORTRAN
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III Generazione: i circuiti integrati
Considerazioni..
• 1967: i primi circuiti integrati
realizzano su un unico chip
centinaia di transistor
• Fairchild Corporation:
• I linguaggi di programmazione:
– non legati alla architettura della macchina
• astrazione del processo
• portabilità
– di uso più semplice per il programmatore
– necessità di traduzione (compilazione)
– linguaggi orientati alle applicazioni
– unità aritmetica a 8 bit
– un accumulatore
• Sistemi operativi: necessari per
– l’accesso alle risorse della macchina
– l’uso efficiente delle risorse
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III Generazione: i circuiti integrati
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IV Generazione: i circuiti integrati VLSI
• Sistemi operativi: multitasking
• IBM 360: famiglia di sistemi
•
•
•
•
•
•
– 6 computer e 40 periferiche
compatibili
– upgrade Software Hardware
• Nasce la Digital Equipment
Corporation con i primi mini :
– PDP-8 e PDP-11
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Very Large Scale Integration (VLSI)
Migliaia di transistor su chip (anni 70)
IBM System/370
VAX 11/780 DEC
Cray X/MP (supercomputer)
Sistemi Operativi:
– VMS di Digital
– UNIX di AT&T, BELL Lab.
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Laboratorio di Informatica I
L’era dei Microcomputer (1)
L’era dei Microcomputer (2)
• (1969) Intel realizza il 4004:
• Mentre la Intel realizza il 4004:
– primo chip a racchiudere un
processore intero
– progettato da Federico Faggin
(con altri)
– 2250 transistor
– parola a 4 bit
– 60,000 operazioni al secondo
– progenitore di 8008, 8080,
8086 e 8088
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– La Motorola realizza il 6800,
– La Zylog lo Z80
• Steve Jobs costruisce l’Apple I
– (assemblato nel garage) è il primo PC
• La DEC crea il CP/M, sistema operativo
per microcomputer basati su 8080 e Z80
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L’era dei Microcomputer (3)
Vittorio Scarano
– basato su Motorola 68000
– innovativa ed intuitiva interfaccia grafica
– la nuova filosofia:
• “User Friendly”
• WYSIWYG: “What you see is what you get”
• 1987: la Microsoft
– leader a causa dell’uso universale di MS.-DOS
– risponde con Windows 1.0, 2.0, 3.0
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L’era di Internet
• Le motivazioni:
• Rete mondiale che connette milioni di
calcolatori
• Servizi:
– i mainframe sono costosi da mantenere
– potenza di calcolo disponibile su scrivania
– evoluzione delle reti locali e geografiche
– e-mail (posta elettronica)
– World Wide Web: sistema ipertestuale per il
reperimento di informazioni
• La rivoluzione:
– da un mainframe con terminali “stupidi”
– ad una rete di PC collegati ad un minicomputer
• Integrazione tra la rete ed il WWW ed il
personal computer
Il modello Client-Server
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• 1984: la Apple lancia il Macintosh
L’era dell’Informatica Distribuita
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L’era dei Microcomputer (4)
• 1981: IBM crea il suo Personal Computer
basato su 8088.
• Commissiona il sistema operativo ad una
piccola società: la Microsoft che crea MSDOS.
• Il PC IBM si impone sul mercato che si
converte agli “IBM compatibili”
• L’unico concorrente rimane la Apple
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