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Università degli Studi di Cagliari
Corso di Laurea in Biotecnologie Industriali
Obiettivi del corso
INFORMATICA
http://people.unica.it/gianlucamarcialis/
A.A. 2016/2017
Docente:Gian Luca Marcialis
Ufficio:
tel.:
e-mail:
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Padiglione A - Piazza d’Armi – Cagliari
070 675 5893
[email protected]
Le 56 ore del corso, pari a 4+2 crediti formativi, sono
finalizzate a fornire allo studente la conoscenza di:
Concetti di base sui fondamenti della rappresentazione
delle informazioni
Concetti e componenti di base dell’architettura dei
moderni calcolatori elettronici
Concetti fondamentali sulle basi di dati e linguaggi di
interrogazione
Concetti fondamentali sugli algoritmi ed i linguaggi di
programmazione
Utilizzo di programmi per l’automazione d’ufficio
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Organizzazione e obiettivi del corso
(cont.)
32 ore di corso saranno dedicate a fornire i principali
rudimenti teorici inerenti:
Algebra Booleana e Rappresentazione delle Informazioni
Architettura dei Calcolatori Elettronici e Sistemi Operativi
Algoritmi e linguaggi (Python)
Basi di dati e linguaggi di interrogazione
24 ore di corso saranno dedicate ad attività applicative
(statistica su excel, prove in itinere)
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Al termine di questo corso saprete…
(…dovreste sapere…)
Cosa lega la parola “informatica” ai concetti di “algoritmo”, di
“linguaggio”, di “computer”, di “informazione”
Per questo scopo imparerete:
… a rappresentare i principali tipi di dato in forma binaria, e svolgere
alcune elementari operazioni di tipo logico ed aritmetico
… quali sono i principali moduli a livello fisico e “logico” di un
calcolatore
elettronico,
ed
i
fondamenti
che
regolano
l’interconnessione tra più calcolatori
… le operazioni fondamentali per la gestione e l’organizzazione di
informazioni complesse
…cosa si nasconde dietro la parola «algoritmo» e «linguaggio di
programmazione» (Python)
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Al termine di questo corso farete…
(…dovreste saper fare…)
Elaborare i dati in un foglio di lavoro in Excel con funzionalità
logiche e statistiche elementari
Scrivere un rapporto tecnico (tesina) con strumenti di
videoscrittura (Word)
Presentare il vostro lavoro mediante slide (Power Point)
Orario del corso
Martedì ore 11-13
Mercoledì ore 10-13
Le lezioni e le esercitazioni si svolgeranno in aula di
informatica salvo eccezioni
Popolare ed interrogare elementari basi di dati
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Argomenti del corso di Informatica
Cos’è l’Informatica
Algebra Booleana
Rappresentazione Binaria delle Informazioni
Architettura dei Sistemi di Elaborazione
Organizzazione hardware
Organizzazione software (Sistema Operativo)
Algoritmi e Linguaggi: concetti
Reti di calcolatori
Basi di dati
Programmi applicativi
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Lucidi del corso
I lucidi del corso, ovvero le slide usate a lezione, sono una
sintesi degli argomenti del corso
Di conseguenza, si raccomanda di prendere sempre appunti a
lezione, e parlare col docente:
Durante lo svolgimento della lezione
Alla fine della lezione, per chiarire argomenti specifici
Per posta elettronica: [email protected]
I lucidi del corso, e altro materiale didattico, saranno resi
disponibili:
http://www.diee.unica.it/~marcialis/Informatica
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Lucidi del corso
I documenti saranno in formato PDF
Per leggerli e stamparli è necessario disporre del
programma “Acrobat Reader”
Il programma può essere scaricato gratuitamente dal
sito del produttore www.adobe.com (vedi il link nel sito
del corso) oltre che da diversi siti che distribuiscono
programmi gratuiti (es. volftp.mondadori.com)
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Altri testi
M. Mezzalama, E. Piccolo, Capire l’informatica, CittàStudi (De
Agostini), 2010.
G.M. Schneider, J.L. Gersting, Informatica, Apogeo (Maggioli),
2007.
Libro di testo
Un fondamentale strumento per la comprensione
della maggioranza degli argomenti è:
J.G. Brookshear, «Informatica – una panoramica
generale», Pearson Addison Wesley, ISBN 10: 88-7192302-2, 2006.
Consiglio: integrare gli appunti e il libro di testo per una preparazione
ottimale
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Esame
Il voto finale sarà la media di tre prove indipendenti:
Una sequenza di piccole prove in itinere, ognuna condotta al termine di ogni
argomento (massimo sei)
Una prova di laboratorio (Esercitazione Excel)
Un progetto, condotto durante l’arco della durata del corso e presentato dagli
studenti durante l’ultima settimana di lavoro (max 2 persone)
Eventuale orale a richiesta dello studente
Al di fuori del corso, l’unica forma di esame possibile sarà un’unica prova
orale su tutti gli argomenti del corso
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Il progetto
Argomento inerente informatica applicata alle biotecnologie o in generale
un argomento di informatica
Sostenimento e registrazione
Per sostenere l’esame siete vincolati a compilare il
questionario di valutazione del corso
Esempio:
−
−
−
−
−
−
Cos’è la bioinformatica
Applicazioni biomedicali dell’informatica
Metodi e tecnologie di riconoscimento biometrico
Informatica e biotecnologie
Intelligenza d’ambiente
…
Il questionario è sempre anonimo e qualunque cosa
scriviate non giungerà al sottoscritto con la vostra “firma”
Siate comunque costruttivi!
I voti sono registrati elettronicamente
Ricerca bibliografica (googling – evitare copia e incolla) e scrittura di una
relazione (max 10 pagine)
Presentazione orale tramite Power Point in presenza di tutta la classe
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Risultati AA 2015-2016
Hanno seguito il corso: 39
Hanno superato la prova al primo appello mediante le
prove itinere: 37
Alcune statistiche:
Voto medio: 25/30
Deviazione standard: 2/30
Voto minimo: 21/30
Voto massimo: 29/30
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Elenco delle “parole-chiave” del corso
Informatica
Algebra di Boole
Tipi di dato
Hardware
Architettura
Funzioni
Software
Memoria
Parametri
Calcolatore
Volatilità
CPU
Programmi
Periferiche
ALU
Processi
Sistema operativo
Excel/PP/Word
Algoritmo
Basi di dati
Progetto
Bit (Binario)
File
SQL
Pixel
Struttura dati
Modelli dei dati
Istruzione
Linguaggio (Python)
Driver
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Che cos’è l’informatica
Scienza della rappresentazione e dell’elaborazione
dell’informazione
Non è la scienza e la tecnologia dei calcolatori elettronici
Non sono le molteplici applicazioni dei calcolatori
elettronici
Essendo una scienza, cioè approccio sistematico e
rigoroso, l’elaborazione dell’informazione può avvenire in
modo automatico
Ci sono altre discipline che trattano l’informazione, ma non
in modo sistematico e rigoroso, come il giornalismo
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Esempio di algoritmo: determinare il
maggiore di due numeri interi x, y
1. Calcola la differenza fra x e y
2. Se la differenza è maggiore di 0
il maggiore è x
Altrimenti,
il maggiore è y
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Informatica e algoritmi
“L’informatica è lo studio sistematico degli algoritmi che
descrivono e trasformano l’informazione: la loro teoria,
analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione”
Association for Computing Machinery (ACM)
Algoritmo
sequenza precisa (comprensibile) di passi elementari che
consentono di realizzare un compito, ovvero risolvere un problema
passi elementari: eseguibili dall’esecutore dell’algoritmo
es.: istruzioni di montaggio di un mobile, prelevamento di denaro da un
terminale Bancomat, calcolo del massimo comune divisore di due
numeri naturali...
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Calcolatori elettronici come esecutori
di algoritmi
In base alla definizione, è possibile svolgere attività di
tipo informatico senza usare un calcolatore!
es.: calcolo del MCD con carta e penna
Il calcolatore elettronico è in effetti un esecutore
automatico di algoritmi
ovvero uno strumento di calcolo potente, che permette di gestire
quantità di informazioni altrimenti intrattabili
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Algoritmi e linguaggi
Algoritmi e calcolatori
Linguaggio naturale
Un algoritmo eseguito da un calcolatore prende il nome
di programma e viene espresso in un opportuno
linguaggio di programmazione
Un linguaggio di programmazione è un linguaggio
comprensibile al calcolatore (e, naturalmente, anche a
noi)
Gli
informatici
si
servono
dei
linguaggi
di
programmazione per tradurre gli algoritmi in programmi,
attraverso opportune rappresentazioni delle informazioni
note (dati in ingresso) e di quelle da ottenere attraverso
il calcolatore (dati in uscita)
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1. Calcola la differenza fra x e y
2. Se la differenza è maggiore di 0
il maggiore è x
Linguaggio di
programmazione
differenza=x-y
if differenza>0:
maggiore=x
Altrimenti:
else:
Il maggiore è y
maggiore=y
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Architettura dei sistemi informatici
Hardware di un sistema informatico
Sistema informatico
il termine indica oggetti di dimensioni, complessità e applicazioni
molto diverse, dal semplice personal computer mono-utente a sistemi
multi-utente che gestiscono grandi quantità di dati e programmi (ad es.
sistemi informatici di banche o aziende)
l’architettura (insieme delle parti e loro interazione) di questi sistemi
ha però diversi elementi in comune
Componenti principali dell’architettura di un sistema:
Hardware: componenti fisici del sistema
Software: insieme dei programmi che vengono eseguiti dal sistema
(almeno due tipi: sw di base e sw applicativo)
Firmware: programmi memorizzati in modo permanente all’interno del
sistema dal produttore, come il BIOS
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Tutto ciò che costituisce fisicamente il sistema
Unità di elaborazione (processore o CPU)
Memoria centrale (RAM)
Memoria secondaria o di massa
Bus di sistema
Periferiche
Unità Centrale
− Monitor, tastiera, stampante
Il sistema può comunicare
Con l’uomo, attraverso le periferiche
Con altri sistemi meccanici, attraverso
− Sensori, con cui acquisisce l’informazione dall’esterno
− Attuatori, con cui traduce comandi appropriati in azioni
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Software di un sistema informatico
Di base
Per la gestione dell’elaboratore
− Esecuzione di programmi, occupazione
comunicazione con altri sistemi (protocolli)
della
memoria,
Il più importante sw di base è il Sistema Operativo
Applicativo
Per la realizzazione di compiti specifici
− Videoscrittura, ipertesti, posta elettronica, fogli elettronici, basi di
dati
Ambienti di programmazione
Per il progetto e la scrittura di programmi
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Tipi di sistemi informatici
Personal computer
Dedicato ad un unico utente
Workstation (stazioni di lavoro)
Accessibile da più utenti, con processori di elevate prestazioni
Mainframe
Di grandi dimensioni, capaci di gestire centinaia di utenti
Multiprocessore, memorie di massa molto capienti
Reti di calcolatori
Più “workstation” connesse tra loro
Geograficamente vicine (Local Area Network) o lontane (Wide Area
Network)
− Es. i computer del nostro laboratorio, connessi tra loro, costituiscono una
LAN
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Firmware di un sistema informatico
Programmi che vengono memorizzati in
permanente nel calcolatore
Vengono eseguiti all’accensione del calcolatore
Tipicamente chiamati “BIOS”
modo
Basic Input/Output System
E’ orientato all’hardware: esegue il test dei componenti il
calcolatore
− E.g. verifica che la tastiera sia connessa all’unità centrale
E’ orientato al software: avvia il Sistema Operativo
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Sistemi informatici e sistemi informativi
Un sistema informativo ha il
compito di organizzare e
gestire
le
informazioni
necessarie per gli scopi dei
soggetti che ne fanno uso
(università, regione, comune)
Esso è in parte indipendente
dalla sua automatizzazione
E.g. l’archivio di una banca o
l’archivio anagrafico
Un sistema informatico è la
porzione automatizzata del
sistema informativo
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Sistema
informativo
Sistema
informatico
Materiale per il vostro progetto
Aree disciplinari dell’informatica
L’Association for Computing Machinery (ACM, http://www.acm.org) ha
individuato 10 aree disciplinari:
Algoritmi e strutture dati
Architettura dei calcolatori
Intelligenza artificiale e
robotica
Grafica computerizzata
Applicazioni numeriche
Algoritmi per soluzioni di problemi matematici complessi
Applicazioni gestionali
Automazione d’ufficio
Servizi telematici
Interazione uomo-calcolatore
Bancomat, biglietterie elettroniche, e-commerce
Automazione industriale (robotica)
Sistemi operativi e reti
CAD, Computer Aided Design
Controllo di impianti industriali ed applicazioni “embedded”
Linguaggi di programmazione
Scienze computazionali
Ingegneria del software
Basi di dati e sistemi per il
ritrovamento dell’informazione
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Impatto dell’informatica sulla società: il
problema della “sicurezza”
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Applicazioni dell’informatica
ABS, navigatore satellitare nelle automobili
Cellulari
Realtà virtuale e interfacce utente avanzate
Simulatori di volo
“Touch screen” per favorire l’interazione con l’utente
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La “sicurezza” e l’informazione
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Protezione e controllo
Health care e biotecnologie
Certezza
dell’identità
Sicurezza
ambientale
Protezione da dati
«pericolosi»
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Informatica ed intelligenza d’ambiente
Esempio
Ambiente reale ad intelligenza aumentata
Mario Rossi
riconosciuto
attraverso
l’immagine
del volto.
Autorizzato a
passare per la
porta a
sinistra.
Dialogo tra i due sensori
Videocamera 1
Videocamera 2
Mario Rossi
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In attesa di
verificare il
passaggio di
Mario Rossi
Segnalazione ad un terzo
sensore, es. termostato,
un’opportuna regolazione
della temperatura secondo
le esigenze di Mario
Rossi.
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Informatica ed intelligenza d’ambiente
Segnalazione e controllo a distanza
anziani/disabili/affetti da disturbi fisici
di
Esempio
soggetti
Identificativo dell’utente mediante battito cardiaco
− Trasmissione a distanza di esami medici
Comunicazione della propria volontà
espressioni facciali
Riconoscitori di eventi anomali (caduta)
Tracciamento e posizione della persona
attraverso
le
− Tecnologia RFID Ultra Wide Band
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Informatica e allarmi “intelligenti”
Monitoraggio di aree a rischio in impianti chimici e/o raffinerie
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Ulteriori spunti…
http://pralab.diee.unica.it
Delimitazione delle aree a rischio ad accesso limitato
Verifica semi-automatica di comportamenti non conformi agli standard di sicurezza
Conoscenza in tempo reale del numero di persone presenti nelle aree a rischio e
della loro identità
Sala di controllo a realtà “aumentata”
Informatica - A.A. 2016/17 - Prof. Gian Luca Marcialis
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Per saperne di più…
Cos’è l’informatica
Capitolo 1 del testo di riferimento
L’evoluzione dell’informatica (intelligenza artificiale)
Capitolo 10 del testo di riferimento
Googling…
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