informatica di base

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INSEGNAMENTO DI
INFORMATICA DI BASE
LEZIONE I
“INTRODUZIONE AL CORSO”
PROF. GIOVANNI ACAMPORA
Informatica di base
Lezione I
Indice
1
L’era digitale------------------------------------------------------------------------------------------------ 3
1.1 L’informazione digitale --------------------------------------------------------------------------------- 5
2
Che cos’è l’informatica?---------------------------------------------------------------------------------- 8
3
Che cos’è un computer? -------------------------------------------------------------------------------- 10
3.1 Componenti essenziali di un computer ------------------------------------------------------------- 11
3.2 Tipi di computer ---------------------------------------------------------------------------------------- 13
Bibliografia/Sitografia ---------------------------------------------------------------------------------------- 15
Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente
vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore
(L. 22.04.1941/n. 633)
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Lezione I
1 L’era digitale
L’era digitale segna un cambiamento radicale del modo di vivere dovuto alla comparsa
diversi strumenti tecnologici attualmente utilizzati in diversi settori applicativi.
L’Information Technology (IT) è la disciplina che si occupa dell’archiviazione,
dell’elaborazione, della trasformazione e della rappresentazione delle informazioni con l’aiuto del
computer e delle tecnologie ad esso connesse. Una sua specifica è l’Information and
Communications Technology (ICT) che enfatizza l'aspetto delle comunicazioni nella IT, cioè tutti
gli strumenti hardware e software per la comunicazione di rete. L'informazione viene condivisa con
altre macchine connesse in rete e non più elaborata su macchine stand-alone. Pertanto possiamo
definire l’Information and Communication Technology come l'insieme delle tecnologie che
consentono di elaborare e comunicare l'informazione attraverso mezzi digitali.
L'Unione Europea considera di fondamentale importanza l'utilizzo dell'ICT per la crescita
economica dei paesi membri. Infatti, l’avvento della Società dell’Informazione ha condotto alla
distinzione tra New Economy e Old Economy, ovvero, rispettivamente, tra le aziende che si sono
lasciate coinvolgere dal business basato sulle nuove tecnologie informatiche e telematiche e quelle
che sono rimaste tradizionaliste. Sempre più l'ICT è considerata una risorsa essenziale per le
organizzazioni, le quali hanno bisogno di gestire, in maniera rapida, efficace ed efficiente, il volume
crescente di informazioni. Con lo sviluppo delle capacità di elaborazione in parallelo e grazie
all'abbassamento dei costi, l'informatica ha invaso qualsiasi settore: dagli ambienti industriali alla
vita quotidiana e all'intrattenimento personale. I campi di applicazione della tecnologia informatica
sono innumerevoli (medicina, ingegneria, chimica, astronomia, arte, scuola, formazione
professionale, ecc…). Tra gli aspetti più rilevanti vi sono: la gestione aziendale, l’office automation,
i database, l’educazione, il commercio, i giochi e l’intrattenimento.
In particolare, in campo aziendale si è avuta la nascita dei cosidetti sistemi informativi
aziendali. Un sistema informativo è la combinazione di risorse umane e materiali (computer,
dispositivi, carta, etc.) e di procedure di un’organizzazione, atte alla raccolta, archiviazione,
elaborazione e scambio di informazioni necessarie per:
attività operative (per il funzionamento normale, di servizio);
attività di gestione (per la previsione dell'aumento o della diminuzione delle
vendite in alcuni periodi dell'anno – strategie);
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attività di programmazione, controllo e valutazione (per garantire il prodotto
al cliente).
Il sistema informativo è, pertanto, formato da due componenti intrinsecamente legate tra
loro, quella tecnica (Information Technology, IT) e quella sociale (personale, strutture
organizzative, strategie, norme, etc.). Descriviamo, ora, brevemente le possibili e più rilevanti
applicazioni delle tecniche informatiche, riferendoci a diversi campi d’interesse.
Nel campo aziendale possibili applicazioni sono:
o
Transazioni con fornitori, dipendenti e clienti;
o
Analisi finanziarie (analisi di spese, investimenti, vendite, ecc…);
o
DSS (Decision Support System);
o
Progettazione di prodotti complessi con tecniche CAD (Computer Aided
Design – progettazione assistita dal computer);
o
Produzione di prodotti con tecniche CAM (Computer Aided Manufactoring –
fabbricazione assistita dal computer) impiegate per controllare i sistemi robotizzati che
assemblano e testano i prodotti e i loro componenti.
Nel campo bancario, le tecniche informatiche permettono la gestione del conto corrente
(rapporti, movimenti…) e di portafogli di titoli (andamenti, investimenti) direttamente e
comodamente da casa (Home Banking).
Nel campo medico e della salute possibili compiti facilitati dall’impiego di tecniche
computerizzate sono: gestione dati clinici, controllo ambulanze, automazione di apparecchiature
mediche, supporto ad interventi medici, analisi comportamento pazienti, terapie personalizzate,
controllo terapie.
Nel campo dell’educazione, poi, si possono individuare le seguenti applicazioni:
Iscrizione e gestione studenti, gestione orari e aule, comunicazioni
scuola-famiglia.
Adeguamento dell’insegnamento alle esigenze dello studente.
Supporto a studenti con esigenze speciali.
Inoltre si può prevedere un apprendimento assistito grazie a tecnologie CBT (Computer
Based Training) utilizzate nel campo della didattica e della formazione professionale e alla
formazione a distanza (e-learning).
Nel campo commerciale possiamo individuare applicazioni come l’e-commerce, inteso
come la vendita di beni e servizi tramite la rete internet, caratterizzato da una visibilità mondiale ed
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un’accessibilità continua (24/24 e 7/7) del prodotto e dai costi ridotti. Inoltre, vantaggi notevoli si
rilevano anche nei rapporti Business to Business (B2B), per quanto riguarda la riduzione dei costi di
impresa e dei tempi di approvvigionamento, e Business to Consumer (B2C) per l’ampia
disponibilità, i costi ridotti e la miglior risposta alle esigenze del cliente.
In seguito al vasto sviluppo delle Nuove Tecnologie, sono necessarie metodologie per
evitare il Digital Divide, ovvero il livello di separazione tra chi sa usare la tecnologia e chi non la
può utilizzare in quanto non dotato della competenza o degli strumenti opportuni (esempi sono
informatico vs medico, USA vs Nigeria,…).
Ovviamente come tutte le innovazioni, accanto agli innumerevoli vantaggi è possibile
annoverare anche alcuni svantaggi dell'ICT. In particolare, possiamo individuare il necessario
aggiornamento continuo e permanente del personale e la perdita di posti di lavoro “tradizionali”. In
compenso, però, l’ICT ha causato la nascita di nuove figure professionali quali Web Programmers,
esperti e-learning, amministratori di rete, e-tutor, ecc.
I Sistemi sono entità complesse in grado di trasformare un insieme di input in un insieme di
output. E’ importante notare come si distingua tra sistemi analogici che utilizzano informazioni
contenute in un intervallo continuo di valori e sistemi digitali che utilizzano informazioni contenute
in un intervallo discreto di valori. Pertanto, possiamo affermare che i sistemi analogici e quello
digitali trattano il concetto d’informazione in modo differente.
La definizione d’informazione è molto complessa, ma per renderla più comprensibile la
leghiamo al concetto di scelta. Ogni situazione in cui occorre fare delle scelte (o in cui non si sa
quali scelte siano state fatte da altri) è una situazione di incertezza. Effettuare quelle scelte (o
conoscere quali scelte siano state fatte) riduce o elimina l’incertezza. Risulta quindi:
riduzione dell’incertezza = informazione.
Un esempio semplice di sistema digitale è l’interruttore. In questo caso ci sono due sole
possibilità:

Spento

Acceso
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L’informazione sullo stato dell’interruttore corrisponde dunque alla scelta fra due sole
alternative. Possiamo rappresentarla attraverso 1 bit (Binary Digit) indicando ad esempio con 0
spento e con 1 acceso. Un bit quindi rappresenta l’unità di misura dell’informazione e corrisponde
alla quantità di informazione fornita dalla scelta fra due sole alternative (considerate egualmente
probabili). In altre parole, un bit rappresenta l'unità minima di informazione utilizzabile in contesti
informatici. Se come esempio consideriamo un semaforo e consideriamo che un bit può
rappresentare ogni lampada del semaforo ho bisogno di 3 bit per rappresentare tutti gli stati possibili
di un semaforo. Anche se in questo caso parliamo ancora di poche alternative disponibile, è
possibile applicare queste idee alla rappresentazione di informazione più complessa, ad esempio di
un testo.
Un testo è rappresentato attraverso una successione di caratteri. Ogni carattere viene scelto
all’interno di un insieme finito di simboli.
Con 8 bit, è possibile rappresentare la scelta fra 256 alternative diverse (28=256)
00000000
00000001
00000010
…………
11111111
passando per tutte le combinazioni intermedie (00000001, 00000010, …).
Nel caso del semaforo, facevamo corrispondere diverse combinazioni di 3 bit a stati diversi
del semaforo. Nel caso del testo, faremo corrispondere diverse combinazioni di 8bit (otto cellette,
ciascuna delle quali può contenere 0 o 1) a caratteri diversi.
Ad esempio:
00000000 → A
00000001 → B
00000010 → C
00000011 → D
00000100 → E
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…. e così via.
Il risultato è che una stringa di caratteri sarà rappresentata dal computer come una
successione di gruppi di 8 bit.
Di questo si parlerà più dettagliatamente nelle lezioni successive.
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2 Che cos’è l’informatica?
Ormai l’Informatica pervade la maggior parte delle attività umane. Essa è una disciplina che
nasce ben prima dell’invenzione del computer. Volendone dare una definizione: l'informatica è la
Scienza della Rappresentazione e dell’Elaborazione dell’Informazione, ovvero lo studio dei
fondamenti teorici dell'informazione e della computazione e delle tecniche pratiche per la loro
implementazione e applicazione nei sistemi informatici. È il punto d’incontro di almeno due
discipline autonome: il progetto, la realizzazione e lo sviluppo di macchine rappresentatrici ed
elaboratori di numeri e i metodi di risoluzione algoritmica di problemi dati. La domanda che si pone
l'informatica è “Come riuscire ad automatizzare un determinato processo in maniera efficiente?”.
L'informatica spazia in diversi campi, ne citiamo solo alcuni: lo studio dei linguaggi formali e degli
automi, che riguarda anche i compilatori; lo studio della complessità computazionale, nello
specifico per la minimizzazione del numero di istruzioni da eseguire nel risolvere un problema e per
la ricerca di algoritmi approssimati per risolvere problemi NP-completi; la crittologia che studia i
metodi per rendere un messaggio non comprensibile a chi non sia in possesso di una chiave di
lettura del messaggio stesso; la teoria dei codici utilizzata per la compressione dati o per l'integrità
dei dati; la ricerca operativa che fornisce strumenti matematici a supporto delle attività decisionali;
la computer grafica, suddivisa a sua volta in grafica bitmap e grafica vettoriale.
Inoltre, l’Informatica è frequentemente descritta come lo studio sistematico dei processi
algoritmici che descrivono e trasformano l'informazione. Utilizzando la definizione dell'ACM
(Association of Computing Machinery):
“L’Informatica è lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano
l’Informazione: la loro teoria, analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione.”
Informalmente, possiamo definire un algoritmo come una sequenza di passi che portano alla
realizzazione di un compito. Di seguito, presentiamo un esempio di algoritmo per la preparazione di
un caffè.
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Comunque, una definizione di algoritmo più precisa è la seguente:
Un algoritmo è una sequenza finita d’istruzioni che, quando eseguite, svolgono un ben
determinato compito. Gli elementi fondamentali di ogni algoritmo sono:
1. Input
2. Output
3. Istruzioni Definite
4. Finitezza della sequenza
5. Efficacia
Per codificare un algoritmo ci sono diversi linguaggi, ne riportiamo alcuni: linguaggio
macchina, Assembler, FORTRAN e COBOL, Pascal, C, Ada, LISP e PROLOG, linguaggi a oggetti
(es. Java), linguaggi visuali.
Lo strumento base dell’informatica è l’elaboratore, ovvero il mezzo strumentale (macchina)
per la rappresentazione, la memorizzazione e l’elaborazione delle informazioni (dati).
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3 Che cos’è un computer?
Partendo dalla definizione di sistema si ha che un Sistema è un insieme di elementi (detti
sottosistemi) di natura anche differente che operano, in maniera congiunta, per svolgere una
specifica funzione. In dettaglio, un Sistema di elaborazione è un insieme organizzato di
apparecchiature e processi, che interagiscono fra loro, finalizzati all’elaborazione automatica delle
informazioni. Un computer è un sistema di elaborazione, dotato degli opportuni dispositivi
elettronici (hardware) e programmi (software), che è in grado di svolgere i più disparati lavori:
calcoli, memorizzazione d’informazioni e loro elaborazione.
Più in dettaglio, l’hardware di un computer rappresenta la “ferraglia”, la “ferramenta” del
computer. È costituito dalle componenti fisiche, elettroniche e meccaniche del computer (i chip, il
mouse, il lettore CD-ROM, il monitor, le schede, la tastiera, l’unità principale o centrale e così via).
Le componenti principali sono l’unità centrale di elaborazione (CPU), le memorie e i dispositivi
INPUT/OUTPUT. Invece, il software è la mente del computer. Esso è costituito dalle istruzioni che
consentono al computer di funzionare e di svolgere il proprio lavoro; è tutto ciò che viene elaborato
e utilizzato dal computer per eseguire determinate funzioni. Può essere diviso in software di base e
applicativo. Il software richiede un apposito hardware per essere eseguito, allo stesso tempo,
l’hardware è pressoché inutile se non si dispone di un apposito software che ne sfrutti le potenzialità
per risolvere problemi.
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Hardware e software sono logicamente equiparabili (dualismo hardware e software). In
dettaglio, i confini tra hardware e software sono arbitrari, in continuo mutamento. Ogni operazione
eseguita dall’hardware può essere in qualche modo simulata dal software e ogni operazione eseguita
dal software può essere costruita in hardware. La scelta di realizzare una funzionalità in hardware o
in software è basata su fattori quali costo, velocità, affidabilità.
mputer
In altre parole, un computer è un insieme di parti che cooperano scambiandosi informazioni
e la conoscenza di alcune di queste è di fondamentale importanza per poter svolgere anche i compiti
più semplici con esso. In questa sezione presenteremo in maniera molto veloce i suoi componenti
essenziali. Una loro descrizione più dettagliata sarà fornita nelle lezioni successive.
I componenti principali di un computer sono elencati di seguito.
-
Una componentistica interna (processore, memorie, unità di massa ecc.),
-
Diversi tipi di periferiche (monitor, mouse, tastiere, stampanti),
-
I sistemi operativi,
-
Le applicazioni.
Tra i componenti essenziali di un personal computer vi è sicuramente la CPU (Central
Processing Unit, unità centrale di elaborazione), generalmente costituita da un microprocessore. Il
microprocessore è il “cervello” che dirige le operazioni del computer. I dati su cui opera il computer
ed i programmi utilizzati sono memorizzati ed archiviati su supporti di memoria interni o rimovibili.
L’hard disk (disco fisso o rigido) è la principale unità di archiviazione dei dati. In esso sono
installati e memorizzati il sistema operativo ed i programmi applicativi e sono archiviati i
documenti (dati) dell’utente ed i dati di configurazione. La sua velocità di accesso è superiore a
quella di accesso ai supporti di memoria rimovibili (CD-ROM, floppy disk, zip, drive a cartucce,
ecc.).
Altri componenti del computer sono i dispositivi esterni connessi al computer e chiamate
periferiche. Queste si dividono in due categorie:
-
periferiche di input quando usate dall’utente per inserire i dati che il PC
elaborerà.
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-
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periferiche di output quando consentono di presentare all’esterno i risultati
delle elaborazioni del PC.
Alcune di esse sono:
-
Il mouse: è un dispositivo manuale di puntamento per indicare sullo schermo
alcune azioni che il PC deve eseguire.
-
La tastiera: è lo strumento con cui l’utente dialoga con il computer digitando
-
Il video: come un televisore, ha dimensioni diverse, visualizza le informazioni
i tasti.
(grafici o testo), controllando i risultati dl lavoro del PC.
-
La stampante: consente la stampa, generalmente su carta, dei dati elaborati.
In particolare, il mouse e la tastiera sono periferiche d’input mentre il video e la stampante
rappresentano periferiche d’output.
Di altrettanta importanza è il software ed in particolare il sistema operativo. I compiti di un
sistema operativo sono principalmente quelli di:
-
Interpretare ed eseguire comandi elementari e tradurre i comandi degli
applicativi in operazioni della macchina;
-
Organizzare la struttura della memoria di massa;
-
Ripartire le risorse del sistema tra gli utenti.
Infine, di notevole importanza sono ugualmente i programmi applicativi. Ne possiamo
elencare alcuni:
-
Sistemi di Videoscrittura;
-
Fogli Elettronici;
-
Sistemi per la gestione di DataBase;
-
Ipertesti;
-
Browser.
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Esistono diverse tipologie di computer, di seguito ne presentiamo e descriviamo quelle
principali.
Il personal computer è il computer nella sua forma più comune, come siamo abituati a
pensarlo. È una tipologia di computer contraddistinta dall’essere general purpose (cioè non
destinato a specifici compiti), monoutente (cioè utilizzabile da un solo utente alla volta), destinato
principalmente ad un utilizzo produttivo, e dall’avere prestazioni base/medie. È dotato di tutto il
necessario per caricare programmi, elaborare dati e salvarli.
Il computer multimediale è dotato dell’hardware e del software necessari alla riproduzione
simultanea di audio e filmati consentendo, se necessario, di interagire con i programmi. È dotato di
lettori di CD-ROM o DVD (Digital Video Disc), supporti particolarmente indicati per contenere
grandi quantità di dati.
Il computer portatile è potente (quasi) come quelli da scrivania tradizionali anche se di
dimensioni ridotte, particolarmente adatto per chi ha necessità di spostarsi senza rinunciare a
lavorare, per esempio per fare proiezioni delle proprie presentazioni con l’uso di videoproiettori.
Sono dotati di una batteria che consente un’autonomia di alcune ore per lavorare anche durante gli
spostamenti. In particolare il laptop o notebook è un computer portatile che è particolarmente
leggero (oggi per esempio < 5kg). È utilizzabile come computer da scrivania poiché è collegabile a
una tastiera e ad un video di dimensioni standard.
Il palmare è un computer di dimensione molto ridotte (10-18 cm) e di peso di 300-400 g.
Nato come evoluzione delle agendine elettroniche, è dotato di un sistema operativo simile al
windows dei computer standard con comunicazione ad icone facilmente interfacciabile per
comunicare con i personal computer e i portatili tale da navigare in internet, inviare fax e messaggi
di posta elettronica. Inoltre è provvisto di molti programmi di utilità (per scrivere, organizzare
appuntamenti, per usare fogli elettronici, per leggere libri in formato elettronico ed ascoltare musica
MP3).
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Il mainframe è un computer di grandi dimensioni, assai costoso e sofisticato. Può essere
utilizzato da molti utenti contemporaneamente mediante opportuni terminali. Vi fanno ricorso
grandi organizzazioni che devono elaborare enormi quantità di dati (per esempio per la previsione
del tempo, per le gestione delle prenotazioni ferroviarie, ecc.).
Il minicomputer è un computer di medio-alta potenza con prezzo e prestazioni intermedi fra
un mainframe e un personal computer in grado di permettere l’accesso contemporaneo da parte di
decine di utenti. Con il progresso dei personal computer, il minicomputer ha subito un processo di
trasformazione, convertendosi in workstation, cioè una versione di personal computer molto potente
utilizzato per scopi professionali spesso con programmi e sistemi operativi proprietari. Comunque
l'utilizzo del minicomputer per medie aziende e per usi dipartimentali è tutto ora presente nella sua
forma originaria.
Un terminale è un dispositivo hardware elettronico o elettromeccanico usato per inserire
dati all'interno di un sistema di elaborazione e riceverne al fine di eseguirne la visualizzazione agli
utenti. Nelle sue diverse implementazioni, un terminale costituisce un intermediario tra le
applicazioni con interfaccia testuale e i molteplici dispositivi di visualizzazione.
Un terminale senza alcuna capacità di calcolo è detto terminale stupido ed è costituito
unicamente di tastiera e monitor ed affida interamente i calcoli al minicomputer o mainframe a cui è
collegato. Il terminale intelligente è in grado di svolgere localmente una certa quantità di funzioni
in modo da alleggerire i compiti del computer centrale a cui è collegato, ma non è dotato di
memorie di massa per il salvataggio dei dati in locale.
Il network computer è un termine recentemente coniato da Sun MicroSystems che indica un
terminale di rete intelligente, senza memorie di massa. Si tratta, infatti, di un computer leggero
progettato e sviluppato per essere impiegato esclusivamente in congiunzione con una connessione a
una rete telematica. Infatti, esso non è dotato di unità di immagazzinamento quale può essere un
hard disk e pertanto il caricamento del sistema operativo e delle applicazioni avviene
esclusivamente tramite rete. Ovviamente, anche l’eventuale caricamento e salvataggio dei dati
elaborati avviene tramite rete. In definitiva, il suo scopo è quello di condividere le risorse di rete (e
di internet) tanto a livello di dati quanto di applicazioni.
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Bibliografia/Sitografia
Gioacchino Candilio, Elementi di informatica generale, Franco Angeli, 2004
N. Tenzoni e A. Guidi, Informatica di base, Apogeo, 2004
Wikipedia, L’enciclopedia libera: http://it.wikipedia.org
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