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UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Introduzione.

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Introduzione al Corso Prof. Michele Amoretti Fondamenti di Informatica a.a. 2008/2009

2 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Crediti Il corso offre 5 crediti (44 ore) Lezioni (36 ore) Esercitazioni in laboratorio (8 ore) La prova desame è scritta, dura circa 2 ore e consiste di alcune domande a risposta aperta sugli argomenti del corso.

3 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Orario lezioni ed esami Lezioni: Giovedì 8: :30 Venerdì 8: :30 (in novembre: laboratorio) Per le esercitazioni in laboratorio verranno fatti due gruppi che si alterneranno, una settimana per ciascuno. Esami: da definire.

4 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Organizzazione del corso Teoria: Rappresentazione dellinformazione Modelli per linformatica Algoritmi e strutture dati Programmazione Linguaggio Java Ingegneria del software Funzionamento dei calcolatori elettronici Introduzione ai sistemi operativi Reti di calcolatori e Internet Laboratorio: Realizzazione di semplici programmi Java con lambiente di sviluppo Eclipse

5 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Contatti Docente: Prof. Michele Amoretti Telefono ufficio: Orario di ricevimento: mercoledì 10:30-12:30 Lufficio è nella Sede Scientifica di Ingegneria, Palazzina 1. Probabile Tutore: Dott. Ing. Maria Chiara Laghi

6 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Materiale didattico Le diapositive presentate a lezione saranno disponibili su Internet: Testi consigliati: G. M. Schneider, J. L. Gersting, Informatica, Ed. Apogeo, C. S. Horstmann, Concetti di informatica e fondamenti di Java, nuova edizione per le versioni 5 e 6, Ed. Apogeo, Testi di approfondimento: C.Batini, L.C.Aiello, M.Lenzerini, A.Marchetti Spaccamela, A.Miola "Fondamenti di Programmazione dei Calcolatori Elettronici", Ed. Franco Angeli, C. Ghezzi, D. Mandrioli, Informatica Teorica, Ed. CittàStudi, C. S. Horstmann, Progettazione del software e design pattern in Java, Ed. Apogeo, 2004.

7 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Modalità desame –Una prova scritta –I risultati saranno disponibili sul sito Web del corso –Se ci si ripresenta dopo aver ottenuto un voto sufficiente, il voto precedente viene perso –Iscrizioni tramite il servizio elettronico di facoltà (GOAL) L'esame contiene domande su: Argomenti delle lezioni teoriche Java (commentare un programma, trovare errori in un programma, oppure trasformare un programma in un equivalente diagramma di flusso o viceversa)

8 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Le parole chiave del corso Informazione Informatica Sistema di elaborazione Algoritmo Programma

9 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione Che cosa è l'informazione? SINTASSI SEMANTICA PRAGMATICA

10 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione L'informazione è ciò che, per un osservatore o un recettore posto in una situazione in cui si hanno almeno due occorrenze possibili, supera un'incertezza e risolve un'alternativa, cioè sostituisce il noto all'ignoto, il certo all'incerto. In altre parole, essa riguarda il contesto in cui i dati sono raccolti, la loro codifica in forma intellegibile ed in definitiva il significato attribuito a tali dati. In una comunicazione, linformazione è scambiata per mezzo di messaggi. La quantità di informazione di un messaggio è tanto più grande quante più sono le alternative che esso esclude.

11 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione La teoria dellinformazione è una teoria matematica dellaspetto simbolico dellinformazione un approccio quantitativo alla nozione di informazione Risponde alle domande: Come immagazzinare e trasmettere informazione in modo compatto? (compressione) Qualè la massima quantità di informazione che può essere trasmessa su un canale? (velocità di trasmissione) Come posso proteggere la mia informazione: dalla corruzione del suo supporto o da errori di trasmissione? da sguardi indiscreti?

12 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione La teoria dellinformazione è nata come disciplina scientifica nel 1948, grazie agli studi di Claude Shannon. La prima grande intuizione di Shannon fu quella di considerare linformazione come qualcosa che aiuta a rispondere a una domanda. - Qual è la soluzione di una equazione? - Qual è la capitale del Burkina Faso? - Quali sono le particelle che compongono latomo? … A una domanda di tipo sì/no (vero/falso) si può sempre rispondere con un singolo simbolo che può assumere uno tra due valori possibili (0 e 1). Tale simbolo è una cifra binaria (binary digit), o bit.

13 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione Il bit è lunità fondamentale dellinformazione. Alla domanda: Quale delle due strade possibili percorreranno le truppe degli invasori? la risposta sarà un messaggio codificato nella forma concordata tra assediati e informatori. Ma anche se i mezzi di comunicazione possibili sono diversi, linformazione contenuta nel messaggio è la stessa. Qualunque sia la sua forma, il messaggio porta un bit di informazione, che consente agli assediati di distinguere tra le due possibilità.

14 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione E per domande più complesse? Quale dei quattro mezzi di trasporto possibili utilizzerai? Con quattro possibilità, un solo bit di informazione non basta a rispondere in maniera esauriente alla domanda. Per distinguere tra quattro scenari ci vogliono due bit di informazione. Per quanto possa essere complicata una domanda, potete rispondere con una serie di bit. Shannon si rese conto che a una domanda con N possibili risposte diverse è possibile rispondere con una sequenza di log 2 N bit.

15 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione Il linguaggio scritto non è altro che una sequenza di simboli, e i simboli possono essere scritti come sequenze di bit. Quindi, qualsiasi domanda finita che ammetta una risposta esprimibile per iscritto in un certo linguaggio può venir codificata in una sequenza di 1 e 0. E qualsiasi risposta finita può essere espressa mediante una sequenza di 1 e 0. La misura dellinformazione in un messaggio è data dal numero di bit necessari per trasferirlo da un mittente a un destinatario. Un libro medio può contenere circa due milioni di bit di informazione, pari allo 0,25% della capacità di un CD, e allo 0,04% di quella di un DVD.

16 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione Attenzione però! Ogni cifra di una sequenza binaria può trasportare, almeno potenzialmente, un bit di informazione. Tuttavia non è sempre così. Es. la sequenza di 1000 bit non contiene molta informazione. Basterebbe un bit per rappresentarla (conoscendone a priori la lunghezza). Se le sequenze sono prevedibili, sono comprimibili. Comprimere significa eliminare la ridondanza, tenendo solo la parte significativa, cioè linformazione. A volte però si aggiunge un po di ridondanza ai messaggi, per individuare e correggere eventuali errori commessi in fase di trasmissione (es. carattere di controllo nel codice ISBN).

17 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione Es. cifra di controllo nel codice International Standard Book Number (ISBN) La cifra di controllo si calcola dalle altre dodici cifre con il seguente algoritmo numerico: Ciascuna cifra, da sinistra a destra, viene moltiplicata per 1 o per 3 alternativamente I prodotti vengono sommati modulo 10 per avere un valore compreso tra 0 e 9 Sottratto da 10, questultimo dà un risultato compreso tra 1 e 10 Se il risultato è 10, lo si sostituisce con 0; in ogni caso alla fine resta una sola cifra

18 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione Linformazione contenuta in un messaggio (enunciato, immagine, filmato, ecc.) è ciò che rimane dopo che è stata eliminata ogni ridondanza. La ridondanza è un meccanismo di sicurezza: garantisce che una informazione venga ricevuta anche se il messaggio è stato leggermente danneggiato nel corso di una trasmissione. Tutte le lingue sono dotate di simili meccanismi di sicurezza, fatte di schemi, strutture e insiemi di regole che le rendono ridondanti. Di solito non siamo consapevoli di queste regole, ma il nostro cervello le impara in modo automatico, e le usa per controllare la validità di tutti i messaggi ricevuti.

19 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informazione Uno dei successi maggiori della teoria dellinformazione di Shannon è laver dato una definizione formale della ridondanza e laver capito esattamente quanta informazione può essere trasportata da una sequenza di simboli – ridondante o meno. Tutto ciò è diventato il teorema di Shannon-Hartley sulla capacità di un canale di comunicazione, inizialmente concepito per aiutare gli ingegneri dei laboratori Bell a valutare quante chiamate potessero coesistere su una stessa linea telefonica, e poi utilizzato per innumerevoli altre applicazioni. C è la capacità del canale in bit al secondo, dopo lapplicazione della correzione derrore. BW è la banda del canale (in hertz). S/N è il rapporto segnale/rumore (S e N sono potenze, espresse in Watt).

20 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Informatica L'informatica (computer science, in inglese) è la scienza che tratta lelaborazione automatica dell'informazione, in ogni suo aspetto. Linformatica quindi si occupa degli elaboratori elettronici, o più in generale dei sistemi di elaborazione, dal punto di vista architetturale e applicativo.

21 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Hardware Nell'informatica pionieristica degli anni cinquanta il termine inglese hardware, letteralmente "ferramenta", ben si prestava a indicare le macchine utilizzate. Anche con la sostituzione delle valvole termoioniche in favore dei transistor e poi dei primi circuiti integrati MOS, tali macchine erano composte da telai e pannelli metallici robusti tutti rigorosamente assemblati mediante bullonature vistose, per contenere i preziosissimi e delicatissimi circuiti elettronici che erano il cuore degli elaboratori e delle prime periferiche di base.

22 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Software Oggi, quando risulta difficile ritenere ferramenta un mouse o una webcam, il termine hardware è rimasto più che altro per distinguere tutto ciò che è macchina, strumento da tutto ciò che è intelligenza (il software) per far funzionare la macchina o lo strumento. E importante distinguere tra software di sistema, che serve a far funzionare le varie parti del sistema di elaborazione; software applicativo, che fornisce un servizio alle persone che lo utilizzano.

23 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Algoritmo Per risolvere problemi che richiedono la ricerca e/o manipolazione di informazione, è necessario individuare un metodo risolutivo, cioè un insieme di operazioni che, eseguite ordinatamente, ci permettono di ricavare la informazione cercata (risultati, o dati di uscita - output) a partire da quella a nostra disposizione (dati di ingresso - input). Tale metodo risolutivo è detto algoritmo. Esistono problemi per i quali non è possibile trovare un metodo risolutivo che ci permetta di automatizzarne la soluzione. Esiste anche unaltra classe di problemi che, pur ammettendo metodi risolutivi, non ne hanno nessuno che, in casi significativi, sia eseguibile in tempo ragionevole.

24 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Programma Per automatizzare la risoluzione di un problema, è necessario fare un passo in più, che consiste nel rappresentare le informazioni ed il metodo risolutivo in un linguaggio comprensibile dallo strumento di calcolo. Perciò, progettare algoritmi e descriverli in un linguaggio di programmazione per mezzo di sequenze di istruzioni del linguaggio (programmi) è una attività che richiede: 1.la conoscenza delle tecnologie che permettono di automatizzare procedimenti risolutivi di problemi (i linguaggi ma non solo) 2.la conoscenza delle metodologie che permettono di usare efficacemente tali tecnologie

25 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di Informatica Introduzione al Corso Prof. M. Amoretti Sistemi informatici moderni A parte il classico personal computer o il server di rete, pensiamo ad esempio al telefono cellulare, alla fotocamera digitale, alla console, al cruscotto auto con il navigatore satellitare, ecc. Sono tutti sistemi informatici, che forniscono servizi specifici. Pensiamo ad un aereo moderno: al suo interno possiamo trovare non uno, ma molti sistemi informatici, ciascuno con un preciso compito. Internet nel suo insieme è un sistema informatico, formato a sua volta da una rete di sistemi informatici che lavorano per un'obiettivo comune: permettere lo scambio di informazioni tra utenti situati in qualsiasi parte del globo.


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