Informatica 1 Corso di Laurea in Comunicazione e Psicologia a.a. 09-10 docente: Marcello Sarini

You control the information age

Perchè un corso di Informatica a Com & Psi Informatica ovunque (a partire dai vostri cellulari...) Continua espansione (utilizzo + diffuso, > potenza di calcolo) Aspetti sociali (da strumento di calcolo a strumento di comunicazione)

Perchè un corso di Informatica a Com & Psi PC complessi (non sempre si riescono a nascondere problemi) Non basta diventare utenti (oltre ECDL/competenze informatiche di base) Sbocchi professionali: diventare mediatori tra informatici ed altre figure entro aziende

Premesse Il corso di Informatica1 (10 CFU) prevede: 64 ore di lezione frontale corrispondenti a 8 CFU 16 ore di esercitazioni corrispondenti a 2 CFU Gli studenti del corso di Comunicazione e Psicologia non dovranno più sostenere la prova di idoneità informatica organizzata dall‘Ateneo. i 3 crediti che di solito sono acquisiti sostenendo questa prova sono stati sostituiti dai 2 cfu che si acquisiranno grazie alle esercitazioni previste nel corso di Informatica 1

Approccio e programma del corso: lezioni frontali Corso suddiviso in due parti: Formalizzazione - algoritmi e basi di dati B) Alfabetizzazione - codifica dell’informazione, architetture hw pc ed infrastrutture sw (sistemi operativi e reti) Formalizzazione: processo tipico legato intrinsecamente con l’informatica (scinza che si occupa dell’elaborazione dell’informazione in modo automatico) Da problema/porzione del mondo -> analisi e modellazione (descrizione con un qualche linguaggio formale delle qualità salienti, Attraverso un processo di astrazione: eliminazione dei dettagli inutili) Utilizzazione di questa descrizione: interpretazione non ambigua Per individuare soluzione (a sua volta deve essere formalizzata)/ per gestire informazione associata

Algoritmi Problemi e algoritmi Arrivare a formalizzare un algoritmo per risolvere un problema

Basi di dati Modelli di basi di dati (concettuali e logici), interrogazioni di basi di dati Arrivare a capire un modello concettuale, a tradurlo in termini di modello logico e ad esprimere interrogazioni sullo schema

Codifica informazioni Rappresentazione binaria (numeri interi), aritmetica e rappresentazione testo, immagini Familiarizzare con aritmetica binaria e rappresentazioni di informazioni

Archittetture hw Come è fatto calcolatore e come funziona Capire la logica di funzionamento dei calcolatori

Infrastrutture sw (sistema operativo) Gli strati di “programmi” che rendono possibile l’uso del PC: il sistema operativo Capire i principi di funzionamento del sistema operativo

Infrastrutture sw (reti) Le reti di calcolatori che rendono possibile la comunicazione tra PC diversi (LAN, WAN, Internet) Capire i principi di funzionamento delle reti di calcolatori

Testi di riferimento: lezioni frontali D. Sciuto, G. Buonanno, W. Fornaciari, L. Mari, Introduzione ai sistemi informatici, 4a ed., McGraw-Hill, 2008 (o seconda/terza edizione) Consigliato (NON OBBLIGATORIO) per la parte sui database: P. ATZENI, S. CERI, S. PARABOSCHI, R. TORLONE, Basi di dati: Modelli e linguaggi di interrogazione, 2a ed.,McGraw Hill, 2006 (o prima edizione)

Approccio e programma del corso: esercitazioni 5 lezioni di esercitazioni che prevedono esercizi guidati e in autonomia (con la presenza dell’esercitatore) L’obiettivo è fornire una conoscenza pratica di base su un sistema operativo (Windows), su Internet e sui principali pacchetti Office (Word ed Excel); si farà riferimento alla versione di Office 2007

Turni esercitazioni Sono previsti 4 turni (suddivisione per iniziali cognomi) Turno A: ABB - CES (ad es. Abbate e Cesaroni, non Cevi) Turno B: CHI - JAG (ad es. Chiari e Jaeger, non Jesmi) Turno C: LAC - PIG (ad es. Lacci e Pignatello, non Pizzi) Turno D: PIR - ZUN (ad es. Pirovano, Zunino) Sono previste circa 45 persone per turno

Orario esercitazioni: Turno A (ABB - CES) DATA ORA AULA Martedì 2 Marzo 9.30/12.30 Lab. 907 Martedì 9 Marzo Martedì 16 Marzo Martedì 23 Marzo Lab. 905 Martedì 30 Marzo 8.30/12.30

Orario esercitazioni: Turno B (CHI - JAG) DATA ORA AULA Mercoledì 3 Marzo 9.30/12.30 Lab. 907 Mercoledì 10 Marzo Mercoledì 17 Marzo Mercoledì 24 Marzo Mercoledì 31 Marzo 8.30/12.30

Orario esercitazioni: Turno C (LAC - PIG) DATA ORA AULA Martedì 13 Aprile 9.30/12.30 Lab. 907 Martedì 20 Aprile Martedì 27 Aprile Martedì 4 Maggio Martedì 11 Maggio 8.30/12.30

Orario esercitazioni: Turno D (PIR - ZUN) DATA ORA AULA Mercoledì 14 Aprile 9.30/12.30 Lab. 907 Mercoledì 21 Aprile Mercoledì 28 Aprile Mercoledì 5 Maggio Mercoledì 12 Maggio 8.30/12.30

Esercitazioni: note Le esercitazioni NON sono a frequenza obbligatoria, ma fortemente consigliata I cambi di turno sono permessi, ma vanno concordati direttamente con l’esercitatore durante le esercitazioni stesse. Sono ammessi in due casi: Uno studente trova un altro studente con cui scambiare il turno (e lo segnala all’esercitatore) Uno studente NON ha trovato uno studente per il cambio, ma presentandosi al turno desiderato ci sono abbastanza posti per rimanere (a discrezione insindacabile dell’esercitatore)

Testi di riferimento: esercitazioni Alberto Clerici ECDL 5.0 La Patente Europea del Computer Per Windows Vista e Office 2007, Alpha Test, 2009. ISBN: 978-88-483-1134-2 Prima ed (2009) 928 pagine 27,90 Euro In alternativa è possibile comunque scegliere un qualunque altro testo usato per la preparazione all'ECDL base relativo alle versioni XP/Vista del sistema operativo Windows e alla versione 2007 di Office Altri riferimenti a materiale utile per la preparazione verranno eventualmente segnalati durante le esercitazioni

Modalità d’esame: lezioni frontali L’esame e’ costituito da uno scritto organizzato in due parti: - la Parte A è relativa alla parte di formalizzazione; - la Parte B è relativa all’alfabetizzazione. L’esame scritto si supera solo se entrambe le parti sono ritenute sufficienti. Segue un colloquio di approfondimento per la registrazione del voto (obbligatorio per chi ha valutazione < 24, facoltativo per chi ha valutazione >= 24)

Modalità d’esame: lezioni frontali Durante il corso è prevista (per i soli studenti di comunicazione e psicologia) una prova scritta intermedia: argomenti relativi alla parte A; la prova potrebbe svolgersi intorno al 19 aprile . La data precisa vi verrà comunicata in seguito Il superamento della prova intermedia equivale al superamento della parte A dell’esame scritto (e vale per tutti gli appelli dell’a.a. 09/10).

Modalità d’esame: esercitazioni Per l’acquisizione dei 2 CFU relativi alle esercitazioni è prevista una valutazione pratica effettuata dall’esercitatore durante le registrazioni Sono esonerati dalla valutazione pratica: 1) Gli studenti in possesso di ECDL o di prova di idoneità di Ateneo alla data del primo marzo 2010 (NON DOPO) OPPURE 2) Gli studenti per i quali sia dimostrato che abbiano frequentato 4 esercitazioni sulle 5 previste (sarà richiesta a tal fine la firma durante le esercitazioni) L’esonero viene valutato e approvato direttamente dall’esercitatore durante la registrazione

Modalità d’esame: registrazione La registrazione riguarda i 10 CFU complessivi (e non gli 8 o i 2 CFU separati) Chi passa la parte relativa agli 8 CFU, ma non i 2 CFU può acquisire i 2 CFU entro i successivi appelli dell’anno accademico in corso e registrare così i 10 CFU La verifica dei 2 CFU avviene in fase di registrazione e quindi solo per gli studenti che hanno superato effettivamente gli 8 CFU in modo da registrare insieme i 10 CFU

Appelli Calendario appelli (Indicativo). Le date ufficiali saranno pubblicate sul sito della Facoltà di Psicologia (http://www.psicologia.unimib.it) giugno-luglio 2010 ven 4 giugno ore 16.30 (appello di fine corso) – registrazione mer 23 giugno ore 10.30 gio 1 luglio ore 16.30 – registrazione mar 20 luglio ore 14.30 appello settembre 2010: ven 10 settembre ore 16.30 scritto – registrazione mer 22 settembre ore 10.30 due appelli: recuperi a.a. 2008/2009 gennaio/febbraio 2011: mer 12 gennaio ore 16.30 – registrazione ven 21 gennaio ore 10.30 ven 28 gennaio ore 16.30 – registrazione mar 8 febbraio ore 10.30

Informazioni utili Sito del corso: http://www.mac.disco.unimib.it/scicom/ sito Facoltà: http://www.psicologia.unimib.it/02_studiare/scheda_corso.php?didacticsId=1174 Orario di ricevimento docente: Lunedì h 16.30-17.30; stanza 3117 ed. U6 terzo piano Contatti personali: Ufficio: Ed U6 piano terzo stanza 3117 tel: 02-64483746 mail: sarini@disco.unimib.it Esercitatori: Diego Bernini (A-C), Alessandro Gabbiadini (B-D)

Corso di Laurea in Comunicazione e Psicologia Informatica 1 Corso di Laurea in Comunicazione e Psicologia a.a. 09-10

Le dita, il primo strumento di supporto al calcolo Le dita sono il più lontano antenato del calcolatore La funzione più semplice delle dita è quella di rappresentazione di un numero. Tenendo conto delle falangi delle due mani si può contare da 0 fino a 28

Il sistema di calcolo digitale proposto dal Venerabile Beda Il Venerabile Beda (672-735), propone un sistema di rappresentazione che fa corrispondere le posizioni delle dita e i gesti per ottenere numeri da uno a un milione I diversi numeri sono rappresentati attraverso regole precise. Ad esempio per le unità venivano usati soltanto il mignolo, l’anulare e il medio della mano sinistra

Altri supporti al calcolo Le popolazioni andine (dal 600 al 1000) utilizzano per fare memorizzare numeri i quipu Un sistema di corde e nodi in posizione differente consentono di rappresentare i numeri Fin qui strumenti di memorizzazione automatica

Altri supporti al calcolo ABACO (Soroban) usato da oltre 450 anni in Giappone arrivato dalla Cina Costruisco numero in base alla posizione dei “gettoni” posso fare delle somme

Nasce il calcolo automatico Fin qui strumenti di supporto alla memorizzazione: l’esecuzione dei calcoli è affidata integralmente agli utenti Fin qui strumenti di supporto alla memorizzazione: l’esecuzione dei calcoli affidata direttamente agli utenti

Nasce il calcolo automatico “Non è ammissibile che studiosi e scienziati, anzichè elaborare e confrontare nuove teorie, perdano le proprie ore come schiavi nelle fatiche del calcolo, che potrebbe essere affidato a chiunque se si potessero usare delle macchine...” G.W. Leibniz (1646-1716) Il puro calcolo viene considerato un lavoro a basso contenuto intellettivo

La Pascalina Nel 1642, a 19 anni, Blaise Pascal inventa una macchina che dimostra come i calcoli possano essere compiuti in modo puramente meccanico Per la prima volta una macchina esegue automaticamente il riporto nelle addizioni Foto

La Macchina di Leibniz Nel 1671, G.W. Leibniz progetta una macchina calcolatrice che utilizza pignoni dentati di varia lunghezza e una versione perfezionata del meccanismo di riporto automatico ideato da Pascal vengono eseguite automaticamente moltiplicazioni e divisioni sotto forma di addizioni e sottrazioni ripetute

Tutti i dispositivi visti finora non contengono dei congegni automatici veri e propri se non per effettuare riporti. All’utente era richiesta la capacità di indicare correttamente gli operandi e di scomporre le operazioni più complesse in operazioni elementari che venivano eseguite passo passo con l’ausilio del dispositivo All’utente era richiesta la capacità di indicare correttamente gli operandi e di scomporre le operazioni più complesse in operazioni elementari che venivano eseguite passo passo con l’ausilio del dispositivo Fondamentale il concetto di programma

Manca ancora un sistema di comando che consenta alla macchina di passare da un’operazione all’altra senza l’intervento dell’uomo... Deve essere realizzato un dispositivo in grado di memorizzare sia un insieme di dati sia la successione di operazioni da compiere (programma) sui dati per ottenere un certo risultato All’utente era richiesta la capacità di indicare correttamente gli operandi e di scomporre le operazioni più complesse in operazioni elementari che venivano eseguite passo passo con l’ausilio del dispositivo Fondamentale il concetto di programma

Nasce la scheda perforata Nel 1804, Joseph-Marie Jacquard perfeziona l’idea del meccanico Falcon che un secolo prima aveva scoperto un nuovo sistema per rendere automatiche alcune fasi del lavoro di tessitura Il telaio è guidato automaticamente nei suoi movimenti da una serie di fori, praticati su schede, che corrispondono al programma di tessitura

La macchina analitica di Babbage Nel 1822, Charles Babbage, realizza una macchina differenziale che è in grado di calcolare e stampare automaticamente le tavole nautiche ed astronomiche necessarie alla navigazione marittima La macchina esegue i calcoli in base al metodo delle differenze evitando il calcolo delle moltiplicazioni

La macchina analitica di Babbage (2) Nel 1833, Charles Babbage, progetta una macchina analitica di tipo universale, ma non riesce a tradurla in pratica a causa dei limiti della tecnica dell’epoca La macchina contiene una store (memoria) e un mill (unità di calcolo) che contiene il programma espresso in schede perforate L’innovazione risiedeva nel fatto che poteva computare più algoritmi Era costituito da 4 componenti: store (memory – memoria) consistente di 1000 word di 50 cifre decimali ognuna usata per memorizzare variabili e risultati mill (computation unit – unità di elaborazione) in grado di accettare operandi dalla memoria, eseguire addizioni, sottrazioni, moltiplicazioni e divisioni e, infine, memorizzare in memoria il risultato input section una scheda perforata in lettura output section una scheda perforata in cui venivano “stampati” i risultati. Poiché leggeva le istruzioni da una input section, bastava cambiare la input section (perforata con una serie di istruzioni diverse) per ottenere computazioni diverse. Ada Lovelace era figlia del poeta inglese Lord Byron. Nel 1979 le fu dedicato un linguaggio di programmazione. Babbage è da considerarsi il padre dei moderni computer digitali. Egli, purtroppo, ebbe un’idea che all’ora si poteva definire futurista. Babbage era un centinaio di anni avanti rispetto al suo tempo e la tecnologia del tempo era inadeguata per i suoi scopi. “La macchina analitica di Babbage tesse forme algebriche, così come il telaio di Jacquard tesse fiori e foglie” (Augusta Ada Byron, Contessa di Lovelace)

Un balzo in avanti nella costruzione degli odierni calcolatori: verso la costruzione di un dispositivo “general purpose”

Un balzo in avanti 1938 - Konrad Zuse fu il primo ad usare i relay per costruire una serie di dispositivi di calcolo automatico, distrutti nel 1944 con i bombardamenti degli alleati 1939 - John Vincent Atanasoff il suo dispositivo era basato sull’aritmetica binaria e per la memoria usava condensatori che venivano periodicamente rinfrescati per mantenerne la carica le attuali memorie RAM funzionano alla stessa maniera. La sua macchina non fu mai completata e, come Babbage, era un lungimirante: la tecnologia del tempo era inadeguata Non ci furono più grossi sviluppi fino al 1930, quando furono introdotti i realy all’interno di dispositivi automatici di calcolo. Zuse: uno studente di ingegneria tedesco; si dice che Zuse usasse le pellicole di Marlene Dietrich per memorizzare dati e programmi!!! Relay: una barra di metallo cinta da una spira di filo metallico. Quando la corrente passava attraverso la spira, il campo magnetico generato causava il movimento della barra metallica. La barra poteva essere usata per attivare gli switch che, a loro volta, potevano controllare altri device (come per esempio per applicare corrente ad altre spire di altri relay). Stibbitz: Il suo computer era funzionante, ma molto più primitivo di quello di Atanasoff. Aiken: Fu completata ad Harvard Aveva 72 word di 23 cifre decimali ciascuna Aveva un tempo di esecuzione di istruzione di 6 sec. Input e outptup usavano tape di carta perforati Costruì anche il Mark II, ma l’era elettronica ormai era iniziata Origine del termine bug: Nel Mark

Un balzo in avanti 1944 - Howard Aiken costruì la prima macchina general purpose americana. Conosciuta come “IBM automatic sequence controlled calculator (ASCC)” è più nota come Mark I la macchina era costituita da 750.000 componenti, era lunga 15 metri, alta 2,5 e pesava approssimativamente 5 tonnellate

Un balzo in avanti Durante la II Guerra Mondiale - Alan Turing Turing, affermato matematico inglese, aiutò il suo governo nella realizzazione del primo computer elettronico: COLOSSUS non ebbe un grosso impatto, poiché il lavoro fu classificato come top secret per ben 30 anni 1946 - John Mauchley e Presper Eckert fu l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) ad essere riconosciuto come il primo calcolatore elettronico general-purpose consisteva di 18.000 valvole e 1.500 relay. Era alto 3 metri per un peso complessivo di 30 tonnellate COLOSSUS: L’intento era quello di costruire un computer in grado di decifrare velocemente i messaggi spediti via radio tra Berlino e i sottomarini tedeschi (che stavano distruggendo la flotta inglese). Questi messaggi erano criptati usando un device chiamato ENIGMA. Il governo inglese ben presto acquistò dai servizi segreti polacchi un’esemplare di ENIGMA (rubato!!!). Nonostante questo, non appena veniva intercettato un messaggio, il tempo che occorreva per decifrarlo era troppo. Il governo inglese allestì, quindi, un laboratorio segreto per la costruzione di un computer in grado di decodificare i messaggi. Da qui nacque COLOSSUS. Mauchley e Eckert: Il primo professore di fisica all’Università della Pennsylvania, il secondo suo dottorando. Fondarono la UNIVAC oggi parte della UNISYS corporation ENIAC Consumava 140 kilowatt di potenza (tanta ne serviva per illuminare una piccola città); Architetturalmente aveva 20 registri, ognuno in grado di contenere un numero decimale a 10 cifre; Era programmato tramite il settaggio di 6.000 switch multiposizionali e la connessione di un numero considerevole di cavi a prese di corrente; Fu terminato quando la guerra era già finita ( i fondi arrivavano dall’esercito), ma fu permesso a Mauchley e Eckert di tenere seninari estivi a colleghi scientifici per illustrare il loro lavoro. Questi seminari determinarono l’inizio dell’esplosione di interesse verso la costruzione di grandi computer digitali. Nota: fu loro negato, dopo una battaglia legale, il brevetto del primo computer digitale, che fu assegnato a Atanasoff, anche se non aveva depositato il modello.

La prima generazione Nel 1945 John Von Neumann progetta il primo prototipo dei moderni calcolatori elettronici, l’EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Il calcolatore venne concretamente realizzato e messo in funzione nel 1952 Von Neumann: Parlava molte lingue, era un esperto delle scienze fisiche e matematiche ed aveva una memoria straordinaria. Quando cominciò ad interessarsi ai computer era già un affermato matematico.

Architettura di Von Neumann programma memorizzato Dati e Programmi che operano sui dati vengono codificati in uno stesso formato: lo stesso dispositivo può essere impiegato per memorizzare entrambi Nasce il calcolatore “general purpose” Architettura di Von Neumann Connessione sottosistema di interfaccia sottosistema di memorizzazione sottosistema di elaborazione Von Neumann: Parlava molte lingue, era un esperto delle scienze fisiche e matematiche ed aveva una memoria straordinaria. Quando cominciò ad interessarsi ai computer era già un affermato matematico. Programma memorizzato vs programma cablato degli elaboratori precedenti: ogni programma imponeva una riconfigurazione fisica del sistema di calcolo.

Architettura di Von Neumann Conseguenza di ciò è lo sviluppo di strumenti formali per l’elaborazione dell’informazione Nascita di disciplina che, dato un problema applicativo, mira ad individuare un insieme di istruzioni che ne consente la soluzione (algoritmo) Si separa l’individuazione degli algoritmi che risolvono problemi dati (attività prettamente umana) dall’esecuzione di tali algoritmi (attività che può anche essere svolta da un calcolatore) Von Neumann: Parlava molte lingue, era un esperto delle scienze fisiche e matematiche ed aveva una memoria straordinaria. Quando cominciò ad interessarsi ai computer era già un affermato matematico. Programma memorizzato vs programma cablato degli elaboratori precedenti: ogni programma imponeva una riconfigurazione fisica del sistema di calcolo.