Fondamenti di Informatica

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1. Introduzione al corso
Ing. Simona Colucci
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Informazioni utili

• Ing. Simona Colucci
• Contatti
• SisInfLab. Dipartimento di Elettrotecnica ed
  Elettronica(DEE)
• mailto coluccisimona_at_gmail.com Tel [phone]
• http//sisinflab.poliba.it/colucci
• Ricevimento studenti
• Mercoledì 1130/1330

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Modalità desame

• Prova scritta
• - Composta di una parte teorica e di una
  applicativa
• - Obbligatoria per il superamento dellesame
• - Sostituibile dal superamento di entrambe le
  prove di esonero dallo scritto da tenersi
  durante il corso
• Prova orale
• - Facoltativa con il superamento della prova
  scritta

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Composizione del corso

• Argomenti teorici di base
• - oggetto delle lezioni in aula
• - verificati tramite quesiti ed esercizi della
  prova scritta
• Programmazione in linguaggio C
• - oggetto delle lezioni e delle esercitazioni in
  aula
• - verificata tramite problemi della prova
  scritta

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Libri di testo

• Testi di riferimento
• Ceri, Mandrioli, Sbattella. Informatica arte e
  mestiere. McGraw-Hill, 2008
• Bellini, Guidi. Linguaggio C. Mc-Graw-Hill, 2006
• Kerningham, Ritchie. Linguaggio C. Jackson Libri,
  1989

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Programma

• Lezioni frontali (5 crediti, 40 ore)
• Architettura dei calcolatori (4 ore)
• Codifica binaria dellinformazione, algebra di
  Boole (4 ore)
• Algoritmi e Programmazione Strutturata (2 ore)
• Codifica degli algoritmi in linguaggio C (12 ore)
• Funzioni e procedure (4 ore)
• Programmazione ricorsiva (2 ore)
• Gestione dei file (2 ore)
• Il sistema operativo(4 ore)
• Le Reti di Calcolatori(4 ore)
• Esercitazioni in aula (1 Credito, 16 ore)
• Progettazione di Algoritmi (2 ore)
• Codifica di Algoritmi in Linguaggio C (6 ore)
• Progettazione e Codifica Algoritmi di Ordinamento
  e Ricerca (4 ore)
• Uso di funzioni e procedure e gestione dei file
  (4 ore)

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Informatica

• Definizione
• Scienza della rappresentazione e
  dellelaborazione dellinformazione
• Definizione Association of Computing
  Machinery(ACM)
• Studio sistematico degli algoritmi(sequenze
  precise di operazioni comprensibili e perciò
  eseguibili da uno strumento automatico) che
  descrivono e trasformano linformazione la loro
  teoria, analisi, progetto, efficienza,
  realizzazione e applicazione

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Concetto di algoritmo

• Sequenza di passi, definiti con precisione, che
  portano alla realizzazione di un compito.
• E essenziale che un algoritmo sia comprensibile
  al suo esecutorees. il calcolatore(privo di
  buon senso) esegue algoritmi prodotti e
  codificati dagli informatici in programmi
• Proprietà degli algoritmi
• - correttezza capacità di arrivare alla
  soluzione del compito cui è preposto, senza
  difettare di alcun passo fondamentale
• - efficienza capacità di arrivare alla
  soluzione del compito cui è preposto nel modo più
  veloce possibile e/o usando la minima quantità di
  risorse fisiche, compatibilmente con la sua
  correttezza

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Esempi di algoritmi

1. Lavaggio di capi resistenti in lavatrice
2. Calcolo dellimposta IRPEF relativa a un
   contribuente, dato il reddito lordo e la tabella
   delle aliquote
3. Calcolo della somma algebrica tra due numeri
   relativi utilizzando le operazioni di somma e
   differenza tra numeri senza segno
4. Calcolo del Massimo Comun Divisore(M.C.D.)

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Esempio 1

• Problema Lavaggio di capi resistenti in
  lavatrice
• Soluzione informale lavatrice programma
  cotone 90
• Algoritmo Esecuzione in stretta sequenza dei
  seguenti passi
• -lavatrice
• -ammollo
• -prelavaggio
• -lavaggio
• -candeggio
• -risciacquo
• -ammorbidente
• -centrifuga

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Esempio 2

• Problema Calcolo dellimposta IRPEF relativa a
  un contribuente, dato il reddito lordo e la
  tabella delle aliquote
• Soluzione informale data la tabella delle
  aliquote relative alle fasce di reddito e dato il
  reddito lordo, si applicano progressivamente le
  aliquote al reddito
• Algoritmo
• - acquisire reddito lordo
• - I10 di R
• - Se Rgt3600 II12(R-3600)
• - Se Rgt7200 II5(R-7200)
• - Se Rgt15000 II7(R-15000)
• - Se Rgt30000 II7(R-30000)
• - Se Rgt75000 II5(R-75000)
• - Se Rgt150000 II5(R-150000)
• - I è limposta risultante

Inizio-fascia() Fine_fascia () Aliquota ()
O 3600 10
3600.01 7200 22
7200.01 15000 27
15000.01 30000 34
30000.01 75.000 41
75000.01 150000 46
150000 51
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Esempio 3

• Problema Calcolo della somma algebrica tra due
  numeri relativi utilizzando le operazioni di
  somma e differenza tra numeri senza segno
• Soluzione informale si confrontano i segni dei
  due operandi nel caso di numeri concordi si
  effettua la somma dei moduli e il risultato è
  concorde con gli addendi nel caso di numeri
  discordi si effettua la differenza tra modulo
  maggiore e minore e il risultato è concorde con
  laddendo di modulo maggiore.
• Algoritmo
• - acquisizione dei due numeri a,b
• - se a,b sono concordi sab
• - se a,b sono discordi
• - se altb si scambiano i valori di a e b
• - sa-b
• - la somma ha il segno di a e modulo s

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Esempio 4

• Problema Calcolo del Massimo Comun Divisore tra
  due numeri a,b MCD(a,b)
• Soluzione di Euclide ogni divisore comune di a
  e b è divisore di a, b e del resto r della
  divisione tra a e b (a mod b), se questo non è
  nullo
• Algoritmo
• 1. acquisire due numeri a,b
• 2. se bgta scambiare a con b
• 3. se b 0 MCD(a,b)a a andare al passo 6
• 4. r a mod b
• 5. sostituire a con b, b con r ed andare al
  passo 2
• 6. Fine

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Flusso di controllo

• Lordine di esecuzione delle operazioni
  elementari è determinante per la soluzione del
  problema
• Le operazioni elementari(passi di algoritmi)
  vengono chiamate istruzioni nel linguaggio dei
  calcolatori e possono essere classificate in
• - istruzioni non condizionate
• - istruzioni condizionate lesecuzione dipende
  da una condizione
• - istruzioni di controllo esprimono le
  condizioni da cui dipende lesecuzione delle
  istruzioni condizionate(dette pseudo-istruzioni
  perché controllano solo il flusso delle
  operazioni)
• Le istruzioni possono essere composte in blocchi
  o sequenze che risolvono sottoproblemi del
  problema principale e sono viste come
  unistruzione elementare

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Costrutto

• Insieme di istruzioni di controllo e controllate
• - costrutto condizionale insieme di condizione
  e istruzioni condizionate
• - costrutto iterativo insieme di istruzioni la
  cui esecuzione viene ripetuta sotto il controllo
  di opportune istruzioni di controllo

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Diagrammi di flusso

• FLOW CHART Formalismo grafico per rappresentare
  la sequenza(flusso)di istruzioni o operazioni
  elementari di un algoritmo
• operazioni(semplici o composte, condizionate o
  non condizionate) con rettangoli
• -condizioni(scelta tra due possibilità) con rombi
• flusso (sequenza di esecuzione o controllo) con
  segmenti orientati che uniscono i blocchi
• inizio e fine dellesecuzione con ellissi

Condizione?
vero
falso
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Linguaggi di Programmazione

• Linguaggi per la codifica di algoritmi scrittura
  sotto forma di programmi che possano essere
  compresi da un elaboratore
• Dal linguaggio della macchina ai linguaggi di
  alto livello sforzo di traduzione da linguaggio
  naturale a linguaggio macchina sempre più
  affidato alla macchina stessa

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Sistema Informatico

• Oggetto complesso,che può assumere nature molto
  differenti, costituito da molte parti che
  interagiscono tra loro per eseguire algoritmi
• Classificazione a livello generico delle
  componenti
• Hardware componenti fisici del sistema
• Software programmi eseguiti dal sistema
• Il confine tra HW e SW è piuttosto sfumato se si
  pensa che le stesse funzioni possono essere
  svolte a seconda dei casi da circuiti e
  dispositivi HW o da particolari
  microprogrammi(firmware) definiti dal costruttore
  del calcolatore

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Hardware

• Insieme di elementi funzionali
• Unità di elaborazione o processore
• esegue i programmi
• Memoria centrale
• memorizza dati e programmi per il funzionamento
  dellelaboratore
• capacità limitata
• volatile
• rapido acceso allinformazione
• Memoria secondaria (o di massa)
• capacità significativa
• persistente
• accesso allinformazione lento
• Bus di sistema
• collega gli elementi funzionali consentendo lo
  scambio di dati
• Unità periferiche
• fanno comunicare il calcolatore con lambiente
  esterno

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Esempio di HW di sistema informatico

• Personal computer elaboratore dedicato ad un
  solo utente
• Corpo contenente
• unità di elaborazione
• memoria centrale
• memoria di massa informazione organizzata in
  file
• Disco fisso(hard disk) inamovibile e di elevata
  capacità
• Floppy disk, chiavi USB, dischi ottici(compact
  disk o CD-ROM o DVD)
• Tastiera mouse e video collegati col corpo
  centrale

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Software

• SW di base
• dedicato alla gestione dellelaboratore
• opera direttamente al di sopra di HW e firmware
• Esempi
• SISTEMA OPERATIVO
• Sistema di gestione di basi di dati
• Protocolli di comunicazione
• garantiscono la corretta comunicazione sui
  canali di trasmissione che trasportano
  segnali(tipicamente elettrici), garantendo la
  trasmissione dei dati tra elaboratore e
  terminali o tra elaboratori collegati in rete
• SW applicativo
• dedicato alla realizzazione di specifiche
  esigenze applicative
• utilizza linguaggi di alto livello
• opera al di sopra del SW di base
• non risente delle caratteristiche architetturali
  del sistema informaticotrasportabile

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Sistema Operativo

• Funzioni
• Interpreta ed esegue comandi elementari
• Organizza le risorse della macchina
• Gestisce laccesso alla rete
• Sia che sia venduto dal costruttore del sistema
  informatico che realizzato da ditte di SW, il SO
  non può essere modificato dallutente nelle sue
  istruzioni ed è necessario come tramite duso tra
  la macchina fisica e lutente
• Complessità crescente con quella del sistema
  informatico
• In sistemi multi-utente il SO distribuisce le
  parti del calcolatore tra i vari utenti in
  maniera apparentemente dedicata