Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Informatica, Operazione per misurare il valore di una grandezza nel tempo,…
Informatica
Calcolatori
Dispositivi programmabili attraverso un linguaggio di programmazione. I primi computer risalgono alla seconda guerra mondiale, anni 80' primi PC.
Calcolatrice: inventata da Pascal (chiamata anche Pascalina), era inizialmente una macchina in grado di fare solo le sottrazioni e le somme. Era uno strumento meccanico, cioè azionato da una manovella per eseguire le operazioni.
Strumento per gestire, trasformare e per elaborare informazioni
Elaborare significa risolvere un problema. Ci sono due soggetti:
- Istruttore = colui che dà le istruzioni, analizza e descrive;
- Esecutore: colui che eseguendo le istruzioni risolve i problemi, interpreta ed esegue
Protocollo ap 2.0
-
Protocollo ap 3.0
-
Protocollo ap 3.1
-
Protocollo ap 4.0
Alice dice "Sono Alice", Bob sceglie e manda ad Alice un nonce. Alice reinvia il nonce R, criptato utilizzando la chiave simmetrica segreta. Solo Alice conosce la chiave simmetrica per decifrare il nonce
-
Istruzioni
Sequenza finita di istruzioni comprensibili da un esecutore che descrive come realizzare un compito, ovvero come risolvere un problema
- Istruzioni di esecuzione = ci fanno sommare i numeri
- Istruzioni di controllo = determinano il flusso e l'esecuzione
- Istruzioni logiche = operazioni "and", "or", "not", che servono a modificare i valori buleani, cioè i valori dei bit in un determinato modo
- Istruzioni per il trasferimento dei dati = servono per spostare i dati dalla memoria alla CPU, o da una cella all'altra della memoria, operazioni di caricamento o scaricamento
Glossario
- Dati = numeri;
- Algoritmo = una successione di istruzioni o passi che definiscono le operazioni da eseguire sui dati per ottenere i risultati;
- Colossus = primo calcolatore digitale elettronico, usato per decifrare i segreti tedeschi;
- Eniac (Electronic Numerical Integrator And Computer) = composto da 1800 valvole e 1500 relè. Peso 30t, consumo 140kw;
- Valvole = primi interruttori elettronici, decino se far passare la corrente o meno;
- Chip = è composto da un minuscolo wafer di materiale semiconduttore con circuiti elettronici integrati. Contiene milioni di componenti elettronici microscopici chiamati transistor che trasmettono segnali di dati;
- Telecomunicazione = trasmissione rapida a distanza dell'informazione;
- Supporto = oggetto fisico su cui un'informazione deve essere messa per essere messa per essere trasportata o memorizzata, stesso supporto può trasportare più informazioni;
- Codifica = operazione con cui un'informazione viene scritta su un supporto fisico;
- Decodifica = operazione con cui un'informazione viene letta da un supporto fisico;
- Codice ASCII = sistema di codifica più diffuso nella rappresentazione di caratteri alfanumerici;
- UNICODE = basato su successioni di 16 bit, quindi 65.535 caratteri, rende possibile la codifica di caratteri europei;
- Telegrafo = sistema di trasmissioni di caratteri tramite file ed impulsi elettrici da una parte all'altra;
- Codice Morse = alfabeto costituito da una relazione tra lettere e successioni di punti e linee;
- Intelligenza Artificiale (AI) = è l'abilità di una macchina di mostrare capacità umane quali il ragionamento, l'apprendimento, la pianificazione e la creatività;
- Turing = test di turing, serve per verificare se un software è di intelligenza artificiale;
- Sistema di numerazione posizionale = significa che il valore di ogni cifra, quindi la posizione di un numero determina il valore di quella cifra;
- Operazioni di manipolazione dei bit = operazioni logiche (and, or, not). L'insieme delle operazioni logiche costituiscono l'aritmetica booleana;
- Overflow = fenomeno che si ha ogni volta che la somma di due numeri ha una dimensione maggiore della cella di memoria a disposizione;
- File = insieme ordinato di record (insieme di dati considerati come un'unica entità) omogenei tipicamente registrati su un conveniente dispositivo di memoria in un formato noto;
- Mappe di bit = rappresentazione su schermo di immagini immagazzinate nella memoria di un elaboratore. Ciascun elemento dell'immagine (pixel) è rappresentato da una serie di bit;
- Procedura effettiva = insieme di operazioni (elementari) che vengono eseguite dall'esecutore in successione in modo deterministico;
- Soluzione effettiva = successione di istruzioni elementare che l'esecutore è in grado di interpretare e quindi associare a ciascuna di essi l'azione che deve compiere per eseguirla;
- Variabile = rappresentazione di un valore che può cambiare. Specificano gli input, memorizzano i valori intermedi generati durante l'esecuzione (varianti buffer);
- Cicli = ripetizione di operazioni fino a determinare condizioni finali;
- Teoria della computabilità = parte fondamentale dell'informatica, definisce quali caratteristiche un problema deve avere per ammettere una soluzione computabile;
- Computabilità secondo turing = un problema è computabile secondo turing se esiste una macchina di turing che lo risolve;
- Macchina di turing = rappresentazione semplificata del computer;
- One-time pad = taccuino da usare una volta sola. Il testo è codificato con una chiave della stessa lunghezza. Algoritmo inattaccabile, ma le chiavi devono essere lunghe quanto il testo da decifrare e devono essere usate una volta sola;
- Funzione hash = è un metodo crittografico che trasforma record di dati e caratteri di qualsiasi lunghezza in valori hash compatti fissi. Questo procedimento offre così più sicurezza della crittografia: senza chiave i valori hash non possono essere riconvertiti nei valori originali, 128 bit;
- Internet Protocol (IP) = in telecomunicazioni e informatica, è un protocollo di rete, che si occupa di indirizzamento/instradamento, appartenente alla suite di protocolli Internet TCP/IP su cui è basato il funzionamento della rete Internet;
- Un pacchetto = nel gergo informatico e delle telecomunicazioni, indica ciascuna sequenza finita e distinta di dati trasmessa su una rete o in generale su un canale o linea di comunicazione (ad esempio su una linea seriale) che utilizzi il modo di trasferimento a commutazione di pacchetto. Tipicamente si tratta di una sequenza di bit, ovvero informazione in formato digitale, modulati poi in maniera numerica per la trasmissione sul canale fisico;
- Nonce = numero (R) che verrà usato soltanto una volta;
- Autentificazione con uso di un KDC (1) Key Distribution Center = metodo utilizzato soprattutto nei sistemi crittografici a chiave simmetrica, il cui scopo è ridurre i rischi dovuti allo scambio delle chiavi;
- Trasferimento dati = normalmente sono svolti da dispositivi ausiliari, detti periferiche (tastiere, monitor). Le operazioni di trasferimento dei dati tra ambienti e calcolatore = operazioni I/O;
- Frequenza di trasferimento = descrive la velocità di trasferimento del disco;
Strumenti
- Strumenti formali: caratterizzati da una struttura logica e non materiale, agevolano l'elaborazione teorica dell'informazione. Esempi di strumenti formali e logici, non esistenti materialmente, sono gli operatori matematici o il sillogismo.
- Strumenti materiali: permettono di trattare l'informazione rappresentandola fisicamente. Esempi di strumenti di tipo materiale sono le dita delle mani, l'abaco o il calcolatore.
Relè elettromagnetici
Anni 30'/40', oggetto che apre o chiude un interruttore con un magnete (macchine calcolatrici automatiche). Macchina basata su aritmetica binaria, base 2 anziché 10.
-
-
Transitor
Componente presente in tutti i dispositivi elettronici, prima si usavano le valvole. Stesso funzionamento ma più piccoli ed efficienti
-
Informazione
Studio sistemico degli algoritmi, dato o insieme di dati codificati e immessi in un sistema informatico
Il dato è un elemento conosciuto, un'informazione grezza o elementare ed è solitamente costituito da simboli che devono essere elaborati e contestualizzati. Mentre invece l'informazione è un elemento, che deriva dall'elaborazione di più dati, che permette di venire a conoscenza di qualcosa
- Informazione sintattica: la sintassi descrive la corretta formazione dei testi secondo le regole della grammatica;
- Informazione semantica: interpretazione di un testo volta ad estrapolare un significato al testo che leggo;
- Informazione pragmatica: interpretazione in funzione del contesto.
- Informazione classificatoria: permette di distinguere una cosa con un'altra;
- Informazione più classificatoria: permette di riconoscere distinzioni, stabilire una relazione d'ordine, stabilire una metrica;
- Codifica analogica: Meta-informazione esplicita nel supporto: il supporto ha una struttura corrispondente a quella presente tra entità di informazione;
- Codifica digitale: Meta-informazione implicita nella regola di codifica: il supporto deve solo avere configurazione molteplici e distinguibili l'una dall'altra.
Nel caso dell'analogico noi dobbiamo interpretare la configurazione fisica per estrarre l'informazione; nel caso del digitale l'informazione è già esplicita perché ci viene mostrata dal dispositivo. Il problema del digitale è che non rappresenta gli stati intermedi, problema definito quantizzazione.
Codice Binario
Alfabeto più semplice per la codifica di dati ed istruzioni, è costituito da due simboli che sono 0 ed 1
Bit
Cifra del sistema binario, In informatica, l'unità di misura elementare dell'informazione, che viene rappresentata alternativamente con le cifre 0 e 1, in quanto corrisponde a una scelta tra due alternative egualmente possibili
Algoritmo
E' una successione di istruzioni o passi che definiscono le operazioni da eseguire sui dati per ottenere i risultati. Descrizione della soluzione di un problema scritta in modo da poter essere eseguita da un esecutore, colui che deve essere in grado di interpretare ciò che c'è scritto nell'algoritmo per risolvere il problema. Gli algoritmi che girano sui computer prendono il nome di programmi
Quando un'immagine diventa troppo grande, tende ad occupare troppo spazio, allora si adoperano delle soluzioni chiamate soluzioni di algoritmi di compressione
- Compressione lossless (senza perdita): prendere un file e comprimerlo senza perdere informazioni. Lo stesso file compresso possiamo decomprimerlo riportandolo alla condizione originale;
- Compressione lossy (con perdita): perdiamo qualcosa ma senza un danno grave. Noi possiamo scegliere il livello di compressione
Gli algoritmi sono parametrici: producono un risultato che dipende da un insieme di dati di partenza; descrivono la soluzione di un'intera classe di problemi equivalenti.
-
-
Strutture dati
Entità usate per memorizzare dati nel computer. Si dividono in:
- Strutture dati statiche: (se ha una forma che non cambia nel tempo) costituite da costruttori detti array;
- Strutture dinamiche: (se ha una forma che cambia nel tempo)
-
Firma digitale
Tecnica crittografica, dal punto di vista legale essa ha la stessa valenza della scritta fatta a mano. L'obiettivo a pari della firma autografa è associare l'identità dell'autore al documento. Affinché la firma digitale sia utilizzabile nella realtà sono necessarie due condizioni purché sia verificabile: il destinatario del documento deve essere in grado di verificare la firma e poi non deve essere possibile fare una firma falsa. La firma digitale di un documento consiste nel cifrare il documento con la propria chiave privata, chi lo riceve può decifrare con a chiave pubblica (crittografia asimmetrica)
- Firma digitale naive: semplice;
- Firma digitale efficiente: anziché firmare l'intero documento, ne firmo solo una sintesi
-
Computer
4 funzioni:
- Elaborazione dei dati, trasformare i dati input in dati di output;
- Memorizzazione dei dati, vengono salvati su un file o su un disco. Le informazioni vengono conservate in un'unità chiamata memoria centrale che ospita le elaborazioni svolte dalla CPU ed i dati trasferiti attraverso le unità di ingresso/uscita. La memoria può essere vista come un insieme di celle adiacenti, ognuna caratterizzata da un proprio identificatore chiamato indirizzo;
- Comunicazione: interazione con il mondo esterno, la comunicazione avviene tramite dei dispositivi che prende il nome di interfaccia
- Ricevere dati
BUS:
Linea alla quale sono contemporaneamente collegate le unità del calcolatore e che consente il trasferimento di dati tra tali unità. Ogni trasferimento di dati attraverso il bus avviene sotto la supervisione della CPU. Il bus viene di solito integrato nella scheda madre del calcolatore.
I pregi di un collegamento a bus sono: semplicità, estendibilità, standardizzazione. I difetti sono: lentezza, limitata capacità, sovraccarico del processore.
Il bus può essere suddiviso in 3 componenti:
- il bus dati (utilizzato per trasferire);
- il bus indirizzi (identifica la posizione delle celle di memoria in cui la CPU va a leggere od a scrivere);
- il bus di controllo (transitano i segnali di controllo).
Sul bus si affacciano il processore, la memoria RAM, l'interfaccia input/output che ci permette di comunicare con il mondo esterno, oppure con mouse e tastiere. Il linguaggio della CPU è un linguaggio macchina
CPU:
Componente principale all'interno di un calcolatore a cui sono affidate le operazioni di controllo e di elaborazione (Central Processing Unit).
Composta dalla cosiddetta ALU (calcolatrice), dai registri (piccole cellule di memoria che contengono i dati su cui l'ALU sta eseguendo operazioni) e dal PC. Nell'unità di controllo troviamo due registri: Program Counter (PC) prossima istruzione; Instruction Register (IR) istruzione in corso di esecuzione.
- Data path: parte che si occupa dell'effettiva elaborazione dei dati, comprende dispositivi diversi tra cui ALU e registri;
Ciclo fetch, decode, execute:
- Fetch: caricare nella CPU il codice della prossima istruzione da eseguire;
- Decode: decodifica, capire il significato;
- Execute: eseguire l'istruzione
Clock: frequenza che determina la velocità di elaborazione della CPU.
Il parallelismo permette di migliorare le prestazioni senza modificare la frequenza di clock. Esistono due forme di parallelismo:
- Parallelismo a livello delle istruzioni, architetture pipeline o superscalari;
- Parallelismo a livello di processori, array computer, multiprocessori o multicomputer
Diverse CPU condividono una memoria comune (BUS comune), la memoria condivisa rende più semplice il modello di programmazione: si deve parallelizzare l'algoritmo, ma si può trascurare la parallelizzazione dei dati.
Architetture multicomputer: sistemi composti da tanti calcolatori collegati fra loro. Ogni calcolatore è composto da una memoria privata, comunicazione tra CPU basata su scambio di messaggi
La memoria:
Supporto alla CPU, fornire a quest'ultima dati ed istruzioni il più rapidamente possibili. La memoria può essere suddivisa in 2 categorie:
- Centrale (RAM, volatile, perdi il contenuto), contiene i programmi in esecuzione ed i relativi dati;
- Di massa, grandi moli di dati che non vengono utilizzati frequentemente ma che devono essere mantenuti anche a calcolatore spento
La memoria centrale può essere intesa come costituita da una successione ordinata di elementi binari, ciascuno capace di assumere uno stato tra due possibili (0 e 1). Tali elementi sono raggruppati in unità minime indirizzabili chiamate celle, costituite da 8, 16, 32 o 64 elementi binari
La memoria di massa è costituita da indirizzi contenuti della CPU, cache, memoria principale, dischi fissi, nastri magnetici a dischi ottici
I dischi magnetici sono piatti d'alluminio (o di altro materiale) ricoperti di materiale ferromagnetico
-
-
-
Le unità di memoria a dischi tradizionalmente si distinguono in hard disk e floppy disk. Un tipico hard disk è alloggiato all'interno di un disk drive dove ci sono più dischi, le testine di lettura/scrittura, un motore per far ruotare i dischi e gli elementi elettronici necessari per il controllo e l'esecuzione delle operazioni di lettura e scrittura
I floppy disk si sono diffusi per facilitare il trasferimento dei dati tra calcolatori e funzionano secondo lo stesso principio dei dischi fissi, la differenza è che ogni disco contiene un solo disco inserito in una confezione rigida che protegge la superficie magnetica quando il disco viene estratto dall'unità di scrittura/lettura
ROM: viene usata per memorizzare il programma di avvio. Memoria elettronica di solo lettura e permanente. Sigla di read only memory, particolare memoria non volatile (cioè capace di conservare i dati presenti anche in assenza di alimentazione) presente nei calcolatori elettronici; i dati sono inseriti durante la sua realizzazione, non potendo più essere modificati, se non in condizioni particolari e con appositi strumenti
- 1 more item...
L'I/O può essere effettuato in 3 modalità:
- Controllo da programma, dentro lo specifico in quale esatto momento deve essere fatta un'operazione;
- Interruzione (interrupt), nel programma dichiaro di voler leggere un dato, posso proseguire con altre modalità. Quando il sistema informa che è disponibile, avviene un'interruzione;
- DMA (Direct Memory Access), accesso diretto, il processore non è costretto a visionare l'operazione di input ed output, il passaggio viene gestito da un'operazione a parte detta DMA
-
Operazione per misurare il valore di una grandezza nel tempo, al fine di trasformare quel valore tramite quantizzazione nel corrispondete digitale.
Prendere ogni tot istanti di tempo il valore della musica stessa, frequenza elevata così da non avere dati persi
-
-
- Istruzioni aritmetiche = sottrazioni, somme
-