Fondamenti di Informatica Capitolo 1

Introduzione al Corso di Fondamenti di Informatica

• Il corso è rivolto a studenti di Ingegneria dell'Automazione e Ingegneria Informatica.
• L'anno accademico è 2024/2025.
• Il docente è Raffaele Della Corte.

L'Informazione e le Sue Rappresentazioni

• Argomento: le radici dell'informatica, dai bit alla programmazione strutturata.
• Capitolo: 1

L'Informatica e il Mondo Moderno

• L'attuale società è fortemente dipendente dall'informatica.
• Gli elaboratori elettronici sono presenti in molti aspetti della vita quotidiana, spesso nascosti all'interno di altre macchine.
• I moderni cellulari sono un esempio della diffusione di quest'innovazione, favorita dall'avvento di Internet.
• Le attività contemporanee, in aziende e uffici pubblici, utilizzano l'elaborazione digitale dei documenti.
• Esempi: cartelle cliniche digitali, prenotazioni online, e-commerce, TV interattive, dispositivi di videosorveglianza in campo.

Definizione di Informatica

• L'informatica è la scienza della risoluzione dei problemi con l'aiuto degli elaboratori.
• È una disciplina complessa che abbraccia diversi campi.
• L'elaboratore elettronico è lo strumento per attuare le tante applicazioni.
• L'informatica si concentra sulla gestione e elaborazione dell'informazione.

Informatica

• Sinonimi: INFORmazione autoMATICA.
• L'informatica riguarda il trattamento dell'informazione attraverso procedure automatizzabili usando un calcolatore.

Cosa Significa Rappresentare l'Informazione?

• Esempio: rappresentazione del testo "www.wikipedia.org" tramite un codice QR.
• Modalità di codifica dei dati per decodifica e visualizzazione.

Informazione

• Informare significa dare forma a concetti astratti come notizie o racconti.
• L'informazione è qualsiasi cosa comunicata in forma orale o scritta.
• Nell'ambito della Teoria dell'Informazione, l'informazione è associata al concetto di messaggio, che deve essere rappresentato e trasportato.
• Mittente e destinatario devono seguire regole standard per leggere e scrivere i messaggi.

Attributo, Valore, Tipo

• Un'informazione è definita da tipo, valore e attributo.
• Il tipo è l'insieme di elementi da cui scegliere il valore associato all'informazione (margine di incertezza).
• Il valore è l'elemento specifico scelto dall'informazione (riduzione dell'incertezza).
• L'attributo è il significato associato all'informazione nel contesto in cui viene utilizzata.

Esempi

• 36.5 (temperatura corporea di Antonia) - Valore: 36.5; Tipo: temperatura; Attributo: temperatura corporea.

Codice

• Un codice è un sistema di simboli per rappresentare l'informazione.
• Gli elementi di un codice sono simboli, alfabeto, cardinalità, parole codice o stringhe, e linguaggio.
• Le parole codice sono sequenze di simboli, con lunghezza definita, a cui viene assegnato un significato specifico per l'utilizzatore del codice.

Rappresentazione Analogica e Digitale

• Rappresentazione analogica: le proprietà del fenomeno rappresentato sono omomorfe a quelli della rappresentazione stessa; la rappresentazione varia in analogia con la grandezza reale; la maggior parte delle grandezze fisiche è di tipo continuo.
• Rappresentazione digitale (numerica): utilizza un insieme finito di rappresentazioni distinte collegate agli elementi del fenomeno da rappresentare; un'approssimazione della rappresentazione analogica; è discreta.

Codice

• Simboli, alfabeto, cardinalità, lunghezza e linguaggio.

Parole Codice

• Il numero di parole codice differenti è n^l dove n è la cardinalità dell'alfabeto e l è la lunghezza della parola codice.
• Se un'informazione può assumere m valori diversi e ogni valore deve essere rappresentato da una parola codice, la lunghezza l della parola codice deve soddisfare n^l ≥ m.

Esempio: Codice Morse

• Un esempio di codifica con un alfabeto {-,.} con n = 2

Corrispondenza Parola Codice - Valore

• La codifica deve mettere in corrispondenza biunivoca i valori dell'informazione con le parole codice.

Codifica a Lunghezza Fissa e Variabile

• Codifica a lunghezza fissa: tutte le parole codice hanno la stessa lunghezza.
• Codifica a lunghezza variabile: le parole codice hanno lunghezze diverse (esempio: scrittura).

Codifica e Codice

• Se un'informazione può assumere m valori diversi, la lunghezza della parola codice necessaria è minima se n^l ≥ m, dove n è la cardinalità dell'alfabeto e l è la lunghezza della parola codice.
• Se n^l > m, la codifica è ridondante (ci sono configurazioni non utilizzate).

Alcune Regole Pratiche

• Per calcolare la lunghezza minima delle parole codice per rappresentare m informazioni con un alfabeto di n simboli, si utilizza la formula: l = [log_nm].

Approssimazioni per Eccesso

• [4.95]=5 e [7.0000001]=8

Esempi di Codifica

• Codificare i tasti di un telecomando (esempio).

Rappresentazione Digitale

• L'informatica si basa sulla rappresentazione binaria, usando un alfabeto {0,1}.
• I simboli {0,1} sono i bit (binary digits).

Il Codice Binario

• L'informazione viene rappresentata con stringhe di bit; la lunghezza delle stringhe dipende dai valori da rappresentare.
• Per rappresentare k informazioni diverse, vengono utilizzati [log₂k] bit.

Perché la Rappresentazione Digitale Binaria?

• I supporti di memorizzazione delle informazioni usano componenti elementari (flip-flop) con due stati (0 e 1).
• Molti fenomeni fisici possono essere rappresentati in modo semplice con i bit (esempio: presenza/assenza di tensione, ecc.).

Byte e Word

• Un byte è una sequenza di 8 bit che è un'unità di base per rappresentare dati nei calcolatori.
• Le sequenze più lunghe di un byte prendono il nome di word.
• Le lunghezze delle parole dipendono dal sistema.

Come Funziona Nei Moderni Calcolatori

• Con 8 bit si rappresentano 256 valori diversi.
• Se è necessario rappresentare più valori, la dimensione del byte deve essere maggiore (b*8).
• Per trovare il numero minimo di byte necessario, calcolare b = [log₂k]/8.

Questo quiz introduce i concetti fondamentali dell'informatica, esplorando le radici che vanno dai bit alla programmazione strutturata. Si rivolge in particolare agli studenti di Ingegneria dell'Automazione e Ingegneria Informatica. Scopri come l'informatica influisce sulla vita moderna e si integra in varie applicazioni quotidiane.