Laboratorio di programmazione



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INTRODUZIONE ALL’ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI


Appunti di lezioni - A. A. 2002-03

Che cos'è l'informatica?




  • In inglese: "Computer Science"

-È la scienza e tecnica dei calcolatori?



  • In realtà il calcolatore è solo uno strumento per operare concretamente e realizzare applicazioni.


-È una delle applicazioni dei calcolatori?

  • Non è solo la scienza per la risoluzione dei problemi di calcolo scientifico o la scienza per i sistemi informatici aziendali…


-È la scienza dell'informazione?

  • Definizione troppo generale o generica.

  • Anche l'attività giornalistica è scienza dell'informazione.

I° definizione: è la scienza della rappresentazione e dell'elaborazione delle informazioni.





  • Soddisfa i costruttori di calcolatori

  • Soddisfa i costruttori di applicazioni



II° definizione : Association for Computing Machinery (ACM).

È lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano le informazioni: la loro teoria, analisi, sviluppo, efficienza, realizzazione ed applicazione.

Algoritmo: precisa sequenza di istruzioni od operazioni, comprensibili ed eseguibili da uno strumento automatico.


La definizione mette in evidenza l'attività di progettazione e di sviluppo indipendente dallo strumento calcolatore; esso interviene in quanto consente di gestire velocemente una grande quantità di informazioni.

DIVENTA CENTRALE NELL’INFORMATICA IL CONCETTO DI ALGORITMO.




  • Intuitivamente un algoritmo è una ricetta (successione di passi o istruzioni) per risolvere un problema o realizzare un compito.

ESEMPI: Istruzioni per il montaggio di un elettrodomestico, somma di due numeri in colonna, prelievo di denaro con il Bancomat, determinazione del massimo comune divisore tra due interi positivi….




  • Questi passi (o istruzioni) devono essere elementari (comprensibili) per un esecutore.

Se le istruzioni per il montaggio di un elettrodomestico sono in inglese e l’acquirente non sa l’inglese, l’algoritmo non è utilizzabile.




  • Il calcolatore come esecutore di algoritmi: vogliamo costruire algoritmi eseguibili da un calcolatore e quindi i passi o istruzioni devono essere elementari per un calcolatore.




  • Per sapere quali sono le istruzioni che un calcolatore è in grado di eseguire, occorre conoscere gli elementi principali della struttura di un elaboratore.

Elaboratore digitale: è una macchina usata per

  • Collezionare

  • Analizzare

  • Elaborare

precisamente e velocemente una vasta quantità di informazioni.

È in grado di eseguire ad altissima velocità sequenze di operazioni lunghe, complesse e ripetitive.


La sua attività è una attività di esecutore preciso e veloce di una serie di ordini.
Principalmente ha due funzioni:

  • Trasmissione, trasformazione e conservazione di informazioni codificate in modo comprensibile alla macchina.

  • Risoluzione di problemi di tipo deterministico.



Informazioni



Dati: figure, impulsi, numeri, caratteri… che sintetizzano una situazione reale;

Istruzioni: comandi che suggeriscono al calcolatore l'azione immediata da eseguire.
Tutte le informazioni sono codificate in forma ultima sempre come sequenze di numeri binari.
Il calcolatore realizza ogni elaborazione richiesta sui dati per reazione a una precisa successione di istruzioni detta PROGRAMMA.
Ogni calcolatore comprende uno specifico e limitato insieme di istruzioni.

Ogni problema deve essere riformulato in modo da essere comprensibile alla macchina come successione di operazioni o passi che il calcolatore è in grado di eseguire (Algoritmo ).



Ogni algoritmo deve essere codificato mediante un linguaggio di programmazione in programma.


Programma: successione di istruzioni necessarie a produrre le informazioni desiderate dall'utente (Risultati) a partire da una serie di informazioni fornite inizialmente (Dati).


problema



algoritmo



programma


Linguaggio di programmazione



risultati

dati

calcolatore



Tecniche di programmazione:

insieme dei criteri da seguire per progettare e costruire un programma sfruttando al meglio le risorse di un elaboratore.


Pertanto un calcolatore è una macchina in grado di:

  • ricevere dall'esterno i DATI di un problema e il programma, ossia le ISTRUZIONI per risolverlo;

  • memorizzare le informazioni (dati ed istruzioni);

  • eseguire le istruzioni, elaborando operazioni aritmetiche e logiche sui dati;

  • fornire in uscita i RISULTATI dell'elaborazione


Queste funzioni sono in corrispondenza biunivoca con le parti che costituiscono un sistema informatico.
Un sistema informatico è un oggetto complesso costituito da molte parti che interagiscono tra di loro.
ARCHITETTURA DI UN SISTEMA INFORMATICO:

  • individuazione delle varie parti

  • principi generali di funzionamento

  • interazioni tra le varie parti


Un sistema di elaborazione dati è costituito da:

( I° livello di decomposizione di un sistema informatico )


  • Hardware: ("ferraglia") struttura fisica di un calcolatore (dispositivi meccanici, componenti elettroniche…)

  • Software: totalità di programmi atti alla gestione del calcolatore, allo svolgimento delle sue funzioni e alla risoluzione di tutti i problemi non affrontati direttamente dall'hardware.

  • Software di base: sistemi operativi, compilatori, editori…

  • Software applicativo: programmi scritti dall'utente, librerie, pacchetti applicativi…


Classificazione utile ma non sempre molto evidente.
Firmware: è al confine tra hardware e software; sono MICROPROGRAMMI scritti su memorie permanenti direttamente dai costruttori che agiscono direttamente sullo strato hardware (autotest della macchina, gestione delle periferiche, nucleo di caricamento del sistema operativo - bootstrap-…).

I° livello di decomposizione di un sistema Informativo:


SW applicativo





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