Slide presentate durante il seminario "Introduzione all'informatica", Università Bicocca, AA 2015/16, CDL TTC

1. INTRODUZIONE
AL’INFORMATICA
Seminario introduttivo - Settembre 2015

2. Indice
 Che cos’è l’informatica
 Storia del computer
 Algoritmi
 Reti di computer e Internet (cenni)
 Il Web


3. Premessa
 Oggi l’informatica è ovunque
 Centraline delle auto
 Lavatrici
 Centrali telefoniche
 Sistemi robotizzati
 …
 A volte non ce ne accorgiamo, ma ormai
viviamo in simbiosi con sistemi informatici di
ogni tipo

4. Le rivoluzioni informatiche
 Prima rivoluzione informatica: dalla fine degli
anni ‘70 del 900
 Il computer si trasforma in un oggetto di uso
comune
 Seconda rivoluzione informatica: dalla metà
degli anni ‘90 del 900
 Internet e i suoi servizi

5. Significato delle rivoluzioni
informatiche
 Hanno cambiato del tutto le nostre esistenze
 Nel loro insieme, sono paragonabili al
passaggio dal paleolitico al neolitico
 Differenza: anziché millenni, hanno richiesto
poche decine di anni

6. Problemi
 Le rivoluzioni informatiche non sono ancora
state “metabolizzate” in senso culturale
 Esempio: digital divide
 Siamo tuttora in fase “esplosiva”
 Nessuno ha veramente idea di cosa ci riserverà il
futuro, anche prossimo

7. In generale - processi
automatici
 Processi ripetitivi, spesso molto lunghi da
eseguire, “meccanici” (che non richiedono
“intelligenza”, per come la intendiamo
comunemente)
 Esempio: mettere in ordine 1.000 documenti

8. Calcolo automatico
 E’ solo un aspetto del problema
 Tuttavia è importante, perché è stato il punto
di inizio della rivoluzione informatica

9. Calcolare a macchina
 C’è qualcosa nel
calcolo di
evidentemente
meccanico
 Sembra ragionevole
poter costruire
“macchine per
calcolare”

10. Macchine per calcolare (1)
 A – Due righelli
permettono di fare le
somme
 B – Un pallottoliere
permette di fare le
somme

11. Macchine per calcolare (2)
 A: è di tipo analogico
 Funziona sulla base dell’”analogia” della somma
delle lunghezze
 I limiti del calcolo sono legati solo alla precisione
della misura
 B: è di tipo digitale
 Da “digit” (cifra)
 E’ perfettamente preciso entro il limite delle cifre
che rappresenta

12. Limitazioni
 A e B sono in grado di fare un’unica
operazione: la somma
 Sono state costruite macchine più versatili, in
grado di compiere somme, ma non solo...

13. Un esempio: la “Pascaline”
 Inventata da Blaise
Pascal (1623 –
1662), più noto
come filosofo e
matematico
 Permetteva di
effettuare diverse
operazioni
aritmetiche e
matematiche

14. Un altro esempio: il regolo
calcolatore
 E’ analogico:
funziona come i
righelli
 Usando scale
logaritmiche,
permette di fare
moltiplicazioni
anziché addizioni

15. I computer moderni sono digitali
 Manipolano cifre numeriche
 Un computer analogico sarebbe soggetto
inevitabilmente a errori di misura
 Gli errori si accumulano durante il calcolo
 Dopo pochi passaggi i risultati sarebbero
praticamente casuali
 Ciò implica che la precisione del computer è
finita

16. Che tipo di cifre?
 Binarie
 BIT = Binary digIT

17. Sistema posizionale (1)
17
 E’ il sistema di numerazione che utilizziamo
comunemente
 Le cifre non hanno tutte lo stesso significato
 Il significato dipende dalla loro posizione
all’interno del numero
3452
unità
decinecentinaia
migliaia

18. Sistema posizionale (2)
18
 Si basa sull’uso della cifra 0 (zero)
 Inventato probabilmente in India nel IX secolo
d.C.
 Nel nostro caso comporta l’uso di 10 cifre
diverse
(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ,8, 9)
 Perché proprio dieci cifre? C’è qualcosa di
speciale nel numero 10?

19. Sistema decimale
19
 Risposta: no. E’ possibile usare sistemi posizionali
basati su qualsiasi numero maggiore di 1. Per
capire perché, esaminiamo la seguente tabella
 Il numero 10 è detto base del sistema di
numerazione.
3452 = 3 migliaia + =
4 centinaia +
5 decine +
2 unità
3 × 1000 + =
4 × 100 +
5 × 10 +
2 × 1
3 × 103 +
4 × 102 +
5 × 101 +
2 × 100

20. Teoremi sui sistemi posizionali in base
N
20
 Qualsiasi numero N strettamente maggiore di 1
può essere utilizzato come base
 Esiste sempre un unico modo per rappresentare
un numero, indipendentemente dal valore di N
 Occorrono esattamente N cifre (compreso lo 0)
per poter rappresentare i numeri
 Se volessimo usare la base 7, ci basterebbero le cifre
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6
 E’ sempre possibile convertire un numero da una
certa base a un’altra

21. Esempi di sistemi di numerazione non
decimali
21
 Diverse popolazioni umane hanno usato come
base 60
 Non è noto con chiarezza perché usare 10 o 60
 L’uso del 10 come base potrebbe dipendere dal
fatto che abbiamo 10 dita…
 Noi stessi usiamo la base 60 per
rappresentare i primi e i secondi d’arco, i
minuti e i secondi di tempo

22. Il sistema di numerazione
binario22
 Utilizza come base il numero 2
 Le cifre possibili sono solo 0 e 1 (BIT = BInary
digiT)
 E’ il sistema posizionale più “semplice” possibile
 I numeri sono “molto lunghi”
 Esempio: 10000000 (binario) = 256 (decimale)
 E’ il sistema di numerazione usato “internamente”
dai computer
 Perché?

23. Perché il sistema binario
23
 Ragioni “tecniche”
 E’ facile rappresentare le cifre 0 e 1 come stati
fisici di un circuito (es. passa o non passa
corrente)
 Gli errori di “lettura” sono meno probabili (quindi
meno frequenti)
 Ragioni “logiche”
 Le cifre 0 e 1 corrispondono in modo naturale ai
valori logici FALSO e VERO dell’algebra di Boole

24. George Boole (1815 – 1864)
 Sviluppa un’algebra
delle proposizioni
 Espone i suoi risultati
in un celebre libro
intitolato Indagine
sulle leggi del
pensiero
 L’algebra di Boole è
alla base della logica
moderna

25. Algebra di Boole
25
 Piove e fa freddo è vera solo se piove e anche
fa freddo
 Piove o fa freddo è vera se piove, se fa freddo
o anche se piove e fa freddo
 Se piove allora fa freddo è falsa solo nel caso in
cui piove ma non fa freddo
 In generale è basata sui valori VERO o FALSO
che una proposizione può assumere

26. Connettivi
 Operazioni possibili sui valori Vero e Falso

27. Operazioni di composizione
interna
 Dato un insieme, un’operazione di
composizione interna associa a due elementi
(ordinati) dell’insieme un terzo elemento
dell’insieme
 Somma: 5+2 = 7 (Insieme dei numeri interi)
 AND: V AND F = F (Insieme V, F)

28. Connettivi fondamentali
28
 E (AND): la proposizione risultante è vera se e
solo se sono vere entrambe le proposizioni
argomento
 Piove e fa freddo
 O (OR): la proposizione risultante è vera se è vera
una qualsiasi delle proposizioni argomento
 Piove o fa freddo
 NON (NOT): la proposizione risultante è vera solo
se la proposizione argomento è falsa
 Non piove

29. Corrispondono a operazioni
insiemistiche

30. Tavole di verità
Connettivo AND
P1 P2 P1 AND P2
F F F
F V F
V F F
V V V
Connettivo OR
P1 P2 P1 OR P2
F F F
F V V
V F V
V V V
Connettivo NOT
P1 NOT P1
F V
V F

31. Espressioni
 Aritmetiche: le operazioni possono essere
eseguite in catena
 2 X (7 + 5) = 24
 Logiche: i connettivi possono essere applicati
in catena
 V AND (V OR F) = V

32. Connettivi composti
 Esempio: implicazione (SE piove ALLORA fa
freddo)
 Si indica con =>
 In termini di connettivi fondamentali:
 A => B equivale a: (NOT A) OR BConnettivo =>
P1 P2 P1 => P2
F F V
F V V
V F F
V V V
(NOT P1) OR P2
P1 NOT P1 P2
F V F V
F V V V
V F F F
V F V V

33. Circuiti logici
 Le cifre binarie si prestano molto bene a
essere rappresentate mediante circuiti
 1: passa corrente
 2: non passa corrente
 Un connettivo logico diventa un circuito in cui
entrano due fili e ne esce uno
 La corrente in uscita dipende dalle correnti in
ingresso secondo il tipo di connettivo

34. Porte logiche
Potete pensarle come insiemi di “interruttori”

35. Porte logiche e interruttori

36. Codice binario e connettivi
logici36
 Numerici
 1 + 1 = 10
 111 + 1 = 1000
 10 × 10 = 100
 Logici
 1 AND 1 = 1
 0 OR 0 = 0
 1 → 0 = 0

37. Come si fa a rappresentare
l’informazione?
37
 Un computer (lo sanno tutti) è capace di
gestire informazioni di tipo svariato
 Testi
 Musica
 Filmati
 Immagini
 …
 Come è possibile, se il computer in realtà
manipola solo numeri?

38. Digitalizzazione
38
 L’operazione di digitalizzazione corrisponde
alla trasformazione di una certa informazione
in numeri
 E’ sempre possibile digitalizzare l’informazione
 Facciamo qualche esempio

39. Digitalizzare il testo
39
 A ogni carattere viene
associato un numero
 Questa operazione può
essere fatta in moltissimi
modi
 Di solito si usa una codifica
standard (ASCII)
 Per l’alfabeto latino è
sufficiente un byte
 Il cinese richiede 2 byte (ci
sono più di 256 caratteri
possibili)

40. Domande
40
 Se “Guerra e pace” di Tolstoj è un testo di
2000 pagine e ogni pagina è composta in
media da 2000 caratteri, quanti byte occuperà
il file su cui è scritto?
 Lo spazio occupato dai file di testo (per
esempio in formato Word) è molto maggiore
del numero di byte che sarebbero necessari
secondo la rappresentazione ASCII. Perché?

41. Digitalizzare il colore
41
 Si utilizza la tecnica dei “colori
primari”
 Ogni colore può essere
scomposto nelle sue componenti
Rossa (R), Verde (G) e Blu (B)
 Le “quantità” di rosso, verde e
blu vengono misurate ciascuna
con un singolo byte:
0 = assenza di colore,
255 = colore saturo
 I tre byte che ne derivano
corrispondono alla codifica RGB

42. Digitalizzare le immagini
42
 L’immagine viene scomposta
in una griglia; ciascun
“quadretto” della griglia è
detto pixel
 Ad ogni pixel viene associato
il codice RGB del colore che
gli compete
 La risoluzione è la misura
del numero di pixel che
compongono l’immagine; ad
esempio 800 × 600 significa
800 pixel in orizzontale e 600
in verticale

43. Compressione dell’informazione
43
 La digitalizzazione comporta in molti casi uno
“spreco di spazio”
 Esempio:
 Ho un’imagine di 1000 x 1000 pixel (= un milione di
pixel)
 Se servono 3 byte per ogni pixel, l’immagine occuperà
3 milioni di byte
 Supponiamo che l’immagine sia tutta bianca...
 Si usano diverse tecniche per comprimere
l’informazione
 Ad esempio, nel caso delle immagini il formato
“completo” è .bmp, mentre il formato .jpg è compresso

44. Indice
 Che cos’è l’informatica
 Storia del computer
 Algoritmi
 Reti di computer e Internet (cenni)
 Il Web


45. Charles Babbage (1791 – 1871)
45
 Anticipatore delle
idee moderne sulle
macchine
calcolatrici
 Progetta un
calcolatore
programmabile, che
non riuscirà mai a
realizzare

46. Alan Turing e la macchina
algoritmica
 Pioniere dell’informatica
moderna
 Una macchina di Turing è
una macchina che non “sa”
calcolare, ma “sa come”
calcolare
 La macchina di Turing non
fornisce il risultato di un
calcolo, ma compie le
operazioni necessarie per
raggiungere tale risultato
(computer agoritmico)

47. Che cos’è un algoritmo
47
 In generale: procedimento che porta a un risultato
 Esempio.
 Per preparare la pasta con le vongole:
 Mettere le vongole in acqua salata per circa un ora
 Metterle in una padella e scaldare finché si aprono
 Buttare via quelle ancora chiuse
 Filtrare l’acqua che rimane sul fondo
 Scaldare aglio e peperoncino in olio
 Aggiungere le vongole
 A fine cottura, aggiungere il prezzemolo e l’acqua filtrata
 Condire la pasta

48. Il software
 E’ ciò che realizza la macchina di Turing
 Uno dei risultati ottenuti da Turing è che se un
problema è affrontabile da una macchina di
Turing, è affrontabile da tutte le macchine di
Turing
 La computabilità è un problema assoluto, non dipende
dalla macchina
 In sostanza, se le risorse hardware sono
sufficienti qualsiasi computer può raggiungere gli
stessi risultati
 Ovviamente non con le stesse prestazioni!

49. Programmi
 Un programma deve essere inteso come la
realizzazione pratica di un algoritmo di calcolo
 NB: un algoritmo è un oggetto astratto
 Un programma invece deve funzionare su una
macchina concreta, tenendo conto delle sue
caratteristiche hardware
 I programmi devono essere riscritti ogni volta
che cambia l’hardware?

50. Linguaggio macchina
 Un programma scritto in linguaggio macchina
utilizza come primitive del linguaggio codici
direttamente interpretabili dalla CPU
 Quindi se cambiamo le caratteristiche della
macchina fisica dobbiamo riscriverlo!
 Si parla di eseguibili
 Sequenze di byte che contengono istruzioni
direttamente eseguibili dal processore

51. Linguaggi di alto livello
 I programmi scritti in questi linguaggi usano
primitive “astratte”
 Esempi: Basic, C, Java, Pascal...
 Essi devono essere “tradotti” in linguaggio
macchina per poter essere eseguiti
 Un programma “traduttore” prende il nome di
compilatore
 Disponendo del compilatore giusto, siamo in grado di
usare gli stessi programmi di alto livello su qualsiasi
macchina

52. File
52
 Un file non è altro che la sequenza dei byte che
corrisponde all’informazione digitalizzata
 Logicamente è una sequenza continua, ma
fisicamente può essere scritto in spazi separati
del disco
 Il cosiddetto file system contiene la mappa che
permette al computer di sapere dove sono scritte
fisicamente le informazioni (in generale descrive
la struttura dei dati sul disco)

53. Come si realizza la macchina di Turing
(1)
53
 Il processore ha alcuni registri, che funzionano
come celle di memoria interne (con la stessa
logica delle “scatole”)
 Inoltre “sa come fare” certe operazioni di base
 Sommare il contenuto di un registro a quello di un
altro registro
 Copiare in un registro il contenuto di un certo indirizzo
di memoria
 Copiare in un indirizzo di memoria il contenuto di un
certo registro
 …

54. Come si realizza la macchina di Turing
(2)
54
 Al processore arrivano numeri che corrispondono
alla codifica di istruzioni base
 Le modalità di invio di questi numeri al processore
sono controllate da un “super programma” sempre
attivo che si chiama sistema operativo
 Ad esempio, potrebbe arrivare il codice
dell’istruzione: “trasferisci il contenuto della cella
di memoria X nel registro Y”
 Ovviamente il processore si aspetta che dopo il
codice (numero) dell’istruzione gli arrivino gli indirizzi
X e Y

55. Come si realizza la macchina di Turing
(3)
55
 Questo significa che anche un programma, dal
punto di vista interno della macchina, non è altro
che una successione di numeri (le istruzioni in
codice seguite dagli eventuali attributi, ad es. gli
indirizzi X e Y)
 Il concetto di file unifica quindi informazioni e
programmi
 Si parla di file eseguibile per intendere un file che
contiene un programma
 In Windows li distinguete dall’estensione: .exe, .bat…

56. La nascita del computer
moderno
 L’idea di Turing (computer
algoritmico) fu sviluppata a
partire dalla fine della
seconda guerra mondiale
 L’architettura base di un
computer di Turing
“funzionante” fu definita dal
matematico John von
Neumann
 Uno dei primi prototipi
funzionanti si chiamava
EDVAC

57. Architettura di Von Neumann

58. Processore (CPU)
 Esegue tutte le
operazioni
elementari (poche e
semplici)
 Velocità tipica per
un computer
commerciale di oggi:
un miliardo di
operazioni al
secondo

59. Memoria RAM
 Random Access
Memory
 Indirizzabile
direttamente dal
processore
 Veloce
 Volatile

60. Memorie di massa
 “Lente”
 Grandi dimensioni
 Permanenti

61. Periferiche di I/O
 Tutto ciò che serve
per immettere dati
nel computer, e per
ricevere i dati
elaborati
 Tastiera, mouse,
stampante, scanner,
plotter…

62. Transistor
 E’ un “interruttore”
controllato da un
segnale elettrico
 Primo prototipo
funzionante: 1947
 Ha permesso di
realizzare le porte
logiche

63. La “legge di Moore”
 Le prestazioni dei
processori raddoppiano
circa ogni 18 mesi
 Significa che
l’innovazione
nell’hardware ha un
andamento
esponenziale
 Hardware più potente
significa software
(possibile) più potente

64. Primi anni ‘70
 Il computer è ancora un
oggetto enorme e
costosissimo
 Di fatto esiste solo nelle
università e nelle grandi
aziende
 L’utente usa schede
perforate o telescriventi
 (Per chi è interessato:
www.computerhistory.org/)

65. Fine anni ‘70
 Nasce il personal computer
 Prestazioni ridicole rispetto a
un computer di oggi;
esempio. Apple II:
 64k RAM
 No disco rigido
 “Floppy disk” da 128k
 Risoluzione massima
320x200
 Tuttavia copre una serie di
esigenze critiche

66. Gli Office Productivity Tool
(OPT)66
 Word processing (videoscrittura)
 Il PC è in grado di fare le stesse cose che fino a quel momento
potevano essere fatte con workstation dedicate
 Foglio elettronico
 Primo esempio: VisiCalc (fine anni ‘70)
 Programmi per la gestione di database
 All’inizio solo flat-file, relazionali dalla metà degli anni ’80
(dBase)
 Programmi per l’editing di immagini

67. L’esplosione del computer
67
 Il computer è il business della fine del millennio
 Mercato potenziale: miliardi di pezzi
 Indotto: stampanti, monitor, programmi software,
corsi, consulenza...
 Nel 1983 il programma per videoscrittura
WordStar supera il milone di copie vendute
 Tuttavia molti utenti potenziali sono respinti
dall’idea che il computer sia difficile da usare
 Questo fornisce una spinta decisiva
all’innovazione nel campo delle interfacce con
l’utente

68. La crescita del PC

69. Interfaccia con l’utente
 In passato (ancora adesso in alcuni sistemi)
era basata su stringhe di comando (Command
Line Interface)
 Oggi sono prevalenti le GUI (Graphic User
Interface)
 Esempi: Windows, Macintosh...

70. Paradigma GUI
 What You See Is What You Get (WYSIWYG)
 Non è l’utente che si adatta alle esigenze del
computer (interfaccia a comandi), ma il
computer che offre all’utente un’interfaccia
“intuitiva”
 Uso del mouse per puntare gli oggetti
 Icone che rappresentano file ed eseguibili
 Finestre
 Metafora della “scrivania”

71. Dispositivi touch
 Gli oggetti possono essere letteralmente
“toccati”
 L’interfaccia cambia a seconda del contesto
 Le uniche operazioni che l’utente può fare
sono quelle consistenti con la situazione
operativa in cui si trova
 Una volta non era vero; esempio: menu

72. Indice
 Che cos’è l’informatica
 Storia del computer
 Algoritmi
 Reti di computer e Internet (cenni)
 Il Web


73. Algoritmo
 Procedimento finito che permette di
raggiungere un certo risultato
 Il “focus” non è sul risultato, ma su come
ottenerlo
 Il termine viene da “algoritmus”, parola latina
medievale a sua volta derivante dal nome del
matematico arabo Al-Khwarizmi (780 – 850
d.C.)

74. Esempio di algoritmo
 Per preparare il riso “pilaf” occorre mettere
insieme tre parti di riso e sette parti di acqua (o
brodo) in volume
 Algoritmo:
1. Prendi una tazzina
2. Riempila per tre volte di riso, in modo che sia
colma
3. Riempila per sette volte di brodo, in modo che
sia colma
4. Metti insieme acqua e riso in una pentola

75. Note (1)
 L’algoritmo “trasforma” le cose
 All’inizio ho una confezione di riso e una pentola
di brodo
 Alla fine ho la corretta miscela per il riso pilaf
 Questo è vero (in generale) per qualsiasi
algoritmo:
 Confezione di riso + Pentola di brodo = input
 Miscela finale = Output

76. Proprietà degli algoritmi
 Non tutte le possibili sequenze di operazioni
definiscono un algoritmo
 Per essere definito correttamente, un
algoritmo deve godere di alcune proprietà

77. Generalità
 Un algoritmo deve descrivere un procedimento
generale:
 Non importa se uso brodo o acqua
 Non importa se il brodo è di carne o di verdure
 Non importa se il riso è Carnaroli o Arborio
 L’algoritmo definisce uno schema operativo che,
applicato a un certo input, produce un certo output
 NB: Fissato l’input, l’output è sempre il medesimo
(determinismo)

78. Finitezza (1)
 Un algoritmo è composto da un numero finito
di istruzioni, e deve comportare un numero
finito di passi per essere completato
 Consideriamo il seguente esempio:
1. Nello sviluppo decimale di π trova la prima
occorrenza della cifra 7
2. Sposta la cifra successiva a sinistra di una
posizione
3. Ripeti il passo 2. fino al completamento delle
cifre

79. Finitezza (2)
 Dato che le cifre di π sono infinite, il passo 2)
non può essere completato
1) 3,14159265358979323846...
2) 3,1415926535899323846...
3) 3,141592653589323846...

80. Non ambiguità
 Un algoritmo deve essere espresso in modo non
ambiguo
 Il risultato non deve dipendere da situazioni
contingenti (non specificate nell’algoritmo stesso)
 Esempio:
1. Prendi una tazzina
2. Riempila per tre volte di riso, in modo che sia colma
3. Riempila per sette volte di brodo, in modo che sia
colma
4. Se ti va, aggiungi sale

81. Riepilogando
 Ogni algoritmo è descritto da un numero finito di
istruzioni
 La sua esecuzione deve comportare un numero
finito di operazioni
 i due concetti non sono identici: v. esempio di π
 In linea di principio, un algoritmo riceve dei dati in
ingresso (input) e produce dei dati in uscita (output)
 Ogni algoritmo è deterministico
 il risultato dipende solo dai dati forniti in ingresso; dato un
certo input si ottiene sempre lo stesso output

82. Un esempio numerico (1)
 Insegnare a un bambino a sommare due numeri
 Scrivi i due numeri in colonna
 Somma le cifre a partire da destra
 Se il risultato è minore di dieci scrivilo, altrimenti
scrivi solo le unità, e tieni a mente il riporto
 E’ scritto bene?
 Come devo incolonnare i numeri?
 Che cos’è il riporto?
 Dove devo scrivere i risultati?

83. Un esempio numerico (2)
 Sommare due numeri
1. Scrivi il primo numero
2. Scrivi il secondo numero sotto il primo, in modo
che le cifre siano allineate a destra
3. Parti dalla prima cifra a destra
4. Tieni a mente 0
5. Muoviti verso sinistra
6. Se incontri la prima cifra a sinistra vai al passo
12, altrimenti procedi con il passo 7

84. Un esempio numerico (3)
7. Somma la cifra superiore con la cifra inferiore
8. Somma al risultato quello che stai tenendo a
mente
9. Se il totale è minore di 10, scrivilo e tieni a
mente 0
10. altrimenti, scrivi la cifra delle unità del totale, e
tieni a mente la cifra delle decine
11. Torna al passo 5
12. Se il numero che stai tenendo a mente è diverso
da 0, scrivilo
13. Fine

85. Il punto fondamentale
 La definizione di algoritmo prescinde
completamente dal fatto che l’esecutore sia un
essere umano
 Si tratta di una sequenza di passi meccanici
 In linea di principio, anche una macchina
(opportunamente costruita) potrebbe eseguirli

86. Reticoli operativi
 Nell’esempio della somma, il passo 6. comporta
un “salto”
 Non è detto che un algoritmo sia necessariamente
una successione lineare di operazioni
 In generale, anzi, la struttura di un algoritmo è
reticolare
 Come possiamo rappresentarla?

87. Diagrammi a blocchi
 Un diagramma a blocchi è un grafo che
rappresenta un algoritmo
 (Il concetto è generale; i diagrammi a blocchi sono
usati anche in altri contesti)
 Si usa anche il termine “diagramma di flusso” o “flow
chart”
 Le singole istruzioni vengono scritte all’interno di
blocchi
 I blocchi sono connessi da frecce, che specificano
l’ordine di esecuzione

88. Un esempio – Trovare il massimo tra a
e b

89. Simbologia standard dei blocchi
Inizio / Fine dell’algoritmo
Azione
Input o output (I/O)
Controllo del flusso operativo

90. Condizioni di validità
 Ciascun blocco azione, lettura/scrittura ha una sola
freccia entrante e una sola freccia uscente
 Ciascun blocco di controllo ha una sola freccia
entrante e due uscenti
 Ciascuna freccia entra in un blocco o si innesta su
una altra freccia
 Ciascun blocco è raggiungibile dal blocco iniziale
 Il blocco finale è raggiungibile da qualsiasi altro blocco

91. Il “linguaggio” degli algoritmi
 Non esiste uno standard
 Azioni (e controlli) sono espressi da termini
della lingua parlata, purché comprensibili
 Vedremo poi come questo cambia nell’uso
informatico, dove è necessario standardizzare
i linguaggi

92. Schemi di flusso
 Sono per così dire tipologie “base” di grafi che
possono essere presenti all’interno di un
diagramma di flusso
 Ne esistono tre di basilare importanza:
 Sequenza
 Selezione
 Iterazione

93. Sequenza
 Una successione lineare di azioni e/o di
operazioni di I/O
Azione 1
Azione 2
Azione 3
Azione 4
Ingresso
Uscita

94. Selezione (1)
 Un blocco di controllo permette di decidere se
eseguire o no una certa parte del diagramma
E’ vero
che...?
Azione 1
Azione 2
Azione 3
Azione 4
Azione 5
No
Sì
Ingresso
Uscita

95. Selezione (2)
 Un blocco di controllo permette di decidere se
saltare una certa parte del diagramma
E’ vero
che...?
Azione 4
Azione 5
No
Sì
Ingresso
Uscita

96. Iterazione
 Un certo insieme di operazioni viene eseguito
più volte; un blocco di controllo permette di
decidere quando terminare il ciclo
Il ciclo è
finito?
Azione 1
Azione 2
No
Sì
Ingresso
Uscita

97. Considerazione fondamentale
 Tutte e tre gli schemi (sequenza, selezione e
iterazione) hanno un unico punto di
ingresso e un unico punto di uscita
 Quindi si comportano come blocchi
strutturati
 In un diagramma a blocchi possiamo inserire
box che rappresentano interi schemi, non
soltanto operazioni “elementari”

98. Teorema di Bohm - Jacopini
 Qualsiasi diagramma di flusso può essere
trasformato in un diagramma equivalente che
utilizza soltanto sequenze, selezioni e
iterazioni
 Due diagrammi a blocchi sono “equivalenti” se
conducono agli stessi risultati partendo dagli
stessi dati di input
 Questo teorema permette la costruzione di
diagrammi a blocchi strutturati

99. Diagrammi strutturati
 Strutturare uno schema a blocchi significa
individuare dei “macro blocchi”, che a loro
volta potranno essere sviluppati come “blocchi
di dettaglio”
 Il processo è iterativo

100. Esempio: ordinare una sequenza di
numeri
 Immaginiamo di fornire all’algoritmo un certo
insieme di valori numerici
 Vogliamo che l’algoritmo generi una lista in cui
i valori forniti compaiono in ordine (dal più
piccolo al più grande)
 (NB: lo sviluppo completo di questo esempio va
oltre gli scopi del seminario)

101. L’algoritmo “in grande”
Leggi
un
numero
Fine
I numeri
sono
finiti?
Metti in ordine il
numero che hai letto
Inizio
No
Sì
NB: vedete qualche problema?

102. Come si fa a “mettere in ordine”
Seleziona il primo
elemento della lista (X)
Input <
X?
Seleziona il prossimo
elemento della lista (X)
Inserisci Input al posto
di X
No
Sì
NB: vedete qualche problema?

103. Nota
 Anche i blocchi del “sotto – algoritmo” per
mettere in ordine non sono operazioni
elementari
 Essi dovranno essere opportunamente
sviluppati in algoritmi di dettaglio

104. Problemi
 Algoritmo “in grande”:
 Come si fa a capire che i numeri sono finiti?
 L’algoritmo deve prevedere che venga fornito un
numero, oppure “fine”!
 Algoritmo “per mettere in ordine”
 Cosa succede se la lista è vuota?
 L’operazione “seleziona il primo elemento della
lista” fallisce!

105. Esercizi (1)
 Costruire lo schema di un algoritmo che trovi i
numeri primi compresi tra 2 e 100 (crivello di
Eratostene)
 Scrivo i numeri da 2 a 100
 Marco il primo numero non cancellato (all’inizio,
2)
 Cancello tutti i multipli del numero che ho appena
marcato
 Ripeto l’operazione, finché tutti i numeri sono stati
marcati o cancellati

106. Esercizi (2)
 Costruire lo schema di un algoritmo che trovi il
MCD tra due interi a e b, a >= b (algoritmo di
Euclide)
 Se b = 0, a è il MCD
 Se b <> 0:
 Divido a/b
 Se il resto (r) = 0, b è il MCD
 Altrimenti sostituisco b al posto di a, e r al posto di b,
poi ripeto la divisione

107. Un’alternativa agli schemi a
blocchi
 Nel mondo della programmazione si tende a
non usare più gli schemi a blocchi
 Sono difficili da gestire dal punto di vista grafico
 Si usano piuttosto tecniche di “indentazione”

108. L’algoritmo di ordinamento (1)
 Inizio
 Leggi un numero
 Ripeti
 Metti in ordine il numero che hai letto
 Finché i numeri sono finiti
 Fine

109. L’algoritmo di ordinamento (2)
 Inizio
 Leggi un numero
 Ripeti
 Seleziona il primo elemento della lista (X)
 Ripeti
 Se Input >= X
 Seleziona il prossimo elemento della lista
 Altrimenti
 Inserisci Input al posto di X
 Finché non hai inserito Input
 Finché i numeri sono finiti
 Fine

110. Procedimento “Top-down”
 Dato un certo problema:
 Lo scomponiamo in “sotto problemi”
 Esaminiamo ciascuno dei sotto problemi e, se
necessario, lo scomponiamo a sua volta
 Fino al livello di dettaglio “corretto”
 Domanda: qual è il livello di dettaglio corretto?
 Il processo è “riduzionista”
 Cosa succede se il problema non si lascia
scomporre?

111. Computabilità
 Sorge spontanea la seguente domanda:
 Dato un qualsiasi problema, esiste sempre un
algoritmo che lo “risolve”?
 Risposta: No
 L’esempio più famoso:
 Costruire un algoritmo che sia in grado di
decidere se un altro algoritmo ha termine oppure
no

112. Complessità algoritmica
 Un algoritmo in cui il numero di passi cresce in
modo polinomiale in funzione dell’ampiezza
dell’input è detto di classe P
 Ci sono problemi per cui non è noto se esista un
algoritmo di classe P che li risolve; sono detti di
classe NP
 Per chi volesse provarci: c’è un premio di un milione
di dollari per chi riuscirà a dimostrare che le classi P e
NP sono identiche (tutti i problemi computabili sono di
classe P) oppure no.

113. Una domanda difficile
 Il nostro cervello funziona in modo
algoritmico?
 Se sì, i processi mentali sono deterministici
 Dunque il “libero arbitrio” non esiste

114. Un’altra domanda difficile
 Computer sufficientemente evoluti potranno
diventare intelligenti?

115. Indice
 Che cos’è l’informatica
 Storia del computer
 Algoritmi
 Reti di computer e Internet (cenni)
 Il Web


116.  Due computer sono in rete se sono connessi tra
loro (in qualche modo) in modo tale che possano
scambiarsi dati
 Le esigenze sono molteplici:
 Aumentare (di fatto) le capacità di calcolo
 Scambiare informazioni in un certo contesto lavorativo
 Centralizzare le informazioni (es, un database, un
insieme di documenti “master”…)
 Avere accesso alle stesse periferiche da diversi
computer (ad es. stampanti)
 …
Le reti di computer

117.  Il concetto di rete di computer nasce
sostanzialmente all’inizio degli anni ’60
 Gli sviluppi tecnologici dell’epoca permettono
finalmente di realizzare un accesso interattivo ai
computer attraverso terminali
 In precedenza i computer funzionavano
sostanzialmente in modalità batch
 L’input avveniva attraverso schede perforate
 L’output era costituito da stampe (nella maggior parte
dei casi…)
Cenni storici (1)

118.  Le reti coprono bisogni di base delle aziende e
delle strutture pubbliche
 Rappresentano un elemento fondamentale (a
volte determinante) in moltissime situazioni
 Per questo motivo, dagli anni ’60 ad oggi la
loro importanza è cresciuta senza soluzione di
continuità
Cenni storici (2)

119. Tipologie di reti
 LAN = Local Area Network
 Rete interna a una struttura (azienda, ente
pubblico, università, aula universitaria…) di solito
localizzata nello spazio
 WAN = Wide Area Network
 Rete interna a una struttura, ma distribuita su
aree geografiche vaste (es: multinazionali, reti
intercontinentali)

120. Server e client
 Server = computer “direttore d’orchestra”, con a
bordo il sistema operativo di rete, che coordina
tutte le attività (distribuzione di dati, risorse
condivise…)
 Client: computer connesso alla rete, che utilizza il
server per le operazioni necessarie
 Da non confondere con: architettura client-server
 Un componente software gira sul server (componente
server), un altro gira sui client (componente client)

121.  Per connettere tra loro due computer (ma anche due telefoni)
occorre che ci sia un mezzo fisico che trasporta i segnali
 Cavi elettrici
 Cavi ottici (fibra ottica)
 Onde elettromagnetiche
 Il collegamento può essere effettuato anche con mezzi “misti”
 Esempio: con Fastweb mi connetto al sito della NASA, che è su un
server negli Stati Uniti
 Dal mio computer alla centralina Fastweb: cavo
 Dalla centralina Fastweb al server Fastweb: fibra ottica
 Dal server Fastweb al server della NASA: satellite
Connessioni fisiche

122. Comunicazione attraverso
messaggi
Ready to get my data?
Yes...
 Protocolli di comunicazione

123. Protocolli
 Un protocollo è un insieme di regole che stabiliscono il
formato dei messaggi che i computer si scambiano in
rete
 L’uso dei protocolli rende la comunicazione
indipendente dall’hardware (posso connettere un
telefonino e un Cray)
 Domanda:
 Il mondo Internet è dominato da un numero impressionante di
protocolli diversi:
 TCP/IP, POP, IMAP, SMTP, HTTP, HTTPS, WAP,...
 Perché sono necessari tutti questi protocolli? Non ne basterebbe

124. Standardizzazione dei protocolli
 Fino alla fine degli anni
‘70 la
standardizzazione era
stata definita solo in
parte
 Nel 1978 è stato
definito lo standard
ISO/OSI (o
semplicemente OSI)
 Non è un protocollo, ma
una “regola delle
regole” a cui i protocolli
devono attenersi

125. Lo standard OSI (Open Systems
Interconnection)
 E’ fatto a “strati” o “livelli” (layer) – In gergo si
parla di “stack OSI”
 Ogni “strato” si occupa di un particolare “aspetto”
della comunicazione
 Esempio: livello base (livello “fisico”)
 tensioni scelte per rappresentare le cifre binarie 0 e 1
 durata del segnale elettrico che identifica un bit
 possibilità che il segnale sia bidirezionale
 eccetera

126. Un esempio – per capire (1)
 Gestione di una lettera (tradizionale):
 Scrivo la lettera
 La metto in una busta e la affranco
 La metto nella cassetta postale
 L’ufficio postale la prende e legge l’indirizzo
 Tutte le lettere per la stessa destinazione
vengono messe nello stesso sacco
 Ogni sacco viene mandato a destinazione
 L’ufficio postale di destinazione apre tutti i sacchi
 Il postino distribuisce le lettere

127. Un esempio – per capire (2)
Layer “mittente”
Layer “ufficio postale”
Layer “trasporto”
Layer “arrivo a destinazione”

128. La posta si organizza meglio...
Layer “mittente”
Layer “ufficio postale”
Layer “trasporto”
Layer “arrivo a destinazione”

129. Internet
 Nata essenzialmente per esigenze militari
(Arpanet)
 Un requisito specifico era quello di creare una
rete priva di un “centro” attaccabile dal nemico
 E’ il risultato dell’aggregazione di reti diverse,
talvolta anche tecnicamente differenti.
 Piccole reti locali (LAN) sono collegate a reti
metropolitane e territoriali (WAN) che a loro
volta sono collegate alle dorsali (Backbone),
che trasportano i dati per il mondo intero.
12
9

130. La rete Arpanet
130
1969 1971
1973 1975

131. Internet - Paesi connessi (1997)
131

132. Problemi fondamentali
 Fare in modo che la trasmissione dei dati non
debba ricominciare dall’inizio se “cade la linea”
 Fare in modo che ci siano più percorsi che
connettono due computer
 Fare in modo che la “direzione dell’orchestra” non
sia affidata a un unico computer
 Come si fa a indirizzare i dati verso un particolare
computer della rete?
13
2

133. Commutazione
 Il problema dell’indirizzamento accomuna Internet
e le centrali telefoniche
 In generale, se ho N “utenti” dovrei tirare un
numero di “fili” pari al numero degli utenti per
permettere a tutti di parlare con tutti
 In realtà i fili crescono con il quadrato del numero
degli utenti…
 Numero di fili = N x (N-1) / 2
 Tecniche di commutazione
13
3

134. Telefonia - Commutazione di
circuito 13
4
 In passato era realizzata via
hardware
 Le cifre del numero di
telefono individuano insiemi
di utenti sempre più piccoli
 La struttura della rete di
commutazione è ad albero
 Invece che col quadrato di N,
il numero di fili cresce (circa)
con N

135. Internet - Commutazione di
pacchetto135
 Il file viene suddiviso in componenti di circa 1 Kb (pacchetti)
 Ad ogni pacchetto viene associata un intestazione che specifica il
suo numero d’ordine
 Ad ogni pacchetto viene associato l’”indirizzo” del mittente e del
destinatario

136. Protocollo di base: TCP/IP
136
 TCP (Transmission Control Protocol) corrisponde
al layer 4 dell’OSI:
 Costruzione dei pacchetti, trasmissione/ricezione, ricostruzione dei dati
 IP (Internet Protocol) corrisponde al layer 3
dell’OSI:
 Indirizzamento (Routing)
 I pacchetti vengono immessi nella rete come
bottiglie nell’oceano
 Come funziona questo “miracolo”?

137. L’Internet Protocol (IP)
137
 Nel momento in cui un pacchetto arriva a un
certo server, esso si domanda se il
destinatario fa parte della sua stessa famiglia
 Se la risposta è positiva, manda il messaggio
a qualsiasi server che faccia parte della
sottofamiglia del destinatario
 Altrimenti lo manda a qualsiasi server che
faccia parte della famiglia principale

138. Indirizzi IP (concetto base)
138
Esempio di indirizzo IP di classe C
193.205.20.70
Subnet (identificativo della rete)
Computer di destinazione

139. IPv6
 Quella che abbiamo visto era la struttura di un
indirizzo IP dei primordi della rete (cosiddetto
Ipv4)
 Essa permette di disporre al massimo di 232
indirizzi diversi (approssimativamente 4,3 miliardi)
 Non bastano più!
 Si sta passando a una gestione degli indirizzi a 16
byte (IPv6)
 Permette di indirizzare 2128 = 3,4x1038 (circa) nodi
diversi

140. Una rete a commutazione di
pacchetto140
Sorgente Router 1
Router 2
Router 3
Router 4
Router 5
Router 6
DestinazioneRouter 7

141. La realtà: Internet
141

142. Problemi fondamentali risolti
142
 Fare in modo che la trasmissione dei dati non debba ricominciare
dall’inizio se “cade la linea”
 Non esiste una “linea” che possa cadere. Se qualche pacchetto viene
perso, il sistema ne chiede nuovamente l’invio
 Fare in modo che ci siano più percorsi che connettono due
computer
 Qualsiasi computer della rete è in grado di indirizzare i pacchetti
 Fare in modo che la “direzione dell’orchestra” non sia affidata a un
unico computer
 Non c’è più un direttore d’orchestra; il sistema funziona “per conto suo”.
NB: è un concetto che riprenderemo

143. DNS (Domain Name System)
143
 Gli indirizzi IP sono mappati in apposite tabelle di
conversione
 Le tabelle sono note a tutti i server sul backbone
 Organizzazione gerarchica:
 SERVER.DOMAIN.TLD (“top level domain”)
 NB: “a rovescio” rispetto all’indirizzo IP (la famiglia più
grande è a destra)
 Esempio
 www.unimib.it

144. Uniform Resource Locator
(URL) (1)144
 L’individuazione del server non è l’unico problema
legato all’accesso
 Un server di solito contiene molti dati che un utente di
Internet vorrebbe poter scaricare
 Uniform Resource Locator (URL)
 risorsa = qualsiasi cosa sia raggiungibile attraverso
Internet
 Un URL specifica con precisione sia il server, sia
la risorsa in questione

145. Uniform Resource Locator
(URL) (2)145
 E’ una stringa di caratteri strutturata nel seguente modo:
 Protocollo da usare
 (opzionalmente) Nome e password dell’utente che richiede
l’accesso
 Nome del server
 Percorso del file da raggiungere
 Eventualmente dati relativi alla query da eseguire.
 Esempio:
http://www.psicologia.unimib.it/01_iscriversi/index.php
 http è il protocollo
 www.psicologia.unimib.it è il nome del server nel DNS
 index.php è il file che contiene i dati da visualizzare nel server
specificato.

146. Il collegamento a Internet
146
 Per connettersi a Internet è necessario stipulare
un contratto con un Internet Service Provider
(ISP)
 Il contratto può essere gratuito o oneroso a
seconda delle modalità del servizio offerto dal
provider
 Il costo della linea che connette l’utente con il
provider può essere fisso (tariffa “flat”) o variabile
(scatti telefonici) ed è comunque indipendente
dalla localizzazione geografica del server a cui ci
si vuole collegare

147. Connessione a Internet
147
LANLAN
locallocal “modem”“modem”
routerrouter
LANLAN
locallocal “modem”“modem”
routerrouter
ISPISP
networknetwork
InternetInternet
ServiceService
ProviderProvider
ISPISP
networknetwork
InternetInternet
ServiceService
ProviderProvider
ISPISP
networknetwork
InternetInternet
ServiceService
ProviderProvider
f
i
r
e
w
a
l
l
firewall: software per filtrare pacchetti IP e/o indirizzi

148. Servizi di rete
148
 Una rete è utile in quanto offre ai suoi utenti un
certo numero di servizi
 Si intende, in generale, la possibilità di accedere a
un certo ambito applicativo
 Esempio: in una rete aziendale:
 Accesso a stampanti di rete
 Accesso a cartelle condivise
 Intranet
 …

149. I servizi di Internet -
Classificazione149
 Non è né semplice né univoca
 Si possono classificare sulla base dei
protocolli richiesti
 World Wide Web (ce ne occuperemo in seguito)
 Posta elettronica
 Trasferimento file
 Peer-to-peer
 Telefonia e videotelefonia
 Altri (ad esempio, Second Life…)

150. Posta elettronica
150
 Richiede protocolli dedicati
 POP, IMAP per la ricezione
 SMTP per la trasmissione
 Dal punto di vista mediatico non è
semplicemente un’estensione dell’ordinaria
posta
 Velocità istantanea del servizio
 Gratuita (a parte il costo dell’ISP)

151. Posta elettronica vs. posta
tradizionale151
 Uso dei campi CC e CCN
 “Copia conoscenza” e “Copia conoscenza
nascosta”)
 Uso di mailing list
 Priorità dei messaggi
 Return receipt
 Allegati

152. Trasmissione e ricezione della
posta152
 Programmi specifici
 In passato il “best seller” era Eudora
 Oggi domina Outlook
 Tipicamente permettono di gestire InBox, OutBox,
Box per messaggi salvati ma non ancora inviati,
cartelle (e sottocartelle) in cui organizzare i messaggi
ricevuti
 Servizi accessibili dal browser (Web Mail)
 Webmail
 Gmail
 Hotmail
 …

153. Problemi della posta elettronica:
virus153
 Gli allegati di posta sono stati in passato i
canali principali di diffusione
 Oggi non è più vero
 E’ possibile contrarre virus anche semplicemente
visitando un sito infetto
 Come difendersi?
 Antivirus
 In ogni caso: navigare con prudenza

154. Problemi della posta elettronica:
Netiquette
154
 Significa “regole di buona educazione in rete”
 In generale: evitare qualsiasi comportamento che
possa arrecare danno o disturbo ai vostri
corrispondenti
 Inserire sempre il titolo delle mail
 Evitare di trasferire 20 gigabyte di allegati, o per lo
meno avvisare chi deve ricevere il messaggio!
 Evitare l’abuso dei messaggi di alta priorità
 In linea di principio, rispondere alle mail ricevute
 …

155. Problemi della posta elettronica:
spam155
 Con questo termine si intende qualunque
messaggio non desiderato
 Si va dalla pubblicità a vere e proprie truffe
 Un esempio tipico: ricevete dalla vostra banca
(apparentemente) un messaggio in cui vi si
chiede di andare su un certo sito e immettere i
vostri dati

156. Trasferimento file (FTP)
156
 FTP = File Transfer Protocol
 Permette di realizzare attraverso Internet la
connessione diretta a un server
 Fornisce al’utente la visibilità di cartelle (e sotto
cartelle) condivise
 Accesso attraverso browser o programmi dedicati
(es WS_FTP)

157. FTP: vantaggi
157
 Permette di centralizzare documenti su server
rendendoli accessibili da qualsiasi postazione
nel mondo
 Esempio: personale aziendale in missione
 Semplice da usare, non richiede competenze
tecniche per la connessione
 Veloce, non ci sono limiti di spazio

158. Peer-to-peer (1)
158
 Tutti i nodi sono “pari”, e fanno da client e da
server
 File sharing
 Esempi: μTorrent, eMule
 Sviluppi possibili: diffusione di film e
programmi televisivi (in parte già realizzato)

159. Peer-to-peer (2)
159
 Come si fa a sapere dove sono i dati? Ci sono due
soluzioni
1. Alcuni computer della rete violano la regola del peer-
to-peer e di fatto fanno da server
 Tali computer includono database che associano le
risorse disponibili ai nodi
 Nel momento in cui si effettua il download, si entra
effettivamente in modalità peer-to-peer
2. Tecnica torrent: i file scaricati sono indici che
specificano quali sono i nodi della rete che
contengono determinate risorse.

160. Ascesa e caduta del peer-to-
peer?160
 Il traffico P2P è cresciuto con continuità fino al
2009, poi ha mostrato segni evidenti di flessione
 Ad esempio, una statistica del 2006 sosteneva
che i volumi di dati scambiati in modalità P2P
fossero più della metà di tutto il traffico Internet
(Web + posta + FTP +…)
 Un’altra statistica (dell'osservatorio di ricerca
Nielsen): gli utenti peer-to-peer italiani sono
passati dai 6,7 milioni di luglio 2009 ai 4,9 milioni
di luglio 2010

161. P2P: Perché è in declino?
161
 Ci sono almeno due motivi
 La pressione esercitata dalle major, che ovviamente
temono il dilagare del fenomeno, e spingono perché
gli stati si dotino di soluzioni legali per arginarlo
 La crescente importanza di altri canali per la
diffusione di musica e filmati; in particolare lo
streaming su Web
 La gara tra P2P e streaming può essere vista
come una competizione “genetica”
 L’utenza esercita una “pressione selettiva”; sembra
evidente che la modalità streaming goda di un piccolo

162. Telefono e videoconferenza via
Internet
162
 Usano prevalentemente il protocollo VoIP
(Voice over IP)
 Esempi
 MSN Messenger (oggi Windows Live Messenger
di Microsoft)
 Skype
 Yahoo Messenger

163. VoIP – Servizi tipici
163
 Telefonate, anche in conferenza
 Chiamate a cellulari e rete fissa
 Trasferimenti di chiamate, segreteria telefonica…
 Video chiamate e video conferenze
 Chat, SMS, MMS
 Condivisione del desktop tra più utenti
 Gestione di rubriche
 Ricerca di utenti

164. VoIP: vantaggi
164
 Costo bassissimo o addirittura nullo per
l’utente
 Esempio: il costo della telefonata non dipende più
dalla distanza; telefonare a Milano o a Sidney ha
gli stessi costi
 Non richiede un’infrastruttura dedicata diversa
da quella già fornita dalla rete Internet
 Quindi il costo è bassissimo anche per il provider!

165. Telefonia fissa
165
 Prima dell’era del computer: centrali
elettromeccaniche
 Dall’avvento del computer: centrali
completamente gestite via software
 Commutazione
 Istradamento
 Billing (tariffazione)
 Manutenzione
 ….

166. Telefonia fissa - Servizi
166
 Anche il telefono fisso è in evoluzione
 Non si tratta più soltanto di supportare una
chiamata, ma di offrire agli utenti una miriade di
servizi aggiuntivi, impensabili prima dell’era
dell’informatica
 Follow me
 Visualizzazione del chiamante su display
 Segreteria telefonica
 Spese mensili
 …

167. Telefonia mobile
167
 Sostanziale la ricaduta tecnologica a seguito
degli sviluppi dell’hw e del sw
 Le generazioni dei telefoni cellulari:
 Inizio anni ‘80: TACS (1G)
 Inizio anni ‘90: GSM (2G)
 Fine anni ‘90: UMTS (3G)
 2012: The Next Thing (4G)

168. Come funziona
168
 Il terminale (telefonino) è una radio
ricetrasmittente
 Si connette con la più vicina antenna del sistema
mobile
 L’hw e il sw associati all’antenna si occupano di
istradare la chiamata
 Opportune interfacce connettono il sistema alle
centrali della rete fissa e alla rete Internet

169. Le celle del sistema
 Il territorio viene virtualmente
suddiviso in celle (da cui
“telefonia cellulare”)
 Al centro di ciascuna cella si
trova un’antenna
 Il sistema si occupa
automaticamente di
connettere il terminale mobile
all’antenna più vicina
(handover)

170. Un esempio: la rete GSM
170

171. 1G: TACS
 Sta per Total Access
Communication
System
 Introdotto negli Stati
Uniti nel 1979 e in
Europa nel 1981
 Permetteva soltanto
la trasmissione della
voce
 Usava segnali
analogici
Motorola DynaTac 8000x, 1983
Peso = 800 g, lunghezza = 25 cm, costo =
3895 dollari

172. 2G: GSM
172
 E’ tuttora in uso
 Tecnologia digitale
 Ha introdotto gli SMS (Short Message System),
che più tardi si sono evoluti in MMS (Multimedia
Messaging Service)
 Dall’introduzione del protocollo WAP ha permesso
la connessione a Internet

173. 3G: UMTS
173
 E’ lo standard più avanzato disponibile oggi
 La copertura non è ancora capillare come
quella del GSM (che di fatto non è ancora
morto)
 Permette videochiamate, connessione a
Internet, invio e ricezione di immagini, filmati
ecc.

174. 4G: il futuro (?)
174
 Invio e ricezione di dati su banda larga
 Possibilità di ricevere trasmissioni in streaming
di alta qualità
 Attualmente attivo in Italia solo in alcune città

175. Gli SMS
175
 La nascita del sistema SMS è curiosa e interessante
 Gli SMS vennero pensati in origine per permettere la
trasmissione di brevi messaggi ad uso e consumo del
personale che gestiva il sistema
 A qualcuno venne in mente di renderli accessibili
anche agli utenti finali
 Magari se ne faranno qualcosa, pensarono…
 Volumi totali: nel 2000, 17 miliardi di messaggi worldwide,
nel 2004 sono diventati 500 miliardi

176. L’evoluzione dei terminali
176
 Ha avuto un’importanza non minore di quella delle
reti di telefonia mobile
 Già dal TACS al GSM si era passati da oggetti
scomodi e ingombranti a telefonini che potevano
essere messi nel taschino della camicia
 Il passo successivo è avvenuto all’insegna della
CONVERGENZA
 di tecnologie diverse

177. Computer palmari
177
 Cioè computer che stanno nel palmo della mano
 Detti anche PDA (Personal Digital Assistant)
 Primo esempio di palmare: MessagePad di Apple
(1993)
 Scarso successo commerciale
 Concepito come “computer da viaggio”, ad uso dei
manager
 Tra le funzionalità fondamentali, la possibilità di caricare e
scaricare dati da altri computer attraverso porte infrarosse
e Bluetooth

178. Convergenza
178
 Telefonia mobile + Palmare = Smartphone
 E’ un PDA con capacità telefoniche, oppure un
computer con telefono incorporato?
 Entrambe le cose
 Caratteristica fondamentale: possibilità di
installare applicativi
 Che possono essere prodotti dalla casa madre o
da terze parti (dipende dagli smartphone)

179. Esempi
179
 Blackberry
 Windows phone
 iPhone di Apple
 Lanciato il 29 giugno 2007
 Il 10 settembre dello stesso anno la Apple
annunciò di avere venduto un milione di
esemplari
 In versione 3G (2008), lo stesso risultato è stato
raggiunto a tre giorni dal lancio!

180. iPhone
 Può essere
considerato oggi lo
standard di questa
classe di dispositivi
 E’ al punto di
convergenza tra
telefonino, PDA e
iPod (lettore
musicale)

181. Le App
181
 Applicazioni (programmi) per smartphone
 Mobile App: installata sul terminale
 Web App: il software risiede su qualche server
della rete
 Strumenti di accesso a Internet alternativi al
browser

182. Geolocalizzazione
 Sistema GSM (Global Positioning System)
 Realizzato attraverso una rete di satelliti
geostazionari
 I satelliti inviano segnali; il terminale li riceve ed è
in grado di effettuare una triangolazione
 Navigatori
 Forte integrazione con le App

183. Indice
 Che cos’è l’informatica
 Storia del computer
 Algoritmi
 Reti di computer e Internet (cenni)
 Il Web

184. Il World Wide Web
18
4
 Un immenso
ipertesto
multimediale,
costruito con il
supporto della rete
Internet
 E’stato inventato da
Tim Berners Lee nel
1990, nell’ambito di
un progetto di
ricerca al CERN di

185. Le fasi della storia del Web
185

186. La “bolla” delle dot-com (1)
186
 Dot-com: un’azienda che realizza la maggior parte del suo business
attraverso internet
 Nella seconda metà degli anni ’90, a partire dallo straordinario lancio
in borsa di Netscape, e per la grande disponibilità di venture capital,
furono create numerosissime dot-com, con l’obiettivo di un rapido
collocamento in borsa
 Molte avevano un business model del tutto irrealistico
 Ne seguì una “bolla” speculativa al Nasdaq, che culminò con il picco
del 10 marzo 2000 (indice: 5132), e successivo crollo, con fallimenti
a catena che paralizzarono le iniziative per diversi anni

187. La “bolla” delle dot-com (2)
187

188. La “bolla” delle dot-com (3)
188
 Vale la pena di esaminare quello che è
successo più in dettaglio
 Nelle due slide che seguono sono presentati
dati “vecchi” (fino al 2002 – 2003) relativi al
numero di siti Web e al numero di host internet
(rete fisica)

189. Numero di siti web fino al 2003
189
La caduta (rispecchia il crollo del NASDAQ)

190. Numero di host Internet fino al
2002190
Dov’è il crollo?

191. La crescita del web nel mondo
(1)191
Crisi della new
economy
(2000 – 2003)
Boom dei blog
(2007)
60% del totale

192. La crescita del web nel mondo
(2)192
 Il grafico evidenzia come il Web abbia
superato la bolla del 2000
 La discesa è evidente, tuttavia il trend di
crescita è ripreso

193. Evoluzione del Web
193
 A partire dagli inizi del secolo, l’importanza dei siti
nati a scopo comunicativo è andata crescendo
rispetto ai siti uno a molti
 A partire dal 2004 è diventato evidente che la
modalità comunicativa principale nel Web non era
più di tipo uno a molti
 Si è cominciato a parlare di “Web 2.0” per intendere
l’insieme dei siti il cui scopo fondamentale era quello
di realizzare un nuovo tipo di modalità comunicativa
molti a molti

194. Web 2.0
194
 Il termine “Web 2.0” è stato lanciato dalla prima
O’Reilly Media Web 2.0 Conference (Ottobre 2004)
 Da allora ne sono state date molte definizioni
 Esempio: Wikipedia
 Si tende ad indicare come Web 2.0 l'insieme di tutte quelle
applicazioni online che permettono uno spiccato livello di
interazione sito-utente (blog, forum, chat, sistemi quali
Wikipedia, Youtube, Facebook, Myspace, Gmail, ecc.)
 (il Web 2.0 definisce sé stesso)

195. Web 2.0 vs 1.0
195
 Web 2.0:
 Non c’è una sostanziale differenza tecnologica
rispetto al Web 1.0
 La differenza è di tipo sociale e culturale: una
rete di siti si è trasformata in una rete di utenti
 Il Web 1.0 non è mai morto. In questo
momento esistono siti di tipo 1.0 e di tipo 2.0
 Ma non esistono quasi più siti puramente statici di
tipo 1.0

196. Aspetti fondamentali del 2.0
196
1. Contenuti auto-prodotti
 La distinzione tra webmaster e utente diventa evanescente
2. Siti come luoghi sociali
 Il sito è un mediatore per la comunicazione sociale
 La rete di siti si trasforma in una rete di utenti
3. Cloud computing
 Le applicazioni software diventano oggetti disponibili in
rete
 I dati non sono più (necessariamente) sul computer
dell’utente

197. Web 2.0: Cloud computing
197
 Insieme di tecnologie informatiche che permettono
l'utilizzo di risorse hardware o software attraverso la
rete.
 Tre tipologie base:
 SaaS (Software as a Service) – Programmi accessibili
attraverso il Web
 PaaS (Platform as a Service) – Uso di piattaforme software
via Web
 IaaS (Infrastructure as a Service) - Utilizzo di risorse
hardware in remoto
 L’IaaS è connesso all’aspetto del cosiddetto hosting

198. Web 2.0: Perpetual beta
198
 Terminologia: versione beta di un programma =
versione non necessariamente del tutto stabile,
rilasciata solo a un piccolo numero di utenti pilota per
le “prove finali”
 Nel contesto del cloud computing è nato il termine
“perpetual beta”
 Le versioni in linea dei programmi vengono aggiornate
continuamente
 Per lo più sono gratis, o a costi bassissimi
 L’utente si rassegna al fatto che possano non essere
completamente funzionali
 Le case non si prendono responsabilità

199. Web 3.0
199
 Identificato da (quasi) tutti con il Web
semantico
 Metadati associati alle pagine
 Ricerche precise, non legate alla lingua
 Relazioni tra informazioni
 Strumenti automatici di esplorazione
 Link dinamici

200. Il W3C
200
 Sta per World Wide Web Consortium
 Fondato da Tim Berners Lee nel 1994 al MIT
 Include aziende, enti di ricerca, università ecc.
 Ha (essenzialmente) lo scopo di definire gli standard nel mondo
Web; tra gli altri ha definito
 URL
 HTTP
 HTML
 XML
 …

201. Protocollo HTTP
201
 Sta per HyperText Transfer Protocol
 E’ stato definito per gli scopi specifici del Web
 Trasferimento di oggetti multimediali
 Trasferimento di documenti con collegamenti, dove gli
oggetti collegati possono risiedere su server diversi da
quello connesso (tipicamente lo fanno)
 Ha due componenti: una client (lato browser) per la
gestione delle richieste, una lato server per l’invio dei
dati relativi
 Ha la caratteristica di chiudere la connessione al
termine di ogni richiesta

202. Protocollo HTTP: un esempio
202
• browser: richiede un file
• server: invia il file e chiude la connessione
• browser: esamina il file, lo formatta, se trova dei tag relativi a
oggetti diversi li richiede al server
• server: Invia i nuovi file e chiude la connessione
• browser: Visualizza gli oggetti (se ne conosce il formato, es.
immagini gif)
attiva l’esecuzione di programmi speciali
attiva i plug-in (se configurati),
altrimenti chiede all’utente (es: dove salvare un file?)
Usa la cache (un’area speciale del disco) per
accelerare la visualizzazione

203. HTTP è privo di stati
203
 Il fatto che la connessione venga chiusa dopo ogni
richiesta rende la comunicazione molto semplice
 L’alternativa sarebbe l’uso di sessioni, usate spesso per
creare comunicazioni protette quando lo scambio di
informazioni non può esaurirsi in un colpo solo
 Il protocollo, tuttavia, non consente la definizione di
stati
 Esempio: gestione del carrello, immissione dei dati relativi
alla carta di credito ecc.
 A volte è un problema. Per risolverlo si usano varie
tecniche
 Esempio: cookies

204. HTTP non è protetto
204
 I dati non sono crittati, l’informazione viaggia in
chiaro
 Problema: hacker, trasferimento di informazioni
sensibili
 E’ stato definito il protocollo HTTPS, molto simile
all’HTTP con la differenza che l’informazione è
crittata
 Usato per esempio nelle transizioni bancarie
 Vedremo più avanti un uso più “fantasioso” di

205. HTML
205
 Sta per Hyper Text Markup Language
 Un file HTML non è altro che un documento
di testo che contiene oltre al testo della
pagina anche le istruzioni (tag) relative alla
formattazione del testo e degli altri oggetti
multimediali presenti nel documento
 E’ un esempio di “markup language”

206. Linguaggi di markup
206
 Ne sono stati definiti diversi
 Il problema è quello di “standardizzare” le istruzioni di formato tra
applicazioni diverse
 Un programma come Word usa internamente codici ASCII tra 1 e 31 per
identificare operazioni di formato (corsivo, grassetto, stile paragrafo
ecc.)
 Ciascun programma usa i propri codici
 Anche per evitare “cloni”
 In un ML, al posto dei codici vengono usate stringhe di testo con
opportuni formati

207. Linguaggi di markup (esempi)
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD
XHTML 1.0 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-
transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"
xml:lang="it" lang="it" dir="ltr">
<head>
<title>Hypertext Transfer Protocol -
Wikipedia</title>
 HTML
 RTF
insrsid13663483 Il formato RTF}{rtlchfcs1 af1
ltrchfcs0 insrsid12680474
La sigla sta per }{rtlchfcs1 af0 ltrchfcs0
iinsrsid13663483charrsid13663483 Rich Text
Format}{rtlchfcs1 af0 ltrchfcs0
insrsid13663483 . Erquote un formato di testo
con }{rtlchfcs1 af0 ltrchfcs0
binsrsid13663483charrsid13663483 tag}

208. Esempi di tag HTML
208
 (Non li dovete imparare!)
 …
 <address> Definisce un indirizzo
 <area> Definisce un’ area all’interno della mappa di un’ immagine
 <b> Definisce il testo in grassetto
 <base> Definisce una URL di base per tutti i link nella pagina
 <bdo> Definisce la direzione del testo (sinistra-destra o destra-sinistra)
 <big> Definisce del testo in grande
 <blockquote> Definisce una citazione lunga
 <body> Definisce il corpo della pagina
 <br> Inserisce il ritorno a capo
 <button> Definisce un bottone
 …
 NB: sono fissi e predefiniti!

209. Problemi che HTML non risolve
209
1. Possibilità di costruire un tag
 In moltissimi casi è utile o essenziale
2. Aggiornamento di grandi quantità di testo (es:
giornali)
 Se devo modificare la prima pagina del Corriere
online, dovrei scriverla tutta in HTML. Vero che ci
sono programmi che convertono automaticamente il
testo, però…
3. Accesso a database (es: prenotazioni di voli)

210. 1 – Il linguaggio XML (1)
210
 Sta per eXtensible Markup Language
 E’ stato definito dal W3C nel 1998
 Ammette la creazione di tag
 Permette una descrizione analitica e modulare dei dati
 Questo lo rende utile non solo nel mondo Web
 Fa parte della categoria dei cosiddetti metalinguaggi
 Linguaggi che permettono di definire altri linguaggi

211. 1 – Il linguaggio XML (2) – Un
esempio211
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<utenti>
<utente>
<nome>Luca</nome>
<cognome>Ruggero</cognome>
<indirizzo>Milano</indirizzo>
</utente>
<utente>
<nome>Max</nome>
<cognome>Rossi</cognome>
<indirizzo>Roma</indirizzo>
</utente>
</utenti>

212. 1 – Il linguaggio XML (3)
212
 Come HTML utilizza puro testo (senza caratteri di
controllo)
 Descrive solo i dati. Come si fa a capire come gestirli?
 Ad esempio, il tag HTML <Title> definisce il titolo della
pagina. E’ standard dunque il browser “sa” come gestirlo.
Ma come gestisco <utente> o <nome>?
 Si usano file “di stile” (XLS o XLST) che permettono al
programma (ad esempio al browser) di tradurre i tag
negli “effetti” desiderati
 Questo permette di usare lo stesso file XML in contesti
completamente diversi!

213. 1 – Il linguaggio XML (4)
213

214. 2 – Sistemi di Content Management (CMS)
(1)
214
 Riprendiamo l’esempio del giornale
 Un giornale online ha degli spazi fissi nella
pagina, che andranno riempiti con articoli,
immagini ecc.
 Gli spazi sono sempre dello stesso tipo, oppure
afferiranno a un piccolo numero di tipologie
diverse
 Sarebbe utile separare la gestione degli spazi dal
loro riempimento
 Cioè fare in modo che chi si occupa dei contenuti
debba solo scrivere i testi, scegliere le immagini ecc.,
senza doversi occupare di riportarli sulla pagina

215. 2 – Sistemi di Content Management (CMS)
(2)
215
 Questo è esattamente quello che fa un
Content Management System
 Il programma è installato sul server di gestione
delle informazioni
 Ha (tipicamente) due componenti:
 Una permette la modifica dei contenuti
 L’altra la loro pubblicazione negli spazi previsti, in
un formato leggibile dal browser

216. 2 – Sistemi di Content Management (CMS)
(3)
216

217. 2 – CSS
217
 Fogli di stile a cascata (Cascading Style
Sheets)
 Permettono di separare i contenuti dalla
presentazione
 Semplificazione del codice
 Velocità di aggiornamento
 Estendibilità a palmari e smartphone

218. 3 – Accesso a database (1)
218
 Facciamo un esempio:
 Vado su Amazon
 Cerco il film “Il corsaro dell’isola verde” in DVD
 Il motore di ricerca mi informa che è disponibile a 7,50 euro
 Lo aggiungo al “carrello”
 Come fa il sistema a sapere che il film è disponibile?
 Come fa a sapere cosa ho aggiunto al carrello?
 Sono informazioni che andrebbero gestite con un database
 E’ essenziale disporre di strumenti che permettano di interfacciarsi con
database
 Trasformare le richieste che vengono dal browser in query
 Trasformare i report di risposta in HTML o altro

219. 3 – Accesso a database (2)
219
 Si usano varie tecniche:
 ASP (Active Server Pages): pagine web che
contengono liste di istruzioni che a loro volta
permettono al server di generare dinamicamente
contenuti HTML a fronte di richieste
 Tecnologia di casa Microsoft
 Le istruzioni sono scritte in opportuni linguaggi
 Linguaggi di programmazione adatti allo scopo (es.
Java)
 Non entro nel dettaglio

220. Web 2.0: Tecnologia
220
 Unica innovazione 2.0: tecniche di mash-up
(miscuglio)
 Semplice da realizzare, non richiede
conoscenze informatiche approfondite
 Un esempio di mashup è dato dall’unione di
Google Maps e Flickr che consente di
visualizzare su una mappa le foto relative alla
zona selezionata

221. Mash-up: i Web feed
221
 Web feed: un generico insieme di contenuti
informativi, espressi in un formato stabilito (di
solito basato su XML) in modo che sia
interscambiabile tra diverse applicazioni
 Tecnologia: Atom o RSS Feed
 I feed vengono resi disponibili da distributori di
contenuto (content sources, es. blog e siti web) e
raccolti da aggregatori (o feed readers)
 L’utente, dopo essersi abbonato (subscription) a
un feed, riceve “automaticamente” gli
aggiornamenti

222. Il browser
 Programma (client) per esplorare il Web
 Rendering di pagine
 Basta digitare l’URL del sito nella barra dell’indirizzo
 Permette di seguire il link ipertestuali
 I principali browser sono:
 MS Internet Explorer
 Google Chrome
 Mozilla Firefox
 Safari
 Opera

223. La prima guerra dei browser (1992 – 1998)
223
 Browser = programma client per accedere al Web
 Remember: Client, in generale, è un programma in grado di interrogare
un server remoto e di presentare i risultati
 La disponibilità dei browser è quello che permise al Web di uscire dai
confini del CERN di Ginevra e di invadere il pianeta
 Primo browser commerciale: Mosaic (1992)
 Soppiantato a partire dal 1994 da Netscape Navigator
 A partire dal 1998 Microsoft integra Explorer nel sistema operativo.
 Explorer non solo è gratis, ma è praticamente una scelta forzata degli
utenti Windows
 Questo ha scatenato una guerra legale. Nel 2000 Microsoft è stata
costretta a rendere “disinstallabile” Internet Explorer

224. La seconda guerra dei browser (2004 –
oggi)
224
 La quota di mercato di Internet Explorer è
scesa:
 2004: oltre il 90%
 2005: 85%
 2009: 65,5%
 2011: 53,7%
 In questo momento la competizione è
durissima
 IE (tenendo conto di tutte le versioni) è tuttora in
testa per i PC
 Safari sembra essere in testa per i dispositivi

225. Motori di ricerca
 Secondo il sito Wolfram Alpha, in questo
momento il numero stimato di siti web è 625,3
milioni
 Non è possibile raggiungere i contenuti che
interessano accedendo direttamente ai singoli siti;
occorrono strumenti di ricerca
 Il problema si è posto fin dalla prima diffusione
del Web

226. Motore di ricerca: che cos’è
 Un motore di ricerca è un algoritmo che
permette di ottenere un elenco di pagine che
contengono una certa chiave testuale di
ricerca
 Sul Web i motori di ricerca sono ospitati da
appositi siti (es. Google)

227. Information Retrieval
 I motori di ricerca si basano su una tecnologia
detta Information Retrieval
 Permette di effettuare ricerche su grandi archivi
documentali
 Basata sulla costruzione di indici di parole
 Due fasi diverse:
 Costruzione dell’indice
 Interrogazione

228. Motore di ricerca: come
funziona
 Periodicamente viene attivato un programma
che esplora il Web, e tiene traccia delle parole
che incontra
 Detto crawler (o robot, o bot)
 Aggiorna un indice che risiede su un server
gestito dal sito
 Quando l’utente interroga l’indice, gli viene
restituita la Search Engine Results Page
(SERP)

229. L’aspetto critico di un motore di
ricerca
 Se la ricerca è generica, la SERP può
includere molte migliaia di pagine
 E’ fondamentale che le pagine “più
interessanti” siano quelle mostrate per prime

230. Evoluzione dei motori di ricerca
 Prima del 1997 i motori di ricerca più utilizzati
erano:
 Yahoo
 Altavista
 Excite
 …
 Dal 1997 è dominante Google
 Algoritmo PageRank

231. PageRank
 A ogni pagina incontrata viene assegnato un
“peso”
 Esso dipende:
 Dal numero di pagine che connettono quella
pagina
 Dal loro peso
 La SERP mostra i risultati in un ordine (rank)
che dipende dai pesi

232. Il problema semantico
 Le ricerche effettuate con i motori di ricerca
sono testuali, non semantiche
 “Casa” è diverso da “case”, da “house” da
“maison” ecc.
 Il problema è stato in parte risolto grazie all’uso di
dizionari associati ai motori di ricerca
 Un esempio:
 “Il capo della più grande software house del
mondo”: chi è?

233. Web e semantica
 Il Web tassonomico è uno dei progetti
associati al cosiddetto 3.0
 Fortemente sponsorizzato da Tim Berners-Lee
 Per il momento non realizzato
 Una soluzione “nata dal basso” è quella dei
tag

234. Tagging
234
 I tag sono parole chiave assegnate dagli utenti
senza nessun controllo centrale
 Semantici
 Ridondanti
 Il sistema dei tag non si pone il problema di
essere coerente
 Tag ridondanti restano tali
 Tag “inutili” non vengono rimossi
 Non esistono meccanismi di rimappatura

235. Folksonomie
235
 Neologismo (= tassonomie definite dalla
gente)
 Non è un termine preciso
 Una tassonomia è uno schema interpretativo
della semantica
 Una folksonomia è solo un insieme di tag privo di
struttura

236. Tag cloud
 Cioè “nuvola dei tag”
 Rappresentazione visiva dei
tag usati in un sito
 La dimensione del font
rappresenta l’importanza (la
frequenza) di ciascun tag
 http://tagcrowd.com/