PRESENTAZIONE
L'informatica è l'insieme dei metodi usati per l'elaborazione elettronica dell'informazione (detta anche trattamento automatico dei dati). Il termine deriva dalla contrazione delle parole informazione e automatica. Per eseguire le operazioni sui dati, archiviarli in una memoria, confrontarli con altri, sottoporli a calcoli, si usano moderne macchine elettroniche: i computer o elaboratori elettronici. È da evitare il termine di "cervello elettronico" invalso fino ad un po' di anni orsono. Esso sembra indicare un'analogia fra il modo di funzionare di un computer ed il cervello umano: si tratta di un errore grossolano, benché l'ambizione di ricreare elettronicamente le caratteristiche della nostra intelligenza non sia assente dal panorama della ricerca contemporanea, come mostrano le moderne ricerche sull'"intelligenza artificiale".I computer vengono distinti approssimativamente in: a) grandi elaboratori o mainframes, macchine di grandi dimensioni e di alto costo, progettate per funzionare in collegamento con molti terminali; b) minicalcolatori, macchine di dimensioni più modeste ma ugualmente dedicate al lavoro in collegamento con terminali anche a grande distanza; c) personal computer, macchine progettate per lavorare con un solo utente. Inoltre, "ai confini" rispettivamente superiore ed inferiore della categoria si collocano i supermainframes, dotati di grandissime capacità di calcolo ed impiegati, per esempio, nella programmazione dei voli spaziali o nella ricerca più avanzata, e gli home computer, o computer domestici, dedicati prevalentemente all'hobbistica e alla didattica di base. Si tratta comunque di classificazioni estremamente fluttuanti, sotto l'incalzare del progresso tecnologico: fino ad una quindicina di anni orsono un mainframe era dotato di memorie e capacità di calcolo che ora si trovano solo negli home computer più economici!
Le prime intuizioni relative alla possibilità di costruire macchine che velocizzassero il calcolo e le operazioni ripetitive risalgono già all'antico mondo ellenico: ad Alessandria il greco Eratostene progettò una macchina per eseguire semplici calcoli con procedimenti, ovviamente, solo meccanici. Nel XVII secolo il grande filosofo e matematico francese Blaise Pascal costruì una macchina analoga ad una calcolatrice, ed un simile progetto agitò la mente fervidissima di un altro filosofo del suo secolo, il tedesco Leibnitz, a cui si deve anche una prima intuizione della possibilità di un linguaggio di programmazione. Ma, al di là di questi "gloriosi" precedenti storici, le prime macchine realmente assimilabili ai moderni computer furono costruite intorno alla metà degli anni Quaranta del nostro secolo, sotto la spinta delle necessità belliche. Uno dei primi problemi alla cui soluzione esse furono applicate fu quello della decodificazione dei codici cifrati nemici. La prima generazione di computer era caratterizzata dall'uso delle valvole termoioniche, dispositivi elettronici che aprono o chiudono un circuito a comando, ma che consumano molta corrente, sono lenti e producono moltissimo calore. Un passo avanti fu realizzato con l'introduzione dei transistor negli anni Cinquanta, che consentirono una riduzione di dimensioni ed un miglioramento notevolissimo nelle prestazioni. Solo verso la fine degli anni Sessanta si cominciarono a costruire i primi microprocessori, utilizzanti le caratteristiche di un particolare metallo semiconduttore, il silicio, la cui conducibilità aumenta all'aumentare della temperatura. I semiconduttori hanno aperto la strada alla costruzione di circuiti integrati sempre più piccoli (i chips), che nelle dimensioni talvolta di millimetri quadrati inglobano le capacità di calcolo negate ai primi, enormi computer, i quali richiedevano grandi stazioni con decine di tecnici.
Tutti i computer sono costituiti di due parti: l'hardware ed il software. L'hardware è l'insieme delle parti fisiche, elettriche e meccaniche del calcolatore. Il software è l'insieme dei programmi, cioè degli ordini o messaggi espressi in codice, che occorre fornire al calcolatore affinché questo esegua il lavoro voluto. Il calcolatore è in definitiva una macchina che manipola ed elabora numeri binari seguendo una sequenza organizzata di passi, detta programma. Ciascun passo del programma è detto istruzione.
L'informatica entra oggi in tutti i campi della vita organizzata. I calcolatori vengono usati: nelle aziende per la gestione della produzione, per il movimento dei materiali nei magazzini, per la contabilità; nell'industria per eseguire calcoli e progetti di strutture; negli aeroporti per ricevere le prenotazioni; in medicina per eseguire diagnosi e tener sotto controllo gli ammalati; nel televisore a colori per far funzionare i telecomandi, nella vita domestica per coordinare gli elettrodomestici, per il gioco, come ausilio nei compiti dei ragazzi, ecc.
Schema di impianto hardwareLE MEMORIE
Una memoria è un mezzo per conservare le informazioni: è formata da un insieme di unità elementari ciascuna delle quali può essere dotata di una carica elettromagnetica. In questo modo può essere registrata un'informazione elementare, detta bit, equivalente ad un valore binario, affermativo o negativo.Le memorie possono essere di vari tipi. Una prima classificazione è quella comprendente memorie volatili e non volatili. Le memorie nelle quali le informazioni immagazzinate scompaiono se manca l'alimentazione elettrica sono dette volatili (o non permanenti); quelle in cui l'informazione registrata viene conservata senza bisogno di mantenere l'alimentazione sono chiamate permanenti (o non volatili).
Una seconda classificazione delle memorie, effettuata in base al materiale di supporto sul quale vengono realizzate, è quella che distingue le memorie a semiconduttore, realizzate ricorrendo alle tecnologie dei circuiti integrati, dalle memorie magnetiche, realizzate su materiali ferromagnetici. Concretamente, è questa la differenza che intercorre tra le memorie interne dell'elaboratore ed i supporti, generalmente mobili, sui quali vengono registrati i dati.
Una terza classificazione può essere fatta in base al modo in cui i dati vengono organizzati nella memoria, tra memorie a sola lettura (ROM, read-only memory) e memorie a lettura e scrittura o memorie ad accesso casuale (RAM, random-access memory). Le ROM sono memorie in cui i dati vengono scritti con tecniche diverse da quelle usate per la lettura (fasci ultravioletti, raggi laser, ecc.) ed i dati in esse contenuti non vengono meno al cessare dell'alimentazione elettrica. Vengono adoperate prevalentemente per la registrazione dei dati "di sistema" (quelli che permettono all'elaboratore di "capire" le informazioni che gli giungono dall'utente o dalle periferiche) e, in tempi recenti, per la preparazione di archivi di consultazione quali enciclopedie, repertori, ecc. Le RAM vengono invece utilizzate come "aree di lavoro" dall'elaboratore: in esse vengono provvisoriamente registrati i programmi in uso ed i dati man mano elaborati, prima della registrazione definitiva sul supporto magnetico.
Nelle memorie vengono manipolate informazioni binarie, rappresentate da cifre binarie o bit. I bit sono logicamente raggruppati in gruppi di otto, detti bytes. Un byte consente di registrare 256 diverse combinazioni di bit. Per questa ragione esso è considerato l'unità minima di registrazione dei dati, ad esempio caratteri, numeri, ecc. La capacità di una memoria è indicata dal numero totale di byte che essa può immagazzinare. Comunemente, è invalso l'uso delle unità di misura chilobyte (o Kbyte, 1024 byte) e megabyte (1024 Kbyte, pari ad oltre un milione di byte).
LE PERIFERICHE
Col termine generico di "periferiche" sono indicati tutti quei dispositivi che consentono di introdurre dati nel computer o di ricevere i risultati della sua elaborazione. Ogni periferica, per funzionare con un determinato computer, deve essere dotata di un'apposita "interfaccia", ossia di un dispositivo hardware e software che le consenta di trasferire i dati.Le periferiche più importanti sono senz'altro la tastiera ed il monitor, rispettivamente per l'introduzione (input) e per l'uscita (output) dei dati, ma non può essere sottovalutata l'importanza delle varie stampanti, a matrice di punti, a margherita, al laser, termiche, che sono ormai un requisito essenziale di ogni impianto. In questi ultimi anni moltissimi altri dispositivi si sono aggiunti ai tre fondamentali: ricordiamo il mouse, che consente di muovere con una mano un indicatore presente sul monitor, la penna ottica, per trasferire al computer un disegno preparato su carta o anche per disegnare direttamente sul video, i vari tipi di scanner, e per trasferire testi ed immagini senza doverli riscrivere o ridisegnare.
Un cenno a parte meritano quei dispositivi di input-output come i modem (contrazione di MOdulatore- DEModulatore) e gli accoppiatori acustici, che permettono di collegare più computer fra loro, anche a distanze enormi, trasferendo e ricevendo dati e programmi per mezzo delle linee del telefono. La loro diffusione in tempi recenti anche a livelli di massa sta aprendo grandi prospettive ad un uso ancora più vasto del computer nel campo della telematica. La telematica è una nuova branca dell'elettronica che si occupa dell'impiego congiunto dei sistemi di telecomunicazione e dell'informatica, ossia dell'informatica realizzata con i mezzi offerti dalle telecomunicazioni. Il termine deriva dalla contrazione delle parole TELEcomunicazioni e inforMATICA, cioè dal collegamento fra i calcolatori e le linee di trasmissione.
A parere di molti la telematica è l'informatica del futuro: la nostra epoca è infatti caratterizzata dalla necessità di scambiare sempre più informazioni in maniera rapida, e l'aumento del trattamento delle informazioni comporta una maggiore necessità di trasmettere dati da un punto all'altro della Terra. I problemi tecnici della telematica sono già in gran parte risolti, la sua diffusione dipenderà solo da fattori socioeconomici e finanziari nelle varie nazioni.
Stampante "Lexmark" a getto d'inchiostroLA PROGRAMMAZIONE
Programmare un calcolatore significa comunicargli in un modo univoco, ossia che non dia adito ad equivoci, le operazioni che deve eseguire. La programmazione è la comunicazione degli ordini al calcolatore. Un programma è una sequenza di istruzioni che guida l'azione del computer come lo spartito o il disegno di una tessitura servono da modello all'uomo nelle sue attività. I programmi per gli elaboratori si distinguono per la loro complessità, che sfrutta la capacità dei calcolatori di compiere calcoli anche molto complessi in tempi brevissimi. Il computer non è in grado di prendere "realmente" decisioni in proprio: deve quindi essere il programmatore a indicargli esattamente il comportamento da adottare in tutti i casi che gli si possono presentare. Il computer eseguirà alla lettera le istruzioni ricevute, senza rendersi conto di eventuali inesattezze od errori: nel migliore dei casi segnalerà che non riesce a "capire" cosa gli si sta chiedendo di fare.La programmazione si realizza mediante linguaggi (o codici) di programmazione: essi rappresentano l'insieme delle istruzioni e delle regole che permettono la comunicazione con il computer. I linguaggi di programmazione possono essere suddivisi in tre categorie: linguaggi di macchina, diversi per ogni tipo di calcolatore, linguaggi simbolici, sviluppati per facilitare la programmazione, e linguaggi simbolici di alto livello, che rappresentano la forma più avanzata di programmazione.
Un programma consiste di una sequenza di istruzioni dettagliate fornite al calcolatore. Le istruzioni sono immagazzinate nella memoria e sono richiamate quando sono necessarie. Poiché la memoria può immagazzinare solo sequenze di "zero" ed "uno", le istruzioni devono essere codificate in codice binario. Un programma formato da istruzioni codificate in codice binario viene detto linguaggio di macchina, ed è diverso per ogni calcolatore. Per semplificare il lavoro di programmazione, sono stati adottati linguaggi simbolici (o linguaggi assembly), che hanno la possibilità di rappresentare le istruzioni secondo delle abbreviazioni più facilmente memorizzabili da parte del programmatore: essi rappresentano quindi una sorta di versione "umanizzata" dei linguaggi macchina. Un programma scritto in assembly, per essere compreso dall'elaboratore, deve essere tradotto da un assembler in linguaggio macchina.
Per rendere la programmazione ancora più "facile" sono stati sviluppati linguaggi simbolici di alto livello. In questi linguaggi ciascuna istruzione corrisponde a più istruzioni del linguaggio di macchina (da cinque a dieci), a differenza della corrispondenza di uno ad uno dei linguaggi assembly. Anche i programmi sviluppati con questi linguaggi richiedono, per essere "compresi" dall'elaboratore, di essere tradotti in linguaggio macchina. La traduzione avviene in due modi. Con la compilazione i programmi vengono tradotti "una volta per tutte": dopo di essa funzioneranno senza più alcun intervento del compilatore. Con l'interpretazione i programmi vengono tradotti "una istruzione alla volta", senza venir definitivamente modificati. Richiederanno sempre la presenza dell'interprete per funzionare e saranno quindi notevolmente più lenti delle corrispondenti versioni compilate, che, per contro, saranno più difficilmente accessibili per modifiche e correzioni.
Fra i linguaggi di alto livello più diffusi ricordiamo:
1) Il Fortran (FORmula TRANslator) è stato per molto tempo il linguaggio più usato da ingegneri e scienziati ed è tuttora fra i più usati in ambiente scientifico. La prima versione fu presentata nel 1954;
2) Il Cobol (COmmon Business - Oriented Language) è orientato verso i problemi commerciali; fu presentato nel 1958;
3) Il Basic (Beginner's All - purpose Symbolic Instruction Code) usa istruzioni simili alla lingua inglese ed è attualmente il linguaggio più diffuso sui personal computer. Fu presentato nel 1965;
4) Il Pascal (chiamato così in onore di Blaise Pascal) è altamente strutturato ed ha caratteristiche che lo rendono utile per scrivere programmi sofisticati. Fu presentato da Niklaus Wirth nel 1973;
5) Il C (da "Compiler") è una via di mezzo fra un linguaggio di alto livello, del quale ha la facile trasferibilità da una macchina all'altra, ed un linguaggio assembly, di cui ha la velocità di esecuzione.
Rappresentazione di linguaggi
