L'informatica

Materie:	Appunti
Categoria:	Informatica
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Data:	22.11.2001
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L’informatica

1. INTRODUZIONE
Disciplina che studia la progettazione, la programmazione e l'applicazione del computer all'elaborazione e al trasferimento delle informazioni; i risultati ottenuti dall'informatica si applicano in tutti i settori della vita quotidiana, dalla ricerca scientifica agli studi economici e finanziari, all'automazione dei processi produttivi industriali. Fanno parte dell'informatica diversi campi specialistici di indagine, quale quello sull'intelligenza artificiale, la robotica, la domotica, la burotica. L'informatica basa i suoi studi e risultati su numerose altre discipline: l'ingegneria elettronica, la teoria dell'informazione e dei linguaggi, la matematica e la logica.

2. LE ORIGINI

Le origini dell'informatica possono essere fatte risalire alla progettazione delle prime macchine in grado di effettuare operazioni matematiche (il calcolatore di Pascal nel XVII secolo, la macchina differenziale di Babbage nel XIX secolo), ma solo a partire dal 1930 circa l'informatica diventa una disciplina scientifica a sé stante. Nella seconda metà degli anni Quaranta, gli studi e le esperienze di Turing in Inghilterra e di Atanasoff negli Stati Uniti portarono alla costruzione delle prime macchine elettroniche capaci di elaborare informazioni e algoritmi complessi. Queste macchine erano molto ingombranti (occupavano intere stanze) e utilizzavano migliaia di valvole: venivano programmate in linguaggio macchina, da operatori che manualmente, azionando determinati interruttori esterni, modificavano le connessioni fra i circuiti. Solo verso la fine degli anni Cinquanta il lavoro di programmazione veniva semplicato, con l'introduzione delle schede perforate.

3. EVOLUZIONE DELL'HARDWARE

L'introduzione dei transistor, nella seconda metà degli anni Cinquanta, e successivamente quella dei circuiti integrati, nella seconda metà degli anni Sessanta, trasformarono gradualmente l'elaboratore elettronico in uno strumento di dimensioni più ridotte, affidabile, che di conseguenza iniziò a essere disponibile sul mercato. I primi computer erano macchine costose, che potevano venire acquistate solo da agenzie governative, grossi centri di ricerca e università; in seguito, l'abbassamento dei prezzi e la differenziazione di dimensioni e prestazioni delle macchine allargò l'utenza anche a società private. Con l'introduzione dei microprocessori (capaci di elaborare le informazioni a gruppi di 8, 16 e 32 bit), a partire dalla seconda metà degli anni Settanta, nacquero i microcomputer, o personal computer, che resero l'elaboratore elettronico accessibile alla grande utenza, sia dal punto di vista del prezzo che dell'ingombro. Anche l'interfaccia con l'utente subì notevoli semplificazioni: alle schede perforate si affiancarono i terminali video (con maggiore controllo sulla macchina), le unità nastro (con la possibilità di archiviare ingenti quantità di dati) e più recentemente i modem (per collegare fra loro i computer attraverso le normali linee telefoniche). Negli anni Ottanta si avviò uno sviluppo di microprocessori di potenza crescente (Z 80 di Zilog, da 8088 fino a P6 di Intel, 680xx di Motorola, microprocessori a tecnologia RISC, Alpha di Digital) che continuò negli anni seguenti con rapidità incalzante, spinto dall'espansione del mercato. I progettisti di sistemi informatici si dovettero però preoccupare non solo di creare microprocessori più potenti, ma soprattutto, per soddisfare le esigenze del mercato, di semplificare l'utilizzo dei microcomputer. Nei laboratori di Palo Alto della Xerox si cominciarono a studiare nuove interfacce utente: nacquero la presentazione delle istruzioni in forma di "finestra" (utilizzata poi nei sistemi come Apple MacOs, Microsoft Windows, OSF-Motif, X-Window) e sistemi di puntamento innovativi (mouse, touch screen, joystick, penne ottiche).

4. EVOLUZIONE DEL SOFTWARE

All'evoluzione dell'architettura interna dell'elaboratore si sono naturalmente accompagnati lo sviluppo del software necessario a far funzionare le macchine (sistemi operativi), dei programmi (applicazioni) che su tali macchine possono essere utilizzati e dei linguaggi in cui i programmi sono scritti.
I primi sistemi operativi facevano uso di modalità batch (sistemi di elaborazione sequenziale) di esecuzione dei programmi, attualmente ancora utilizzata solo nei centri di calcolo per l'elaborazione di programmi molto lunghi, dotati di funzioni e calcoli laboriosi; più comunemente oggi l'elaborazione avviene in modo interattivo, ovvero con una risposta immediata della macchina alle richieste dell'utente.
I primi linguaggi di programmazione di alto livello, sviluppati a partire dalla metà degli anni Cinquanta, furono il FORTRAN, orientato alle applicazioni scientifiche, e il COBOL, orientato alle applicazioni di carattere commerciale. Intorno agli anni Sessanta gli studi sull'intelligenza artificiale portarono allo sviluppo di linguaggi funzionali, costituiti essenzialmente da un sistema di definizioni di funzioni e dalle loro chiamate. Il più famoso di questi linguaggi è il LISP, ebbe poca fortuna inizialmente, riuscendo ad affermarsi solo a partire dalla fine degli anni Settanta, soprattutto in settori dove non era applicabile l'analisi numerica, ma si rendeva necessaria una programmazione in termini di simboli e strutture.
Le varietà degli utenti dei sistemi informatici ha accresciuto la differenziazione fra i sistemi operativi e i linguaggi di programmazione dei computer per l'utenza scientifica (macchine molto potenti, progettate per eseguire calcoli numerici) e di quelli per il vasto pubblico (macchine pensate prevalentemente per la stesura di testi, meno potenti, ma con maggiore facilità di utilizzo e migliori interfacce per l'utente). La necessità di poter rendere disponibile uno stesso computer a più utenti (multiutenza), in centri di ricerca, università e aziende, condusse allo sviluppo di sistemi operativi multiutente come Unix.
Per quello che riguarda i piccoli elaboratori, l'esigenza di unificare l'offerta sul mercato si tradusse nella progettazione di sistemi operativi più flessibili come, ad esempio, il System-360 dell'IBM, che permetteva di utilizzare il medesimo software su computer diversi, per prestazioni e prezzo.
La proliferazione degli utilizzi dei computer condusse i programmatori a richiedere e sviluppare linguaggi più potenti e versatili: nacquero così linguaggi come il C (dalle necessità degli sviluppatori di Unix), il Pascal (linguaggio creato per scopi didattici), Ada (su direttive del Dipartimento della Difesa); intanto il bisogno di scambiare dati e programmi in maniera affidabile fra i vari utilizzatori della tecnologia spingeva gli operatori verso lo sviluppo di una rete di trasmissione delle informazioni facilmente accessibile da qualsiasi parte del mondo. In particolare si deve alla richiesta del Dipartimento della Difesa statunitense di progettare un sistema di trasmissione di dati abbastanza robusto da "sopravvivere" a un conflitto mondiale lo sviluppo, nella prima metà degli anni Settanta, dei protocolli TCP-IP, su cui è basato Internet.
La comparsa di computer più potenti fornì un notevole impulso agli studi di informatica in quanto, allargandosi l'utenza e l'utilizzo, si presentava la necessità di risolvere nuovi problemi sia di elettronica che di linguaggio.
Negli anni Ottanta nascono linguaggi di programmazione da utilizzare su macchine speciali, come il C++, un'estensione del C orientata agli oggetti, per la programmazione di calcolatori paralleli, o il Prolog, progettato per l'intelligenza artificiale; vengono intanto sviluppati linguaggi orientati a compiti particolari e ben specifici: Postscript Adobe (per la gestione delle comunicazione con sistemi di stampa e visualizzazione), SQL (per l'interrogazione di database client-server), Tcl/Tk (per la realizzazione di interfacce utente), HTML (per la realizzazione di pagine Web), Mathematica (allo stesso tempo linguaggio di programmazione e software per la gestione di problemi matematici).

5. SVILUPPI RECENTI

Lo sviluppo del mercato dei personal computer e la crescita delle loro capacità di prestazione hanno via via ridotto le differenze fra i microcomputer e i sistemi professionali (workstation). Si è verificata una convergenza delle due linee di prodotti, sia in termini di hardware che di software: sistemi operativi pensati per macchine "universitarie" (come Unix) vengono portati sui personal (per diventare Linux) e contemporaneamente sistemi monoutente (MS-DOS) evolvono verso la multiutenza e la condivisione di risorse (Microsoft Windows).
Gli sviluppi dell'informatica negli anni Novanta sono principalmente dovuti al progressivo affermarsi della rete mondiale Internet e alla richiesta di sempre più numerosi servizi attraverso di essa: si sono così diffusi linguaggi pensati espressamente per la rete, come Java (orientato agli oggetti, per la condivisione di codice eseguibile e servizi client-server), e vari programmi per la navigazione (Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer). La crescente potenza dei microprocessori permette oggi di gestire attraverso il computer, oltre al testo e alle immagini fisse, anche suoni e immagini in movimento; è possibile ottenere in un unico documento diversi tipi di informazione, realizzando quel tipo di comunicazione noto come multimedialità. Oggi l'informatica costituisce, nei paesi maggiormente industrializzati, un tipo di infrastruttura dalla quale è impossibile prescindere per svolgere la maggior parte delle attività lavorative, dalle più comuni alle più sofisticate; sta diventando una tecnologia fondamentale per migliorare diversi servizi pubblici, dalla sanità ai trasporti, e sta entrando di prepotenza nelle abitazioni, attraverso il controllo elettonico e l'automatizzazione di quasi tutti gli apparecchi utilizzati quotidianamente.