Prof. Gerardo Di Conza

Appunti di informatica

« There are only 10 types of people in the

world: those who understand binary

system and those who don't »

1; INTRODUZIONE

Nel seguito si riportano talune nozioni elementari utili per comprendere ,

quantomeno da un punto di vista meramente qualitativo , il funzionamento dei moderni

sistemi multimediali .

Dopo una breve esposizione del sistema di numerazione binario , che costituisce il linguaggio

dei computer , si passerà alla esposizione operativa dei sistemi multimediali , non solo

afferenti ai Personal Computer ma anche e soprattutto ai sistemi di telecomunicazioni e

trasmissione di dati di tipo palmare. E’ convincimento di chi scrive infatti che un uso

consapevole e mirato di questi dispositivi può costituire anche un utile strumento di

apprendimento.

Conclude questa breve disamina l’illustrazione del potente motore computazionale on line

Wolfram Alpha .

2; IL SISTEMA BINARIO

Il sistema numerico binario è un sistema numerico posizionale in base 2, cioè che

utilizza 2 simboli, tipicamente 0 e 1, invece dei 10 del sistema numerico decimale tradizionale.

Di conseguenza, la cifra in posizione N (da destra) si considera moltiplicata per 2N

(anziché per 10N come avverrebbe nella numerazione decimale).

Ecco una tabella che confronta le rappresentazioni binarie e decimali di alcuni numeri:

binario decimale

0 = 0

1 = 1

10 = 2

11 = 3

100 = 4

101 = 5

110 = 6

111 = 7

1000 = 8

1001 = 9

1010 = 10

1011 = 11

1100 = 12

1101 = 13

1110 = 14

1111 = 15

È usato in informatica per la rappresentazione interna dei numeri, grazie alla semplicità di

realizzare fisicamente un elemento con due stati anziché un numero superiore, ma anche per

la corrispondenza con i valori logici vero e falso.

Il sistema numerico binario è considerato tra le più grandi invenzioni del matematico tedesco

Gottfried Wilhelm Leibniz; benché cadde ben presto nel dimenticatoio e solo nel 1847 verrà

riscoperto, grazie al matematico inglese G. Boole, che aprirà l'orizzonte alle grandi scuole di

logica matematica del '900 e soprattutto alla nascita del calcolatore elettronico.

La formula per convertire un numero da binario a decimale (dove con d si indica la cifra di

posizione n all'interno del numero, partendo da 0) è

d(n )2(n - 1) + ... + d020 = N

Ad esempio 10012 = 1 * 23 + 0 * 22 + 0 * 21 + 1 * 20 = 910

Da decimale a binario si procede invece in questo modo:

si divide per 2 il numero dato e si pone:

Ovviamente ci si ferma quando il quoziente risulta inferiore al divisore.

In informatica si utilizza il sistema binario poichè a livello macchina le cifre 1 e 0 possono essere

rappresentate come

1 --> c'è elettricità

0 --> non c'è elettricità

... e questo è alla base dell'informatica.

Gli umani, invece, hanno imparato a contare in base dieci perchè hanno dieci dita sulle mani, ed è

sulle mani che hanno iniziato a contare.

Un modo molto più rapido per convertire un numero in una certa base in un numero decimale è

quello dei pesi.

Nel sistema decimale il peso di ciascuna cifra è pari a 10 elevato alla posizione occupata dalla cifra. Il peso

della prima cifra ( partendo da destra ), quindi, è 100 = 1 e il valore ad essa associato è dato dalla cifra

moltiplicata per 1, cioè dalla cifra stessa. Il peso della seconda cifra, invece, è 101= 10 e il valore ad essa

associato è dato dalla cifra moltiplicata per 10. Analogamente il peso della terza cifra è 102 = 100 e il valore

ad essa associato è dato dalla cifra moltiplicata per 100 :

Cosicchè , per il numero 4567 , abbiamo lo schema seguente:

Anche il sistema binario, così come quello decimale, fa uso del concetto di peso. Il peso

associato a ciascuna cifra dipende dalla posizione occupata dalla cifra nel numero

ed è pari a due elevato alla posizione . In tabella il peso è riportato

sia in forma esponenziale che in forma decimale. Il valore associato a una cifra è

dato dalla cifra stessa moltiplicata per il suo peso.

Il valore dell’intero numero è dato dalla somma delle singole cifre moltiplicate per

il peso corrispondente.

3; ALTRI SISTEMI DI NUMERAZIONE

La numerazione in basi diverse da 2 è strutturata nella stessa maniera . In tal caso la relazione

precedente assume la forma :

d(n )B(n - 1) + ... + d0B0 = N

in cui B è la base .

201 : 3 67 r=0 67: 3 22 r= 1 22 :3 7 r= 1 7:3 2 r= 1 = 21110 3

Viceversa 2*34+ 1*33 + 1*32+1*3+0 = 201 201 : 5 = 40 r = 1 40:5 = 8 r= 0 8: 5 = 1 r = 3 = 1301 5

Viceversa 1*53+3*52+0*51+1*50= 201 201 : 8 = 25 r= 1 25 : 8= 3 r= 1 = 311 8

Viceversa 3*82+1*81+1*80= 201 Appresso sono riportati i passi relativamente ad un altro esempio.

Il sistema di numerazione binario , come accennato sopra , è usato dai calcolatori elettronici

per le loro operazioni di base , data la peculiarità di questo sistema (a due soli stati : on e off).

Numerazione ottale

La numerazione a base otto è invece usata dai programmatori per rappresentare i numeri

binari in forma compatta. 8 è infatti una potenza di 2 (23) e quindi puo’ essere usato come

modello del concetto binario. Tale sistema di numerazione fa uso di otto cifre: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6

e 7.

Numerazione esadecimale

La parola esadecimale deriva dal termine greco hexa deca, che vuol dire sedici (hex

= 6 e deca = 10). Il sistema esadecimale, quindi, si basa sul numero sedici, che e una potenza

di due, 16 = 24, e pertanto anch’esso viene usato per rappresentare in forma compatta i

numeri binari. Il sistema di numerazione esadecimale fa uso di sedici cifre: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,

8, 9, A, B, C, D, E e F.

Il sistema esadecimale, così come quelli discussi in precedenza, fa uso del concetto

di peso. Il peso associato a ciascuna cifra dipende dalla posizione occupata dalla cifra nel

numero ed è pari a sedici elevato alla posizione . In tabella il peso è riportato sia in forma

esponenziale che in forma decimale. Il valore associato a una cifra è dato dalla cifra stessa

moltiplicata per il suo peso.

Il passaggio da un sistema all’altro , passando per quello decimale, segue le metodologie sopra

esposte e pertanto non si indugia oltre.

4; CENNI DI INFORMATICA

Concetto fondamentale dell’informatica è il bit (dall'inglese "binary digit"),

Il bit è l’unità di misura minima dell’informazione (acceso o spento) 1 oppure 0

Il Byte è pari a 8 bit e rappresenta l’unità minima per immagazzinare in memoria un carattere alfa

numerico (a,b, A, 0, 5 ,…). La parola uno è pari a 3 byte.

1 Kbyte = (circa) 1000 Byte (1024) = circa 1 pag. di testo

1 Mbyte = (circa) 1.000.000 byte (1.048.576) = dimensioni di un romanzo medio

1 Gbyte = circa 1.000.000.000 byte

Nella pratica di tutti i giorni difficilmente avremo a che fare con files espressi in byte. In

generale il peso dei files è sovente misurato in Megabyte (Mb) , Gigabyte (Gb) o Terabyte

(Tb)

Vediamo degli esempi sulle dimensioni dei files più comuni.

FILE TIPO DI FILE PESO DEL FILE (medio)

Foto digitale .jpg 4 MB

Canzone .mp3 7 MB

Film completo .avi 700 MB

Pagina di un libro .txt 3 KB

I prefissi Kilo , Giga , Tera indicano dei precisi multipli del Byte , esattamente come nel caso delle altre unità di misura della fisica :

NOME SIMBOLO NUMERO DI BYTES RELAZIONE CON IL MULTIPLO PRECEDENTE

Byte B 1 B Unità fondamentale

Kilobyte KB 103 B 1000 B

Megabyte MB 106 B 1000 KB

Gigabyte GB 109 B 1000 MB

Terabyte TB 1012 B 1000 GB

Petabyte PB 1015 B 1000 TB

Exabyte EB 1018 B 1000 PB

Zettabyte ZB 1021 B 1000 EB

Yottabyte YB 1024 B 1000 ZB

Storia del computer

A parte l'abaco, che è il più antico strumento di calcolo usato dall'uomo, le prime macchine costruite per effettuare meccanicamente operazioni ripetitive di calcolo, tali che ad un certo input dell'utente producessero un corrispondente output , come effetto di un processo dei dati immessi, sono molto antiche.

Le prime importanti esigenze di calcolo riguardarono principalmente l'astronomia, disciplina legata da un verso a concezioni religiose, e per altro verso ad applicazioni estremamente pratiche come quelle per la navigazione marittima.

Ad esempio, la macchina di Anticitera (nota anche come meccanismo di Antikythera), dal nome dell'isola dell'Egeo dove fu ritrovata, fu presumibilmente realizzata intorno al I secolo a.C. Consisteva in un piccolo congegno meccanico, per l'epoca molto sofisticato, capace di riprodurre il moto del Sole e di alcuni altri astri, sopperendo ai relativi calcoli altrimenti necessari per determinare le loro posizioni, ovviamente secondo le curve teoriche allora ipotizzate.

Funzioni essenzialmente analoghe avevano alcuni strumenti di navigazione, fra i quali va menzionato l'astrolabio, con il quale in pochi secondi era possibile ottenere risultati altrimenti assai faticosi da elaborare in ordine alla posizione (punto nave) ed all'ora del giorno, con istintiva e sottintesa applicazione della trigonometria nautica ai dati di base della posizione degli astri. Memorabile in proposito resta l'opera degli astrolabisti moreschi, soprattutto quelli della Scuola di Siviglia, che fra il Duecento ed il Trecento realizzarono macchine di estrema complessità e raffinatezza (anche estetica). Basti pensare ancora all’estrema complessità legata alla determinazione della longitudine.

Nel 1632 il matematico inglese William Oughtred realizzò il regolo calcolatore, con il quale, grazie alle teorizzazioni sui logaritmi di Neper, si rese immediata la resa pratica di operazioni matematiche ( I logaritmi infatti , tra le altre cose , permettono di trasformare moltiplicazioni in addizioni, con notevole risparmio di tempo e riduzione della possibilità di errori).

Poco dopo, sempre intorno alla metà del XVII secolo, il filosofo francese Blaise Pascal realizzò la sua celebre Pascalina, ottimizzata per operazioni di somma e sottrazione; sulla base di questa, non tardò Leibniz (1673) a realizzare una macchina capace di moltiplicare e dividere.

Nell'Ottocento si svilupparono i rudimenti dell'elaborazione basata sul codice binario (0,1) e le schede perforate, e ne nacquero i primi applicativi.

Una parte della macchina differenziale di Charles Babbage

Nel 1833 Charles Babbage (1791-1871) progettò la Macchina Analitica, il primo vero calcolatore programmabile, in senso moderno, della storia. Venne realizzato solo il mulino, la CPU, ma non ne fu mai realizzato un prototipo completo. Era il primo esempio di macchina con un'unità di memoria ed un'unità di calcolo.

Nel 1842 la contessa di Lovelace, Ada Byron (1815-1852), figlia del poeta Lord Byron, scrisse i primi programmi della storia.

Nel 1854 il maestro di scuola elementare irlandese, George Boole (1815-1864), inventò il codice binario. Nacque l'algebra booleana.

Nel 1858 la prima macchina differenziale mise piede sul territorio degli Stati Uniti, dato che l'Osservatorio astronomico di Albany importò il calcolatore automatico meccanico realizzato dagli svedesi Goerg ed Edward Scheutz, basato sul progetto di Babbage e da quel momento gli americani cercarono di sviluppare in proprio i filoni di ricerca scientifica e tecnologica.

Nel 1889 Hermann Hollerith (1860-1929) brevettò l'utilizzo di schede perforate la cui lettura avveniva mediante l'analisi di circuiti elettrici (chiusi in corrispondenza dei fori della scheda) e fondò nel 1896 la società Tabulating Machine Company, che nel 1924 sarebbe divenuta la IBM. La macchina di Hollerith fu utilizzata per l'elaborazione del censimento degli Stati Uniti.

Nel 1904 John Ambrose Fleming inventa il tubo a vuoto, progenitore delle valvole termoioniche, entrando quindi nella fase moderna dei computer.

DEFINIZIONI

Hardware e software

Un computer nasce per eseguire programmi: un computer senza un programma da eseguire è

inutile. Il programma di gran lunga più importante per un computer è ovviamente il sistema

operativo, che si occupa di gestire la macchina, le sue risorse, le altre applicazioni che vi sono

eseguite. Fornisce all'utente un'interfaccia amichevole per inserire ed eseguire gli altri

programmi. Queste parti immateriali vengono comunemente chiamate software, in

contrapposizione all'hardware (letteralmente “ferramenta”) che è la parte fisica, nel senso di

materiale e tangibile, degli elaboratori.

Componentistica (hardware)

La macchina in primo luogo viene alimentata elettricamente da un'unità, interna od esterna

che fornirà al sistema le tensioni necessarie alle sue diverse componenti, nei termini della

potenza e stabilità richieste.

Dal punto di vista pratico e costruttivo tutti i computer di questa categoria, hanno almeno:

1. una CPU : acronimo di Central Processing Unit

2. una certa quantità di memoria di lavoro, generalmente volatile ma piuttosto veloce,

RAM : acronimo di Random Access Memory

3. una certa quantità di memoria non volatile (ossia che non si perde dopo lo

spegnimento) . Quest'ultima è suddivisa in:

1. una piccola parte (ROM, PROM, EPROM, EEPROM o Flash) in cui è scritto il

primo programma da eseguire all'avvio del computer stesso (firmware).

Esempio è il BIOS, che assolve comunque anche ad altre funzioni di base, oltre a

queste. A seconda dei casi, questo primo programma potrà essere l'unico che la

macchina eseguirà oppure servirà a fare da trampolino di lancio per caricare il

sistema operativo vero e proprio dalla memoria di massa in memoria di lavoro,

o un ulteriore e intermedio programma in grado di decidere quale particolare

sistema operativo selezionare: in questo caso si parla di loader.

2. una memoria di massa, più capiente ma con velocità d'accesso più lenta.

Alimentatore : è l'elemento che fornisce energia al PC, che nel caso delle versioni portatili può

essere sostituita da alcune batterie.

La Scheda madre : e’ costituita dalla citata CPU, che ha il compito di elaborare le informazioni

provenienti dalla memoria, decodificando ed eseguendo le istruzioni operative in codice

macchina, e quindi specifiche per quella CPU. La sua conformazione, detta architettura, è stata

soggetta ad una evoluzione nel tempo, integrando progressivamente quantità sempre

maggiori di transistor, arricchendosi di memoria interna , detta cache di primo livello. Nelle

ultime versioni, si hanno più CPU che coesistono nello stesso circuito integrato, detto quindi

dual core o quad core a seconda che ospiti due o quattro processori.

Nella scheda madre troviamo inoltre la memoria di lavoro o memoria principale, RAM, molto

veloce, ma ha un problema: è volatile, cioè allo spegnimento della macchina il suo contenuto

viene perso. Le tecnologie attuali in ogni caso prevedono già in itinere memorie di lavoro

permanenti. Per questo ed altri motivi ad essa si affianca, sempre, un altro tipo di memoria,

molto più lenta ma capace di mantenere i dati che vi vengono scritti per un tempo indefinito:

questa viene detta memoria di massa o memoria d'immagazzinamento secondario ed è

costituita in genere da dischi o nastri magnetici (esistono tuttavia dischi a stato solido, questi

dischi sono anche detti SSD - questi supporti sono molto simili alle memory card, hanno

velocità di lettura più elevate rispetto ai dischi magnetici, ma sono molto costosi). Nella

Scheda troviamo infine il cosiddetto Bus di sistema : Il computer non potrebbe funzionare

senza il bus di sistema. Questo è infatti il collegamento fra le varie componenti di un

computer: CPU, scheda video, varie periferiche e componenti del computer.

Le periferiche esterne possono essere collegate al bus di sistema mediante le interfacce

fornite dal costruttore (nel caso di componenti di facile integrazione), o mediante interfacce

proprietarie nel caso di componenti particolari o non integrati nel proprio sistema (scheda

madre). Questi componenti sono detti schede di espansione e si collegano direttamente in

alloggiamenti (slot) della scheda madre appositamente progettati. Questi slot dialogano,

grazie all'interfaccia , con tutto il resto del sistema.

Componenti

Componenti fondamentali di un personal computer:

1. Monitor

2. Scheda madre

3. CPU (microprocessore)

4. RAM

5. Scheda di espansione

6. Alimentatore

7. Dispositivi ottici

8. Hard disk drive (HDD)

9. Mouse

10. Tastiera

Software : In informatica il sistema operativo, in sigla SO o OS (la seconda del sinonimo inglese

"operating system"), è un insieme di subroutine e strutture dati responsabile del controllo e

della gestione dei componenti hardware che costituiscono un computer e dei programmi che

su di esso vengono eseguiti.

Solitamente un sistema operativo mette a disposizione dell'utente un'interfaccia software

(grafica o testuale) per accedere alle risorse hardware (dischi, memoria, I/O in generale) del

sistema. Tale accesso dipende, sui sistemi che prevedono la multiutenza, dai privilegi di ogni

utente.

Il compito principale del sistema operativo è quello di permettere all'utente, umano o non, di

interagire direttamente con la macchina.

Microsoft Windows è una famiglia di sistemi operativi prodotta da Microsoft a partire dal

1985 per l'utilizzo su personal computer, ma esistono anche altre versioni di Windows

specifiche. Windows possiede la maggior parte del mercato dei sistemi operativi (circa 90%)

Microsoft Word è un word processor prodotto da Microsoft, tutelato da copyright e distribuito

con licenza commerciale. È parte della suite di software di produttività personale Microsoft

Office, ed è disponibile per i sistemi operativi Windows e Macintosh. È attualmente il word

processor più utilizzato nel mondo.

Microsoft Excel è il foglio elettronico prodotto da Microsoft, dedicato alla produzione ed alla

gestione dei fogli elettronici. È parte della suite di software di produttività personale

Microsoft Office, ed è disponibile per i sistemi operativi Windows e Macintosh. È attualmente

il foglio elettronico più utilizzato.

Internet può essere vista come una rete logica di enorme complessità, appoggiata a strutture

fisiche e collegamenti di vario tipo (fibre ottiche, cavi coassiali, collegamenti satellitari,

doppino telefonico, collegamenti su radiofrequenza (WiFi), su ponti radio, su raggi laser e su

onde convogliate su condotte elettriche o addirittura idrauliche) che interconnette un agente

umano o automatico ad un altro agente tramite, praticamente, qualsiasi tipo di computer o

elaboratore elettronico oggi o in futuro esistente o immaginabile.

Ogni dispositivo connesso direttamente ad Internet si chiama host (ospite in inglese) o end

system (sistema finale) mentre la struttura che collega i vari host si chiama link di

comunicazione.

Da qualche anno è ormai possibile collegarsi a questa grande rete da dispositivi mobili come

palmari o telefoni cellulari. In breve dovrebbe essere possibile per uno di questi dispositivi

non solo «accedere» ad Internet, ma anche «subire l'accesso» da parte di altri host in Internet

ALTRE DEFINIZIONI

Un internet service provider (termine mutuato dalla lingua inglese che tradotto letteralmente

in italiano significa "fornitore di servizi Internet"), in sigla ISP, anche abbreviato in provider , è

una struttura commerciale o un'organizzazione che offre agli utenti (residenziali o imprese)

servizi inerenti Internet i principali dei quali sono l'accesso a Internet e la posta elettronica.

I maggiori Internet Service Provider italiani sono: Telecom Italia, Infostrada, Tiscali, Tele2,

Fastweb.

Un browser web (in italiano: navigatore) è un programma che consente agli utenti di

visualizzare e interagire con testi, immagini e altre informazioni, tipicamente contenute in una

pagina web di un sito

Il browser è in grado di interpretare il codice HTML e visualizzarlo in forma di ipertesto.

L'HTML (HyperText Markup Language ) è il codice col quale la maggioranza delle pagine web

nel mondo sono composte: il web browser consente perciò la navigazione nel web.

I browser solitamente vengono utilizzati su personal computer, ma non mancano altri

dispositivi in grado di effettuare la navigazione con un browser, tra cui i palmari e gli

smartphone

Porzioni di mercato dei diversi browser in Europa

Browser Maggio 2007 Maggio 2009 Maggio 2011

Internet Explorer 66,7% 57,4% 54,4%

Mozilla Firefox 24,5% 31,0% 33,2%

Google Chrome — 0,6% 8,10%

Safari 1,8% 2,2% 2,3%

Opera 1,2% 0,5% 0,8%

Un computer palmare (detto anche palmare), spesso indicato in lingua inglese con l'acronimo

PDA (Personal Digital Assistant), è un computer di dimensioni contenute, tali da essere

portato sul palmo di una mano, dotato di uno schermo tattile (o Touch Screen) (1).

Originariamente concepito come agenda elettronica (organizer), o sistema non

particolarmente evoluto dotato di un orologio, di una calcolatrice, di un calendario, di una

rubrica dei contatti, di una lista di impegni/attività e della possibilità di memorizzare note e

appunti (anche vocali) (personal information manager), è stato invece prodotto

(1) Schermo capacitivo: il digitalizzatore capacitivo, presente ad esempio sulla maggior parte degli smartphone moderni di tipo

Android, iOS o Windows Phone, sfrutta la variazione di capacità dielettrica tipica dei condensatori sul vetro del telefono stesso, che viene ricoperto da un sottile strato di ossido metallico sulla parte esterna. Ai quattro angoli del pannello viene applicata una tensione che si propaga uniforme su tutta la superficie dello schermo per via dell’ossido di metallo; quando il dito o un materiale conduttore di elettricità tocca lo schermo avviene una variazione di capacità superficiale, che viene letta da una matrice di condensatori a film posizionati su un pannello posto sotto la superficie del vetro.

Schermo resistivo: il digitalizzatore di tipo resistivo, è composto da due strati di materiale conduttivo che, nel momento in cui un oggetto viene premuto sullo schermo, entrano in contatto permettendo al dispositivo di determinare la posizione dell'oggetto.

successivamente da Apple come un vero minicomputer completo da portare in palmo di

mano e si è nel corso degli anni arricchito di funzioni sempre più potenti ed avanzate

La tecnologia ADSL (acronimo dell'inglese Asymmetric Digital Subscriber Line), appartenente

alla famiglia di tecnologie denominata DSL, permette l'accesso ad Internet ad alta velocità (si

parla di banda larga o broadband). La velocità di trasmissione va dai 640 kilobit per secondo

(kb/s) in su (sino a qualche Mbyte/sec) , a differenza dei modem tradizionali che consentono

velocità massime di 56 kb/s in download e 48 kb/s in upload e delle linee ISDN che arrivano

fino a 128 kb/s (utilizzando doppio canale a 64 kb/s) simmetrici.

Con l'ADSL il segnale è codificato in maniera digitale anche nella parte dalla linea telefonica

lato utente ("subscriber line") e la velocità di invio dati è asimmetrica. Quella in uscita infatti è

più bassa, per suddividere meglio la quantità di informazione a disposizione, tenendo conto

che tipicamente per le utenze private si richiede molta più informazione in ingresso che in

uscita.

Peculiarità della tecnologia ADSL è la possibilità di usufruirne senza dover cambiare i cavi

telefonici esistenti e senza dover usare linee separate per i dati e per le comunicazioni-voce

normali: sul doppino telefonico in rame, è infatti possibile far viaggiare contemporaneamente

sia i dati digitali che il segnale telefonico analogico, grazie alla banda differente usata per i due

segnali: la voce usa infatti le frequenze comprese tra 300 e 3400 Hertz ( simbolo Hz), mentre

l’ ADSL sfrutta quelle sopra i 4 kHz. Ciò è dovuto al fatto che il doppino di rame consente

frequenze fino a vari megahertz (MHz).

DIFFERENZA TRA PALMARE E SMARTPHONE

Un palmare ha sostanzialmente un utilizzo da ufficio (documenti office, gestione dati

personali, calcoli, utilizzo programmi) o multimediale (lettore MP3, riproduzione di filmati,

visualizzazione di foto) e si avvale di connessione ad Internet tramite un cellulare abilitato o

collegamento seriale/USB o wireless.

Da solo, insomma, non è generalmente in grado di connettersi ad Internet o di consentire di

comunicare con altre persone.

Uno smartphone, al contrario, nasce col concetto di connettività. E' sostanzialmente un

cellulare con la possibilità di collegarsi ad Internet tramite rete GSM / GPRS / EDGE / UMTS e

navigare siti Web o scaricare posta elettronica senza il bisogno di altre apparecchiature.

Generalmente non ha la versalità o la potenza di un palmare ma è in grado di svolgere al

meglio i compiti per cui è stato progettato.

Questo non significa, però, che palmari con parte telefonica incorporata siano

necessariamente degli smartphone.

Possiamo dire che uno smartphone è di fatto un cellulare che offre le caratteristiche tipiche di

un palmare, mantenendo come utilizzo principale l'uso telefonico.

L'idea di creare dei dispositivi che unissero la telefonia all'utilizzo del computer risale al 1973,

ma le prime vendite di tali dispositivi cominciarono solo nel 1993. Il termine "smartphone",

invece, non apparve fino al 1997 quando la Ericsson descrisse il suo GS 88 "Penelope" uno

Smart Phone

Il primo smartphone in assoluto, chiamato Simon, fu progettato dalla IBM nel 1992 e

commercializzato dalla Bell a partire dal 1993. Oltre alle comuni funzioni di telefono

incorporava calendario, rubrica, orologio, block notes, funzioni di e-mail e giochi: per poter

scrivere direttamente sullo schermo era disponibile un pennino. I BlackBerry sono

considerati i primi Smartphone ad essersi affermati su scala internazionale. In origine questi

telefoni permettevano di aprire (e consultare) allegati, oltre a poter navigare in Internet con

un browser mobile (all'epoca caratteristica unica nei dispositivi mobili). Nel 1999 venne

presentato all'IST (Information Society Technologies) program il progetto MTM (Multimedia

Terminal Mobile). Dai primi anni 2000 la nascita ed evoluzione degli smartphone è

strettamente legata all'evoluzione degli standard di telefonia mobile cellulare, in particolare

dall'UMTS fino all'HSPA e all'LTE con capacità di connessione dati superiori ai precedenti

standard GSM/GPRS.

Nel 2006/2007 Nokia lancia sul mercato due nuovi smartphone: il Nokia E90 Communicator

per il business e il Nokia N95 per l'intrattenimento multimediale.

A partire dal 2007 l'azienda Apple ha prodotto un nuovo tipo di cellulare, dotato di multitouch

e pinch to zoom: l'iPhone. Tale prodotto ha conferito notevole impulso al commercio degli

smartphone, e ha favorito la nascita della concorrenza. Difatti un anno dopo, nel 2008/09

Nokia lancia sul mercato il Nokia 5800 Xpressmusic, ottenendo peraltro un notevole successo.

Il successo sarà seguito dal Nokia N97 , vero e proprio PC palmare. Nel 2010 sempre Nokia

lancia sul mercato il Nokia N8, da molti definito "N98" poiché successore del Nokia N97.

Nokia sicuramente ha rivoluzionato la storia della fotocamera cellulare, grazie alla

partnership Zeiss che ha sorretto Nokia sin dal 2005, con l'uscita del Nokia N90. La

Taiwanese HTC creò il primo Smartphone con il S.O. Android: il T-Mobile G1, detto anche HTC

Dream. Anche Samsung cominciava ad evolversi pian piano, lanciando il Samsung Galaxy S,

seguito dal Galaxy S2 nel 2011 ed una miriade di successori .

Un Huawei Mate S Un Iphone 7

Mentre negli USA gli smartphone tendono a essere palmari a cui si aggiungono funzioni

di telefono, al contrario, in Europa e Giappone sono telefoni con aggiunta di funzioni di

palmare. Sono quasi sempre inclusi la connessione dati ovvero l'accesso a Internet, le E-mail,

la pianificazione delle attività ("Scheduler"), la fotocamera, rubrica e contatti personali,

registratore audio, riproduttore audio-musicale. Sulla gran parte dei modelli sono disponibili

la navigazione satellitare con GPS e la compatibilità con i più comuni formati di file, come PDF

e quelli della suite Microsoft Office.

Il microbrowser Opera, installato su alcuni modelli di smartphone, renderizza le pagine web

in modo da poterle leggere senza dover scrollare orizzontalmente (funzione utilissima per

zoomare pagine web che altrimenti sarebbero illeggibili)

Oggi esistono smartphone con connessione GSM/GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA/HSUPA/LTE e

che utilizzano le tecnologie Bluetooth, Wi-Fi e NFC per le comunicazioni con altri dispositivi.

La caratteristica principale degli smartphone moderni è tuttavia la possibilità di installare

applicazioni di terze parti (software, giochi, temi) per aumentare le funzionalità del

dispositivo mobile.

Alcune di queste funzionalità aggiuntive sono rese possibili dall'integrazione nel dispositivo

mobile di sensori quali accelerometro, magnetometro, sensore di prossimità, sensore di

pressione atmosferica, cardiometro, ecc.

Alcuni smartphone offrono anche possibilità di tethering in WiFi o Bluetooth (modem

Internet) verso dispositivi quali altri smartphone o cellulari, portatili o addirittura PC fissi.

L'iPhone è una famiglia di smartphone dell'Apple Inc. attualmente disponibile in commercio

con i modelli iPhone 4s, iPhone 5c, iPhone 5s, iPhone 6, e iPhone 6 Plus, iPhone 7 e 7 plus. In

particolare l'iPhone rientra nella fascia alta del mercato degli smartphone e, come tutti gli

smartphone più avanzati, offre funzioni multimediali di alto livello.

Il primo modello, distribuito nel 2007, era un GSM EDGE quad-band (2) mentre le versioni

successive hanno adottato la tecnologia UMTS e HSDPA. iPhone include una fotocamera

digitale più una frontale a partire dal quarto modello (iPhone 4), un dispositivo Assisted GPS e

un lettore multimediale (le funzioni di UMTS e AGPS sono state inserite a partire dalla

versione 3G). I dispositivi, oltre ai normali servizi di telefonia quali chiamate SMS ed MMS,

(

2) In telecomunicazioni il GSM, sigla di Global System for Mobile Communications (in origine «Groupe spécial mobile»), è lo standard 2G

(2ª generazione) di telefonia mobile cellulare e attualmente il più diffuso del mondo: più di 3 miliardi di persone in 200 paesi usano telefoni cellulari GSM attraverso l'omonima rete cellulare. In telecomunicazioni l''EDGE (acronimo di Enhanced Data rates for GSM Evolution) o EGPRS (Enhanced GPRS) è un'evoluzione dello standard GPRS per il trasferimento dati sulla rete cellulare GSM che consente maggiori velocità di trasferimento dei dati. L'aumento di velocità è stato ottenuto introducendo una nuova modulazione. Con l'EDGE la velocità di trasmissione dati passa dai 171,2 kbps del GPRS a 473,6 kbps teorici , 2,5 volte superiore alla tecnologia precedente; i rispettivi valori si dimezzano in modalità end-to-end. La connessione è stabile a una velocità fra i 150 e i 200 kbps, mentre per il GPRS è stabile fra i 50 e i 60 kbps, come per un modem analogico. La connessione è accessibile tramite cellulari EDGE/GPRS, al limite configurando una connessione GPRS per la trasmissione dati. È tuttavia indispensabile che il terminale sia di tipo EDGE/GPRS; se solo GPRS, l'EDGE non è fruibile, la velocità è limitata a 60 kbps. Con EDGE sono accessibili le normali funzionalità di Internet, è poi possibile sfruttare l'EDGE per effettuare la videochiamata . Il quadriband è un dispositivo GSM capace di operare sia sulle gamme di frequenza 900/1800 Mhz (in uso principalmente in Europa, Asia e Africa), sia in quelle 850/1900 Mhz in uso principalmente in USA.

Il Sistema mobile universale di telecomunicazioni , noto anche come UMTS (sigla dell'inglese Universal Mobile Telecommunications System), è uno standard di telefonia mobile cellulare 3G, evoluzione naturale del GSM.

Lo standard UMTS è il successore di terza generazione del GSM che utilizza una diversa interfaccia di trasmissione e le infrastrutture del GSM.

Nella cronistoria delle tecnologie e d relativi acronimi, l'HSDPA può essere considerato l'anello successivo della catena costituita dalla tecnologia GSM (2G), GPRS (2,5G), EDGE (2,75G), UMTS (3G) e infine HSDPA (3.5G). Si può considerare quindi l'HSDPA come un'evoluzione, in termini di sola velocità, così come EDGE lo è stato per il GPRS. L'HSDPA, però, sarà tutt'altro che l'ultimo anello. L'HSUPA, l'HSPA Evolution e l'LTE si sono già aggiunti alla lista, preparando il terreno per ulteriori potenziamenti delle reti mobili.

Con le prestazioni dell'HSDPA, oltre ai servizi già presenti nelle reti UMTS come la videochiamata, si possono ottenere delle velocità di navigazione pari a quelle che erano precedentemente disponibili solo attraverso collegamenti fissi ADSL, ovvero superiori ai 2 Mb/s teorici (e 385 kb/s pratici) dell'UMTS. Nel panorama italiano al 2007 tutte le Compagnie di Telefonia Mobile hanno aggiunto la tecnologia HSDPA alle loro reti UMTS.

permettono di utilizzare servizi come posta elettronica, navigazione web, Visual Voicemail e

possono connettersi tramite Wi-Fi.

Tutti i servizi sono controllabili dall'utente tramite uno schermo multi-touch, una tastiera

virtuale, un pulsante per tornare al menu principale (detto tasto Home), due piccoli tasti per

la regolazione del volume, uno per passare dallo stato di suoneria allo stato di vibrazione ed

uno per lo stand-by/spegnimento. L'interazione con l'utente è coadiuvata da un

accelerometro e un giroscopio digitale, che funzionano da sensori di movimento, un sensore

di prossimità e un sensore di luce ambientale.

Caratteristiche

A rendere gli smartphone così performanti e funzionali rispetto a telefoni cellulari di

precedente generazione sono l'aumento delle prestazioni in termini di processamento e

memorizzazione grazie a processori sempre più evoluti e sempre più simili a quelli dei

dispositivi fissi o portatili e a memorie sempre più capienti (es. schede SD), unite a sistemi

operativi sviluppati ad hoc (sistemi operativi per dispositivi mobili) e ad interfacce utente

sempre più facili da usare come ad esempio lo schermo tattile, che consentono molto spesso la

realizzazione di schermi di dimensioni fisiche maggiori a parità di spazio disponibile

eliminando in molti casi la necessità di tastierine fisiche.

Nel 2013 è stato prodotto lo Yotaphone, il primo smartphone a doppio schermo: uno schermo

LCD frontale e uno posto sul lato posteriore.

SISTEMI OPERATIVI

Oltre al Sistema Operativo della Microsoft prima illustrato , esistono anche SO dedicati ai

palmari :

Android

Si tratta di un sistema operativo per dispositivi mobili (mobile OS) sviluppato da Google Inc. .

È stato progettato principalmente per smartphone e tablet, con interfacce utente specializzate

per televisori (Android TV), automobili (Android Auto), orologi da polso (Android Wear),

occhiali (Google Glass), e altri.

È per la quasi totalità libero e aperto (Free and Open Source Software) , ed è distribuito sotto i

termini della licenza libera denominata Apache 2.0 Anche se Android è di proprietà della

Google inc. , il sistema operativo di base, chiamato "Stock", viene preso e modificato dalle case

di produzione che cercano di differenziarlo aggiungendoci i propri strumenti e le proprie app.

Per questo motivo , ad esempio, un Samsung Galaxy è diverso da un HTC o da uno smartphone

LG, solo per la sua schermata iniziale ed il menu di applicazioni.

Il fatto che Android sia OpenSource poi apre la possibilità di progetti di sistema autonomi.

iOS (iPhone Operating System )

E’ il sistema operativo utilizzato dalla APPLE .

E’ , a differenza del precedente, un sistema chiuso, che si può installare solo su iPhone, di cui

peraltro non esistono versioni differenti.

Gli iPhone sono tutti uguali mentre invece di smartphone Android ne esistono tante tipologie.

In sostanza, se è vero che quando si compra un iPhone non si hanno variazioni sul tema,

quando si compra un cellulare Android, a seconda della marca, lo smartphone è diverso dagli

altri, ma solo in apparenza. All’interno, anche sugli smartphone Android, c'è sempre lo stesso

sistema operativo, che può essere modificato e personalizzato anche in modi estremi, su

qualsiasi telefonino.

COMPARAZIONE DEI DUE S.O.

a) Applicazioni

Se fino a un anno fa, iOS batteva Android per numero di applicazioni disponibili, oggi la gara

diciamo che è praticamente in parità.

Per anni, le app nascevano prima su iOS, per poi essere, non sempre e non sempre con

successo, portate anche su Android.

Oggi invece le app vengono sviluppate subito o quasi per tutt'e due le piattaforme, e lo stesso

vale per i giochi.

Da notare comunque che molte app, sono gratis per Android ed a pagamento per iPhone.

b) Internet

Un punto a favore di Android, che è un sistema più libero, è la maggiore flessibilità con le sue

applicazioni per navigare su internet, consentendo di eseguire diversi browser come Firefox,

Opera e Chrome.

Inoltre Android supporta Flash e permette di vedere ogni video in streaming dal suo schermo,

come si farebbe col computer.

c) Condivisione dati tra applicazioni

Una cosa che Android riesce a fare a meraviglia è la condivisione dei dati tra le applicazioni

che sono spesso legate tra loro.

Ogni app infatti ha un'icona in alto che permette di condividere la foto o il documento su altre

applicazioni ed inviarlo quindi via email o via Facebook con un tocco.

d) Facilità d'uso

Le persone con meno dimestichezza di robe informatiche e tecnologiche tendono a preferire

l'iPhone perchè iOS è un po' più facile da usare rispetto Android che, di converso, ha più

funzioni e più opzioni.

e) Coerenza

Il vantaggio di un sistema non open-source è la coerenza tra i dispositivi.

Un iPhone è sempre uguale e quindi il libretto di istruzioni di uno, vale per tutti.

Con Android invece possono esserci differenze tra un Nexus 4, un Galaxy S4 o un HTC One

oppure un Huawei. anche se poi, tramite alcune modifiche, si può usare la versione originale

di Android, ossia la Google Stock, su ogni smartphone.

Google sta cercando di correre ai ripari con questo problema di frammentazione tra sistemi

ed i mancati aggiornamenti cercando di rendere Android più omogeneo possibile e sfruttando

un servizio chiamato Google Play Services che permette di rilasciare nuove funzionalità su

tutti i dispositivi in modo automatico, senza che i loro produttori debbano intervenire (si

veda, ad esempio, il nuovo sistema di gestione dei dispositivi Android per localizzazione e

antifurto)

f) Integrazione con il computer ed altri dispositivi

Intanto diciamo che in informatica tutto si può integrare e qualsiasi dispositivo che si collega a

internet può parlare con un altro; in certi casi però le cose sono più facili.

E' piuttosto ovvio, quindi, che se si hanno a casa un Mac ed un iPad, sia consigliabile comprare

un iPhone che si integra benissimo sugli altri dispositivi Apple, senza difficoltà di

configurazione.

Se invece non si ha nulla del mondo Apple, allora sarebbe preferibile comprare uno

smartphone Android che è più aperto e permette di usare la sua memoria come fosse una

penna USB Wifi, integrandosi con qualsiasi computer.

Le persone che usano Gmail ed i servizi Google poi non possono che preferire Android come

sistema operativo per il loro cellulare.

5 ; L’APPLICATIVO WOLFRAM ALPHA

Uno degli applicativi più semplici ed allo stesso tempo più potenti , utilizzabile non solo su PC ma anche e soprattutto sui moderni smartphone , sia con il SO iOS e sia con il SO android , è il motore computazionale Wolfram Alpha della Wolfram Research : Questo motore si differenzia da un usuale motore di ricerca (ad esempio google) in quanto interpreta le parole chiave inserite dall'utente e propone direttamente una risposta invece che offrire una lista di collegamenti ad altri siti web. L'autore di questo strumento è il matematico inglese Stephen Wolfram , sviluppatore del noto software Mathematica. Parti di Wolfram Alfa vengono utilizzati nell'assistente di Siri dell’ Iphone di Apple. Il motore è disponibile sul sito http://www.wolframalpha.com/

È un software molto evoluto , che elabora input espressi sia in linguaggio formale sia in lingua naturale, fornendo una risposta dettagliata alla domanda. Il modo in cui si pone la domanda può dunque influenzare l'efficacia della risposta. Attualmente è incentrato soprattutto sulle conoscenze tecnico-scientifiche (come matematica, fisica, chimica, biologia, astronomia, meteorologia, etc.) ed è solo in lingua inglese.

Esempi di utilizzo

In astronomia , inserendo ad esempio il nome di una stella (in inglese) si ottiene la sua distanza dalla terra, l’ascensione retta e la declinazione (ossia l’equivalente astronomico della longitudine e della latitudine , necessarie per individuare l’oggetto in un certo istante), la magnitudine apparente e l’assoluta ,la classe spettrale , la massa , la temperatura superficiale e la sua collocazione nel diagramma Hertzsprung-Russell con relativo diagramma :

In Chimica il software riconosce le formule grezze delle molecole (ad es. "C16H14O3" del ketoprofene, componente base del farmaco comunemente denominato OKI o equivalenti ) e fornisce varie informazioni chimico-fisiche (e, se disponibili, anche sulla tossicità) oltre alla struttura tridimensionale. Si possono inoltre ottenere anche molte informazioni sugli elementi chimici digitando semplicemente i simboli (esempio: "He, P, O, Cu ,….").

E’ in matematica però che Wolfram Alpha trova il suo terreno più fertile . Essendo infatti Mathematica uno dei pilastri del motore di Wolfram - Alpha, il software è in grado di riconoscere praticamente qualunque espressione o equazione matematica e di risolverla in base alle conoscenze attuali. Per esempio, inserendo un'equazione il software disegna il grafico della curva relativa e fornisce le relative soluzioni, in forma numerica o simbolica a seconda dei casi. Inserendo invece alcuni elementi di una serie di numeri, il programma ne disegna il grafico, ne calcola somma, media, deviazione standard, e ne deduce una possibile formula analitica minima per l'ipotetica serie infinita di funzioni, esplicitandone anche la possibile continuazione. Il tipo di risposta dipende, comunque, dal numero di elementi forniti e dalle effettive relazioni esistenti tra di loro. Una delle caratteristiche tipiche di Wolfram Alpha è che il tipo di formulazione della risposta dipende dal contenuto della domanda stessa. In ogni caso il programma , prima di generare la risposta, elabora la possibile interpretazione imputazionale . E’ uno strumento che può utilmente essere impiegato nella didattica. Infatti non solo fornisce le risposte ad un problema ben posto ma suggerisce anche le possibili soluzioni step by step consentendo all’allievo di verificare ed eventualmente integrare le nozioni apprese a lezione. Può essere di un certo interesse, ad esempio , la comparazione globale di due o più funzioni di qualsiasi tipo , allo scopo di metterne in evidenza il comportamento singolo e reciproco, le eventuali soluzioni comuni , etc. . In questo modo infatti vengono compendiate molte delle nozioni di base della matematica in generale (si pensi alla risoluzione grafica di equazioni) e dell’analisi in particolare , consentendo quindi, da un punto di vista didattico, una migliore visualizzazione dei concetti proposti per via tradizionale .

Nella figura sono riportati, ad esempio, i grafici di tre funzioni legate tra loro dal fatto che la prima (in colore blu) è la primitiva della seconda(in colore rosso) che a sua volta è la primitiva della terza (in colore giallo). E’ facile , partendo ad esempio dalla seconda (o dalla terza) , ricavare l’andamento della prima (o della seconda) analizzando semplicemente il grafico e utilizzando gli strumenti dell’analisi matematica(3). In definitiva Wolfram Alpha può costituire un utilissimo strumento di studio, certamente di tipo complementare , per quanto riguarda lo studio della matematica (algebra, statistica , analisi ) , soprattutto per consolidare l’aspetto delle competenze. Può essere inoltre utilizzato in altri ambiti scientifici e tecnici .

(3 ) Negli intervalli in cui la derivata prima è positiva (negativa) la primitiva è crescente (decrescente). I punti di massimo o di minimo della primitiva vanno cercati nei punti di nullo della derivata prima e guardare se questa da positiva passa a negativa (massimo) o viceversa (minimo). Nei punti in cui la derivata seconda si annulla la primitiva presenta(potenzialmente) dei flessi . Se poi la derivata seconda , ad esempio, da positiva passa a negativa allora la primitiva passa da concava a convessa. Un flesso orizzontale presuppone d’altro canto che la f’(x) sia nulla nel punto e che nell’intorno di tale punto la stessa non cambi segno. Un flesso non orizzontale si riconosce invece dalla circostanza che mentre la derivata prima , nel punto considerato, non è nulla la derivata seconda cambia di segno nell’ ”attraversare” x0 definendo quindi la parte concava o convessa della funzione oggetto di studio. (per funzione concava in un certo intervallo si intende una curva che presenta la concavità rivolta verso l’asse delle y positive, convessa in caso contrario. Peraltro alcuni Trattati , anche molto pregevoli, definiscono in maniera equivalente una funzione concava o convessa . Si veda a tal proposito la figura riportata sotto).