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Esercizi di introduzione all’informatica

Scienza tecnologia e tecnica

Rispondere alle seguenti domande;

  1. Descrivere gli strumenti che usa la scienza ed il loro scopo.
  2. Come definiva Aristotele il concetto di epistéme rispetto a téchne?
  3. In che modo la scienza si distingue dalla tecnica in termini di astrazione e di applicazione pratica? Fare almeno due esempi di concetti astratti che non dipendono da una esperienza reale specifica (non devono essere presenti nel testo).
  4. Il sapere degli antichi Egizi era basato sull’esperienza mentre quello dei Greci era astratto. Fare almeno due esempi di conoscenze derivanti dalla sola esperienza pratica.
  5. In che senso la tecnica “nasce da esigenze pratiche e nasce quindi prima della scienza”?
  6. Come viene definita la tecnologia in relazione a scienza e tecnica?
  7. Come viene inquadrata l’informatica nel contesto di scienza, tecnologia e tecnica?
  8. Citare almeno due esempi (non presi dal testo) in cui la scienza “è in grado di risolvere problemi non risolvibili con la sola tecnica”

Introduzione all’informatica

Rispondere alle seguenti domande:

  1. Che cos’è l’informatica e qual è il suo oggetto di studio?
  2. Da dove deriva il termine “informatica” e cosa significa?
  3. Qual è la differenza tra dati e informazioni?
  4. Quali sono le fasi principali del processo di elaborazione dell’informazione (input, elaborazione, output, memorizzazione, trasmissione)?
  5. Che cosa sono i sistemi automatici di elaborazione?
  6. Quali sono alcuni esempi storici di macchine calcolatrici (antichi modelli) utilizzate prima dei computer elettronici?
  7. Chi erano Charles Babbage e Ada Lovelace, e quale contributo hanno dato all’informatica?
  8. Cosa rappresenta la macchina di Turing?
  9. Spiega la legge di Moore.
  10. Quale innovazione è stata introdotta negli anni settanta?
  11. Quali sono le innovazioni che ci aspettiamo per il futuro?
  12. In che modo le reti di calcolatori e Internet hanno influenzato lo sviluppo dell’informatica moderna?
  13. Quali sono le competenze di un informatico?
  14. Perché l’informatica non può essere solo pratica o solo teorica?

Hardware del computer

Rispondi alle seguenti domande:

  1. Che cos’è l’architettura della macchina di Von Neumann e quali sono i suoi componenti principali?
  2. Qual è il ruolo della CPU (processore) in un computer e quali sono le sue fasi operative (fetch, decode, exec)?
  3. Cosa sono i CU ed ALU all’interno della CPU e perché sono importanti?
  4. Quali sono le tre fasi principali del ciclo della CPU (fetch, decode, exec)?
  5. Qual è la differenza tra memoria centrale (es. RAM) e memoria di massa (es. SSD, hard disk)?
  6. In che formato vengono rappresentati i dati all’interno del computer e perché si usa il sistema binario?
  7. Che cos’è il sistema binario e come funziona?
  8. Cosa è l'”Assembly”?
  9. Qual è la relazione tra bit, byte e le unità più grandi come KB, MB, GB, TB?
  10. In che modo le periferiche interagiscono con il computer (es. tastiera, monitor)?
  11. Che cos’è una rete dati e in che modo è connessa al funzionamento di Internet?
  12. Spiega cosa è una LAN e in che modo ha a che fare col Wifi.
  13. Per cosa si usa HDMI?
  14. NFC a cosa serve?
  15. Spiega la differenza tra Bluetooth e Wifi.
  16. Quali tecnologie senza fili (wireless) permettono la connessione delle periferiche al computer?
  17. Come opera la trasmissione dati nella rete Internet ed in che unità si misura la velocità di trasmissione (bit/s, Kb/s, Mb/s, Gb/s)?
  18. Illustra alcune delle tecnologie della rete Internet.

Codifica digitale

Numeri binari

  1. Converti il numero binario 101101 in decimale.
  2. Converti il numero decimale 45 in binario.
  3. Converti il numero binario 1110110 in decimale.
  4. Converti il numero decimale 127 in binario.
  5. Converti il numero binario 1001001 in decimale.
  6. Converti il numero decimale 203 in binario.
  7. Converti il numero binario 11011111 in decimale.
  8. Converti il numero decimale 85 in binario.
  9. Converti il numero binario 10100011 in decimale.
  10. Converti il numero decimale 300 in binario.

Conversioni

  1. Quanti byte ci sono in 5 KB?
  2. Quanti byte ci sono in 2,5 MB?
  3. Quanti MB corrispondono a 10 240 000 byte?
  4. Quanti GB corrispondono a 3 145 728 000 byte?
  5. Quanti KB corrispondono a 0,5 GB?

ASCII

  1. Codifica il carattere ‘A’ in ASCII decimale e poi in binario (usando 8 bit).
  2. Dato il codice binario 01000011, decodificalo come ASCII e scopri quale carattere rappresenta.
  3. Codifica la parola “Hello” in ASCII e in binario (mostra la sequenza di byte).
  4. Decodifica ‘01001100 01101001 01100011 01100101 01101111’ in testo.
  5. Decodifica ‘01000010 01101111 01110010 01001110 01100001 01110100’ in testo.
  6. Trasforma “computer” in ASCII binario.
  7. Convertilo in maiuscolo (sempre binario)
  8. Decodificare i seguenti messaggi ascii:
Codice
070 114 097 032 115 101 105 032 115 101 116 116 105 109 097 110 101 032 101 039 032 078 097 116 097 108 101 013 010 
081 117 101 115 116 097 032 099 111 110 118 101 114 115 105 111 110 101 032 101 039 032 102 097 116 105 099 111 115 097 044 032 109 097 032 117 116 105 108 101 033 013 010 
01000011 01101001 01100001 01101111 00100001 00001101 00001010 

Immagini

  1. Cos’è un pixel in un’immagine digitale?
  2. Cosa si intende per risoluzione di un’immagine e come si misura?
  3. Qual è la differenza fra “dimensione dell’immagine” (in pixel) e “dimensione del file” (in byte)?
  4. In un’immagine RGB, quanti bit (o byte) servono per rappresentare un singolo pixel?
  5. Calcola la memoria (in byte) occupata da una immagine RGB 4k (3840×1920).
  6. Cos’è la compressione lossless (senza perdita) e fai un esempio di formato che la utilizza.
  7. Cos’è la compressione lossy (con perdita) e fai un esempio di formato che la utilizza.
  8. Qual è il compromesso essenziale quando si utilizza la compressione con perdita (lossy)?
  9. Qual è la differenza (in termini pratici) tra un’immagine salvata in PNG e una in JPEG rispetto alla qualità e alla dimensione del file?
  10. Un Samsung S25 Ultra ha un sensore da 200MP formato 4:3. Indicare la risoluzione delle immagini. Applicare il teorema di Pitagora.
  11. Un iPhone ha un sensore da 48MP in formato 4:3. Calcolare la risoluzione (Teorema di Pitagora).
  12. Ipotizzando si possa fabbricare uno schermo per mostrare l’intera immagine da 48MP a 300ppi, quale sarebbe la sua diagonale?
  13. Dato un proiettore da 90 pollici 16:9 indicare la distanza minima di visualizzazione ipotizzando che sia FULL HD. E se fosse 4k?
  14. Un monitor 32 pollici 4K 16:9 da quale distanza non si vedono più i pixel? Ed un 27?
  15. Date le seguenti immagini indicare quanto occupano in bytes e in Megabytes
TipoDimensione in pixel
bianco e nero (1 bit)3000×3000
scala di grigi (4 bit)1000×1000
RGB (8 bit per colore)6000×4000
RGB (10 bit per colore)6000×4000
RGB (8 bit per colore)8000×6000

16. Date le seguenti dimensioni di immagini indicare quanto occupano in pixel e MB (si ricorda che usano una codifica RBG a 8 bit per colore).

DPIDimensione in pollici
30020×15
17213×18
32620×29
7220×30
14415×15

Audio e Video

  1. Che cosa significa campionamento (sampling) nell’audio digitale?
  2. Qual è l’unità di misura della frequenza del campionamento audio?
  3. Qual è una frequenza di campionamento tipica usata nei CD audio?
  4. Se registri audio stereo a 16 bit e 44,1 kHz per 1 secondo, quanti byte occuperà (senza compressione)?
  5. Cos’è la compressione audio con perdita (lossy) e qual è un esempio di formato che la usa?
  6. Che cosa è il frame rate (fps) in un video?
  7. Qual è il numero di fotogrammi al secondo tipico di un video TV o video standard?
  8. Che relazione c’è fra dimensione dell’immagine di ciascun fotogramma e la quantità di dati che il video produce al secondo?
  9. Spiega brevemente che cosa fa la tecnica motion compensation nei video compressi (es. MPEG).
  10. Quali fattori limitano la qualità del video trasmesso in streaming su Internet?

Trasmissione di dati

  1. Su una connessione di 100 Mbit/s si deve scaricare un file da 5 GB. Quanto tempo ci vorrà?
  2. Una chiavetta USB-flash trasferisce dati alla velocità media di 400 Mbit/s. Se contiene 16 GB di dati, quanto tempo occorre per trasferirli completamente?
  3. Un video di 720 MB viene caricato su internet tramite una linea da 20 Mbit/s. Quanto tempo serve?
  4. Una rete WiFi offre una velocità teorica di 540 Mbit/s; nella realtà si ottengono 270 Mbit/s. Se trasferisci un file da 2,5 GB, quale sarà il tempo reale stimato?
  5. Un back-up automatico carica 500 GB di dati ogni notte su un collegamento da 1 Gbit/s. Calcola quanti minuti sono necessari per completare il caricamento (1 Gbit = 1 000 Mbit).
  6. Una connessione satellitare ha velocità down di 150 Mbit/s. Se vuoi scaricare un film da 4 GB, quanto tempo impiegherai, assumendo velocità costante?
  7. Un server locale è collegato via Ethernet a 1 Gbit/s e trasferisce un archivio di 120 GB. Qual è il tempo minimo teorico per completare il trasferimento (1 GB = 8 000 Mbit)?
  8. Su una linea mobile 4G ottieni una velocità reale di 75 Mbit/s. Vuoi caricare un video di 800 MB: quanto tempo ci metterai?
  9. Una connessione fibra FTTH è simmetrica 500 Mbit/s up/down. Se devi caricare 1 200 MB di dati, quanto tempo serve?
  10. Una presentazione da 250 MB deve essere inviata in azienda tramite WiFi a 300 Mbit/s. Quanto tempo servirà per l’invio completo?