Alle calcolatrici non programmabili
possiamo far eseguire solo singole operazioni di:• addizione, moltiplicazione, … e calcolo di altre funzioni per cui hanno programmi incorporati
• immagazzinamento o estrazione di dati dalle memorie-utente.
Calcolatore (2) - Programmazione
Alle calcolatrici non programmabili
possiamo far eseguire solo singole operazioni di:
• addizione, moltiplicazione, … e calcolo di altre funzioni per cui hanno programmi incorporati
• immagazzinamento o estrazione di dati dalle memorie-utente.
A un calcolatore (o computer o macchina
calcolatrice programmabile) possiamo far gestire
l'esecuzione di tutto un algoritmo: esso infatti accetta come
informazioni provenienti dall'esterno:
• non
solo dati e specifici comandi,
• ma
anche programmi che gli indicano l'ordine con cui dovrà
utilizzare i programmi incorporati per elaborare i dati che gli
verranno forniti dall'esterno.
Che
cosa deve essere in grado di fare un computer per eseguire un
programma fornito dall'utente, cioè per tradurlo
in una sequenza di operazioni-macchina?
Consideriamo ad esempio il calcolo della ripartizione percentuale di una serie di dati. Usando una CT possiamo procedere in questo modo:
| (1) | batto 100 | (#) |
| (2) | batto [ : ] | |
| (3) | batto totale | |
| (4) | batto [ = ] | faccio calcolare il fattore di proporzionalità per cui moltiplicare i dati |
| (5) | batto [M+] | lo faccio mettere nella memoria |
| (6) | batto dato | |
| (7) | batto [ × ] | |
| (8) | batto [MR] | |
| (9) | batto [ = ] | faccio calcolare la percentuale di dato rispetto a totale |
| (10) | ritorno a (6) | vado a introdurre un nuovo dato |
Come si vede, è l'utente che deve
gestire l'esecuzione dell'algoritmo (#), cioè comandare
alla CT man mano quale operazione compiere.
I calcolatori sono invece in grado di
"leggere" e tradurre automaticamente in una sequenza di
operazioni-macchina (calcoli, memorizzazioni, …)
un programma che illustri l'intero procedimento, cioè
una descrizione dell'algoritmo (#) fatta in un opportuno linguaggio
"comprensibile" dal calcolatore. Ecco come si presenta un programma automatizza il calcolo precedente scritto in uno dei primi di
linguaggi di programmazione, il Basic:
| 10 | INPUT T | l'utente deve battere totale |
| 20 | K = 100/T | (##) |
| 30 | INPUT D | l'utente deve battere dato |
| 40 | PRINT D*K | |
| 50 | GOTO 30 |
| È facile comprendere il significato di questo programma, che ha la forma di una sequenza di istruzioni numerate. PRINT in inglese significa "stampa"; GOTO deriva dall'inglese "go to", che significa "vai a". La parola INPUT indica qualcosa che entra in una macchina (energia, informazioni, …); in questo caso INPUT viene usato per dire al calcolatore di attendere che l'utente batta un numero. A destra è illustrato un esempio d'impiego del programma: il "?" è un prompt attraverso il quale l'utente viene sollecitato a battere un input; battuto il totale (1500) e un dato (200) viene calcolata la prima percentuale, battuto un altro dato (300) viene calcolata la seconda percentuale, e così via. | ? 1500 ? 200 13.33333 ? 300 20 ? 100 6.666667 ? |
Per poter eseguire un programma come 
(##)
un computer deve essere in grado di memorizzare il
testo del programma, cioè, nel caso di (##), la seguente
sequenza di caratteri, dove con"ø" e con 
"
20øK=100/T30øINPUTøD40øPRINTøD*K50øGOTOø30
Come le usuali CT memorizzano i numeri
sotto forma di sequenze di bit, così un computer
memorizza sotto forma di una sequenza di bit anche il testo del
programma, utilizzando uno specifico codice.
Deve, inoltre, essere in grado (quando
l'utente gli comanda, con un opportuno tasto, di eseguire
il programma) di leggere (la sequenza di bit con cui
ha codificato) il programma e decidere, man mano, quale operazione
eseguire: una memorizzazione, un richiamo dalla memoria, un
calcolo o una visualizzazione (operazioni che nelle CT non
programmabili vengono comandate direttamente da tastiera), o un
trasferimento dell'esecuzione a un altro punto del programma.
Per fare tutto ciò, il computer
deve avere:
• un
"programma incorporato" per codificare il "programma
battuto dall'utente",
• un
dispositivo di memorizzazione in cui registrare il programma
codificato,
• almeno
26 memorie-utente (memoria A, memoria B, …, memoria Z)
da associare alle diverse lettere dell'alfabeto e
• un
ulteriore "programma incorporato" per tradurre
il programma codificato nell'azionamento dei vari dispositivi di
calcolo, memorizzazione, ….
Esistono versioni più sofisticate del
linguaggio Basic e molti altri linguaggi di programmazione in cui, tra l'altro, si possono usare come variabili
non solo lettere ma nomi composti da più caratteri e in cui non è
necessario scrivere in testa a ogni riga di programma un numero
che indichi l'ordine in cui va eseguita.
Noi useremo due linguaggi particolari, d'uso gratuito e diffusi su tutti i tipi di computer.
Se clicchi qui si apre una finestra
in cui è incorporato un programma scritto in
Javascript. Gli input e gli output sono inseriti in diverse finestrelle invece che elencati
uno sotto l'altro.
Qui trovi come scrivere ed eseguire
direttamente da un qualunque computer programmini in Javascript. Eccone uno semplice che svolge un calcolo analogo a quello eseguito nel link precedente.
Se introduci nella finestra per il programma:
tot = 1500; perc = 100/tot; dato = 80; document.write (dato*perc)
ottieni nella finestra di output:
5.333333333333333
Un computer non ha un unico programma traduttore "incorporato", ma è in grado di tradurre in operazioni-macchina un programma scritto in un qualunque linguaggio di programmazione, a patto che gli venga fornito in "input" anche un opportuno programma traduttore che trasformi il testo dell'algoritmo descritto in tale linguaggio in uno descritto sotto forma di una sequenza di bit che, a gruppi, rappresentino direttamente le operazioni-macchina da effettuare. Tale linguaggio (che ha come alfabeto i simboli 0 e 1) viene detto linguaggio macchina.
I linguaggi di programmazione (come il Basic, JavaSript, ...)
non descrivono direttamente singole operazioni-macchina, ma, come abbiamo visto,
• impartiscono comandi più comlessi (a cui corrispondono più comandi del linguaggio-macchina), • usano come caratteri quasi tutti i simboli della tastiera e • indicano i comandi con nomi che ne richiamano il significato; per questo vengono detti linguaggi evoluti (o di alto livello). Per usare un linguaggio evoluto in genere non si dota il computer solo di un programma traduttore ma di un programma in linguaggio macchina più articolato, che funge da vero e proprio ambiente di programmazione, cioè un programma che contiene come sottoprogrammi:
• un programma redattore (editor) per registrare sotto forma di bit i caratteri battuti dall'utente; in genere è presente anche un help, che richiama uso e significato dei comandi, propone esempi, … .
Un editor è una applicazione per leggere/elaborare testi (come NotePad/BloccoNote in Windows e SimpleText in Mac) che registra i documenti codificando i vari caratteri (lettere, cifre, virgole, spazi bianchi, e altri simboli) attraverso byte, ossia sequenze di 8 bit (i caratteri codificabili in questo modo sono 256; infatti le diverse sequenze di 8 cifre che riesco a costruire con 0 e 1 sono
2·2·2·2·2·2·2·2 = 28 = 256).
Il codice più usato è chiamato ASCII (pronuncia: aski).
Ad esempio "P" è codificato con 01010000 (che interpretato come numero in base 2 corrisponde in base dieci a 16+64 = 80), l'"a capo" con 00001101 (che in base dieci diventa 1+4+8 = 13); si dice che 01010000, o più frequentemente che 80, è il codice ASCII di "P".
[Clicca QUI per una tabella che descrive il codice ascii]
• un
programma traduttore per tradurre la sequenza di bit
costruita dall'editor, cioè il programma in linguaggio evoluto,
in una sequenza di bit che sia la versione in linguaggio macchina del
programma (a volte, come negli esempi precedenti, abbiamo una finestra di lista per la descrizione del programma e una
finestra di output per le uscite, a volte tutto
avviene in un'unica finestra).
In un ambiente di programmazione la
traduzione in linguaggio macchina può essere avviata operando con il mouse su un menu a cascata
o premendo una opportuna combinazione di
tasti. In altri casi vi è un comando che ordina la traduzione
del programma in linguaggio macchina e la sua registrazione sul computer (o su un altro supporto di memorizzazione).
La versione in linguaggio macchina può essere avviata successivamente, anche al di fuori dell'ambiente di
programmazione. Questo tipo di traduzione, che comporta la creazione e registrazione di un programma autonomo
(un file eseguibile), viene detta compilazione.
I programmi "originali", in linguaggio evoluto, vengono detti programmi
sorgenti.
Nello
stendere un programma in un linguaggio evoluto dobbiamo tener presenti
delle regole di scrittura che garantiscano che il testo battuto sia
effettivamente traducibile in linguaggio macchina. L'insieme di
queste regole di scrittura viene detto sintassi.
Anche
nella lingua naturale esistono delle regole sintattiche. Ad esempio
uno dei modi in cui si può comporre una frase in italiano
è: articolo+nome+verbo dove articolo,
nome e verbo devono essere raccordati in numero
(sing./plu.) e, eventualmente, in genere (m/f), e rispettare
altre eventuali condizioni (es.: davanti ai nomi maschili singolari se
iniziano con z, x, gn, pn, ps, s
seguita da consonante o i seguita da vocale si può mettere
uno non un; negli altri casi si può mettere un,
non uno). Ma
si tratta di regole che spesso presentano eccezioni e su cui spesso
esistono opinioni contrastanti (ad es.qualcuno sostiene che davanti a
pn - pneumatico, pneumotorace, … - occorre, o si può,
usare un). In realtà non si tratta di "regole" ma di "modelli" che usiamo per orientarci nella produzione/interpretazione dei messaggi verbali.
Poi,
anche se ci esprimiamo in modo un po' sgrammaticato, in genere ci
capiamo allo stesso (di fronte al cartello «attendi - lo cane
morzica» non abbiamo difficoltà a interpretarlo come
«Attenti: il cane morsica»).
Nel
caso dei linguaggi di programmazione le regole sintattiche sono invece
definite senza ambiguità ed eccezioni (per questo si parla di
linguaggi formali) e devono essere rispettate
rigorosamente: se il linguaggio di programmazione contiene l'istruzione print che
comanda la stampa di ciò che viene scritto dopo di essa e si
è scritto prlnt (una "l" al posto della "i") il programma traduttore
non può meccanicamente individuare l'operazione che l'utente
voleva indicare.
L'help indica le regole sintattiche da rispettare per costruire i programmi e spiega
in breve la semantica delle assegnazioni (ossia le espressioni del tipo variabile=...), cioè
come esse vengono tradotte in linguaggio macchina (ossia il loro "significato; nel caso del linguaggio comune la semantica
si riferisce al significato di parole e frasi, qui a quello di istruzioni e programmi).
Anche tra gli "errori" esiste una distinzione tra quelli sintattici e quelli semantici. Facciamo tre semplici esempi, riferendoci a JavaScript:
function F(x) { return x/(Math.sqrt(4)-2) }; document.write(F(1)) Infinity
function F(x) { return x/(Math.sqrt(4)-2) }; document.write(F(0)) NaN
function F(x) { return x/(Math.sqt(4)-2) }; document.write(F(0)) TypeError: sqt is not a function
Il primo programma rispetta le regole sintattiche del linguaggio; infatti appena premo "invio" non compare alcun messaggio che segnali la presenza di errori "sintattici": il programma riesce a leggere e ad interpretare l'istruzione; non segnala neanche un errori "semantici" ("errori in corso di esecuzione"): il programma nell'eseguire le azioni comandate si trova di fronte al calcolo 1/0 e offre come risultato ∞. Nel caso del secondo programma compare "NaN": Not A Number; non ci sono errori sintattici ma c'è un errore semantico: il programma nell'eseguire le azioni comandate si trova di fronte al calcolo di un termine indefinito. Nel terzo caso vi è un errore sintattico: sqt non è il nome di una funzione: il programma non riesce a interpetare il comando.
Vi sono anche le assegnazioni stringa:
una stringa è una sequenza di caratteri, un termine stringa
è • una costante stringa (ossia una sequenza di caratteri
racchiusa tra virgolette), • una variabile a cui sia stato
assegnato un termine stringa
oppure • una espressione costruita a partire da costanti e
variabili stringa mediante concatenazioni (in genere è indicata
con "+"; in alcuni linguaggi è indicata col comando "paste").
Esempio (in JavaScript):
a = "2"+"3"; b=3/4; document.write("pippo"+a+"; "+b) pippo23; 0.75
I primi calcolatori programmabili (di enormi dimensioni) risalgono agli anni immediatamente
successivi alla II guerra mondiale. Comunque l'idea di computer fu messa a fuoco da Alan Turing, nel 1936, 15 anni prima delle realizzazione
pratica dei primi modelli di computer: egli formalizzò il
concetto generale di algoritmo e mise a punto il primo linguaggio di programmazione.
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I primi personal computer
fanno la comparsa dopo il 1975, ma un computer di piccole dimensioni fu messo a punto dalla Olivetti già nel 1964 (il P101).
A fianco è raffigurato un modello di HP85 (1979), il primo personal computer di piccole dimensioni
(con incorporata una stampante, un lettore/registratore di dati e programmi su cassette magnetiche)
ad avere una grossa diffusione in tutto il mondo. Qualche anno dopo (1984) si sviluppano (prima in ambito Mac e, da un certo punto in poi, soprattutto, in ambito Windows) personal computer che utilizzano il mouse. Successivamente (in Italia a partire dal 1986) si diffonde l'uso di Internet e, poi, la possibilità di impiegare software via rete, in modo interattivo. |  |
| Dopo si sviluppano gli schermi sensibili al tatto,
i cellulari diventano, per vari aspetti, dei piccoli personal computer, …
Si sono diffusi negli ultimi anni anche i tablet, delle specie di piccoli personal computer senza "tastiera fisica" (hanno lo schermo sensibile al tatto). Sono comodi per leggere testi e scriverne (almeno per chi non ha problemi di dislessia), fare foto o filmati, ascolare brani musicali, …, ma non per fare cose pi significative. Per dirla con Dan Gookin, "se nella vita digitale vi sentite solo di passaggio, allora potete cavarvela con uno smartphone o un tablet e non aver mai bisogno di un PC; se però avete bisogno di creare qualcosa, allora vi serve un computer" (da PCs For Dummies). | |
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