Sistemi di Elaborazione delle Informazioni e Blockchain L18 Pegaso

Sistemi di Elaborazione delle Informazioni e Blockchain è la materia ING-INF/05 del piano L18 di Pegaso, specifica dell'indirizzo Imprese Digitali e ESG Management: parte dalla rappresentazione e codifica dell'informazione (sistemi binario, ottale, esadecimale) e dall'algebra booleana, passa per l'architettura dei sistemi di elaborazione e gli algoritmi, introduce le basi della programmazione in linguaggio C e chiude con basi di dati relazionali e principi di blockchain.

È una materia esclusiva di questo indirizzo: gli altri due percorsi del piano L18 Pegaso (Business Management e Consulenza Direzionale, Management delle Imprese Turistiche) non la prevedono con questo nome e questo programma, quindi non esiste una "materia gemella" diretta con cui confrontarla. Essendo specifica di un solo indirizzo, il gruppo dedicato è più contenuto rispetto alle materie condivise da tutti i percorsi — ma i dubbi che emergono riguardano soprattutto il passaggio dalla teoria (rappresentazione dell'informazione, algebra booleana) alla pratica di scrivere codice in linguaggio C.

Di cosa parla (programma)

Il programma (codice 0602509INGINF05NM, 9 CFU, 45 videolezioni) attraversa otto blocchi tematici, dalla rappresentazione dell'informazione fino alla blockchain.

• 1. Rappresentazione e codifica dell'informazione
  Rappresentazione e codifica delle informazioni, rappresentazione digitale binaria, sistemi di numerazione posizionale, codifica binaria di numeri decimali e operazioni aritmetiche tra numeri binari, con esercizi di riepilogo. Codifica ottale ed esadecimale, codifica del testo, codifica del suono, codifica di immagini e video.
• 2. Rappresentazione dei numeri interi e reali
  Rappresentazione in segno e modulo, rappresentazione in complementi a 1 e in complementi a 2, rappresentazione per eccesso. Rappresentazione dei numeri reali e rappresentazione in virgola mobile.
• 3. Algebra booleana e logica digitale
  Concetti introduttivi, assiomi e proprietà, operatori logici e operatori booleani, funzioni ed espressioni booleane.
• 4. Architettura dei sistemi di elaborazione
  Caratteristiche e componenti fondamentali di un elaboratore, ciclo del processore, tipologie di memorie, trasferimento dati, evoluzioni del modello di Von Neumann.
• 5. Algoritmi e diagrammi di flusso
  Problemi, algoritmi ed esecutori, automi a stati finiti, la descrizione degli algoritmi, diagrammi di flusso e blocchi di iterazione, con esercizi di riepilogo.
• 6. Programmazione in linguaggio C
  Linguaggi di programmazione, progettazione dei programmi, struttura dei programmi in C, tipi di dati e operatori, strutture di controllo in C (sequenza e selezione, selezione multipla).
• 7. Sistemi informativi e basi di dati
  Sistemi informativi e basi di dati, il modello relazionale: le relazioni, chiavi e vincoli intrarelazionali, vincoli interrelazionali.
• 8. Blockchain e ledger distribuito
  Principi della blockchain, blockchain e ledger distribuito.

I blocchi si susseguono nell'ordine più naturale per una materia tecnica, dove ogni argomento richiede la comprensione di quello precedente: è lo stesso ordine che segui nella sezione Argomenti del programma da approfondire.

Argomenti del programma da approfondire

Sistemi di Elaborazione delle Informazioni e Blockchain segue una progressione tecnica precisa: si parte dal modo in cui un singolo bit rappresenta un'informazione, si costruisce la logica che lo elabora, si passa all'hardware che esegue quella logica, poi al software che la programma, fino ai due modelli — centralizzato e distribuito — con cui i dati vengono organizzati e condivisi. In questa guida seguiamo lo stesso ordine del programma ufficiale, perché qui ogni blocco richiede davvero la comprensione di quello precedente. Uno schema segue ogni argomento, con un collegamento che spiega perché il blocco successivo ne è la conseguenza logica.

Rappresentazione e codifica dell'informazione: dal bit ai sistemi posizionali

Tutto ciò che un elaboratore gestisce — numeri, testo, suoni, immagini — è alla base una sequenza di bit (0 e 1). Il programma parte dai sistemi di numerazione posizionale: il valore di ogni cifra dipende dalla sua posizione, non solo dal simbolo usato. Il sistema decimale che usiamo ogni giorno è in base 10; il computer lavora nativamente in base 2 (binario), ma per compattare la scrittura dei numeri binari senza perdere informazione si usano anche la base 8 (ottale) e la base 16 (esadecimale) — ogni cifra ottale corrisponde a 3 bit, ogni cifra esadecimale a 4 bit. Il programma dedica esercizi di riepilogo alla conversione tra sistemi e alle operazioni aritmetiche tra numeri binari.

Collegamento: capito come si rappresenta un numero positivo, il problema successivo è rappresentare anche i numeri negativi e quelli con la virgola — la seconda parte di questo primo blocco del programma.

Numeri interi e reali: segno e modulo, complementi, virgola mobile

Il programma affronta quattro modi diversi di rappresentare i numeri negativi. La rappresentazione in segno e modulo è la più intuitiva: il primo bit indica il segno, i restanti il valore assoluto — ma ha uno svantaggio strutturale, l'esistenza di due zeri (+0 e −0), e richiede regole di calcolo separate per addizione e sottrazione. Il complemento a 1 (si invertono tutti i bit del numero negativo) riduce il problema ma non lo elimina — restano due zeri. Il complemento a 2 (si invertono i bit e si aggiunge 1) è la soluzione adottata nei processori reali: un solo zero, aritmetica uniforme tra somma e sottrazione. La rappresentazione per eccesso trasla i valori di una costante fissa (bias) ed è usata per rappresentare l'esponente nella rappresentazione in virgola mobile dei numeri reali, che scompone il numero in segno, mantissa ed esponente per coprire un intervallo di valori molto più ampio di quanto permetterebbe un numero intero con lo stesso numero di bit.

Collegamento: con numeri interi e reali rappresentabili in bit, il passo successivo è dare a quei bit un significato logico che il processore possa elaborare — è il compito dell'algebra booleana.

Algebra booleana e logica digitale

L'algebra booleana lavora con un solo tipo di valore: 0 o 1 (vero o falso). Il programma parte dai concetti introduttivi e dagli assiomi e proprietà (commutativa, associativa, distributiva) che regolano come si combinano questi valori, per poi introdurre gli operatori logici e booleani di base — AND, OR, NOT — e le funzioni ed espressioni booleane che si costruiscono componendoli. Ogni espressione booleana ha una tavola di verità che elenca tutti i risultati possibili al variare degli ingressi.

Collegamento: le funzioni booleane non restano teoria astratta — sono il modo in cui i componenti fisici dell'elaboratore, dalla CPU alla memoria, eseguono operazioni reali. È il livello dell'architettura dei sistemi di elaborazione.

Architettura dei sistemi di elaborazione e il modello di Von Neumann

Il programma descrive le caratteristiche e componenti fondamentali di un elaboratore — l'unità di elaborazione (CPU), la memoria, i dispositivi di input/output, collegati da bus — e il modo in cui questi componenti collaborano nel ciclo del processore. Copre poi le tipologie di memorie (dalla memoria volatile di lavoro a quella permanente, organizzate in una gerarchia di velocità e capacità), il trasferimento dati tra i componenti e le evoluzioni del modello di Von Neumann — le architetture successive che hanno introdotto meccanismi come la pipeline e più unità di elaborazione per superare i limiti del modello originale.

Collegamento: sapere come il processore esegue le istruzioni non basta — prima serve sapere come si progetta la sequenza di istruzioni da fargli eseguire. È il tema degli algoritmi.

Algoritmi e diagrammi di flusso

Il programma parte dalla catena problema → algoritmo → esecutore: un algoritmo è una sequenza finita e non ambigua di passi che risolve un problema, ed è pensato per essere eseguito da un esecutore (umano o macchina). Introduce poi gli automi a stati finiti, un modello astratto che si sposta tra un numero limitato di stati in base agli input ricevuti, e la descrizione degli algoritmi attraverso linguaggio naturale, pseudocodice o, soprattutto, diagrammi di flusso — con una notazione standard per rappresentare anche i blocchi di iterazione (i cicli che si ripetono finché una condizione resta vera).

Collegamento: il diagramma di flusso descrive la logica di un problema in modo indipendente dal linguaggio. Il passo successivo è tradurre quella stessa logica nella sintassi di un linguaggio di programmazione reale: il linguaggio C.

Dall'algoritmo al codice: programmazione in linguaggio C

Il programma introduce i linguaggi di programmazione e la progettazione dei programmi — come si passa da un algoritmo già disegnato a un programma funzionante — per poi entrare nella struttura dei programmi in C, nei tipi di dati e operatori del linguaggio e nelle strutture di controllo che traducono direttamente i blocchi del diagramma di flusso visto nel punto precedente: la sequenza, la selezione semplice e la selezione multipla.

Collegamento: un programma funzionante spesso deve leggere, salvare e ritrovare dati in modo strutturato e persistente — non nella memoria volatile del processore, ma in un sistema organizzato per durare nel tempo. È il tema dei sistemi informativi e delle basi di dati.

Sistemi informativi e basi di dati: il modello relazionale

Il programma introduce i sistemi informativi e le basi di dati come infrastruttura per organizzare i dati in modo persistente e condiviso, per poi concentrarsi sul modello relazionale: i dati sono organizzati in relazioni (tabelle), dove ogni riga è un record e ogni colonna un attributo. Copre le chiavi e i vincoli intrarelazionali — come la chiave primaria, che identifica in modo univoco ogni riga all'interno di una singola relazione — e i vincoli interrelazionali, che collegano relazioni diverse tra loro garantendo la coerenza dei dati (integrità referenziale).

Collegamento: il modello relazionale organizza i dati in un archivio centralizzato, gestito da un'unica autorità (il database e chi lo amministra). L'ultimo blocco del programma introduce un modello alternativo, pensato per un registro condiviso senza un'unica autorità centrale: la blockchain.

Blockchain e ledger distribuito

Il programma chiude con i principi della blockchain e il concetto di ledger distribuito: un registro di transazioni condiviso e replicato su più nodi della rete, invece che centralizzato su un unico server. Ogni blocco raccoglie un insieme di transazioni ed è collegato crittograficamente al blocco precedente, formando una catena — modificare un blocco già inserito richiederebbe di ricalcolare tutti i blocchi successivi sulla maggioranza dei nodi della rete, il motivo per cui il registro è considerato difficile da alterare una volta scritto.

Con la blockchain si chiude il percorso di questa guida: dalla rappresentazione del singolo bit, attraverso la logica che lo elabora e l'hardware che la esegue, fino al codice che dà istruzioni alla macchina e ai due modelli — centralizzato e distribuito — con cui i dati vengono organizzati e condivisi.

Metodo di studio consigliato dai colleghi

• Fissa bene i sistemi di numerazione prima di passare alle rappresentazioni avanzate. Segno e modulo, complementi a 1 e a 2, virgola mobile si costruiscono sulla conversione binario/decimale/esadecimale: se quella non è automatica, il resto rallenta.
• Non trattare l'algebra booleana come "solo teoria". È la base logica che si ritrova poco dopo nelle strutture di controllo del linguaggio C (selezione, selezione multipla).
• Ricostruisci a mano lo schema CPU/memoria/bus del ciclo del processore. Disegnare il modello di Von Neumann e le sue evoluzioni aiuta più che leggerle passivamente.
• Esercitati sui diagrammi di flusso prima di scrivere codice in C. Passare dalla logica dell'algoritmo alla sintassi del linguaggio è più semplice se il problema è già scomposto in blocchi.

Chi ha già sostenuto l'esame indica la sequenza rappresentazione dell'informazione più algebra booleana (le prime 22 videolezioni) come la parte che richiede più esercizio pratico, mentre basi di dati e blockchain nella parte finale risultano più discorsive.

Come funziona l'esame

Il programma ufficiale di questa materia prevede tre modalità alternative: una prova intermedia online da 24 domande a risposta multipla sulla prima parte del programma più una prova finale in presenza da 7 domande sulla seconda parte; oppure una prova unica in presenza da 31 domande sull'intero programma; oppure, solo nelle sessioni di febbraio e settembre, un colloquio orale sull'intero programma. In tutti i casi il voto minimo per superare l'esame è 18/30, con fino a 2 punti bonus per la partecipazione alla didattica sincrona e il corretto svolgimento dei test di fine lezione.

Quanto tempo serve per prepararsi

Il programma non richiede conoscenze preliminari, ma chi parte senza alcuna base informatica tende ad allungare i tempi proprio sulla rappresentazione numerica e sulla logica di programmazione.

Questa materia ti prepara a…

• Data management, business analysis e sviluppo software — competenze dirette su basi di dati e modello relazionale, coerenti con gli sbocchi professionali dell'indirizzo Imprese Digitali e ESG Management
• Fintech e tecnologie a registro distribuito — i principi di blockchain e ledger distribuito visti qui sono il fondamento per approfondire applicazioni Fintech e supply chain digitale
• Se non hai ancora sostenuto l'idoneità informatica, i concetti di hardware e funzionamento dei sistemi che introduce a livello base si ritrovano qui in versione più tecnica e approfondita — CPU, memorie, modello di Von Neumann — utili da ripassare se non sono ancora consolidati

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