Abilità Informatiche e Telematiche L24 Mercatorum

Abilità informatiche e telematiche è un esame da 4 CFU del terzo anno di Scienze e Tecniche Psicologiche L24 Mercatorum, nel settore dell'informatica (INF/01). Non è un corso di Word ed Excel: spiega come funziona un computer dall'interno. Come si rappresentano numeri, immagini, suoni e testi con zeri e uni, come sono fatti processore e memorie, che cosa fa il sistema operativo e come viaggiano i dati in rete.

È un esame breve, con argomenti molto concreti, ma pieno di termini tecnici, sigle e qualche piccolo calcolo, come la conversione da decimale a binario o il peso di un'immagine. Questa guida mette in fila il programma, spiega le venti lezioni in venti blocchi con uno schema e, dove serve, un esempio svolto, indica che cosa cambia nel programma del codice più vecchio e come è organizzato l'esame.

Di cosa parla il programma

Il PDF ufficiale del codice più recente è essenziale: riporta solo settore, crediti e l'elenco delle venti lezioni, senza obiettivi, testi o regole d'esame, che seguono quindi le regole generali di Mercatorum. Il PDF del codice più vecchio dichiara l'obiettivo di sistematizzare le conoscenze necessarie per un uso consapevole degli strumenti informatici, con un inquadramento delle basi della tecnologia informatica.

Con le regole d'esame del 2026/2027 a Mercatorum, negli insegnamenti sotto i 5 CFU come questo, la prova finale copre le ultime cinque lezioni (dal 23 ottobre 2026; prima erano sempre le ultime dieci): qui sono le lezioni dalla 16 alla 20, dall'evoluzione dei sistemi operativi alla comunicazione in rete. All'atto pratico si contano i capitoli, e ogni capitolo può avere una o più videolezioni. I dettagli sono nella sezione Come funziona l'esame.

Codici, programma vecchio e nuovo, gruppo

L'esame esiste con due codici, entrambi da 4 CFU e al terzo anno. Il codice 0242504INF01 è quello del piano di studi 2026/2027 e ha il programma da 20 lezioni descritto in questa guida. Il codice 0242304INF01 compare nel piano 2024/2025 e ha un programma da 24 lezioni: gli stessi venti argomenti in un ordine un po' diverso, con l'hardware prima della codifica, più quattro lezioni finali su reti e mezzi trasmissivi, internet, sicurezza informatica e programmazione. Il codice esatto del tuo esame è nel piano di studi della piattaforma.

Il dubbio su quale programma studiare ricorre nel gruppo dell'esame. La regola è semplice: conta l'elenco delle videolezioni del tuo corso. Dato che i due programmi si sovrappongono quasi del tutto, questa guida serve a entrambi; i quattro argomenti in più del codice vecchio sono riassunti nella sezione dedicata.

Argomenti del programma da approfondire

Il corso segue il percorso dell'informazione dentro e fuori il computer. Prima la storia, che spiega perché i computer sono fatti così. Poi la codifica: tutto, dai numeri ai film, deve diventare una sequenza di bit. Poi l'hardware che elabora e conserva quei bit, il sistema operativo che lo gestisce e infine le reti che trasportano i bit da un computer all'altro. I venti blocchi corrispondono alle venti lezioni.

1. Storia del calcolo automatico: dalle origini all'Ottocento

Il bisogno di calcolare è antico quanto il commercio. Il primo strumento è l'abaco, usato in forme diverse in Mesopotamia, in Grecia, a Roma e in Cina, in cui la posizione delle pietre o delle palline indica unità, decine e centinaia. Nel Seicento nascono gli strumenti per rendere il calcolo più meccanico: John Napier introduce i logaritmi e i bastoncini per le moltiplicazioni, da cui deriva il regolo calcolatore; nel 1642 Blaise Pascal costruisce la Pascalina, una macchina a ruote dentate che esegue addizioni e sottrazioni con il riporto automatico; Gottfried Wilhelm Leibniz la perfeziona con una macchina che moltiplica e divide, e descrive per primo in modo sistematico l'aritmetica binaria.

L'Ottocento porta due idee decisive. Nel 1804 Joseph-Marie Jacquard costruisce un telaio comandato da schede perforate: cambiando le schede cambia il disegno del tessuto, cioè la macchina segue un "programma". Charles Babbage progetta la macchina differenziale, per calcolare tabelle numeriche, e poi la macchina analitica, mai completata, che ha già le parti di un computer moderno: un'unità di calcolo (il "mulino"), una memoria (il "magazzino"), input con schede perforate e output stampato. Ada Lovelace, nelle note del 1843 alla descrizione della macchina, scrive il procedimento per calcolare i numeri di Bernoulli, considerato il primo programma della storia. Nel 1854 George Boole pubblica l'algebra della logica che porta il suo nome, la base matematica dei circuiti digitali.

Collegamento: le idee ci sono, manca la tecnologia per realizzarle. Arriva nel Novecento, con l'elettricità e poi l'elettronica.

2. Il Novecento: dai calcolatori elettromeccanici al personal computer

Nel 1890 Herman Hollerith usa schede perforate lette da macchine elettromeccaniche per elaborare il censimento degli Stati Uniti; la sua azienda confluirà in IBM. Nel 1936 Alan Turing descrive la macchina di Turing, un modello teorico che definisce che cosa significa calcolare. Durante la seconda guerra mondiale nascono i primi calcolatori: lo Z3 di Konrad Zuse in Germania, il Colossus in Gran Bretagna per decifrare i messaggi tedeschi e, negli Stati Uniti, l'ENIAC, presentato nel 1946, con circa 18.000 valvole termoioniche. Nel 1945 John von Neumann descrive l'architettura a programma memorizzato, in cui dati e istruzioni stanno nella stessa memoria: è ancora oggi lo schema di base dei computer.

Da lì l'evoluzione si legge per generazioni, legate al componente elettronico. Le valvole sono sostituite dal transistor, inventato nel 1947 ai Bell Labs, più piccolo, affidabile ed economico; poi arrivano i circuiti integrati, con molti transistor su un'unica piastrina di silicio; infine, nel 1971, il microprocessore Intel 4004, una CPU intera su un solo chip, che apre la strada al personal computer. In Italia l'Olivetti presenta nel 1965 la Programma 101, considerata uno dei primi computer da scrivania.

Collegamento: qualunque sia la tecnologia, il computer lavora con due soli stati. La lezione 3 spiega come si rappresentano i numeri con 0 e 1.

3. Codifica e rappresentazione dell'informazione numerica

Un computer distingue solo due stati elettrici, che si indicano con 0 e 1. L'unità minima di informazione è il bit (binary digit); 8 bit formano un byte. Con n bit si ottengono 2ⁿ combinazioni diverse: 2 con un bit, 4 con due, 256 con un byte. Per rappresentare qualcosa bisogna quindi scegliere un codice, cioè una corrispondenza tra le combinazioni di bit e ciò che rappresentano.

I numeri si rappresentano con il sistema binario, un sistema posizionale come il decimale ma in base 2: ogni cifra vale una potenza di 2 secondo la sua posizione (1, 2, 4, 8, 16…), come nel decimale ogni cifra vale una potenza di 10. Per comodità si usano anche il sistema ottale (base 8) e soprattutto l'esadecimale (base 16, con le cifre da 0 a 9 e le lettere da A a F), in cui ogni cifra corrisponde esattamente a quattro bit: è il sistema usato per scrivere in modo compatto indirizzi di memoria e codici dei colori.

Per le grandezze si usano i multipli: kilobyte, megabyte, gigabyte, terabyte. Nel sistema internazionale i prefissi sono decimali (1 kB = 1.000 byte), mentre in informatica si usano spesso le potenze di 2 (1.024 byte): per distinguerle esistono i prefissi binari kibibyte (KiB), mebibyte (MiB) e gibibyte (GiB). È il motivo per cui un disco venduto da 1 TB appare al computer un po' più piccolo.

Collegamento: rappresentati i numeri, bisogna fare i conti. È l'algebra del calcolatore della lezione 4.

4. L'algebra del calcolatore

Le operazioni del computer si basano sull'algebra di Boole, che lavora con due soli valori, vero (1) e falso (0), e tre operatori fondamentali. AND (congiunzione) dà 1 solo se entrambi gli ingressi sono 1; OR (disgiunzione) dà 1 se almeno un ingresso è 1; NOT (negazione) inverte il valore. Ogni operatore si descrive con una tabella di verità e si realizza fisicamente con una porta logica, un piccolo circuito di transistor. Combinando le porte si costruiscono circuiti che sommano, confrontano e memorizzano.

La somma binaria segue le stesse regole di quella decimale, con il riporto quando si supera 1: 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 1 = 10 (scrivo 0 e riporto 1). Per esempio 0101 (5) + 0011 (3) = 1000 (8). Un circuito che somma due bit è fatto di una porta XOR, che dà la cifra, e di una porta AND, che dà il riporto. I numeri negativi si rappresentano di solito in complemento a due: si invertono tutti i bit del numero positivo e si aggiunge 1; così la sottrazione diventa una somma. I numeri con la virgola si rappresentano in virgola mobile, con un segno, una mantissa e un esponente, come nella notazione scientifica.

Collegamento: con lo stesso principio si possono codificare informazioni che non sono numeri. La prima sono le immagini.

5. La codifica delle immagini

Un'immagine digitale può essere codificata in due modi. Nella grafica bitmap (o raster) l'immagine è divisa in una griglia di punti, i pixel, e per ognuno si memorizza il colore. La qualità dipende dalla risoluzione, cioè dal numero di pixel, e dalla profondità di colore, cioè dai bit usati per ogni pixel: con 1 bit si hanno solo bianco e nero, con 8 bit 256 colori, con 24 bit (8 per ciascuno dei tre canali rosso, verde e blu del modello RGB) oltre 16,7 milioni di colori. Ingrandendo una bitmap compaiono i quadretti dei pixel.

Nella grafica vettoriale l'immagine è descritta da forme geometriche (linee, curve, poligoni) con coordinate e attributi: si può ingrandire senza perdere qualità ed è adatta a loghi, schemi e caratteri, meno alle fotografie. Per la stampa si usa il modello di colore sottrattivo CMYK (ciano, magenta, giallo e nero), per gli schermi quello additivo RGB.

I formati più comuni sono BMP (bitmap non compressa), JPEG (fotografie, compressione con perdita), PNG (compressione senza perdita, con trasparenza), GIF (al massimo 256 colori, animazioni semplici) e SVG (vettoriale, usato nel web).

Collegamento: per un'immagine si campiona lo spazio; per un suono si campiona il tempo. È la lezione 6.

6. La codifica del suono

Il suono è un'onda di pressione continua, cioè un segnale analogico. Per trasformarlo in bit servono due operazioni. Il campionamento misura l'ampiezza dell'onda a intervalli regolari: il numero di misure al secondo è la frequenza di campionamento, in hertz. La quantizzazione assegna a ogni misura un valore tra un numero finito di livelli, che dipende dai bit usati per campione (risoluzione o profondità in bit). Il risultato è una sequenza di numeri, la codifica PCM, la stessa usata nei CD e nei file WAV.

Il teorema del campionamento di Nyquist e Shannon stabilisce che, per ricostruire fedelmente un segnale, bisogna campionarlo almeno al doppio della sua frequenza più alta. L'orecchio umano sente fino a circa 20.000 Hz: per questo il CD audio usa 44.100 campioni al secondo. La telefonia, che deve trasmettere solo la voce, si accontenta di 8.000.

Collegamento: non tutti i suoni si registrano come onde: la musica si può anche descrivere come una partitura. E i testi hanno codici propri. È la lezione 7.

7. La codifica di musica, voce e testi

La musica può essere memorizzata come audio campionato oppure come MIDI, uno standard nato nel 1983 che non registra il suono ma gli eventi musicali: quale nota, con quale intensità, per quanto tempo, con quale strumento. Un file MIDI è minuscolo rispetto a un file audio, ma il suono dipende dallo strumento o dal software che lo riproduce. La voce, per la telefonia e il riconoscimento vocale, si codifica con frequenze di campionamento basse e algoritmi che ne sfruttano le caratteristiche.

I testi si codificano assegnando un numero a ogni carattere. Il codice ASCII, degli anni Sessanta, usa 7 bit e rappresenta 128 caratteri: lettere inglesi maiuscole e minuscole, cifre, punteggiatura e caratteri di controllo (la "A" è 65). Le versioni estese a 8 bit aggiungono le lettere accentate, ma in modo diverso da paese a paese. Unicode risolve il problema assegnando un numero unico a ogni carattere di tutte le scritture del mondo, emoji comprese; la sua codifica più diffusa, UTF-8, usa da 1 a 4 byte per carattere ed è compatibile con ASCII per i primi 128.

Collegamento: immagini e suoni non compressi pesano molto. La lezione 8 spiega come ridurli.

8. La compressione dei dati

Comprimere significa rappresentare la stessa informazione con meno bit. La compressione senza perdita (lossless) permette di ricostruire esattamente i dati originali: sfrutta le ripetizioni e le regolarità. La codifica RLE sostituisce una sequenza di simboli uguali con il simbolo e il numero di ripetizioni; la codifica di Huffman assegna codici più corti ai simboli più frequenti; gli algoritmi della famiglia LZ sostituiscono le sequenze già incontrate con un riferimento. Si usa quando non si può perdere nulla: documenti, programmi, archivi ZIP, immagini PNG, audio FLAC.

La compressione con perdita (lossy) elimina le informazioni che i nostri sensi percepiscono poco: i dettagli fini di colore nelle immagini JPEG, i suoni coperti da altri suoni più forti negli MP3, secondo i principi della psicoacustica. Ottiene riduzioni molto maggiori, ma i dati eliminati non si recuperano, e ricomprimere più volte peggiora la qualità. Il rapporto di compressione confronta la dimensione originale con quella compressa: un file da 10 MB ridotto a 1 MB ha un rapporto di 10 a 1.

Collegamento: il video unisce immagini e suono, e senza compressione sarebbe ingestibile. È la lezione 9.

9. Il video

Un video digitale è una sequenza di immagini, i fotogrammi (frame), mostrate in rapida successione insieme a una traccia audio. I parametri principali sono la frequenza dei fotogrammi, in fotogrammi al secondo (24 nel cinema, 25 o 30 in televisione, 50 o 60 per i movimenti molto fluidi), la risoluzione (HD 1280 × 720, Full HD 1920 × 1080, 4K Ultra HD 3840 × 2160) e il bitrate, cioè quanti bit al secondo servono per riprodurlo.

Senza compressione un minuto di Full HD a 25 fotogrammi al secondo occuperebbe circa 9 GB (6,2 MB per fotogramma × 25 × 60). Per questo i video si comprimono sempre, in due modi. La compressione intra-frame comprime ogni fotogramma come un'immagine; quella inter-frame sfrutta la somiglianza tra fotogrammi successivi e memorizza per intero solo alcuni fotogrammi chiave, descrivendo gli altri come differenze e movimenti. Bisogna distinguere il codec, l'algoritmo che comprime e decomprime (H.264, H.265, VP9, AV1), dal contenitore, il formato del file che contiene video, audio e sottotitoli (MP4, MKV, AVI, MOV).

Collegamento: codificata l'informazione, il corso passa alla macchina che la elabora. La lezione 10 presenta l'architettura di un elaboratore.

10. L'architettura di un elaboratore

Quasi tutti i computer seguono l'architettura di von Neumann, descritta nel 1945. È composta da quattro elementi: la CPU (unità centrale di elaborazione), che esegue le istruzioni; la memoria centrale, che contiene sia i dati sia le istruzioni del programma; i dispositivi di input/output (I/O), che comunicano con l'esterno; il bus, l'insieme di collegamenti che trasporta le informazioni tra le parti. L'idea chiave è il programma memorizzato: per cambiare il compito della macchina basta caricare in memoria un programma diverso, senza modificare l'hardware.

Il bus si divide in tre parti: il bus dati, che trasporta i dati; il bus indirizzi, che indica in quale cella di memoria o dispositivo leggere o scrivere; il bus di controllo, che porta i segnali di comando, come lettura o scrittura. Il limite dell'architettura è il cosiddetto collo di bottiglia di von Neumann: dati e istruzioni passano per lo stesso percorso, e la CPU, molto veloce, deve spesso aspettare la memoria. L'architettura Harvard, usata in molti microcontrollori, separa invece memoria e bus per istruzioni e dati.

Collegamento: il cuore dell'architettura è la CPU: si prosegue con il microprocessore.

11. Il microprocessore

Il microprocessore è la CPU realizzata su un unico chip. Le sue parti principali sono l'unità di controllo (CU), che legge le istruzioni e coordina le operazioni; l'unità aritmetico-logica (ALU), che esegue calcoli e confronti; i registri, piccole memorie velocissime interne al processore. Tra i registri più importanti ci sono il program counter, che contiene l'indirizzo della prossima istruzione, e il registro istruzione, che contiene quella in esecuzione.

La CPU lavora ripetendo il ciclo di istruzione, detto fetch-decode-execute: preleva dalla memoria l'istruzione indicata dal program counter (fetch), la interpreta (decode), la esegue (execute) e passa alla successiva. Il ritmo è dato dal clock, misurato in hertz: un processore a 3 GHz compie tre miliardi di cicli di clock al secondo. Le prestazioni dipendono anche dal numero di core, cioè di unità di elaborazione indipendenti sullo stesso chip, e dalla memoria cache.

Due concetti completano il quadro. La legge di Moore, formulata da Gordon Moore nel 1965 e poi rivista, prevede che il numero di transistor su un chip raddoppi circa ogni due anni: ha descritto bene l'evoluzione per decenni. I processori si distinguono poi per l'insieme di istruzioni: CISC, con molte istruzioni complesse (tipico dei PC x86), e RISC, con poche istruzioni semplici e veloci (tipico dei processori ARM di smartphone e tablet).

Collegamento: il processore non lavora da solo: è montato su una scheda che lo collega a tutto il resto. È la lezione 12.

12. La scheda madre

La scheda madre (motherboard) è il circuito stampato principale del computer, su cui sono montati o collegati tutti i componenti. Ospita il socket del processore, gli slot per i moduli di memoria RAM, gli slot di espansione PCI Express per schede video e altre schede, i connettori per i dischi, le porte esterne come USB, audio e rete, e il connettore dell'alimentazione. Le piste del circuito realizzano i bus.

Il chipset è l'insieme di circuiti che gestisce la comunicazione tra processore, memoria e periferiche; nei sistemi moderni molte sue funzioni sono state integrate nel processore. Sulla scheda madre c'è anche il firmware di avvio, il BIOS nei sistemi più vecchi e l'UEFI in quelli attuali: è il programma che all'accensione controlla l'hardware (il POST, power-on self test) e avvia il sistema operativo. Le impostazioni del firmware sono conservate grazie a una piccola batteria tampone.

Collegamento: tra i componenti della scheda madre il più importante dopo la CPU è la memoria. È la lezione 13.

13. La memoria

Le memorie di un computer formano una gerarchia: più una memoria è veloce, più è piccola e costosa per byte. In cima ci sono i registri della CPU; poi la cache, una memoria velocissima, di solito divisa in livelli (L1, L2, L3), che conserva i dati usati più spesso per ridurre le attese; poi la memoria centrale (RAM); infine le memorie di massa. Il sistema funziona grazie al principio di località: i programmi tendono a riusare i dati appena usati e quelli vicini.

La RAM (random access memory) è una memoria ad accesso diretto, leggibile e scrivibile, e volatile: perde il contenuto quando si spegne il computer. Esiste in due tecnologie: la DRAM, economica e densa, usata per la memoria centrale, che va rinfrescata continuamente; la SRAM, più veloce e costosa, usata per la cache. La ROM (read only memory) è invece non volatile e contiene dati permanenti come il firmware; le sue versioni moderne, come la memoria flash, possono essere riscritte con procedure apposite.

Collegamento: ciò che deve sopravvivere allo spegnimento va nelle memorie secondarie. È la lezione 14.

14. Le memorie secondarie

Le memorie secondarie, o di massa, conservano dati e programmi in modo permanente. Sono più lente della RAM ma molto più capienti ed economiche. Le tecnologie sono tre. Le memorie magnetiche, come l'hard disk (HDD), registrano i dati su dischi rotanti letti da testine: hanno grande capacità a basso costo, ma parti meccaniche, tempi di accesso più lunghi e sensibilità agli urti. Le memorie ottiche (CD, DVD, Blu-ray) leggono i dati con un laser. Le memorie a stato solido (SSD, chiavette USB, schede SD) usano chip di memoria flash: senza parti in movimento, molto più veloci e resistenti, ma più costose per gigabyte.

Per organizzare i dati sulle memorie di massa si usa un file system, che li divide in file e cartelle e tiene traccia di dove si trova ciascun blocco: esempi sono NTFS di Windows, APFS di macOS ed ext4 di Linux. Il file system è uno dei compiti del sistema operativo.

Collegamento: processore, memorie e periferiche vanno coordinati da un programma speciale. È il sistema operativo della lezione 15.

15. Il sistema operativo

Il sistema operativo è il software di base che gestisce le risorse dell'hardware e offre servizi ai programmi applicativi e un'interfaccia all'utente. Fa da intermediario: un programma che vuole salvare un file non deve conoscere i dettagli del disco, chiede al sistema operativo di farlo. Si distingue così tra software di base (sistema operativo, driver, firmware) e software applicativo (programmi di videoscrittura, browser, giochi).

La memoria virtuale permette di eseguire programmi che, insieme, richiedono più memoria di quella fisica: il sistema operativo sposta temporaneamente su disco le parti meno usate. I driver sono i programmi che permettono al sistema operativo di comunicare con un dispositivo specifico, come una stampante o una scheda video.

Collegamento: i sistemi operativi di oggi sono il risultato di sessant'anni di evoluzione. È la lezione 16, da cui inizia la parte della prova finale.

16. L'evoluzione dei sistemi operativi

I primi computer non avevano sistema operativo: i programmatori caricavano a mano programmi e dati. Negli anni Cinquanta nascono i sistemi batch, che eseguono in sequenza lotti di lavori preparati su schede perforate. Negli anni Sessanta arrivano la multiprogrammazione, che tiene più programmi in memoria e passa la CPU a un altro quando uno attende un'operazione lenta, e il time sharing, che divide il tempo della CPU tra molti utenti collegati con terminali, dando a ciascuno l'impressione di avere la macchina per sé.

Nel 1969 nasce ai Bell Labs UNIX, multiutente e multitasking, che influenzerà quasi tutti i sistemi successivi. Con il personal computer arrivano MS-DOS (1981), a riga di comando, e le interfacce grafiche: il Macintosh di Apple nel 1984 e Windows di Microsoft dal 1985. Nel 1991 Linus Torvalds avvia Linux, un kernel libero ispirato a UNIX, oggi alla base di server, supercomputer e di Android. Dal 2007 i sistemi operativi mobili, iOS e Android, portano il computer in tasca.

Collegamento: com'è fatto, dentro, un sistema operativo? È la lezione 17.

17. L'architettura dei sistemi operativi

Il centro del sistema operativo è il kernel (nucleo), la parte che gestisce direttamente l'hardware. Per proteggere il sistema, il processore lavora in due modalità: in modalità kernel il codice può fare tutto, in modalità utente i programmi applicativi hanno accesso limitato e per le operazioni delicate devono chiedere al kernel con una chiamata di sistema (system call). Così un programma difettoso non può danneggiare gli altri o il sistema.

Esistono più modelli di organizzazione. Nel kernel monolitico tutti i servizi (file system, driver, gestione della memoria) stanno nel kernel: è efficiente ma un errore in un driver può bloccare tutto; Linux è l'esempio classico. Nel microkernel il nucleo contiene solo le funzioni essenziali e il resto gira come processi separati: più robusto, un po' meno veloce. I kernel ibridi, come quelli di Windows e macOS, combinano i due approcci. Un'altra rappresentazione classica è quella a strati, o a cipolla, dall'hardware al centro fino all'interfaccia utente all'esterno.

Un processo è un programma in esecuzione, con la sua memoria e il suo stato; un processo può contenere più thread, flussi di esecuzione che condividono la stessa memoria. Lo scheduler decide quale processo pronto mandare in esecuzione: con l'algoritmo FCFS (first come, first served) nell'ordine di arrivo, con il round robin a turno, assegnando a ciascuno un quanto di tempo.

Collegamento: l'ultima parte del corso guarda oltre il singolo computer, ai collegamenti tra computer. È la lezione 18, sul web e le reti.

18. Il web e le reti

Una rete di computer è un insieme di dispositivi collegati per scambiarsi dati e condividere risorse. Le reti si classificano per estensione: PAN (personal area network, pochi metri, come il Bluetooth), LAN (local area network, un edificio o un'azienda), MAN (metropolitan area network, una città), WAN (wide area network, regioni e continenti). Internet è la rete delle reti: un'enorme WAN che collega reti diverse attraverso protocolli comuni. Nasce da ARPANET, la rete del Dipartimento della difesa statunitense attiva dal 1969.

Internet e web non sono la stessa cosa. Internet è l'infrastruttura; il web è uno dei servizi che la usano, come la posta elettronica o il trasferimento di file. Il World Wide Web è stato proposto da Tim Berners-Lee al CERN nel 1989 e si basa su tre elementi: il linguaggio HTML per scrivere le pagine, gli indirizzi URL per identificarle e il protocollo HTTP (oggi HTTPS, cifrato) per trasferirle. Il browser è il programma client che richiede le pagine ai server web e le visualizza.

Collegamento: per far parlare computer diversi servono regole comuni, organizzate a livelli. Sono i modelli di rete della lezione 19.

19. Modelli e architetture di rete

Le reti si descrivono per topologia, cioè per la forma dei collegamenti: a bus (un unico cavo condiviso), a stella (tutti collegati a un nodo centrale, come in una rete domestica con il router), ad anello e a maglia (molti collegamenti alternativi, come internet). Per il ruolo dei computer si distingue l'architettura client-server, in cui i client chiedono servizi a server dedicati, da quella peer-to-peer, in cui ogni nodo è insieme client e server.

La comunicazione è regolata da protocolli, organizzati in livelli: ogni livello risolve un problema e offre un servizio al livello superiore. Il modello di riferimento è l'ISO/OSI, con sette livelli; il modello effettivamente usato in internet è TCP/IP, con quattro livelli. In internet ogni dispositivo ha un indirizzo IP (in IPv4 quattro numeri da 0 a 255, come 192.168.1.1; IPv6 usa 128 bit), e il sistema DNS traduce i nomi di dominio, come quelli dei siti, negli indirizzi IP corrispondenti.

Un modo per ricordare la differenza tra TCP e UDP: TCP stabilisce una connessione, numera i pacchetti, controlla che arrivino tutti e nell'ordine giusto, e li ritrasmette se si perdono; UDP li spedisce senza controlli, più velocemente, ed è usato quando un piccolo ritardo è peggio di una piccola perdita, come nelle videochiamate.

Collegamento: al livello più basso, tutto si riduce a un segnale che viaggia su un mezzo fisico. È l'ultima lezione.

20. Segnale e comunicazione

Il modello della comunicazione proposto da Claude Shannon nel 1948 descrive ogni trasmissione con sei elementi: una sorgente che produce il messaggio, un trasmettitore che lo trasforma in segnale, un canale in cui il segnale viaggia, il rumore che lo disturba, un ricevitore che ricostruisce il messaggio e una destinazione. Lo stesso schema vale per una telefonata, una connessione Wi-Fi o una fibra ottica. Da Shannon viene anche il bit come unità di misura dell'informazione.

Un segnale può essere analogico, con valori continui, o digitale, con un numero finito di valori. Il segnale digitale resiste meglio al rumore, perché basta distinguere tra pochi livelli, e si può rigenerare senza perdita lungo il percorso. La banda di un canale, in hertz, è l'intervallo di frequenze che può trasmettere; la velocità di trasmissione (bitrate), in bit al secondo, è la quantità di dati trasmessi: più ampia è la banda, maggiore la velocità possibile. Per trasmettere dati digitali su un mezzo analogico si usa la modulazione, che varia ampiezza, frequenza o fase di un'onda portante: è il compito del modem (modulatore-demodulatore).

Collegamento: qui si chiude il programma da 20 lezioni. Chi ha il programma del codice più vecchio trova sotto le quattro lezioni in più.

Se hai il programma da 24 lezioni

Il PDF del codice 0242304INF01 elenca 24 lezioni. Le prime venti trattano gli stessi argomenti del programma nuovo, con un ordine diverso: dopo la storia vengono l'algebra del calcolatore e l'hardware (architettura, microprocessore, scheda madre, memorie) e i sistemi operativi, poi la codifica (numeri, immagini, suono, testi, compressione, video) e infine web, reti e segnale. Le lezioni in più sono quattro.

Per la sicurezza informatica i concetti di base sono la triade riservatezza, integrità e disponibilità dei dati; le principali minacce, cioè i malware (virus, che si attaccano ad altri file; worm, che si diffondono da soli in rete; trojan, che si nascondono in programmi apparentemente innocui; ransomware, che cifrano i dati e chiedono un riscatto) e il phishing, che inganna l'utente per sottrargli credenziali; e le difese, cioè password robuste e autenticazione a due fattori, aggiornamenti, antivirus, firewall che filtrano il traffico e crittografia. Per la programmazione servono il concetto di algoritmo, una sequenza finita e non ambigua di passi che risolve un problema, la sua rappresentazione con i diagrammi di flusso e le tre strutture di base (sequenza, selezione, iterazione), la distinzione tra linguaggi di basso livello (linguaggio macchina, assembly) e di alto livello, e quella tra compilatore, che traduce tutto il programma prima di eseguirlo, e interprete, che traduce ed esegue un'istruzione alla volta.

Il PDF del codice più vecchio indica 36 videolezioni e 6 ore di didattica interattiva, e come testi uno dei manuali per la certificazione ECDL elencati dall'AICA; la sezione sui risultati di apprendimento descrive strumenti statistici per il settore del turismo, probabilmente per un refuso. In ogni caso fa fede l'elenco delle videolezioni in piattaforma.

Lezioni, dispense e testi di riferimento

Per il codice più recente il PDF riporta solo l'elenco delle lezioni. Come per gli altri esami Mercatorum, il materiale in piattaforma comprende per ogni lezione la videolezione, la dispensa e il questionario di autovalutazione, oltre alle attività sincrone facoltative, webconference ed elaborato, che danno punti premiali.

Il PDF del codice più vecchio rimanda ai manuali per la preparazione alla certificazione ECDL, oggi chiamata ICDL, elencati dall'AICA, l'associazione che la gestisce in Italia. Sono testi utili per la parte di concetti di base, mentre per la storia, la codifica e le reti le dispense restano la fonte principale. Le domande d'esame riguardano i contenuti delle videolezioni e delle dispense.

Metodo di studio

• Fai una tabella di sigle e definizioni. CPU, ALU, CU, RAM, ROM, SSD, BIOS, UEFI, LAN, WAN, OSI, TCP, IP, DNS, HTTP, ASCII, UTF-8, RGB, PCM, MIDI: molte domande chiedono che cosa significa una sigla o a che cosa serve un componente.
• Esercitati con le conversioni. Decimale, binario ed esadecimale si imparano solo facendo qualche esercizio: bastano dieci numeri, avanti e indietro.
• Impara i calcoli dei pesi. Immagine (pixel × bit), suono (campioni al secondo × bit × canali × secondi), video (peso del fotogramma × fotogrammi al secondo): la logica è sempre una moltiplicazione, poi la divisione per 8 per passare ai byte.
• Associa nomi e date. Pascal 1642, Babbage e Lovelace, Boole 1854, Turing 1936, ENIAC 1946, von Neumann 1945, transistor 1947, Intel 4004 1971, UNIX 1969, Linux 1991, web 1989-1991.
• Distingui le coppie di concetti. Bitmap e vettoriale, lossless e lossy, RAM e ROM, volatile e non volatile, HDD e SSD, kernel monolitico e microkernel, internet e web, TCP e UDP, analogico e digitale.
• Non lasciare per ultime le lezioni 16-20. Con le regole del 2026/2027 sono la parte della prova finale in presenza: evoluzione e architettura dei sistemi operativi, web, reti e segnale.

Domande e dubbi frequenti tra chi si prepara a questo esame

Posso farmi riconoscere una certificazione informatica?

Il tema del riconoscimento e della convalida ricorre nel gruppo dell'esame. Le regole sul riconoscimento dei crediti dipendono dall'ateneo e dal corso: non abbiamo trovato una regola ufficiale Mercatorum pubblicata che preveda l'esonero da questo esame con una certificazione come l'ICDL. Chi ne ha una deve chiedere alla segreteria con la procedura di riconoscimento crediti prima di studiare.

Come funziona l'elaborato?

Insieme alle premialità, è uno dei temi più discussi nel gruppo, con domande su tracce e consegna. L'elaborato è facoltativo e vale un punto premiale, se giudicato sufficiente; le webconference ne valgono un altro. Le regole generali sono nella guida agli esami; tracce e scadenze si trovano in piattaforma.

Quanto tempo serve per prepararlo?

È una domanda frequente. Con 4 crediti è uno degli esami più leggeri del corso, ma i termini tecnici da memorizzare sono molti. Trovi una stima nella sezione Quanto tempo serve.

Devo studiare il programma vecchio o quello nuovo?

Quello associato al codice del tuo piano di studi: 0242504INF01 con 20 lezioni, 0242304INF01 con 24. I contenuti sono quasi gli stessi; il programma vecchio aggiunge mezzi trasmissivi, internet, sicurezza e programmazione.

Come funziona l'esame

Come tutti gli esami Pegaso, Mercatorum e San Raffaele dal 2026: prova intermedia online (Lockdown Browser, da casa) seguita da prova finale obbligatoria in presenza per verbalizzare il voto definitivo.

Il PDF del codice più recente non riporta le modalità d'esame, che seguono le regole generali di Mercatorum; il PDF del codice più vecchio prevede uno scritto da 31 domande a risposta multipla con quattro opzioni, oppure un orale con di solito tre domande. Fino a 2 punti premiali vengono dalla didattica sincrona: uno per le webconference e uno per l'elaborato. Con le regole del 2026/2027, per cui a Mercatorum negli insegnamenti sotto i 5 CFU la prova finale copre le ultime 5 lezioni (dal 23 ottobre 2026; prima erano sempre le ultime 10), il programma da 20 lezioni si divide così:

Per accedere alla finale servono almeno 15 punti su 24 alla prova intermedia, contando gli eventuali punti premiali; l'esame si supera con almeno 18/30. Con il programma da 24 lezioni, anche questo da 4 CFU, la finale riguarda le ultime cinque lezioni in piattaforma. In ogni caso l'ordine che conta è quello delle videolezioni del tuo corso: verificalo, e controlla la modalità prevista per il tuo appello prima di prenotare.

Quanto tempo serve

Con la convenzione di 25 ore per credito, 4 CFU corrispondono a circa 100 ore di impegno complessivo, comprese le videolezioni. Per chi studia con regolarità bastano di solito 2 settimane: una per storia e codifica (lezioni 1-10), una per hardware, sistemi operativi e reti (11-20) e il ripasso con la tabella delle sigle e qualche esercizio di conversione. Se prepari prima la prova intermedia, le lezioni 1-15 richiedono circa tre quarti del tempo.

Questa materia ti prepara a…

Abilità informatiche e telematiche dà le basi tecniche per altri esami e per il lavoro:

• La cultura digitale, le piattaforme di e-learning e gli standard in Progettazione e valutazione dell'e-learning; l'analisi dei dati con il software jamovi in Psicometria
• L'uso consapevole degli strumenti digitali nella ricerca, nella tesi e nei servizi, dalla gestione dei file alla sicurezza dei dati
• Gli altri esami del terzo anno, tra cui Lingua inglese, sono nella guida al corso L24 Mercatorum

Domande frequenti

Quanti CFU vale Abilità informatiche e telematiche a Mercatorum?

È un esame da 4 CFU del terzo anno di Scienze e Tecniche Psicologiche L24 Mercatorum, settore INF/01. Esiste con due codici: 0242504INF01, del piano di studi 2026/2027, con 20 lezioni, e 0242304INF01, del piano 2024/2025, con 24 lezioni che aggiungono mezzi trasmissivi, internet, sicurezza informatica e programmazione. Il codice del tuo esame è nel piano di studi in piattaforma.

Com'è l'esame di Abilità informatiche e telematiche a Mercatorum?

Con le regole Mercatorum del 2026/2027 la prova intermedia, online, ha 24 domande a risposta multipla sulle lezioni 1-15, dalla storia del calcolo al sistema operativo; la prova finale, in presenza, ha 7 domande sulle lezioni 16-20, dall'evoluzione dei sistemi operativi alle reti, perché negli insegnamenti sotto i 5 CFU copre le ultime 5. In alternativa ci sono l'esame scritto unico da 31 domande e l'orale. Fino a 2 punti premiali vengono da webconference ed elaborato, e l'esame si supera con 18/30.

Che cos'è l'architettura di von Neumann?

È lo schema descritto da John von Neumann nel 1945 su cui si basano quasi tutti i computer. Ha quattro elementi: la CPU, che esegue le istruzioni; la memoria centrale, che contiene insieme dati e programmi; i dispositivi di input e output; il bus, che collega le parti. L'idea chiave è il programma memorizzato: per cambiare compito basta caricare un programma diverso in memoria.

Come si fa la conversione decimale binario?

Si divide il numero per 2 e si annota il resto, poi si divide il quoziente per 2 e così via fino ad arrivare a zero; i resti letti dall'ultimo al primo danno il numero binario. Per esempio 13 diventa 1101. Per tornare al decimale si moltiplica ogni cifra per la potenza di 2 della sua posizione e si somma: 1101 vale 8 + 4 + 0 + 1 = 13.

Cosa dice il teorema del campionamento?

Il teorema di Nyquist e Shannon dice che, per ricostruire fedelmente un segnale analogico dai suoi campioni, bisogna campionarlo con una frequenza almeno doppia della frequenza più alta che contiene. Poiché l'orecchio umano sente fino a circa 20.000 Hz, il CD audio usa 44.100 campioni al secondo; la telefonia, che trasmette solo la voce, ne usa 8.000.

Cosa significa RAM ROM?

RAM sta per random access memory: è la memoria centrale, leggibile e scrivibile, veloce e volatile, cioè perde il contenuto allo spegnimento, e contiene programmi e dati in uso. ROM sta per read only memory: è una memoria non volatile che conserva dati permanenti, come il firmware di avvio della scheda madre. Le versioni moderne, come la memoria flash, si possono riscrivere con procedure apposite.

La memoria cache è più veloce della RAM?

Sì. La cache è una piccola memoria molto veloce, realizzata di solito con tecnologia SRAM e collocata dentro il processore o vicino a esso, che conserva i dati e le istruzioni usati più spesso per ridurre le attese della CPU. È divisa in livelli, L1, L2 e L3, dal più piccolo e veloce al più grande. La RAM, in tecnologia DRAM, è più capiente ma più lenta.

Quali sono i componenti di un sistema operativo?

Il cuore è il kernel, che gestisce direttamente l'hardware. Intorno ci sono la gestione dei processi e lo scheduler, la gestione della memoria, compresa quella virtuale, il file system, i driver delle periferiche, i servizi di sicurezza e l'interfaccia utente, a riga di comando o grafica. I programmi applicativi chiedono i servizi al kernel attraverso le chiamate di sistema.

Quali sono i 7 livelli del modello ISO/OSI?

Dal basso verso l'alto: fisico, che trasmette i bit sul mezzo; collegamento dati, tra nodi vicini; rete, che indirizza e instrada i pacchetti; trasporto, che garantisce la consegna tra programmi; sessione; presentazione, che si occupa del formato dei dati; applicazione, con i servizi per l'utente. Il modello TCP/IP usato in internet li raggruppa in quattro livelli: accesso alla rete, internet, trasporto e applicazione.

Qual è la differenza tra il web e Internet?

Internet è l'infrastruttura: la rete mondiale che collega milioni di reti con i protocolli TCP/IP, nata da ARPANET nel 1969. Il web è uno dei servizi che usano internet, come la posta elettronica: un insieme di pagine collegate da link, scritte in HTML, identificate da URL e trasferite con il protocollo HTTP. È stato proposto da Tim Berners-Lee al CERN nel 1989.

Qual è la differenza tra telematica e informatica?

L'informatica studia l'elaborazione automatica dell'informazione con i computer: come si rappresentano i dati, come funzionano hardware e software. La telematica nasce dall'unione di telecomunicazioni e informatica e riguarda la trasmissione dei dati a distanza tra computer, quindi reti, protocolli, segnali e mezzi trasmissivi. Nell'esame la parte telematica corrisponde alle ultime lezioni, dal web al segnale.

Quali sono i diversi tipi di mezzi di trasmissione informatica?

I mezzi guidati usano un cavo: il doppino in rame, economico e usato per telefonia e reti locali; il cavo coassiale, più schermato; la fibra ottica, che trasmette luce con banda altissima e immunità ai disturbi elettromagnetici. I mezzi non guidati usano onde radio, come Wi-Fi, reti mobili, Bluetooth e collegamenti satellitari, senza cavi ma più esposti alle interferenze.