Sartor, Giovanni

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1Programmi e programmazioneLezione n. 4Dall’algoritmo al programmaz L’algoritmo è l’idea risolutiva con caratteristiche di rigore (non brevettabile, non tutelabile dal diritto d’autore)z Si rappresenta mediante tecniche formali (pseudocodifica, diagrammi a blocchi, diagrammi di attività, etc.) z Il formalismo si traduce in un linguaggio simbolico z Il linguaggio simbolico si traduce in linguaggio macchina (0 e 1 – codice binario)algoritmoProgramma in linguaggio macchinaeseguibileformalizzazionenon comprensibile non eseguibileProgramma in linguaggio di alto livellocomprensibile ma non eseguibile2Il Programmaz Descrizione di un algoritmo z effettuata tramite un linguaggio artificiale detto linguaggio di programmazionez dove l’esecutore è un dispositivo tecnologico come un elaboratore elettronicoz ottenuto tramite un procedimento di traduzione (algoritmico) effettuato da programmi traduttori classificabili in compilatori e interpretiz Il linguaggio di programmazione è dato da dati e istruzioni organizzate in strutture di controlloIl computer esecutore di programmiz Diagrammi a blocchiz Editor per scrivere il programmaz Traduzione in linguaggio macchinaz Esecuzione detta run-timez Correzione dei bugs3Ciclo di creazione del codice eseguibileEvoluzione della programmazionez Programma: algoritmo formulato in un linguaggio di programmazionez Agli inizi dell’informatica si programmava in linguaggio macchina direttamente. Successivamente si utilizzò l’Assembler e solo successivamente linguaggi di alto livelloz Computer + linguaggio di programmazione = macchina virtuale che esegue i programmi scritti nel linguaggio di programmazione4Il linguaggio macchinaz Il linguaggio comprensibile edeseguibile da parte dell’hardwarez Consiste in:z comandi eseguibilidall’hardwarez espressi in codici binariz Il linguaggio macchina èz dipendente dall’hardware (un linguaggio macchina puòessere usato solo su un computer)z difficile da comprendere per l’uomoIl linguaggio assemblerz Assembler: abbreviazione simbolica del linguaggio macchinaz le istruzioni consistono di brevi parole dette "codici mnemonici" (che possono essere ricordate piùfacilmente dei corrispondenti valori binari).5Istruzioni in linguaggio assemblerPrendi il numero registratoall’indirizzo 8 della memoria e caricalo in ALUAggiungi il numeroall’indirizzo 5 a quelloin ALUPrendi il numero in ALU e registraloin memoria, all’indirizzo 10LOAD 8ADD 5STORE 10z Somma i numeri memorizzati agli indirizzi di memoria 8 e 5, e memorizza il risultato all’indirizzo 10.Linguaggio assembler e linguaggiomacchinaLOAD 8 = 010100 001000 codice dell’operazione(opcode)Indirizzo dell’operandoLOAD (010100) =8 (001000) =6Linguaggio di alto livelloz Linguaggio di alto livelloz indipendente dalla macchinaz opera per istruzioni complessez crea una barriera fra l’hardware e l’utente z crea una macchina virtuale ovvero opera un’astrazione dell’hardware sottostantez più vicino al linguaggio umanoz Ogni linguaggi di alto livello è composto daun vocabolario – livello lessicaleuna grammatica – livello sintatticouna semantica – livello semantcoMettere la formula di composizione dei linguaggiIn un linguaggio di programmazione di alto livello - Pascalprogram areaRettangolo;var h, b, a: integer;BEGINwrite (‘altezza= ');readln (h); write (‘base= ');readln (b);a:=b*h;writeln (‘Area del rettangolo = ', a);readln;END. 7C++ area del triangolo* Calcolo area triangolo e rettangolo */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> main () { int scelta; float base, altezza, area; printf("inserire valore base: "); scanf("%f", &base); printf("\ninserire valore altezza: "); scanf("%f", &altezza); area = (base*altezza)/2; printf("\n\nArea: %f\n\n\n", area); } Dal linguaggio macchina ai linguaggidi alto livelloz Linguaggio macchina: z puo’ essere eseguito direttamentedall’hardwarez Linguaggio assembler: z viene tradotto in linguaggio macchina da un software chiamato assemblatore (assembler)z Linguaggio di altro livello: z viene tradotto nel linguaggio macchina da un interprete o un compilatore (traduttore)8Inteprete o compilatorez Compilatore: z traduce l’intero programma (il codice sorgente) in un programma in linguaggio macchina (il codice oggetto o codice eseguibile) z Il codice oggetto viene memorizzato per essere usato nel seguitoz Interprete: z Finché non è stato eseguito tutto il programmaz traduce una riga per voltaz la esegue immediatamente l’istruzionezdimentica quanto tradottozpassa alla riga successivaCompilatore ed intepreteCOMPILATOREProgrammasorgentein linguaggio dialto livelloProgrammaoggettoin linguaggiomacchinaINTERPRETE                                          Singola istruzionein linguaggio dialto livelloTraduzione dellasingola istruzionein linguaggiomacchina9Codice sorgente e oggettoz Il programma scritto in linguaggio Assembler o in linguaggio di alto livello viene detto programma sorgente o CODICE SORGENTEz Il programma sorgente è l’input dato ai traduttori che producono in uscita il programma in linguaggio macchina o CODICE OGGETTOCodice SORGENTE TRADUTTORECodice OGGETTOReverse engineeringz Il programma scritto in linguaggio macchina viene mediante di tool (programmi) convertito in programma sorgentez Vietato salvo casi particolari: art. 64, quaterL. 633/41 garantire l’interoperabilità dei software ma solo se non è possibile ovviare in altro modoCodice SORGENTESOFTWARE DI REVERSE ENGINEERINGCodice OGGETTO10Art. 64-quater L. n. 633/41Art. 64-quater 1. L'autorizzazione del titolare dei diritti non é richiesta qualora la riproduzione del codice del programma di elaboratore e la traduzione della sua forma ai sensi dell'art. 64-bis, lettere a) e b), compiute al fine di modificare la forma del codice, siano indispensabili per ottenere le informazioni necessarie per conseguire l'interoperabilità, con altri programmi, di un programma per elaboratore creato autonomamente purché siano soddisfatte le seguenti condizioni: a) le predette attività siano eseguite dal licenziatario o da altri che abbia il diritto di usare una copia del programma oppure, per loro conto, da chi é autorizzato a tal fine; b) le informazioni necessarie per conseguire l'interoperabilità non siano già facilmente e rapidamente accessibili ai soggetti indicati alla lettera a); c) le predette attività siano limitate alle parti del programma originale necessarie per conseguire l'interoperabilità.Art. 64-quater L. n. 633/41Art. 64-quater 2. Le disposizioni di cui al comma 1 non consentono che le informazioni ottenute in virtù della loro applicazione: a) siano utilizzate a fini diversi dal conseguimento dell'interoperabilità del programma creato autonomamente; b) siano comunicate a terzi, fatta salva la necessità di consentire l'interoperabilità del programma creato autonomamente; c) siano utilizzate per lo sviluppo, la produzione o la commercializzazione di un programma per elaboratore sostanzialmente simile nella sua forma espressiva, o per ogni altra attività che violi il diritto di autore.3. Le cause contrattuali pattuite in violazione dei commi 1 e 2 sono nulle.4. Conformemente alla convenzione di Berna sulla tutela delle opere letterarie ed artistiche ratificata e resa esecutiva con legge 20 giugno 1978, n. 399, le disposizioni del presente articolo non possono essere interpretate in modo da consentire che la loro applicazione arrechi indebitamente pregiudizio agli interessi legittimi del titolare dei diritti o sia in conflitto con il normale sfruttamento del programma.11Compilatori  nel dettaglioz I compilatori eseguono la traduzione di TUTTO il codice sorgentez lo schema di compilazione elabora il programma nella sua interezzaz esamina gli errori considerando tutte le istruzioni del programma e quindi in modo più completoz l’esecuzione avviene solo alla fine di tutta la traduzionez nel momento che si esegue un programma compilato si è certi che i controlli sintattici e grammaticali sono stati eseguiti e che il programma non darà errori di questo tipo durante l’esecuzionez ottimizzazione dell’esecuzione dal punto di vista della gestione delle risorse del calcolatoreSchema compilativo (i)1. Analisi lessicale - viene controllato che le unità lessicali o token appartengono al linguaggio2. Analisi sintattica - viene controllato che le unità lessicali nell’ordine dato costituiscano un’istruzione riconoscibile all’interno del linguaggio3. Analisi semantica - viene controllato che le istruzioni date siano fra loro congrue rispetto alle regole del linguaggio4. Ottimizzazione - vengono eliminate le inefficienze12Schema compilativo (ii)Programma sorgenteProgramma oggettoAnalisi lessicaleAnalisi sintatticaAnalisi semanticaReport erroriOttimizzazioneTraduzioneEndBeginFase di correzione erroriFase di run-timeLa fase di correzione, run-time, debuggingz Se la compilazione finisce con la segnalazione di errori gravi occorre eseguire il debugging ossia togliere i bugz Solitamente ogni ambiente di sviluppo software SDK (software development kit) comprende al suo interno un editor e uno strumento per eseguire il debugging ossia vedere in fase di esecuzione le variabili che valori assumono per comprendere con uno strumento comprendere dove l’errore si è verificato, ripercorrere la soluzione dal punto di vista logico, trovare l’errore concettuale, risistemare il codice sorgente e ripetere la compilazione13Interpreti nel dettaglioz Gli interpreti eseguono la traduzione e l’esecuzione di una istruzione per voltaz lo schema di interpretazione elabora il programma istruzione per istruzionez esamina gli errori passo passoz l’esecuzione avviene contestualmente dopo la traduzionez nel momento che si esegue un programma interpretato è possibile riscontrare errori durante l’esecuzionez non c’è ottimizzazioneWord processorScrittura del programmaInterprete: traduzione del programma in linguaggio macchinaERRORI di sintassiSTOPCorreggere erroriEsecuzionedel programmaFlusso dell’interprete14Tipologia di linguaggi (i)z Linguaggi proceduraliz Fortran - 1954z Cobol - 1959z RPG - 1960z Algol - 1965z PL/1 -1965z BASIC - 1965 - interpretato e compilatoz Pascal - 1971 - interpretato e compilatoz C - 1972Tipologia di linguaggi (ii)z Linguaggi logici o descrittivi o funzionaliz Lispz Prologz Linguaggi orientati agli oggetti - object-orientedz Simula 67 - Eiffel z C++z Javaz Linguaggi di scriptingz CGIz JavaScriptz Perlz PHP15Generazione dei linguaggiz Prima generazione z linguaggio macchinaz Seconda generazionez Assemblerz Terza generazionez linguaggi proceduraliz Quarta generazionez linguaggi di queryz Quinta generazionez linguaggi funzionali – programmazione dichiarativaz programmazione ad agentiJava: un esempio di linguaggio ibridoz Java nasce nel 1991 da un gruppo di sviluppatori della SUN (Green Team)z È un linguaggio ad alto livelloz Orientato agli oggettiz Indipendente dalla piattaforma ossia non dipende dal processore,ed in genere dall’hardware, e dal sistema operativo della macchina su cui dovrà funzionarez È anche un linguaggio anche di scripting (applet) ossia si possono costruire applicazioni che funzionano tramite pagine web ed eseguibili dal browserz Funziona sulla base di uno strato la Java Virtual Machine (JVM) che rende indipendente il codice dalla piattaforma di esecuzione16Java: un esempio di linguaggio ibridoz Java è un linguaggio che viene compilato producendo un codice intermedio detto BYTECODEz Il bytecode viene poi interpretato dalla JVM per trasformare tale codice in codice eseguibile sulla piattaforma di riferimentoz Esistono JVM per ogni piattaforma (Solaris, Windows, Linux, Macintosh, ecc.)z Questo consente di creare codice sorgente di alto livello indipendente dalla piattaforma di esecuzionez Contemporaneamente però la JVM è lenta in quanto interpretata e soprattutto l’intero processo di esecuzione è fortemente sensibile alla buona esecuzione della JVMProcesso di traduzione di Java17Sintesiz Calcolatore come esecutorez Calcolatore come ragionatorez Calcolatore come modello del cervelloz Rete di calcolatori come modello della società – social networkingz Questi modelli sollevano nuovi quesiti giuridici: autonomia, responsabilità, perdurabilità nel tempo, etc.Il computer esecutore di programmiz Diagrammi a blocchiz Editor per scrivere il programmaz Traduzione in linguaggio macchinaz Esecuzione detta run-timez Correzione dei bugs18Il computer come ragionatoreIl computer come ragionatorez Il computer in questo caso è chiamato non ad eseguire operazioni ma a ragionare sopra uno specifico caso usando un modello di ragionamento logico predeterminato dal programmatore e sulla base di regole precedentemente inseritez Inserendo un caso concreto e chiedendo se il caso rientra nelle regole poste, il ragionatore potrà dedurre una risposta positivao negativa fornendo anche la giustificazione (dimostrazione) z Esempio:SE [la persona x è disoccupata] E( [la persona x ha figli minorenni a carico] O[la persona x ha persone disabili a carico] ) E[la persona x ha un reddito annuo < di 20.000 euro] ALLORA[la persona x ha diritto ad uno sgravio fiscale]z Caso concreto: Maria, madre disoccupata di tre figli con reddito17.000 euro ha diritto allo sgravio19Il computer come modello del cervelloIl computer come modello del cervello: reti neuraliz In questo caso il computer non si limita ad emulare un modello di ragionamento predefinito dal programmatore ma è dotato dal programmatore stesso di elementi di comportamento tali da emulare il cervello umano nel prendere decisioniz Le reti neurali simulano le sinapsi del cervello e quindi, per ambiti ristretti, il computer può, sollecitato dagli eventi esterni, decidere in autonomia secondo schemi non predefinitiz Il computer può anche correggere i propri errori o trarre conclusioni diverse sulla base delle esperienze accumulatez Utilizzi: ambito finanziario, riconoscimento di figure, giochi, robot per lavori pericolosi20Il computer come modello del cervello: agenti intelligentiz In questo caso il computer non si limita ad emulare il cervello umano nel prendere decisioni ma si cerca di insegnargli anche capacità comportamentali: autonomia, reattività, pro-attività, flessibilità, intelligenza, mobilità, predurabilità nel tempo (Sartor, Gli agenti software: nuovi soggetti del ciberdiritto?)z Gli agenti intelligenti possono anche aggregarsi per portare a termine un compito formando sistemi multi-agentiz In questo modo gli agenti simulano il lavoro di gruppo ossia una cooperazione o coreografiaz Utilizzi: negoziazione, comparazione in rete di prezzi, raccolta informazioni, risoluzione di dispute on-lineLa rete di computer come modello della societàTVMediaMusicaVideoFotoTestiTVMediaMusicaVideoFotoTestiDivertimentoIntrattenimentoSocialitàRelazioniDivertimentoIntrattenimentoSocialitàRelazioniLavoroBusinessImpresaLavoroBusinessImpresaDemocraziaLibertà di espressioneSolidarietàEconomia del donoDemocraziaLibertà di espressioneSolidarietàEconomia del dono21Il computer come modello della societàz La rete di computer consente di creare luoghi virtuali dove la società prendere forma in modo diverso creando nuove opportunità, istituzioni, regole, comportamentiz La cooperazione, la condivisione di materiali, la possibilità di costruire contenuti nella rete come soggetti attivi e non più passivi fa della rete un luogo sociale simile ad una agorà distribuitaz Il risultato è dato da una intelligenza collettiva [John Searle] la cui qualità è proporzionale al quadrato dei nodi della rete [legge di Metcalfe]z Marketing virale, economia del dono, rinsaldo dei legami sociali, valore del sé, palcoscenico su cui azionare dei ruoli, condivisione delle esperienze fra pari, veicolazionedella conoscenza, capitalizzare le relazionali sono tutti aspetti del successo dei social networkingCasi di successo dell’uso di social networkingz Standard Chartered Bank, una banca di Londra – hanno installato un Facebook privato interno dedicato ai dipendentiz Indesit ha installato due social network per il team tecnico e per il team di ricercaz Fiat ha affiancato nel suo sito un avatar, Chiara, che guida nella composizione dell’ordinez Volkswagen e AlfaRomeo hanno un sito che simula un social network fra i clientiz LinkedIn riconfigura il modo di trovare lavoro22Conclusioni“The question is not whether intelligent machines can have emotions, but whether machines can be intelligent without any emotions”Marvin Minsky, The Society of Mind 1985, (traduzione italiana, La società della mente, Adelphi, 1989)Domandez Cosa è un programmaz Come si trasforma un algoritmo in un programmaz Cosa è un linguaggio ad alto livello, il linguaggio assembler e il linguaggio macchinaz Cosa è il codice sorgente e il codice oggettoz Tipi di linguaggi di programmazionez Cosa è il compilatore e l’interprete: caratteristiche e comportamentiz Cosa è il calcolatore come esecutore, come ragionatore, come modello della mente umana, come insieme di agenti intelligenti, come rete sociale

APPROFONDIMENTO FACOLTATIVO - Programmi e programmazione - prof. Palmirani

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