Un corso breve, in cinque capitoli

Elementi di informatica

Che cosa fa davvero un computer, di che pezzi è fatto, perché «pensa» solo con 0 e 1 e come i programmi gli dicono cosa fare. Spiegato semplice, con esempi da toccare.

01

Cos’è l’informatica

La scienza che studia come rappresentare, conservare, elaborare e trasmettere le informazioni in modo automatico.

Informazione + automatica

La parola nasce in Francia nel 1962 (informatique) dall’unione di due termini: informazione e automatica. È esattamente ciò di cui si occupa: trattare informazioni senza che una persona debba eseguire a mano ogni passaggio.

Un’informazione è un dato a cui diamo un significato. Il numero 38 da solo è un dato; «la febbre è a 38 gradi» è un’informazione.

L’informatica non è solo «usare il computer»: il computer sta all’informatica come il telescopio sta all’astronomia. È lo strumento; la disciplina riguarda i problemi e i procedimenti (gli algoritmi) per risolverli.

Ogni computer fa tre cose

Dalla calcolatrice allo smartphone, qualsiasi sistema informatico segue lo stesso schema.

InputRiceve dati: tasti, clic, tocchi, voce, foto.
ElaborazioneLi trasforma seguendo le istruzioni di un programma.
OutputRestituisce un risultato: testo, immagine, suono.

Esempio: scrivi «2+3» (input), la calcolatrice somma (elaborazione), sullo schermo compare «5» (output).

Dove la troviamo

Comunicazione

Messaggi, email, videochiamate, social network: tutte informazioni trasmesse in formato digitale.

Salute e scienza

Macchinari per TAC e risonanze, previsioni meteo, simulazioni di farmaci e ricerca sul clima.

Vita quotidiana

Bancomat, navigatore, lavatrice, automobile, biglietti del treno: c’è un computer quasi ovunque.

Una storia in sei tappe

  1. 1642

    Pascal costruisce la Pascalina, una calcolatrice meccanica per somme e sottrazioni.

  2. 1837

    Babbage progetta la macchina analitica; Ada Lovelace ne scrive il primo programma.

  3. 1936

    Alan Turing descrive la macchina di Turing, il modello teorico di ogni computer.

  4. 1946

    ENIAC: 30 tonnellate, 18.000 valvole, occupa una stanza intera.

  5. 1981

    Arriva il personal computer: il computer entra nelle case e negli uffici.

  6. 2007

    Lo smartphone moderno: un computer potente che sta in tasca, sempre connesso.

02

Da cosa è composto il computer

Un computer è fatto di hardware, la parte fisica che puoi toccare, e di software, i programmi che la fanno funzionare. Qui parliamo dell’hardware: prima apriamo il case per vedere cosa c’è dentro, poi scopriamo come i pezzi si parlano.

← scorri il disegno →

Apri il computer

Dentro il case, la «scatola» del computer, i componenti sono montati sulla scheda madre o collegati a lei. Tocca il PC per smontarlo: ogni pezzo esce dal suo posto.

Suggerimento

Il PC è chiuso

Attraverso il vetro laterale si intravedono i componenti. Aprilo per vederli uno per uno.

Come si parlano: la scheda madre

Ora guardiamo la scheda madre dall’alto. Tocca un componente per vedere i collegamenti che usa.

SCHEDA MADRE CPU RAM Chipset SSD Scheda video (GPU) USB Alimentatore Tastiera · input Monitor · output

← scorri lo schema →

dati in viaggio sui bus e nei cavicorrente elettrica
Tocca un componente: si illuminano le «strade» (i bus) che usa per parlare con gli altri. Tocca un punto vuoto della scheda per vederle tutte.

L’architettura di von Neumann

Nel 1945 il matematico John von Neumann descrisse lo schema che quasi tutti i computer seguono ancora oggi. L’idea chiave: i programmi e i dati stanno nella stessa memoria, e il processore li preleva uno alla volta.

Il processore lavora in un ciclo continuo, ripetuto miliardi di volte al secondo:

  • Fetch — preleva la prossima istruzione dalla memoria;
  • Decode — capisce che cosa deve fare;
  • Execute — la esegue, poi ricomincia.
Fetchpreleva Decodecapisce Executeesegue
Inputtastiera, mouse Outputschermo, stampante CPU Unità dicontrollodirige ALUcalcolie confronti BUS DI SISTEMA Memoria istruzioni dati
Tutti i componenti si parlano attraverso il bus, un fascio di collegamenti condiviso. Nella stessa memoria convivono le istruzioni del programma e i dati su cui lavora.

RAM o memoria di massa?

RAM · volatile

Velocissima ma si svuota quando spegni il computer. Contiene ciò che stai usando adesso. Tipico oggi: 8–32 GB.

SSD / HDD · permanente

Più lenta ma conserva i dati anche a computer spento: sistema operativo, programmi, foto, documenti. Tipico oggi: 256 GB – 2 TB.

Quando apri un programma, i suoi file vengono copiati dall’SSD alla RAM, e da lì la CPU li legge. Per questo con poca RAM il computer rallenta.

La piramide delle memorie: più si sale, più la memoria è veloce, piccola e costosa. Registri e cache stanno dentro il processore.
03

Il sistema binario

Noi contiamo con dieci cifre (da 0 a 9). Il computer ne usa solo due: 0 e 1. Perché? Perché i suoi circuiti conoscono solo due stati: corrente che passa, corrente che non passa.

Tocca il circuito. Dentro il processore ci sono miliardi di interruttori microscopici, i transistor: ognuno memorizza un bit.

Il valore della posizione

In decimale 305 significa:

×100×10×1 305 30005

300 + 0 + 5 = 305

In binario 1101 significa:

×8×4×2×1 1101 8401

8 + 4 + 0 + 1 = 13

Bit e byte

Il bit (da binary digit, cifra binaria) è la più piccola unità di informazione: vale 0 oppure 1, come un interruttore spento o acceso.

Otto bit formano un byte. Con 8 bit si possono scrivere 28 = 256 combinazioni diverse, abbastanza per rappresentare una lettera, un numero da 0 a 255 o il colore di un punto.

Come nel sistema decimale, conta la posizione: in decimale le posizioni valgono 1, 10, 100…; in binario valgono 1, 2, 4, 8, 16… ogni posizione vale il doppio della precedente.

Accendi i bit

Ogni casella è un bit. Toccala per accenderla: il numero decimale è la somma dei pesi accesi.

Binario00000000
Decimale0
Carattere—

Da decimale a binario

Il metodo delle divisioni successive: dividi per 2 finché arrivi a 0, poi leggi i resti dal basso verso l’alto.

Numero÷ 2Resto

Le unità di misura

Ogni gradino è circa mille volte il precedente (per la precisione 1.024 = 210).

UnitàQuanto valePer esempio
Bit0 o 1un interruttore
Byte (B)8 bituna lettera
Kilobyte (KB)1.024 Bmezza pagina di testo
Megabyte (MB)1.024 KBuna canzone ≈ 4 MB
Gigabyte (GB)1.024 MBun film ≈ 2 GB
Terabyte (TB)1.024 GB≈ 250.000 foto

Anche le lettere sono numeri

Il computer non conosce le lettere: a ogni carattere associa un numero secondo una tabella condivisa, il codice ASCII (oggi esteso in Unicode, che include anche lettere accentate ed emoji). Scrivi una parola e guarda come viene memorizzata.

Anche le immagini sono bit

Un’immagine è una griglia di punti, i pixel. In bianco e nero basta un bit per pixel: 1 = nero, 0 = bianco. Tocca i quadratini per disegnare e guarda i byte cambiare.

8 righe × 8 bit = 8 byte. Una foto dello smartphone ha circa 12 milioni di pixel!

E i colori?

Ogni pixel a colori mescola tre luci: rosso, verde e blu (RGB). Ogni luce ha un’intensità da 0 a 255, cioè un byte. Quindi un pixel occupa 3 byte.

Tre byte permettono 256 × 256 × 256 ≈ 16,7 milioni di colori diversi.
04

I software

Il software è l’insieme dei programmi: sequenze di istruzioni che dicono all’hardware cosa fare. Senza software un computer è una scatola di metallo e silicio.

Due grandi famiglie

Software di sistema — gestisce il computer e fa da ponte tra hardware e utente. Il più importante è il sistema operativo (Windows, macOS, Linux, Android, iOS). Ci sono anche i driver, che insegnano al sistema a usare una stampante o una scheda video.

Software applicativo — le «app»: servono a svolgere un compito preciso per l’utente. Browser, videoscrittura, fogli di calcolo, giochi, editor di foto, WhatsApp.

Che cosa fa il sistema operativo

  • Gestisce il processore, dividendo il tempo tra i programmi aperti;
  • Gestisce la memoria, assegnando la RAM a chi ne ha bisogno;
  • Organizza i file in cartelle sulla memoria di massa;
  • Controlla le periferiche attraverso i driver;
  • Offre l’interfaccia (finestre, icone, tocchi) con cui usiamo il computer.

Gli strati di un computer

Ogni strato usa quello sotto e offre servizi a quello sopra.

Utentetu
Applicazionibrowser, giochi, Word
Sistema operativoWindows, macOS, Linux, Android
HardwareCPU, RAM, disco, periferiche

Un clic attraversa tutti gli strati

Cosa succede, passo dopo passo, quando premi «Stampa» in un programma di videoscrittura.

Utente App Sistema op. Driver Stampante 1clic su «Stampa» 2«stampa il file» 3prepara i dati 4comandi e bit 5«foglio stampato» 6notifica sullo schermo

← scorri lo schema →

L’app non sa come è fatta la tua stampante: chiede al sistema operativo, che usa il driver giusto per tradurre la richiesta nel «linguaggio» di quel modello.

Come nasce un programma

Prima di scrivere codice si pensa all’algoritmo: la sequenza precisa di passi che risolve il problema, spesso disegnata come diagramma di flusso. Poi il programmatore la scrive in un linguaggio di programmazione (Python, JavaScript, C, Java…) e un compilatore o un interprete la traduce in linguaggio macchina: le sequenze di 0 e 1 che la CPU capisce.

Problema→Algoritmo→Codice→Traduzione→0101…
Inizio Leggi numero resto dinumero ÷ 2 = 0? sì no Scrivi «pari» Scrivi «dispari» Fine
Algoritmo — il diagramma di flusso: ovali per inizio e fine, parallelogrammi per input e output, rombi per le decisioni.
# Lo stesso algoritmo in Python

numero = int(input("Scrivi un numero: "))

if numero % 2 == 0:
    print("È pari")
else:
    print("È dispari")

↓ dopo la traduzione, la CPU riceve qualcosa come:10001011 01000101 11111100
10000011 11100000 00000001
01110101 00001010 …

Codice e linguaggio macchina — ogni blocco del diagramma diventa una o più righe di codice, e ogni riga diventa molte istruzioni binarie.

Le licenze: chi può usare cosa

Proprietario

Si paga una licenza d’uso; il codice sorgente resta segreto. Es. Microsoft Office, Photoshop.

Freeware

Gratuito, ma il codice non è pubblico e non si può modificare. Es. molte app per smartphone.

Open source

Codice pubblico: chiunque può studiarlo, modificarlo e ridistribuirlo. Es. Linux, Firefox, LibreOffice.

05

I file

Tutto quello che salvi — un compito, una foto, una canzone, un video — diventa un file. Vediamo com’è fatto, come si organizza in cartelle e come si fa a farlo pesare meno.

Cos’è un file

Un file è una sequenza di byte salvata sulla memoria di massa, con un nome che la identifica. Per il computer, una foto e un tema sono la stessa cosa: una lunga fila di 0 e 1. A fare la differenza è come quei byte vanno interpretati.

Per questo il nome ha due parti separate da un punto: il nome vero e proprio, scelto da te, e l’estensione, che dice che tipo di contenuto c’è dentro. Il sistema operativo usa l’estensione per scegliere il programma giusto con cui aprirlo.

Oltre al contenuto, ogni file ha dei metadati: informazioni sul file, come dimensione, data di creazione e di modifica, e chi ha il permesso di leggerlo o modificarlo.

Rinominare foto.jpg in foto.txt non trasforma la foto in testo: cambia solo l’etichetta. Il blocco note la aprirà e mostrerà caratteri senza senso.

vacanzenome.jpgestensione

Contenuto · i primi byte

FF D8 FF E0 00 10 4A 46 49 46 00 01 01 01 00 48 00 48 00 00 FF DB 00 43 00 08 06 06 07 06 05 08 07 07 07 09 09 08 0A 0C 14 0D 0C 0B …

Metadati

Dimensione
2,4 MB (2.516.582 byte)
Creato
14/08/2026 18:32
Modificato
15/08/2026 09:10
Permessi
lettura e scrittura
I byte sono scritti in esadecimale (base 16), più compatto del binario: FF = 11111111. Ogni JPEG inizia con FF D8 FF: è la sua «firma», che i programmi controllano oltre all’estensione.

Le directory (cartelle)

Su un disco ci sono centinaia di migliaia di file. Per ritrovarli si raggruppano in directory, che nelle interfacce grafiche chiamiamo cartelle. Una cartella può contenere file e altre cartelle (le sottocartelle), formando una struttura ad albero.

In cima c’è la radice (root): su Windows è l’unità C:, su macOS e Linux è semplicemente /.

L’indirizzo completo di un file, dalla radice fino al file, si chiama percorso (path). Le cartelle sono separate da \ su Windows e da / su macOS e Linux.

Due file possono avere lo stesso nome, purché stiano in cartelle diverse: il loro percorso resta unico.

Percorso su Windows Lo stesso su macOS / Linux
Tocca una cartella o un file: sotto compare il suo percorso completo.

Le tipologie di file

Le estensioni si raggruppano in famiglie. Eccone alcune che incontri ogni giorno.

Testo e documenti

Da leggere

Testo semplice o impaginato, pronto da stampare.

.txt.docx.odt.pdf
Immagini

Da guardare

Fotografie, disegni, icone e grafica.

.jpg.png.gif.webp.svg
Audio

Da ascoltare

Musica, podcast, messaggi vocali.

.mp3.aac.wav.flac.ogg
Video

Da vedere

Film, clip, registrazioni dello schermo.

.mp4.mov.mkv.avi.webm
Fogli e dati

Da calcolare

Tabelle, elenchi, dati scambiati tra programmi.

.xlsx.ods.csv.json
Presentazioni

Da proiettare

Diapositive con testo, immagini e animazioni.

.pptx.odp.key
Archivi compressi

Da spedire

Tanti file impacchettati in uno solo, più leggero.

.zip.rar.7z.tar.gz
Programmi e web

Da eseguire

Applicazioni e pagine web.

.exe.apk.app.html.js

La compressione: far pesare meno i file

Comprimere significa rappresentare le stesse informazioni con meno byte, così i file occupano meno spazio e viaggiano più veloci su Internet. Esistono due strategie.

  • Senza perdita (lossless) — si eliminano solo le ripetizioni. Decomprimendo si riottiene il file identico, bit per bit. Es. ZIP, PNG, FLAC.
  • Con perdita (lossy) — si eliminano anche i dettagli che occhi e orecchie notano poco. Il file diventa molto più piccolo, ma quello che si è tolto non torna più. Es. JPEG, MP3, MP4.

Un documento o un programma si comprime sempre senza perdita: se sparisse anche un solo bit, il file non funzionerebbe più.

Prova: compressione senza perdita

Una riga di 16 pixel. Invece di scriverli uno per uno, si conta quante volte si ripete lo stesso colore (run-length encoding). Tocca i pixel.

Più ripetizioni ci sono, più si risparmia. Una riga tutta a scacchi, invece, non si comprime affatto.

Prova: compressione con perdita (JPEG vero)

Il browser comprime davvero questa immagine in JPEG. Abbassa la qualità: il file si rimpicciolisce, e nell’ingrandimento compaiono i «quadrettoni» e le sbavature tipiche della compressione.

Risultato JPEGImmagine di prova compressa in JPEG
Ingrandimento ×4
—
Senza compressione questa immagine occuperebbe 480 × 300 pixel × 3 byte = 432 KB.

La compressione audio

Il suono è un’onda continua. Per trasformarlo in numeri, il computer ne misura l’altezza a intervalli regolari: è il campionamento. Un CD fa 44.100 misure al secondo, ciascuna da 16 bit, per 2 canali (sinistro e destro).

Il conto è presto fatto: 44.100 × 16 × 2 = 1.411.200 bit al secondo. Una canzone di 3 minuti occupa circa 32 MB.

Gli MP3 e gli AAC la riducono anche di 10 volte eliminando ciò che non sentiamo: i suoni troppo acuti o troppo gravi per il nostro orecchio, e quelli deboli «coperti» da un suono più forte nello stesso istante (mascheramento).

In grigio l’onda reale, in arancione quella ricostruita dai campioni. Più campioni al secondo = suono più fedele, ma file più grande.

Quanto pesa una canzone di 3 minuti

In grigio i formati senza perdita, in verde quelli con perdita. Il numero in kbps (bitrate) indica quanti kilobit servono per ogni secondo di audio.

La compressione video

Un video è una sequenza di immagini, i fotogrammi, mostrati così in fretta (25–60 al secondo) che l’occhio li percepisce come movimento. Più l’audio.

Senza compressione sarebbe enorme: un solo secondo in Full HD sono 30 immagini da 1920 × 1080 pixel × 3 byte, cioè circa 187 MB.

I codec video (H.264, H.265, AV1) usano due trucchi:

  • Dentro ogni fotogramma comprimono come un JPEG;
  • Tra un fotogramma e l’altro salvano per intero solo alcuni fotogrammi chiave (I-frame); per gli altri memorizzano soltanto cosa è cambiato rispetto al precedente.

L’estensione .mp4 indica il contenitore: una «scatola» che tiene insieme la traccia video (per esempio H.264), quella audio (AAC) e magari i sottotitoli.

Il primo fotogramma è salvato per intero. Nei successivi cambia solo la posizione della palla: si salva solo il riquadro tratteggiato, il resto si copia dal fotogramma precedente.

Calcola il peso di un video

Senza compressione—
Compresso (H.264, tipico)—

?

Mettiti alla prova

Sette domande veloci per ripassare i cinque capitoli.