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ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc syllabus 5.0 roberto albiero

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modulo 1 concetti di base dell ict questo modulo permetterà al discente di comprendere i concetti fondamentali delle tecnologie dell informazione e della comunicazione ict ad un livello generale e conoscere le varie parti di un computer quindi sarà in grado di comprendere cosa è l hardware conoscere i fattori che influiscono sulle prestazioni di un computer e sapere cosa sono le periferiche comprendere cosa è il software e fornire esempi di applicazioni di uso comune e di sistemi operativi comprendere come vengono utilizzate le reti informatiche e conoscere le diverse modalità di collegamento a internet comprendere cosa sono le tecnologie dell informazione e della comunicazione ict e fornire esempi della loro applicazione pratica nella vita quotidiana comprendere le problematiche di igiene e sicurezza associate all impiego dei computer riconoscere importanti problematiche di sicurezza informatica associate all impiego dei computer riconoscere importanti problematiche legali relative al diritto di riproduzione copyright e alla protezione dei dati associate all impiego dei computer ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 1

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1.0 fondamenti in questa sezione sono accennati i concetti fondamentali per capire come questo insieme di circuiti elettrici che è il computer possa comprendere ed eseguire una determinata procedura restituendoci il risultato atteso ovviamente questo aggregato di dispositivi elettrici elettronici e meccanici non può fare altro che eseguire rigorosamente ciò che noi gli ordiniamo di fare quindi è nostra la responsabilità della qualità e dell esattezza del risultato ottenuto da questa piccola introduzione si può intuire la necessità di rappresentare in forma procedurale tutte le operazioni che in successione il computer dovrà eseguire ma perché questo sia fatto è anche necessario che esso sia in grado di identificare i dati che dovrà elaborare e comprendere il linguaggio con cui gli vengono impartiti i comandi da effettuare 1.0.1 algoritmi come già accennato un computer non è in grado di eseguire nulla se non gli si comunica esattamente passo dopo passo ciò che deve fare È quindi un nostro compito quello di tradurre l attività in termini formali dove tutto sia stato individuato dati noti o da determinare incognite ­ valutato e previsto è altresì necessario schematizzare tutti i passaggi indicando tutte le alternative ed il percorso da seguire in modo che il computer possa generare la soluzione 1.0.1.1 definizione di algoritmo e questo in termini semplici è come puoi aumentare la tua presenza sul motore di ricerca termine derivato dal nome del matematico arabo del sec ix muhammad ibn ms detto alkhuwrizm latinizzato in algoritmus in informatica identifica una sequenza ordinata e definita di azioni elementari diversamente il computer lavorerebbe all infinito senza mai produrre un risultato non dubbie interpretabili in un unico modo che riferite ad un determinato insieme di dati iniziali possano trasformarli in un risultato finale eseguibilità dell azione l algoritmo deve avere un punto d inizio dove si avvia l esecuzione delle azioni definite e un punto di fine dove s interrompe l esecuzione esso deve essere completo prevedere e fornire la soluzione per tutte le possibili evenienze riproducibile ottenere una identica soluzione per ogni esecuzione che utilizzi gli stessi dati iniziali deterministico medesima soluzione indipendentemente dall esecutore le azioni che compongono un algoritmo per essere eseguite devono essere rappresentate in un linguaggio che comprensibile all operatore umano venga reso interpretabile e quindi eseguito dal computer questo è il linguaggio di programmazione negli anni ne sono stati sviluppati molteplici con varie caratteristiche composto da istruzioni elementari non ulteriormente scomponibili che utilizzate per rispondere all azione descritta realizzino il programma software impiegato dal computer per eseguire l algoritmo 2 ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc

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1.0.1.2 descrivere in forma algoritmica la procedura risolutiva di semplici problemi la vita quotidiana è generalmente un susseguirsi di algoritmi che noi abitualmente eseguiamo senza rendercene conto e definendoli con altri termini ad esempio quando si vuole preparare una particolare pietanza leggiamo la ricetta dal libro di cucina anche se la ricetta la conoscessimo a memoria non cambierebbe la fase procedurale per eseguire passo passo le fasi dal dosaggio delle materie prime e loro manipolazione fino all impiattamento che porteranno alla produzione del manicaretto nell affrontare un attività qualsiasi è preferibile iniziare con una fase preparatoria in cui analizzare tutti gli aspetti del problema per valutare le possibili variazioni e conseguentemente decidere le azioni necessarie per arrivare alla soluzione finale vediamo come è possibile realizzare un algoritmo per la soluzione dell arcinoto problema del traghettatore che deve portare sull altra sponda del fiume un cavolo una pecora ed un lupo ma può trasportare un solo soggetto alla volta e non deve perdere nessuna delle tre entità 1 2 3 4 5 6 7 traghettare sulla sponda b la pecora lasciando assieme il lupo ed il cavolo ritornare sulla sponda a traghettare sulla sponda b il cavolo ritornare sulla sponda a con la pecora in modo che non mangi il cavolo traghettare sulla sponda b il lupo lasciando la pecora da sola sulla sponda a ritornare sulla sponda a traghettare sulla sponda b la pecora nel frattempo il lupo non ha certamente divorato il cavolo fine del lavoro del traghettatore 8 un altro esempio banale di algoritmo può essere quello della preparazione di una tazza di thè scegliere il tipo di thè scaldare l acqua in quantità sufficiente al numero degli ospiti preparare il filtro con un cucchiaino di foglie di thè per ogni tazza più uno a inizio ebollizione spengere il fuoco e mettere in infusione il filtro con il thè dopo cinque minuti togliere il filtro se è thè verde versarlo nelle tazze e servirlo se thè alla menta inserire foglie di menta nella teiera aspettare cinque minuti versare nelle tazze e servire 8 se altro tipo di thè versare nelle tazze e servire per ogni ospite 8.1 aromatizzare con latte o limone 8.2 zuccherare 9 iniziare a gustare la bevanda un ultimo esempio in cui trattare gruppi di azioni più volte ripetute per arrivare alla fine dell algoritmo può essere quella del rilevamento dei numeri primi compresi tra 2 e un dato numero intero positivo n 1 2 3 4 5 6 7 ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 3

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si ricorda che con la definizione di numero primo s intende un numero intero non negativo o numero naturale maggiore di uno e divisibile solamente per 1 e per sé stesso l unico numero primo pari è 2 ipotizziamo che ciò che segue saranno i passi procedurali che un computer dovrà eseguire per ottenere creare una tabella contenente l elenco dei numeri primi compresi tra 2 e n a crea la tabella numeri primi intesa come area in cui inserire i risultati b imposta a 2 il valore di r1 r1 è un area di appoggio in cui inserire valori incrementali ­ in qualità di dividendi necessari a determinare i numeri primi c imposta a 2 il valore di r2 r2 è un area di appoggio in cui inserire valori incrementali da usare come divisore per determinare i numeri primi d r1/r2 dividi il contenuto di r1 per il contenuto di r2 e metti il risultato in r3 e r3 risultato della divisione è uguale a 1 se si inserisci il valore di r1 nella tabella e vai al punto i si passa al numero successivo da verificare f aumenta di 1 il valore di r2 incrementa il divisore g r2>n verifica se il divisore è maggiore del valore massimo da verificare h in caso negativo vai al punto d ritorna all esecuzione della divisione i aumenta di 1 il valore di r1 incrementa il dividendo j r1>n verifica se il dividendo è maggiore del valore massimo da verificare k in caso negativo vai al punto c reimposta a 2 il valore iniziale del divisore l il lavoro è finito la tabella contiene i numeri primi compresi tra 2 ed n questi algoritmi o meglio le elencazioni di attività da eseguire sopra riportate sono i nostri processi logici che non sempre così rappresentati rendono in modo chiaro ed immediato le loro relazioni e la tempistica di esecuzione per ovviare a questo esiste un modo grafico utile per rappresentare in maniera ordinata i nostri processi logici che sono i diagrammi di flusso 1.0.1.3 rappresentare algoritmi mediante diagrammi i diagrammi di flusso sono disegni creati utilizzando particolari simboli ognuno dei quali identifica una particolare azione che rappresentano graficamente un determinato ragionamento rendendo immediata la comprensione del percorso logico e permettendo la verifica della funzionalità del ragionamento applicato per procedere con un esempio pratico occorre conoscere i simboli utilizzati all interno dei diagrammi di flusso per identificare i vari tipi di azione di seguito sono riportati la grafica ed il relativo significato di questi simboli simboli del diagramma di flusso denominazione punto di partenza o di fine grafica significato rappresenta un azione che avvia o conclude il processo normalmente contiene la parola inizio o fine 4 ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc

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leggi/scrivi elaborazione test vero rappresenta una funzione di inserimento od emissione dei dati rappresenta il comando istruzione da eseguire rappresenta la scelta tra due possibili percorsi in base al avverarsi di una condizione rappresenta il punto d inserimento nel grafico generalmente contiene una lettera o un numero indica la direzione del percorso del flusso falso connessione linea di flusso applichiamo i simboli appena descritti per realizzare lo schema di flusso di alcuni degli algoritmi elencati nel precedente paragrafo il traghettatore inizio a sbarca il cavolo ed imbarca la pecora b imbarca la pecora imbarca la pecora traghetta la pecora alla sponda b torna alla sponda a traghetta la pecora alla sponda b sbarca la pecora sbarca la pecora ed imbarca il lupo sbarca la pecora torna alla sponda a fine traghetta il lupo alla sponda b mette il cavolo nella barca sbarca il lupo traghetta il cavolo alla sponda b torna alla sponda a a b ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 5

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numeri primi inizio crea tabella numeri primi inserisci 2 in r1 inserisci 2 in r2 r1/r2 e metti il risultato in r3 inserisci il contenuto di r1 nella tabella numeri primi r3 1 no somma 1 al contenuto di r2 si no r2 n si somma 1 al contenuto di r1 no r1 n si fine 6 ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc

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1.0.2 rappresentazione dei dati nel linguaggio scritto l informazione è rappresentata da un insieme di simboli o caratteri ognuno dei quali definisce una lettera un numero un operazione matematica un carattere speciale o simboli d interpunzione che come lo spazio ci permettono di comprendere al meglio un informazione se quindi il carattere rappresenta il fondamento dell informazione questa è costituita da una sequenza variabile di caratteri nel mondo informatico l elaboratore può interpretare solo informazioni rappresentate sotto forma di livelli di tensione alto/basso che equivalgono ai valori 0 e 1 costituenti l informazione di base di ogni elaboratore indicata con il termine bit binary digit tutti i dati sono rappresentati da sequenze di bit 1.0.2.1 effettuare correlazioni fra i sistemi di numerazione decimale e binario convertire numeri dall uno all altro sistema il sistema decimale considera dieci cifre che sono 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 il sistema binario ne considera due 0 1 il sistema numerico binario fu inventato dal matematico tedesco gottfried wilhelm leibniz lipsia 21 giugno 1646 ­ hannover 14 novembre 1716 ben presto dimenticato venne riscoperto nel 1847 dal matematico inglese g boole che fondatore della logica matematica aprirà la strada alla nascita del calcolatore elettronico la cui circuiteria è basata sulla cosiddetta logica booleana che considera i due stati vero e falso sia il sistema numerico binario che quello decimale sono sistemi posizionali cioè il valore delle cifre dipende dalla posizione che occupano nel numero spostandosi a sinistra di una posizione il valore della cifra viene moltiplicato per dieci nel caso di un sistema decimale o per due nel caso di un sistema binario in cui la cifra in posizione n da destra si considera moltiplicata per 2n anziché per 10n come avverrebbe nella numerazione decimale la formula per convertire un numero da binario a decimale è dn12n1 d020 n dove d indica la cifra di posizione n all interno del numero partendo da 0 ad esempio 10012 1x23 0x21 0x21 1x20 910 valore binario valore decimale 1.0.2.2 rappresentare i caratteri in forma binaria definire le nozioni di bit e di byte il valore del singolo bit quando il suo stato è attivo ovvero quando non vale zero dipende dalla sua posizione all interno del byte ed è doppio rispetto al valore del bit a lui precedente ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 7

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per comprendere meglio quest ultimo concetto fare riferimento ai seguenti schemi 8 bit formano un byte 7 bit più significativo 6 5 4 3 2 1 0 bit meno significativo nell esempio sottostante all interno di ogni casella in base alla posizione sono stati inseriti i valori decimali che rappresentano i bit quando il loro stato è diverso da zero 128 64 32 16 8 4 2 1 sommando i singoli valori 1 2 4 8 16 32 64 128 si ottiene 255 a cui aggiungendo anche lo zero abbiamo 256 possibili valori ottenibili come abbiamo appena visto un bit può avere solo due stati 1 o 0 ma un intero byte secondo lo stato dei suoi bit può formare ben 256 combinazioni diverse 28 con le quali si possono esprimere tutte le lettere dell alfabeto i numeri e molti simboli quali ecc dato che la comprensione di valori binari è alquanto difficile ed essendo il byte 8 bit l unità minima per rappresentare un valore alfa/numerico a noi comprensibile con l evoluzione dei sistemi informatici hardware e software nacque la necessità di creare un sistema che permettesse di realizzare una sorta di linguaggio comprensibile sia all uomo che ha la necessità di dire alla macchina cosa deve fare e come oltre quella di comprendere i risultati ottenuti che all hardware ovvero ai suoi circuiti logici i quali basandosi sul sistema binario utilizzano per la propria funzionalità l algebra booleana 1 per questo motivo fu realizzato il sistema di rappresentazione a base 16 ovvero il sistema esadecimale che utilizza 16 simboli invece dei 10 del sistema numerico decimale tradizionale 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 0 1 2 3 4 5 6 7 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 8 9 abcdef 10 11 12 13 14 15 in questa tabella i numeri decimali da 10 a 15 sono stati sostituiti con le prime 6 lettere dell alfabeto queste costituiscono le cifre aggiuntive rispetto al sistema decimale del sistema esadecimale 1 george boole 1815 ­ 1864 matematico irlandese è il fondatore della teoria della logica matematica ha ideato una forma di algebra per rappresentare quantità logiche ed ha studiato le operazioni che possono essere effettuate su queste quantità 8 ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc

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il sistema esadecimale offre un modo alternativo di rappresentare numeri binari impacchettati in byte per esempio prendiamo il numero binario 0010 1011 e convertiamolo in esadecimale i primi 4 bit corrispondono alla cifra 2 e gli altri 4 corrispondono alla lettera b quindi il numero binario 0010 1011 equivale al valore 2b nella tabella sottostante sono riportati i simboli grafici di alcuni caratteri normalmente utilizzati la loro valenza binaria ed il corrispondente valore espresso sia in decimale che in esadecimale binario 010 0000 010 0001 010 0010 010 0011 010 0100 010 0101 010 0110 010 0111 010 1000 010 1001 010 1010 010 1011 010 1100 010 1101 010 1110 010 1111 011 0000 011 0001 011 0010 011 0011 011 0100 011 0101 011 0110 011 0111 011 1000 011 1001 011 1010 011 1011 011 1100 011 1101 011 1110 011 1111 dec 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 hex glifo 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2a 2b 2c 2d 2e 2f 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3a 3b 3c 3d 3e 3f 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 binario dec 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 hex glifo 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4a 4b 4c 4d 4e 4f 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5a 5b 5c 5d 5e 5f abcdefghijklmnopqrstuvwxyz binario dec 96 97 98 99 hex glifo 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7a 7b 7c 7d 7e abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 100 0000 100 0001 100 0010 100 0011 100 0100 100 0101 100 0110 100 0111 100 1000 100 1001 100 1010 100 1011 100 1100 100 1101 100 1110 100 1111 101 0000 101 0001 101 0010 101 0011 101 0100 101 0101 101 0110 101 0111 101 1000 101 1001 101 1010 101 1011 101 1100 101 1101 101 1110 101 1111 110 0000 110 0001 110 0010 110 0011 110 0100 100 110 0101 101 110 0110 102 110 0111 103 110 1000 104 110 1001 105 110 1010 106 110 1011 107 110 1100 108 110 1101 109 110 1110 110 110 1111 111 111 0000 112 111 0001 113 111 0010 114 111 0011 115 111 0100 116 111 0101 117 111 0110 118 111 0111 119 111 1000 120 111 1001 121 111 1010 122 111 1011 123 111 1100 124 111 1101 125 111 1110 126 ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 9

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1.0.2.3 descrivere le caratteristiche di una immagine digitale l immagine digitale è un immagine bidimensionale rappresentata da valori numerici fondamentalmente le immagini digitali sono di due tipi in base al tipo di rappresentazione raster o bitmap matrice di punti elementari chiamati pixel ­ da picture element vettoriale insieme di nodi formanti linee e poligoni a loro volta uniti in strutture più complesse immagine bitmap o raster l immagine bitmap è caratterizzata da due proprietà la risoluzione e la profondità di colore il pixel di un immagine a colori ha la sua luminosità e colore mentre quello di un immagine monocromatica ha solo un valore di luminosità la risoluzione è data dal numero di pixel per centimetro quadrato mentre il numero profondità di colori o di livelli di grigio possibili dipende dalla quantità di bit utilizzata e quindi dalle possibili combinazioni per la loro definizione un immagine con 1 bit per pixel avrà al massimo due combinazioni possibili 0 e 1 e quindi potrà rappresentare solo due colori o bianco o nero nelle immagini a 4 bit per pixel si possono rappresentare al massimo 16 colori o 16 livelli di grigio un immagine a 8 bit per pixel rappresenta 256 colori o 256 livelli di grigio un immagine a 16 bit per pixel può rappresentare 65.536 variazioni una definita con 24 bit permette fino a 16.777.216 di colori ecc le immagini di questo tipo raw e .bmp occupano molto spazio in termini di memoria e/o supporto di memorizzazione se ingrandite perdono di risoluzione secondo il tipo di compressione o pur mantenendo le caratteristiche di qualità non riducono le loro dimensioni png .tga .tiff e .gif fino a 256 colori o subiscono una perdita di informazione senza possibilità di recupero e quindi di qualità jpg e .gif ­ oltre 256 colori immagine vettoriale i principali vantaggi della grafica vettoriale rispetto alla grafica raster sono la qualità la maggiore compressione dei dati e la più facile gestione delle eventuali modifiche la grafica vettoriale essendo definita attraverso equazioni matematiche è indipendente dalla risoluzione per spiegarsi meglio prendendo un immagine vettoriale grande 2x2 pixel e aumentando la risoluzione fino a 1024x768 si otterrà una immagine che ha la stessa definizione di quando era 2x2 tale sistema di descrizione delle informazioni grafiche presenta inoltre l indubbio vantaggio di una maggiore compressione dei dati in pratica una immagine vettoriale occuperà molto meno spazio in termini di memoria e/o supporto di memorizzazione ma la definizione del colore è inferiore colori piatti in conclusione · per la foto di un paesaggio o di un tramonto è preferibile un formato raw · per un utilizzo di tipo cartografico è preferibile un formato vettoriale ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 10

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immagine bpm a 32 bit 14,40 mbyte immagine bmp a 16 bit 4,80 mbyte ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 11

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immagine png 6,91 mbyte immagine gif 1,22 mbyte 12 ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc

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esempio di immagine vettoriale immagine originale http it.wikipedia.org/wiki/grafica_vettoriale immagine vettoriale ingrandita 8 volte http it.wikipedia.org/wiki/grafica_vettoriale immagine raster ingrandita 8 volte http it.wikipedia.org/wiki/grafica_vettoriale 1.0.3 linguaggi il linguaggio è un sistema di comunicazione esclusivo dell uomo e costituisce una componente essenziale della vita quotidiana rappresentando il più comune mezzo di interazione tra le persone grazie ad esso è possibile trasmettere informazioni 2 comunicate mediante un sistema di simboli la sua localizzazione aerale e l evoluzione nel tempo ha portato allo sviluppo di diverse lingue che sono definite come linguaggio naturale il computer esegue solo i comandi impartiti in codice binario costituiti da una serie di 0 e di 1 che impegnano direttamente la circuiteria basata sulla logica booleana con cui è realizzato questo codice è detto linguaggio macchina il linguaggio macchina non è accessibile all uomo per questo sono stati messi a punto dei linguaggi intermedi comprensibili all uomo il cui codice è trasformato in linguaggio macchina per essere utilizzabile dal computer 2 le informazioni trasmesse sono solo una parte del prodotto terminale di un processo che elabora la percezione sensoriale i concetti i sentimenti e le emozioni le idee e i pensieri in un contenuto che implica la successione temporale ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 13

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1.0.3.1 definire la differenza tra linguaggio naturale e linguaggi di programmazione il linguaggio naturale al pregio dell espressività contrappone ambiguità interpretative e ridondanze nei significati il linguaggio macchina è l unico linguaggio capito dal computer strettamente correlato alla struttura dei circuiti risulta veloce nell esecuzione e potente nelle funzioni ma ha lo svantaggio di una difficile e lunga scrittura della sequenza di algoritmi programma e della loro messa a punto non essendo possibile realizzare dei traduttori dal linguaggio naturale al linguaggio macchina sono stati creati i linguaggi di programmazione che sono comprensibili sia all uomo che alla macchina tramite specifico traduttore essi descrivono gli algoritmi in modo rigoroso usando un espressività paragonabile a quella dei linguaggi naturali 1.0.3.2 distinguere il ruolo dei connettivi logici not and or nell informatica un connettivo o operatore logico è quell operazione che instaura fra due enunciati a e b una qualche relazione che dia origine ad un terzo enunciato c il valore di c espresso nei valori vero o falso dipende dai valori di a e di b ed alla tipologia dell operatore tipologie di operatori logici ovvero la logica di boole il collegamento concettuale tra i circuiti digitali binari e la logica matematica è rappresentato dall algebra di boole 3 la logica booleana è la base teorica per la progettazione dei circuiti per gli elaboratori digitali essa include un insieme di operazioni per manipolare le variabili logiche booleane la variabile booleana e le tre operazioni fondamentali la variabile booleana è un entità che può assumere solo due valori distinti ed arbitrari vero/falso alto/basso 1/0 con le operazioni della logica di boole si trasformano una o più variabili booleane producendo altre variabili il cui valore dipende dai valori delle variabili originali ciascuna operazione è caratterizzata da una tabella detta tabella di verità che indica i valori risultanti da tutte le combinazioni delle variabili di input operazione di negazione not l operazione not ha una variabile di input ed una variabile di output il valore della variabile di output è l opposto di quella di input 3 1 0 0 1 george boole lincoln 2 novembre 1815 ­ ballintemple 8 dicembre 1864 è stato un matematico e logico britannico ed è considerato il fondatore della logica matematica la sua opera influenzò anche settori della filosofia ecdl modulo 1 ­ concetti base dell itc 14

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