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Un pomeriggio senza far niente. E così mi son divertito ad unire l’utile di dare alla rete dei piccoli appunti sui Database (e ripetere per l’interrogazione di domani) e il dilettevole nell’impostare la spiegazione in modo differente dal libro scolastico, dalla dispensa del caro Ermes e dalla dispensa (se così la possiamo definire) di Barbara.

[Le dispense sul DAC e ADC spero di inserirle a breve… devo aspettare che Claudia mi passi le immagini e le pubblico!]

ATTENZIONE: Perdonatemi gli errori grammaticali e le frasi forse non troppo chiare, ma l’ho scritta tutta d’un botto e non avevo voglia di rileggerla! Negli argomenti trattati (Database, DBMS, Modello Entità-Relazione, Modello Relazionale, e gli operatori relazionali) in alcuni casi non ho trattato tutti gli aspetti e/o le caratteristiche, pertanto vi invito a fare riferimento anche ad altri testi (es wikipedia).

DEFINIZIONE

Un Database è una base di dati che, a differenza di un semplice archivio, è organizzato per ridurre i tempi sulla gestione dei dati ed evitare ridondanze.

CREAZIONE DI UN DATABASE

La creazione di un Database generalmente avviene in tre fasi:

• Modello concettuale: In questa fase si rappresentano i dati astrattamente. Tra i modelli concettuali più diffusi troviamo il Modello E-R (Modello Entity Relationship) che va a rappresentare i dati con un alto livello di astrazione, ed anch’esso si divide in tre fasi:
  • Individuazione delle entità, ovvero delle classi di oggetti ed esistenza autonoma e di interesse per la base di dati.
  • Individuazione degli attributi delle entità, cioè delle caratteristiche che contraddistinguono la classe di oggetti e chesono di interesse per la base di dati.
  • Individuazione delle relazioni quantitative tra le entità. I casi possibili sono di uno ad uno (1 a 1), uno a molti (1 a N) e molti a molti (N a M).

• Modello logico: In questa seconda fase si trasforma la rappresentazione dei dati nel modello concettuale in tabelle. Adoperando il Modello E-R nella fase precedente, utilizziamo il Modello Relazionale che crea le tabelle in base al rapporto esiste tra le entità:
  • Se il rapporto è di uno ad uno si crea una tabella che avrà per colonne tutti gli attributi di entrambe le entità messe a relazione.
  • Se il rapporto è di uno a molti si crea una tabella per ogni
    entità, con le colonne che rappresentano rispettivamente gli attributi
    delle entità. Inoltre si aggiunge una nuova colonna in entrambe le
    tabelle: in quella che sta nel rapporto ad uno viene chiamata Chiave Primaria, e sarà un nuovo carattere univoco dell’entità; nella tabella che sta nel rapporto ad N viene chiamata Chiave Primaria Esterna, perchè qui verrà riportata la Chiave Primaria dell’istanza a cui è legata.
  • Se il rapporto è di molti a molti, come nel caso precendente, si
    crea una tabella per ogni entità, con le colonne che rappresentano
    rispettivamente gli attributi delle entità. Inoltre si crea una terza
    tabella composta da due Chiavi Primarie Esterne, che saranno le due Chiavi Primarie delle due istanze messe in relazione.

• Modello fisico: In questa fase si creano fisicamente le tabelle del database, generalmente tramite dei software DBMS (DataBase Management System).

DBMS (DataBase Management System)

I software DBMS, come detto precedentemente, si occupano della creazione e della gestione dei database attraverso delle funzioni, che vengono divise in quattro categorie:

• Data Manipulation Language: per la gestione dei dati (selezione, inserimento, modifica, eliminazione).
• Data Definition Language: per la gestione della struttura dei dati e dei relativi permessi da attribuire agli utenti.
• Data Control Language: per la gestione dei permessi per qualsiasi tabella e/o operazione agli utenti che lavorano con il database.
• Data Media Control Language: per la gestione delle memorie di massa dove esiste il database.

Ciascuna di queste categorie per svolgere le proprie funzioni adopera un proprio linguaggio indipendente. Tuttavia esiste l’SQL (Structure Language System), un linguaggio che include tutte le funzioni di queste quattro categorie, che vengono chiamati operatori. Nel Data Manipulation Language gli operatori prendono il nome di operatori relazionali e quelli principali sono:

• SELECT, per selezionare dei dati
• INSERT INTO, per inserire dei dati
• UPDATE, per modificare dei dati
• DELETE, per cancellare dei dati

Per commenti, suggerimenti e correzioni scrivetemi pure! 😉

I SEGNALI

Un’onda è una perturbazione che si propaga in un mezzo o nel vuoto. Il suo studio ne ha reso possibile l’applicazione in diversi campi. Uno di questi è l’informatica, che sfrutta le onde (chiamate segnali) per la trasmissione di dati.
I segnali percorrono uno spazio in un determinato tempo e sono quindi funzione dello spazio e del tempo.

Classificazione
E’ possibile classificare i segnali in due grandi categorie:

• periodici: che nel variare del tempo, assumono ciclicamente sempre le stesse caratteristiche.

• aperiodici (non periodici): non assumono un andamento ciclico e per poterli studiare, e quindi utilizzare, vengono scomposti in frammenti.

Caratteristiche
Le caratteristiche fondamentali di un segnale sono l’ampiezza, il periodo e la fase dalle quali si possono ricavare la frequenza e la velocità angolare.

L’ampiezza (indicata con A) è il modulo del valore massimo che può assumere il segnale.

Il periodo (indicato con T) è il tempo necessario al segnale per completare un ciclo completo.

La fase (indicata con φ [fi]) è il valore che assume il segnale all’inizio di ogni ciclo.

La velocità angolare (indicata con ω) è la velocità della sinusoide nell’attraversare lo spazio. Essa quindi è uguale 2π/T o 2πf.

La frequenza (indicata con f) è l’inverso del periodo, che rappresenta il segnale nel dominio delle frequenze. Le sue rappresentazioni sugli assi cartesiani (con l’ampiezza o la fase sull’asse delle ascisse e la frequenza sull’asse delle ordinate) vanno a formare un segmento di retta chiamata riga spettrale. Essi prendendo rispettivamente il nome di Spettro delle ampiezza e Spettro della fase.

Concludendo la descrizione matematica di un segnale è f(x)=Asin(2π/T+φ) oppure f(x)=Asin(ωt+φ). 

LA TRASFORMATA DI FOURIER

La rappresentazione di una funzione periodica come somma di funzioni periodiche è detta serie di Fuorier. Espressa matematicamente assume la seguente forma: 

dove:

• C0 è il cofficiente fondamentale di Fourier pari a

• Ck sono i multipli del coefficiente fondamentale di Fourier pari a

• fk sono i multipli della frequenza fondamentale, cioè della frequenza del segnale in esame.
• φk sono i multipli della fase fondamentale, cioè della fase del segnale esaminato.

Ciò ci permette quindi di scomporre un segnale, e quindi un’informazione, in tutte le sue componenti dette armoniche.

Un esempio dell’applicazione pratica di questo concetto lo troviamo nella riproduzione di brani musicali, dove il segnale del suono è composto da una solo segnale composto da diverse sinusoidi che rappresentano il suono di ogni singolo strumento.

GLI SPETTRI E LA TRASFORMATA DI FOURIER

Considerando oggetto della trasformata di Fourier gli spettri di un segnale, nella sua rappresentazione troviamo una serie di righe spettrali distanziate da Fk, multiplo della frequenza fondamentale.

Aumentando il periodo, la frequenza diminuisce e righe spettrali si avvicinano tra di loro. Ipotizzando di far tendere il periodo all’infinito (e quindi ipotizzando un segnale aperiodico) la sua frequenza tenderà a zero, fondendo le rette in una linea continua.

SEGNALI CANONICI

I segnali canonici sono forme d’onda elementari (detti segnali di prova) dalla cui combinazione lineare si possono ottenere segnali più complessi.
I principali sono: l’impulso di Dirac, la funzione Gradino Unitario, la funzione Rampa Unitaria, la funzione Rampa Parabolica e i segnali seno e coseno

L’impulso di Dirac imp(t) è uguale a:

La funzione Gradino Unitario sca(t) è uguale a:

La funzione Rampa Unitaria ram(t) è uguale a:

La funzione Rampa Parabolica par(t) è uguale a:

DA ANALOGICO A DIGITALE: IL CAMPIONAMENTO

Per analogico si intende un segnale che può assumere un numero infinito di valori. Al contrario, per digitale si intende un segnale che può assumere solo un numero discreto di valori. Il campionamento ci permette di convertire un segnale da analogico a digitale attraverso il teorema di campionamento di Shennon, che mette in relazione la velocità di campionamento e la velocità di cambiamento dell’evento da campionare, al fine di poter riprodurre con completezza tutti i cambiamenti. Con l’equazione fc ≥ 2f il teorema di Shennon afferma che la frequenza di campionamento deve essere almeno il doppio della massima frequenza dell’evento da campionare, per evitare una sovrapposizione dei segnali campionati detta aliasing.
Ecco due esempi: nel primo troviamo un segnale che rispettando il teorema di Shennon è campionato correttamente, al contrario del secondo.

Un esempio possono essere i cartoni, per la cui realizzazione vengono prima disegnati i "campioni", i quali, proiettati o trasmessi in rapida successione, generano il movimento. Un campionamento troppo lento non può permettere di riprodurre adeguatamente il movimento (come nei cartoni animati di bassa qualità, nei quali sono realizzati pochi campioni che generano l’effetto di movimenti a scatti).

Per commenti, suggerimenti e correzioni scrivetemi pure! 😉