manuale cremonese INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI INFORMATICA TELECOMUNICAZIONI Per i Nuovi Tecnici a indirizzo DISCIPLINE PROPEDEUTICHE

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1 manuale cremonese INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI Seconda edizione Per i Nuovi Tecnici a indirizzo Informatica e Telecomunicazioni DISCIPLINE PROPEDEUTICHE INFORMATICA TELECOMUNICAZIONI

2 III PREFAZIONE La seconda edizione del manuale Cremonese di Informatica e Telecomunicazioni è stata rivista e ampliata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici dell indirizzo Informatica e Telecomunicazioni. Un unico volume raccoglie ora le discipline propedeutiche e le trattazioni specialistiche. La prima parte Propedeutica contiene argomenti che dovrebbero essere già acquisiti ma che si è ritenuto utile riproporre nelle linee essenziali, per consentire sempre allo studente una agevole e rapida consultazione. La sezione è stata aggiornata e in alcuni casi profondamente rivista (Fisica, Chimica, Matematica) per rendere la trattazione dei contenuti coerente con le attuali indicazioni ministeriali sulle materie di insegnamento: si è ritenuto utile aggiungere non solo specifici approfondimenti (Statistica, Matematica finanziaria, Sicurezza nei luoghi di lavoro, Qualità nel contesto industriale) ma anche discipline affini all Informatica e alle Telecomunicazioni come Elettrotecnica, Elettronica analogica, Elettronica digitale, Microprocessori e microcontrollori. Nelle due sezioni specialistiche si è privilegiata invece la componente disciplinare caratterizzante ciascuna articolazione, al fine di rendere questo strumento davvero utile per l Esame di Stato. La sezione di Informatica è ora introdotta da capitoli sulla Codifica dell informazione e sull Architettura dei sistemi di elaborazione e sono stati ampiamente ripensati e aggiornati anche in termini didattici i tre temi fondamentali della Programmazione di rete, della Gestione dei dati con database e del linguaggio PHP nel capitolo dedicato alle Tecnologie web lato server, grazie soprattutto al ricchissimo corredo di tabelle ed esempi di codice. I docenti apprezzeranno anche l inserimento dei capitoli riguardanti i Sistemi operativi, la Programmazione concorrente e una panoramica sulle Normative relative allo sviluppo del software accanto ad argomenti come Linguaggio XML, Tecnologia.NET e linguaggio C#, e al sensibilissimo tema della Sicurezza informatica delle tecnologie di rete. Sono poi stati scritti nuovi capitoli per quegli argomenti che negli ultimi anni hanno assunto particolare importanza, dai Web service, alla Programmazione di App per dispositivi con sistema operativo Android, sino alle Tecnologie web lato client (HTML5, CSS3 e JavaScript), capitoli che hanno in questa nuova edizione uno specifico e significativo approfondimento. Rivista, con particolare attenzione all uso didattico, anche la sezione di Telecomunicazioni, dove si è reso indispensabile dare atto dei moltissimi aggiornamenti tecnologici intervenuti negli ultimi anni in particolare per le Reti di nuova generazione, i Data center, i sistemi di accesso alla rete e quelli di tipo cellulare per la comunicazione in mobilità. L editore desidera ringraziare i curatori scientifici e didattici della collana: in particolare Antonino Liberatore per la grande esperienza della manualistica Cremonese messa a disposizione; Licia Marcheselli per i continui consigli sulla didattica e sulle prospettive dell insegnamento per i Nuovi Tecnici; Giovanni Naldi per la supervisione scientifica e il controllo dell aggiornamento. Per questo volume desidera inoltre ringraziare Marco Lino Ferrario, Giorgio Meini, Fiorenzo Formichi e Onelio Bertazioli per la cura scientifica e didattica delle due sezioni specialistiche. Un ringraziamento infine a tutti i collaboratori, citati nella tavola degli autori, provenienti da Università, Aziende, Enti di formazione e Istituti tecnici, per il grande impegno profuso. Marzo 2015 l Editore

3 IV AUTORI Angeletti Laura Disegno tecnico Ara Gabriele Programmazione di App per dispositivi con sistema operativo Android Baldon Eljenne Data center Bandini Massimiliano Sicurezza nei luoghi di lavoro Baroncelli Marco Sistemi di acquisizione dati e sensori Bertazioli Onelio Richiami di nozioni fondamentali Segnali Decibel S/N, rumore, distorsioni e interferenze Portanti fisici Fibre ottiche Portante radio Tecniche di modulazione analogiche Digitalizzazione dei segnali analogici Sistemi di acquisizione dati e sensori Caratteristiche generali dei sistemi digitali e dati Tecniche di trasmissione per segnali digitali Introduzione alle reti e reti a commutazione di circuito Reti a commutazione di pacchetto Reti locali cablate e wireless Architettura e configurazione delle reti IP Reti geografiche e sistemi di accesso remoto Reti di nuova generazione Sistemi per la comunicazione in mobilità Borchi Emilio Fisica Cabrucci Andrea Unità di misura Carfagni Monica Disegno tecnico Autocad 2D Carrara Gianfranco Disegno tecnico Cavalli Camilla Disegno tecnico Cavalli Maria Adelaide Disegno tecnico Citti Paolo Sicurezza nei luoghi di lavoro Qualità nel contesto industriale Dapporto Paolo Chimica Ferrario Marco Lino Tecnologie informatiche Codifica dell informazione Reti logiche Architettura dei sistemi di elaborazione Strutture dati e algoritmi Linguaggi di programmazione Tecniche di progettazione Programmazione orientata agli oggetti Sistemi operativi Programmazione concorrente Formichi Fiorenzo Gestione di dati con database Tecnologie web server-side Fusi Daniele Tecnologia.NET e linguaggio C# Giorgetti Alessandro Qualità nel contesto industriale Guidi Paolo Principi di economia e matematica finanziaria Disegno elettrico ed elettronico Sistemi di acquisizione dati e sensori Laffi Maria Cristina Disegno tecnico Lamborghini Stefano Disegno tecnico Liberatore Antonino Complementi di matematica Disegno elettrico ed elettronico Elettrotecnica Elettronica analogica Lorusso Nicola Elettronica digitale Microprocessori e microcontrollori Sistemi di acquisizione dati e sensori Manetti Stefano Elettronica analogica Marcheselli Licia Matematica Complementi di matematica Statistica e calcolo delle probabilità Marini Mauro Matematica Complementi di matematica Statistica e calcolo delle probabilità Martini Pietro Elettronica analogica Meini Federico Tecnologie web client-side Meini Giorgio Programmazione di rete Mirandola Stefano Microprocessori e microcontrollori Elettronica analogica Monti Michele Elettrotecnica Naldi Giovanni Unità di misura Nesi Stefania Chimica Ollari Paolo Normative relative allo sviluppo del software Sicurezza informatica delle tecnologie di rete Servizi di rete Paganini Marco Reti a commutazione di pacchetto Architettura e configurazione delle reti IP Reti geografiche e sistemi di accesso remoto Reti di nuova generazione Pallante Piero Fisica Parretti Chiara Qualità nel contesto industriale Patelli Stefano Principi di economia e matematica finanziaria Pezzi Mario Elettrotecnica Poggi Marco Unità di misura Disegno tecnico Soldani Jacopo Linguaggio XML Web Service Tortoli Piero Elettronica analogica Volpe Yary Autocad 2D

4 V INDICE GENERALE DISCIPLINE PROPEDEUTICHE 1 MATEMATICA 1. GEOMETRIA Formulario di geometria euclidea Geometria analitica nel piano Geometria analitica nello spazio RICHIAMI DI ALGEBRA DEGLI INSIEMI Principali operazioni Principali relazioni Proprietà di relazioni e operazioni Principio di dualità Teorema di De Morgan Operatori funzionalmente completi Introduzione all algebra di Boole STRUTTURE ALGEBRICHE Gruppo Campo Spazio vettoriale Applicazioni lineari POTENZE DI NUMERI RADICALI E OPERAZIONI SU DI ESSI LOGARITMI DI NUMERI POLINOMI Generalità Regola di Ruffini Massimo comune divisore Fattorizzazione Relazioni tra coefficienti e radici EQUAZIONI E DISEQUAZIONI DI I E II GRADO Identità ed equazioni Disequazioni TRIGONOMETRIA Le funzioni goniometriche Le equazioni goniometriche Trigonometria piana Risoluzione delle figure piane NUMERI COMPLESSI Definizione Forma algebrica Forma trigonometrica Forma esponenziale e formule di Eulero Radici FUNZIONI REALI Generalità Grafici di funzioni elementari Funzioni algebriche Funzioni razionali Funzioni monotone Funzione composta Funzione inversa Limiti Teoremi sui limiti Limiti notevoli Infinitesimi e infiniti Funzioni continue CALCOLO DIFFERENZIALE Derivate Regole di derivazione Derivate di funzioni elementari Derivata di funzione composta Teoremi sulle funzioni derivabili Massimi e minimi Forme indeterminate Derivate successive CALCOLO INTEGRALE Primitive Regole di integrazione Integrazione di funzioni razionali Integrale definito: definizione e proprietà Tavola di integrali definiti SERIE Successioni Teoremi sui limiti Serie numeriche Criteri di convergenza Somma e prodotto di due serie Serie di potenze Serie di Taylor Sviluppi di funzioni elementari EQUAZIONI DIFFERENZIALI Equazioni differenziali del primo ordine Equazioni differenziali lineari Equazioni lineari a coefficienti costanti Sistemi lineari COMPLEMENTI DI MATEMATICA 1. MATRICI E SISTEMI LINEARI Matrici Determinante Proprietà del determinante Operazioni tra matrici Matrice inversa e matrice aggiunta Matrice esponenziale Autovalori e autovettori Sistemi lineari CRITERIO DI HURWITZ STABILITÀ DI UNA EQUAZIONE DIFFERENZIALE FUNZIONI DI PIÙ VARIABILI Derivate parziali... 60

5 VI Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI 4.2. Derivata di funzione composta Analisi vettoriale Derivata direzionale Funzioni implicite Massimi e minimi Derivazione e integrazione Curve e integrale curvilineo ANALISI COMPLESSA Funzioni elementari Funzioni analitiche Integrale Serie di Taylor e di Laurent Singolarità Residui Funzioni reali positive FUNZIONI DI BESSEL Gamma euleriana Funzioni di Bessel ANALISI DI FOURIER Sviluppo in serie di Fourier di funzioni periodiche Forma complessa dello sviluppo in serie di Fourier L integrale e la trasformata di Fourier TRASFORMATA DI LAPLACE Generalità Definizione di trasformata di Laplace Trasformata inversa Proprietà della trasformata Scomposizione in fratti semplici (frazionamento parziale). Trasformata inversa Teorema del valore iniziale Teorema del valore finale Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali TRASFORMATA ZETA (Z) Premessa Definizioni Esempi di trasformata Z Proprietà della trasformata Z Convoluzione discreta Trasformata inversa Risoluzione di equazioni alle differenze STATISTICA E CALCOLO DELLE PROBABILITÀ CALCOLO COMBINATORIO Permutazioni semplici Disposizioni semplici Combinazioni semplici. Binomio di Newton Disposizioni con ripetizione Combinazioni con ripetizione Permutazioni con ripetizione. Polinomio di Leibnitz STATISTICA Popolazione, carattere, frequenza I dati statistici Gli indici di posizione centrale Gli indici di variabilità I rapporti statistici L interpolazione statistica La dipendenza, la regressione e la correlazione CALCOLO DELLE PROBABILITÀ Gli eventi La concezione classica della probabilità La concezione statistica della probabilità La concezione soggettiva della probabilità L impostazione assiomatica della probabilità La probabilità della somma logica di eventi La probabilità condizionata La probabilità del prodotto logico di eventi Il problema delle prove ripetute Il teorema di Bayes I giochi aleatori Le variabili casuali discrete e le distribuzioni di probabilità I valori caratterizzanti una variabile casuale discreta Le distribuzioni di probabilità di uso frequente Le variabili casuali standardizzate Le variabili casuali continue STATISTICA INFERENZIALE La popolazione e il campione I parametri della popolazione e del campione La distribuzione della media campionaria Particolari distribuzioni campionarie Gli stimatori e le loro proprietà La stima puntuale La stima per intervallo della media La stima per intervallo della differenza fra due medie La stima per intervallo di una percentuale La verifica delle ipotesi TEORIA DEGLI ERRORI Generalità Misurazioni eseguite con lo stesso grado di precisione Misurazioni eseguite con diverso grado di precisione Misurazioni indirette e propagazione degli errori UNITÀ DI MISURA 1. GENERALITÀ GRANDEZZE FONDAMENTALI E RELATIVE UNITÀ MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI Esempi di applicazione Uso delle unità SI e dei loro multipli e sottomultipli GRANDEZZE FISICHE E UNITÀ DI MISURA TABELLE DI CONVERSIONE IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE DELLE UNITÀ DI MISURA Premessa Note esplicative FISICA 1. VETTORI Grandezze scalari e vettoriali Somma e differenza di due vettori Prodotto scalare Prodotto vettoriale CINEMATICA Cinematica del punto materiale Cinematica del corpo rigido STATICA

6 INDICE GENERALE VII 3.1. Le forze Forze elastiche, forza peso, forze di attrito Condizioni per l equilibrio DINAMICA Principio di inerzia e sistemi di riferimento inerziali Secondo principio della dinamica per un punto materiale Quantità di moto di un punto materiale Lavoro di una forza e potenza Energia potenziale ed energia cinetica Conservazione dell energia meccanica Principio di azione-reazione e dinamica dei sistemi Dinamica del corpo rigido Gravitazione universale Moti armonici e periodici Problemi di urto PROPRIETÀ MECCANICHE DEI SOLIDI FLUIDI Pressione Statica dei fluidi Statica dell atmosfera Legge di Boyle e Mariotte Dinamica dei fluidi TERMODINAMICA Temperatura Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi Equazione di stato Calore Cambiamenti di stato Trasmissione del calore Primo principio della termodinamica Secondo principio della termodinamica CAMPO ELETTRICO La carica elettrica e le sue proprietà La Legge di Coulomb Campo elettrico e potenziale elettrico Corrente elettrica e leggi di Ohm CAMPO MAGNETICO Induzione elettromagnetica OTTICA Caratteristiche della radiazione luminosa Ottica geometrica Ottica fisica ONDE Generalità sulle onde Velocità di propagazione delle onde Energia trasportata dalle onde Interferenza Onde stazionarie Battimenti Onde sonore ed Effetto Doppler CHIMICA 1. CHIMICA GENERALE, INORGANICA E ORGANICA Atomo e sistema periodico degli elementi Legame chimico e composti chimici Reazioni chimiche e stechiometria Equilibri chimici L energia e la velocità di reazione Ossidoriduzioni e Elettrochimica Chimica nucleare Chimica inorganica Chimica organica TECNOLOGIE INFORMATICHE 1. RAPPRESENTAZIONE NUMERICA DELL INFORMAZIONE Le macchine e le informazioni Sistemi di numerazione Codifiche binarie STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE Introduzione ai sistemi di elaborazione Strutture di memorizzazione dei dati Comunicazione fra elaboratori PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI Windows Linux Android Mac OS X Altri sistemi operativi per dispositivi mobili PRINCIPALI APPLICAZIONI Wordprocessor Fogli elettronici Visual Basic for Applications Presentazioni Altre applicazioni DISEGNO TECNICO 1. NORME FONDAMENTALI Formato dei fogli Tipi e grossezza delle linee Scale di rappresentazione Requisiti generali per la scrittura COSTRUZIONI GEOMETRICHE Divisione di segmenti e di angoli Ovali e ovoli Le curve coniche Ellissi Parabole Iperboli PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE Rappresentazione in proiezione ortogonale Rappresentazione in proiezione assonometrica Gli elementi fondamentali dell assonometria Sezioni Tratteggi Particolarità di rappresentazione Quotatura Complessivi AUTOCAD 2D 1. INTRODUZIONE AMBIENTE DI LAVORO IMMISSIONE DEI COMANDI IMMISSIONE DI COORDINATE CREAZIONE, ORGANIZZAZIONE E VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO Inizio di un nuovo disegno Unità e formato dell unità di disegno Layer Spazio modello e spazio carta Strumenti per la visualizzazione STRUMENTI DI DISEGNO STRUMENTI DI MODIFICA

7 VIII Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI 8. BLOCCHI QUOTE E TESTI Quote Stili di quota Testi Stili di testo PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA 1. PRINCIPI DI ECONOMIA Bisogni, beni, utilità La produzione Il mercato La moneta Caratteristiche della moneta IMPRESA, AZIENDA E SOCIETÀ Enti economici Impresa Azienda Società Organizzazione dell impresa Fine dell impresa Utile dell impresa CAPITOLATI E PREVENTIVI Contratto Capitolati Preventivi MATEMATICA FINANZIARIA Interesse semplice Interesse composto Interesse convertibile Mutui Riparti SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO: STRUMENTI E METODI PER L ANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI 1. INTRODUZIONE DEFINIZIONI VALUTAZIONE DEI RISCHI MODALITÀ DI VALUTAZIONE DEI RISCHI PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI STIMA DEI RISCHI MISURE DI TUTELA PROCEDURE STANDARDIZZATE PER PICCOLE E MEDIE IMPRESE DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE QUALITÀ NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1. DEFINIZIONE DI QUALITÀ INNOVATORI DELLA QUALITÀ STORIA DELLA QUALITÀ NASCITA DELLE NORME ISO ITER DI CERTIFICAZIONE DEFINIZIONE DEI REQUISITI E ANALISI DEL CLIENTE COSTI DELLA NON-QUALITÀ APPROCCIO PER PROCESSI I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITÀ Il diagramma causa-effetto La stratificazione dei dati Le schede di controllo Istogramma I diagrammi di correlazione Diagramma di Pareto CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITÀ La capacità di processo Le carte di controllo DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1. SEGNI GRAFICI Segni grafici secondo le Norme CEI Tracciamento dei segni grafici Segni grafici per diagrammi di flusso Segni grafici secondo le Norme MIL Segni grafici per impianti pneumatici e oleoidraulici CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI ELETTROTECNICA 1. ELETTROSTATICA Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) Campo elettrico Linee di forza Intensità di campo elettrico Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Tensione elettrica Teorema di Gauss. Densità superficiale Capacità Condensatore Rigidità dielettrica Energia immagazzinata da un condensatore carico CORRENTI CONTINUE Corrente elettrica e densità di corrente Resistenza e resistività Conduttanza e conduttività Legge di Ohm Caduta di tensione Circuito elettrico Convenzioni di segno Ordini di grandezza Bipoli elettrici Tipologie di generatori reali Circuiti in corrente continua Carica e scarica del condensatore Dualità e analogie Energia. Potenza. Legge di Joule Rendimento Quadripoli CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI Magneti naturali Induzione magnetica Isteresi magnetica Legge della circuitazione di Ampere Applicazione della legge di Ampere al solenoide Flusso del vettore B e teorema di Gauss Flusso del vettore B attraverso una superficie non chiusa Tensione magnetica o forza magnetomotrice Circuiti magnetici Legge di Faraday-Neumann. Legge di Lenz Autoinduzione. Legge di Ohm per i circuiti induttivi in regime variabile

8 INDICE GENERALE IX Collegamento in serie e in parallelo di induttanze Espressioni del coefficiente di autoinduzione Mutua induzione Energia connessa con i campi magnetici Espressione del coefficiente di mutua induzione Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra bipoli induttivi e capacitivi Forza portante di un elettromagnete F.e.m. indotta in un conduttore di lunghezza l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocità v Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I Azioni elettrodinamiche Correnti di Foucault SEGNALI E FORME D ONDA Generalità Caratteristiche generali dei segnali Segnali di uso più frequente ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE Generalità Bipoli puramente resistivi Bipoli puramente induttivi Bipoli puramente capacitivi Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie Ammettenza Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e delle reti in regime sinusoidale Potenza in regime sinusoidale Rifasamento Potenza complessa. Teorema di Boucherot. Potenza deformante Circuiti risonanti Adattamento di carico Adattamento d impedenza nei circuiti risonanti parallelo APPENDICE SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE ELETTRONICA ANALOGICA 1. AMPLIFICATORI A TRANSISTOR DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti e integrati Circuiti equivalenti elettrici CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI Circuito equivalente per i transistor bipolari Circuito equivalente dei transistor a effetto di campo RETI DI POLARIZZAZIONE Generalità Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT Polarizzazione dei circuiti integrati lineari Polarizzazione del JFET ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA REAZIONE NELL ANALISI E NEL PROGETTO DEGLI AMPLIFICATORI Effetti della retroazione ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI STABILITÀ DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI Generalità AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA AMPIEZZA Amplificazione di piccoli segnali nel campo delle basse frequenze Amplificazione dei segnali nel campo delle radiofrequenze AMPLIFICATORI OPERAZIONALI Introduzione Amplificatore operazionale ideale Amplificatore operazionale reale Configurazioni circuitali di base Regole per l analisi semplificata Comportamento dell A.O. a frequenze elevate Compensazione in frequenza Compensazione della corrente di polarizzazione e della tensione di offset Comportamento dell A.O. per grandi segnali APPLICAZIONI LINEARI DEGLI A.O Amplificatori differenziali Sommatori Convertitore corrente-tensione Convertitori tensione-corrente Amplificatori di corrente Integratore Derivatore Amplificatori in corrente alternata Generatori di tensione continua Generatori di corrente continua APPLICAZIONI NON LINEARI DELL A.O Raddrizzatore di precisione Amplificatore logaritmico COMPARATORI E LIMITATORI Comparatore Rivelatore del passaggio per zero Trigger di Schmitt Limitatori di tensione FILTRI ELETTRONICI Quadripoli lineari FILTRI PASSIVI Filtri RC e RL (1 ordine) Filtri RLC (2 ordine) FILTRI ATTIVI Filtri attivi del 1 ordine Filtri attivi del 2 ordine Filtri attivi VCVS Filtro VCVS passa basso Filtro VCVS passa alto Filtri a reazione multipla passa banda Filtri attivi universali (a variabili di stato) Filtri universali integrati Filtri attivi di ordine superiore OSCILLATORI Prestazioni CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA FREQUENZA DI TIPO RC Oscillatore a ponte di Wien Oscillatore a T-pontato Oscillatori a sfasamento OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA Oscillatori a quarzo

9 X Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI 22. GENERATORI DI SEGNALE Generatore d onda quadra Generatore d onda triangolare Circuiti integrati temporizzatori ELETTRONICA DIGITALE 1. SISTEMI DI NUMERAZIONE Definizioni PORTE LOGICHE Definizioni Logica positiva e negativa Porte logiche elementari Porte logiche universali Porte XOR e XNOR Porte logiche speciali Gating dei segnali digitali CIRCUITI COMBINATORI Sintesi di circuiti combinatori Analisi di circuiti combinatori Itinerari e livelli CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI Definizioni Codificatore (encoder) Decodificatore (decoder) Multiplexer Demultiplexer Comparatore Generatore/rivelatore di parità Convertitore di codice Circuiti aritmetici LATCH E FLIP-FLOP Latch SR Il problema della corsa critica Flip-flop comandati su un fronte di clock Tecnica della commutazione sul fronte di clock Flip-flop pulse triggered Flip-flop data lock-out Flip-flop SR Flip-flop D Flip-flop JK Flip-flop T Ingressi asincroni Caratteristiche statiche e dinamiche REGISTRI Classificazione e caratteristiche Registri a scorrimento (shift register) Registri di memoria CONTATORI Caratteristiche e classificazione Contatori asincroni Contatori asincroni con modulo M < 2 n Limiti di funzionamento dei contatori asincroni Contatori sincroni Contatori sincroni con M < 2 n Limiti di funzionamento dei contatori sincroni Confronto tra contatori sincroni e asincroni Contatori a più decadi Contatori come divisori di frequenza Contatori integrati MSI TTL e CMOS MEMORIE Caratteristiche e classificazione Memorie a lettura e scrittura (RAM) RAM statica RAM dinamica Confronto tra SRAM e DRAM ROM ROM a maschera ROM programmabili Banco di memoria DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI PLD SPLD ASIC full custom ASIC semicustom Linguaggi di programmazione FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE Scale di integrazione degli integrati digitali Caratteristiche delle famiglie logiche Famiglia logica TTL Famiglia logica CMOS Famiglia logica BiCMOS Famiglia logica ECL Interfacciamento tra famiglie logiche SISTEMI DI NUMERAZIONE Sistema di numerazione binario Sistema di numerazione esadecimale Conversione tra sistemi di numerazione Rappresentazione dei numeri relativi nel sistema binario Le quattro operazioni nel sistema binario Somma algebrica con complemento a 1 e complemento a CODICI BINARI Definizioni Codici numerici Codici alfanumerici Codici a controllo di errore ALGEBRA DI BOOLE Definizioni Operazioni booleane elementari Teoremi, proprietà e regole Funzioni booleane Condizioni non specificate Operazioni universali Metodi di minimizzazione di una funzione booleana MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1. MICROPROCESSORI E LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Parametri e prestazioni Architettura dei microprocessori Linguaggio di programmazione Tecniche di indirizzamento Il microprocessore 8086/ Architetture parallele delle CPU Microprocessori vettoriali CISC e RISC MICROCONTROLLORI Il microcontrollore ARM Il microcontrollore Il microcontrollore PIC 16F84A ARDUINO Caratteristiche della scheda Arduino Uno Input e Output Sintassi del linguaggio C per Arduino

10 INDICE GENERALE XI 3.4. Informazioni generali sulla programmazione di Arduino Struttura di un programma (sketch) Le istruzioni fondamentali Lettura e scrittura di valori digitali sui pin Lettura di valori analogici sui pin Uscita analogica (PWM) sui pin digitali (3, 5, 6, 9, 10, 11) Strutture di controllo del flusso del programma Funzioni matematiche e trigonometriche Le funzioni Gli interrupt Le librerie INFORMATICA 18 CODIFICA DELL INFORMAZIONE 1. CODIFICA DEI NUMERI Virgola fissa e virgola mobile Riconoscimento e correzione di errori CODIFICA DELLE IMMAGINI Formati di file bitmap CODIFICA AUDIO E VIDEO Formati audio-video: MPEG Altri formati audio-video TECNICHE DI COMPRESSIONE RETI LOGICHE DEFINIZIONI RETI COMBINATORIE BISTABILI MACCHINE SEQUENZIALI Macchine sequenziali sincrone Macchine sequenziali asincrone ARCHITETTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE 1. ARCHITETTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE Architettura di von Neumann Architettura Harvard Evoluzioni del l architettura dei microprocessori CPU Architettura del set di istruzioni Tipi di istruzioni CISC e RISC Registri Pipeline BUS PERIFERICHE Porte di comunicazione Controller Periferiche di memorizzazione Dispositivi di I/O Schede INTERRUZIONI Interruzioni esterne Interruzioni interne Gestione delle interruzioni DMA MEMORIE Memoria cache Memoria virtuale UN ESEMPIO DI ARCHITETTURA REALE: ARCHITETTURA INTEL STRUTTURE DATI E ALGORITMI 1. INTRODUZIONE AGLI ALGORITMI E AI TIPI DI DATI TIPI DI DATI PRIMITIVI TIPI DI DATI DERIVATI Array Matrici Stringhe Record Strutture complesse Puntatori Liste Alberi Trasformazioni hash RICERCA DI DATI Ricerca sequenziale Ricerca binaria ORDINAMENTO DI DATI Ordinamento per inserimento Ordinamento per selezione Ordinamento per scambio a bolle Ordinamenti evoluti: shellsort Ordinamenti evoluti: quicksort COMPLESSITÀ DEGLI ALGORITMI LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE 1. LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE METODOLOGIE DI PROGRAMMAZIONE PARADIGMI DI PROGRAMMAZIONE STRUTTURE DI CONTROLLO SCOMPOSIZIONE FUNZIONALE: PROCEDURE E FUNZIONI Regole di visibilità Parametri e passaggio dei parametri Ricorsione COMPILATORI E INTERPRETI LINKER Formato ELF LINGUAGGI ASSEMBLATORI LINGUAGGIO C: LA LIBRERIA STANDARD assert.h ctype.h errno.h float.h limits.h locale.h math.h setjmp.h signal.h stdarg.h stddef.h stdio.h stdlib.h string.h time.h LINGUAGGIO C: ESEMPI D USO MACCHINE VIRTUALI Java Virtual Machine Framework.NET TECNICHE DI PROGETTAZIONE 1. CICLO DI VITA DEL SOFTWARE Modello a cascata Modello agile

11 XII Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI 2. METODOLOGIE DI PROGETTO Diagrammi di flusso Data flow diagrams Structured analysis and design technique Modello entità relazioni Unified modeling language PROGRAMMAZIONE ORIENTATA AGLI OGGETTI 1. PROGRAMMAZIONE A OGGETTI Classi e oggetti nel linguaggio C Classi e oggetti nel linguaggio Java EREDITARIETÀ Ereditarietà nel linguaggio C Ereditarietà nel linguaggio Java POLIMORFISMO Polimorfismo nel linguaggio C Polimorfismo nel linguaggio Java OVERLOADING Overloading nel linguaggio C Overloading nel linguaggio Java LINGUAGGIO C++: ESEMPI D USO Esempi di classi Gerarchie di ereditarietà Polimorfismo Gestione delle eccezioni LINGUAGGIO C++: TEMPLATE Template delle classi Template delle funzioni LIBRERIA STANDARD C La classe string Esempi relativi a stringhe Libreria standard iostream Esempi di I/O STANDARD TEMPLATE LIBRARY Contenitori Iteratori Algoritmi Esempi relativi ai contenitori LINGUAGGIO JAVA: ESEMPI D USO Gerarchie di ereditarietà Linguaggio Java: classi generiche Gestione delle eccezioni Classi relative alle stringhe La gestione dell I/O CONTENITORI DEL LINGUAGGIO JAVA Interfacce Implementazioni Algoritmi Esempi di collezioni JAVA SWING Java Swing: un esempio d uso SISTEMI OPERATIVI 1. INTRODUZIONE AI SISTEMI OPERATIVI Evoluzione storica dei sistemi operativi Funzioni e caratteristiche dei sistemi operativi Bootstrap Interfacce utente Tipologie di sistemi operativi Tipologie di elaborazione Introduzione ai processi File system Gestione della sicurezza ARCHITETTURA DEI SISTEMI OPERATIVI Architettura di Windows NT Architettura di Linux WINDOWS File System Windows Gestione degli utenti Gestione dell accesso alle risorse LINUX Boot File System Linux Gestione degli utenti Shell Comandi Linux GESTIONE DEI PROCESSI Schedulazione dei processi GESTIONE DELL INGRESSO E USCITA GESTIONE DELLA MEMORIA CENTRALE Memoria virtuale PROGRAMMAZIONE C IN AMBIENTE LINUX Funzioni API fondamentali di Linux PROGRAMMAZIONE C IN AMBIENTE WINDOWS Programmazione basata su User Interface Programmazione basata su console VIRTUALIZZAZIONE PROGRAMMAZIONE CONCORRENTE 1. COOPERAZIONE E SINCRONIZZAZIONE Blocco critico CONCORRENZA E SINCRONIZZAZIONE IN WINDOWS Processi e thread Sincronizzazione CONCORRENZA E SINCRONIZZAZIONE IN LINUX Processi e thread Sincronizzazione CONCORRENZA E SINCRONIZZAZIONE NEL LINGUAGGIO JAVA I thread in Java Condivisione di risorse fra i thread Sincronizzazione dei thread NORMATIVE RELATIVE ALLO SVILUPPO DEL SOFTWARE 1. SICUREZZA DEL SOFTWARE NELLE NORME ISO FRODE E CRIMINI INFORMATICI Legge n. 547/ RISERVATEZZA D.Lgs. n. 196/ Misure e prescrizioni: DPS PUBBLICA AMMINISTRAZIONE D.Lgs. 159/2006 (CAD) Firma elettronica La trasparenza LINEE GUIDA PER L ACCESSIBILITÀ DEI CONTENUTI WEB (WCAG) WCAG QUALITÀ DEL SOFTWARE NELLE NORME ISO 9001: Sistema di gestione della qualità ISO/IEC 12207: Ciclo di vita ISO/IEC 9126: qualità del software Metriche per il software: LOC Metriche per il software: numero ciclomatico Metriche per il software: Function Point Certificazioni e qualità

12 INDICE GENERALE XIII 28 GESTIONE DI DATI CON DATABASE 1. SISTEMI INFORMATIVI E SISTEMI INFORMATICI Aspetti intensionale ed estensionale dei dati File di dati e loro organizzazione DBMS e database Architettura logica di un sistema di gestione delle basi di dati Database e transazioni PROGETTAZIONE LOGICA DI UNA BASE DI DATI Diagrammi Entità/Relazioni IL MODELLO DEI DATI RELAZIONALE Normalizzazione di una base di dati relazionale ALGEBRA E OPERATORI RELAZIONALI LINGUAGGIO SQL Le query in SQL: il costrutto SELECT I comandi DML di SQL: INSERT, DELETE, UPDATE Tipi di dato gestiti da MySQL I comandi DDL di SQL: CREATE, ALTER, RENAME e DROP Trigger e stored procedure Gestione dei privilegi Accesso concorrente ai dati ACCESSO A UNA BASE DI DATI IN LINGUAGGIO JAVA CON JDBC Architettura client-server e API DataBase Connectivity Connessione a un DBMS e query SQL in linguaggio Java Classi CRUD in linguaggio Java Uso di oggetti RowSet Transazioni ACCESSO A UNA BASE DI DATI IN LINGUAGGIO C/C GEO-DATABASE E SISTEMI GIS GIS Tipi di dato spaziale Estensioni spaziali del linguaggio SQL LINGUAGGIO XML 1. EXTENSIBLE MARKUP LANGUAGE Concetti di base Entity reference Markup speciali Documenti XML ben formati Namespace MODELLARE DATI IN XML Document Type Definition XML Schema Definition ESTRARRE DATI DA DOCUMENTI XML L albero dei componenti di un documento XML Il linguaggio XPath Il linguaggio XQuery ELABORARE DOCUMENTI XML IN JAVA SAX DOM Validazione di documenti XML con JAXP JAXB SICUREZZA INFORMATICA DELLE TECNOLOGIE DI RETE 1. SICUREZZA INFORMATICA Crittografia a chiave simmetrica Crittografia a chiave asimmetrica Sintesi di messaggi Autenticazione Scambio della chiave Autenticazione asimmetrica Segretezza Firma digitale PROTOCOLLI PER LA SICUREZZA RADIUS Kerberos SSL/TLS HTTPS PROGRAMMAZIONE DI RETE 1. INTRODUZIONE ALLA PROGRAMMAZIONE DI RETE PROGRAMMAZIONE A LIVELLO DI SOCKET Gestione del protocollo UDP mediante socket Gestione del protocollo TCP mediante socket Server TCP concorrenti PROGRAMMAZIONE CLIENT/SERVER CON PROTOCOLLO HTTP Accesso a risorse web in linguaggio Java Esposizione di risorse web in linguaggio Java mediante Servlet SERVIZI DI RETE 1. CONFIGURAZIONE SERVIZI DI RETE DHCP DNS HTTP FTP NAT Firewall Proxy Posta elettronica Architettura del sistema di posta elettronica TECNOLOGIE WEB CLIENT-SIDE 1. INTRODUZIONE ALLE TECNOLOGIE WEB CLIENT-SIDE HTML Sintassi di base Testo, link, immagini e media Tabelle, liste e frame Layout e semantica Form CSS Sintassi Selettori e media query Proprietà comuni per regole CSS Box Model e layout della pagina JAVASCRIPT Linguaggio JSON e JSONP AJAX DOM Gestione degli eventi BOM API HTML TECNOLOGIE WEB SERVER-SIDE 1. TECNOLOGIE WEB SERVER SIDE Pagine web dinamiche Linguaggio PHP Le costanti

13 XIV Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI 1.4. Gli array Variabili correlate al web Funzioni Classi e oggetti Metodi magici overloading Metodi magici non overloading Gestione delle eccezioni Acquisizione dati da un form HTML Interazione tra pagine web Cookies e sessioni Accesso a database ospitati su DBMS My-SQL con mysqli PDO (PHP Data Objects) per l accesso a DBMS WEB SERVICE 1. INTRODUZIONE AI WEB SERVICE Definizione di web service Due tipologie di web service SOAP Struttura di un messaggio Comunicazione in SOAP WSDL Definizione di un interfaccia Sezione astratta di un interfaccia Sezione concreta di un interfaccia PROGRAMMAZIONE DI SERVIZI SOAP/WSDL CON JAX-WS Il modello JAX-WS Sviluppo di un servizio Invocazione di un servizio Riuso di servizi esistenti LA TECNOLOGIA REST Le risorse di rete Interfaccia di accesso alle risorse Servizi REST PROGRAMMAZIONE DI SERVIZI REST CON JAX-RS Il modello JAX-RS Sviluppo di un servizio Invocazione di un servizio Riuso di servizi PROGRAMMAZIONE DI APP PER DISPOSITIVI CON SISTEMA OPERATIVO ANDROID 1. INTRODUZIONE ALLO SVILUPPO DI APP PER DISPOSITIVI MOBILI CON SISTEMA OPERATIVO ANDROID STRUTTURA DI UNA APP PER SISTEMA OPERATIVO ANDROID Elementi costitutivi di una App Struttura del progetto di una App in linguaggio Java e rappresentazione delle risorse Manifest e distribuzione/rilascio di una App DEFINIZIONE DEL LAYOUT DELLE ACTIVITY IN CODICE JAVA E IN FORMATO XML Widget e layout Definire widget e layout nel codice Java Definire widget e layout in un file XML Relative layout CICLO DI VITA DI UNA ACTIVITY E INTERAZIONE CON L UTENTE Gestione del ciclo di vita di una activity Intercettazione degli eventi generati dall utente Alertdialog Menu COMUNICAZIONE TRA APP: INTENT ED EXTRA Lanciare una nuova activity mediante un intent registrato Lanciare una nuova activity mediante un intent temporaneo Trasferimento di dati tra componenti: gli extra Lanciare una activity per ottenere un risultato Mantenere lo stato della App: la classe Application ESECUZIONE DI OPERAZIONI IN BACKGROUND Gestione del ciclo di vita di un service ESEMPI DI PROGRAMMAZIONE AVANZATA Servizi di geolocalizzazione Rappresentazione di posizioni su mappe TECNOLOGIA.NET E LINGUAGGIO C# 1. MICROSOFT.NET Caratteristiche generali Managed applications: IL, CTS, JIT, CLR, librerie Distribuzione Tipi: value, reference, object WinRT e.net C# Threading LINQ Networking WCF Web Applicazioni Windows tradizionali (desktop) TELECOMUNICAZIONI 38 RICHIAMI DI NOZIONI FONDAMENTALI 1. DESCRIZIONE DI UNA FORMA D ONDA SINUSOIDALE FORMULE UTILI NELLA DESCRIZIONE DI UN SEGNALE SINUSOIDALE TRAMITE VETTORI E NUMERI COMPLESSI SEGNALI 1. CLASSIFICAZIONE DEI SEGNALI ANALISI NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA FREQUENZA DETERMINAZIONE DELLO SPETTRO E DELLA BANDA DI UN SEGNALE DETERMINISTICO PERIODICO O MODULATO PROPRIETÀ UTILI NELLA DETERMINAZIONE DELLO SPETTRO E DELLA BANDA DI UN SEGNALE Traslazione nel tempo di un segnale Traslazione in frequenza dello spettro di un segnale Traslazione sull asse delle ampiezze Moltiplicazione di un segnale per una costante Somma di segnali DECIBEL 1. DEFINIZIONE GUADAGNO E ATTENUAZIONE DI UN QUADRIPOLO

14 INDICE GENERALE XV 3. LIVELLI ASSOLUTI DI POTENZA E TENSIONE Livello assoluto di potenza: dbm e dbw Livello assoluto di tensione: dbv, dbμv, dbu Calcolo dei livelli di potenza a partire dalla conoscenza del valore di tensione e dell impedenza di carico PASSAGGIO INVERSO RAPPORTO S/N BILANCIO DI POTENZA DI UN COLLEGAMENTO O LINK BUDGET FORMULARIO SU ALTRE UNITÀ DI TRASMISSIONE S/N, RUMORE, DISTORSIONI E INTERFERENZE 1. CALCOLO DEL RAPPORTO S/N RUMORE Definizione, modello di riferimento e tipi di rumore RUMORE INTERNO Definizioni Rumore termico Rumore granulare Rumore 1/f CARATTERIZZAZIONE DELLE SORGENTI DI RUMORE Temperatura di rumore Rapporto G/T Fattore di rumore e figura di rumore Fattore di rumore di una cascata di quadripoli Importanza del fattore di rumore e della figura di rumore Legame tra fattore di rumore e sensibilità di un ricevitore Legame tra fattore di rumore e temperatura di rumore Tabelle riassuntive RUMORE ESTERNO Rumore pesato DISTORSIONI Condizioni di non distorsione TIPI DI DISTORSIONE Distorsione da non linearità Distorsione di ampiezza Distorsione di fase e di ritardo di gruppo INTERFERENZE PORTANTI FISICI 1. MODELLO DI RIFERIMENTO E FUNZIONI FONDAMENTALI DI UN SISTEMA DI TRASMISSIONE MEZZI TRASMISSIVI CLASSIFICAZIONE DEI PORTANTI FISICI COPPIE SIMMETRICHE INTRECCIATE O TWISTED PAIR Diafonia o crosstalk CAVI COASSIALI Fattore di velocità e velocità di propagazione Attenuazione TEORIA DELLE LINEE DI TRASMISSIONE Modello elettrico Impedenza caratteristica e adattamento Propagazione su linea adattata Comportamento di una linea disadattata Parametri per la valutazione del disadattamento Adattamento di carichi resistivi con tronco λ/ Comportamento reattivo delle linee di trasmissione Diagramma di Smith (Smith chart) Adattamento di carichi complessi FIBRE OTTICHE 1. SEGNALE OTTICO STRUTTURA DI UNA FIBRA OTTICA CLASSIFICAZIONE E STANDARDIZZAZIONE DELLE FIBRE OTTICHE Attenuazione di una fibra ottica e finestre di trasmissione Standardizzazione delle fibre ottiche Cavi ottici SISTEMI DI TRASMISSIONE SU FIBRA OTTICA Trasmettitori e ricevitori ottici Connettori e giunti Sorgenti ottiche Fotorivelatori DISPERSIONI CAUSATE DA UNA FIBRA OTTICA Dispersione modale Dispersione cromatica Fenomeni non lineari: PMD e FWM BANDA E CAPACITÀ TRASMISSIVA DI UNA FIBRA OTTICA Prodotto banda-distanza Banda modale (modal bandwith) Banda in presenza di dispersione cromatica DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI TRASMISSIONE SU FIBRA OTTICA Bilancio di potenza o link budget Dispersione totale e banda di un sistema di trasmissione su fibre ottiche APPLICAZIONI ED EVOLUZIONE DEI SISTEMI SU FIBRE OTTICHE Amplificatori ottici Trasmissione solitonica Sistemi WDM PORTANTE RADIO 1. CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE Definizioni Propagazione nello spazio libero Propagazione delle radioonde e loro classificazione Propagazione per onda diretta o in visibilità ottica (line of sight) Fading Propagazione per onda spaziale (sky wave) Assorbimento ANTENNE Caratteristiche fondamentali di un sistema d antenna Caratterizzazione delle antenne riceventi PRINCIPALI TIPI DI ANTENNE Antenne omnidirezionali Antenna ground plane Antenne caricate Dipolo ripiegato (folded dipole) ANTENNE DIRETTIVE UNIDIREZIONALI Antenna Yagi

15 XVI Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI 4.2. Antenne collineari e a cortina Antenne a parabola Connettori e adattatori per antenne ANTENNE MIMO (MULTIPLE IN MULTIPLE OUT) ATTENUAZIONE DI UN COLLEGAMENTO RADIO Attenuazione dello spazio libero BILANCIO DI POTENZA (LINK BUDGET) DI UN COLLEGAMENTO RADIO TECNICHE DI MODULAZIONE ANALOGICHE 1. MODELLO DI RIFERIMENTO PER LA TRASMISSIONE IN ALTA FREQUENZA DI UN SEGNALE ANALOGICO TRASMISSIONI RADIO A MODULAZIONE DI AMPIEZZA Modulazione di ampiezza (AM) Trasmettitori AM Metodi per generare la modulazione AM RICEVITORI RADIO SUPERETERODINA Frequenza immagine Tipi di demodulazione Demodulazione di un segnale modulato AM tramite il rivelatore di inviluppo ALTRI TIPI DI MODULAZIONE DI AMPIEZZA Modulazione DSB-SC Modulazione SSB Modulatori DSB-SC e SSB Demodulatori DSB-SC e SSB Modulazione VSB MODULAZIONE DI FREQUENZA Modulatori FM Trasmettitori FM Demodulazione di un segnale FM Circuiti di pre-enfasi e de-enfasi MODULAZIONE DI FASE PRESTAZIONI DELLE MODULAZIONI AM E FM IN PRESENZA DI RUMORE DIGITALIZZAZIONE DEI SEGNALI ANALOGICI 1. VANTAGGI DELLE TECNICHE DIGITALI DIGITALIZZAZIONE DI SEGNALI ANALOGICI Classificazione e tipi di CODEC Qualità di riproduzione e Mean Opinion Score CODIFICA PCM (PULSE CODE MODULATION) Campionamento e ricostruzione del segnale analogico Codifica (A/D), decodifica (D/A) e quantizzazione uniforme del segnale campionato Compressione e quantizzazione non uniforme DIGITAL SIGNAL PROCESSING Discrete Fourier Transform e Fast Fourier Transform TECNICHE DI MULTIPLAZIONE Multiplazione FDM, Frequency Division Multiplexing Multiplazione TDM, Time Division Multiplexing SISTEMI DI ACQUISIZIONE DATI E SENSORI 1. ACQUISIZIONE ED ELABORAZIONE DATI Elaborazione digitale dei segnali Acquisizione dati Sistemi di distribuzione dati Digital Signal Processor Conversione analogica/digitale e digitale / analogica SENSORI Introduzione Sensori di temperatura Sensori di umidità Sensori di pressione Sensori di forza Sensori di posizione, velocità e accelerazione Sensori di campo magnetico Sensori di radiazione luminosa CARATTERISTICHE GENERALI DEI SISTEMI DIGITALI E DATI 1. MODELLO DI RIFERIMENTO ELEMENTI DI TEORIA DELL INFORMAZIONE Definizioni CAPACITÀ DI CANALE Capacità di un canale in presenza di rumore bianco Legame tra bit rate e velocità di modulazione CODIFICA DI CANALE PER LA PROTEZIONE CONTRO GLI ERRORI Codici a blocco per la rivelazione degli errori Correzione degli errori per ritrasmissione Correzione diretta degli errori (FEC) NOZIONI FONDAMENTALI DI TRASMISSIONE DATI Tipi di trasmissione TECNICHE DI TRASMISSIONE PER SEGNALI DIGITALI 1. TRASMISSIONE DI SEGNALI DIGITALI IN BANDA BASE Modello di riferimento Codici binari Codici pseudoternari AMI, MLT-3, HDB Codici mb-nb Codici multilivello Rigenerazione Jitter Interferenza intersimbolica Diagramma a occhio TECNICHE DI MODULAZIONE PER SISTEMI DIGITALI Caratteristiche generali delle modulazioni digitali Classificazione delle modulazioni digitali Modulazioni di ampiezza ASK e OOK Modulazioni di fase M-PSK Modulazione M-QAM e M-APSK Modulatore I-Q Modulazioni di frequenza Determinazione della probabilità d errore Ponti radio digitali Collegamenti via satellite TECNICHE DI TRASMISSIONE SPREAD SPECTRUM Direct sequence spread spectrum Frequency hopping spread spectrum TECNICHE DI TRASMISSIONE PER SISTEMI A LARGA BANDA OFDM

16 INDICE GENERALE XVII 50 INTRODUZIONE ALLE RETI E RETI A COMMUTAZIONE DI CIRCUITO 1. MODELLO DI RIFERIMENTO PER UNA GENERICA RETE DI TELECOMUNICAZIONE Caratteristiche generali dei sistemi di accesso Caratteristiche generali dei nodi di rete Principali organizzazioni internazionali di standardizzazione RETI A COMMUTAZIONE DI CIRCUITO Rete telefonica PSTN Sistemi di trasmissione Gerarchia di multiplazione PDH Gerarchia di multiplazione SDH Commutazione di segnali codificati in PCM Sistemi di segnalazione RETI A COMMUTAZIONE DI PACCHETTO 1. CARATTERISTICHE GENERALI DELLE RETI A COMMUTAZIONE DI PACCHETTO MODELLO DI RIFERIMENTO OSI LA SUITE DI PROTOCOLLI TCP/IP Classificazione delle reti a commutazione di pacchetto Topologia fisica e topologia logica di una rete PROTOCOLLI DELLO STRATO DI APPLICAZIONE PROTOCOLLI DELLO STRATO DI TRASPORTO Protocollo TCP Protocollo UDP PROTOCOLLI DELLO STRATO INTERNET Protocollo IPv Formato di un pacchetto IPv Indirizzi IPv La funzione NAT Protocolli ICMP e ARP Protocollo IPv RETI LOCALI CABLATE E WIRELESS 1. RETI LOCALI. DEFINIZIONE E ASPETTI GENERALI CABLAGGIO STRUTTURATO Cavi a coppie simmetriche per LAN Connettori TECNOLOGIE ETHERNET Topologia fisica STANDARDIZZAZIONE DELLE LAN: IL PROGETTO IEEE Protocollo LLC Header SNAP Protocollo MAC Indirizzo MAC STANDARD PER LE TECNOLOGIE ETHERNET Apparati per LAN Ethernet Power over Ethernet Caratteristiche fisiche delle Fast Ethernet e Gigabit Ethernet VIRTUAL LAN Principali tipi di VLAN Procedura base per la creazione e la configurazione delle VLAN MULTILAYER SWITCH E CONTENT SWITCH ARCHITETTURA FISICA DELLE RETI Reti con architettura piatta Reti con architettura gerarchica WIRELESS LAN O RADIO LAN Modello di riferimento per le WLAN a standard IEEE o Wi-Fi Canali radio Apparati Wi-Fi GUIDA ALL INSTALLAZIONE E CONFIGURAZIONE DI UNA WIRELESS LAN (WI-FI) Principali parametri di configurazione Elementi di progetto di una WLAN Sicurezza degli accessi Wi-Fi ARCHITETTURA E CONFIGURAZIONE DELLE RETI IP 1. CARATTERISTICHE GENERALI PIANI DI INDIRIZZAMENTO PER RETI E SOTTORETI IP I ROUTER Caratteristiche generali dei router Identificazione delle interfacce e loro numerazione nei router Cisco Tabella di routing Principio di funzionamento di un router Routing statico Routing dinamico I protocolli di First Hop Redundancy (FHRP) CONFIGURAZIONE DI BASE DI UN ROUTER CISCO Sistema operativo IOS Configurazione tramite interfaccia a linea di comando Configurazione tramite interfaccia grafica RETI GEOGRAFICHE E SISTEMI DI ACCESSO REMOTO 1. CARATTERISTICHE GENERALI Definizioni Principali tipi di sistemi di accesso Classificazione degli apparati impiegati Collegamenti a commutazione di circuito Linee dedicate Principali interfacce DTE-DCE Sistemi xdsl Rete di accesso e distribuzione su fibra ottica PROTOCOLLI DI LINEA Protocollo HDLC Protocolli della famiglia LAP Protocollo PPP CARATTERISTICHE GENERALI DELLE RETI DI TIPO VIRTUAL CIRCUIT X Frame Relay ATM VPN VIRTUAL PRIVATE NETWORK Le tipologie di VPN Il servizio di Authentication, Authorization & Accounting (AAA) IPsec Cenni di configurazione e verifica di una VPN Site-to-site IPsec con apparati Cisco Programmi per l uso delle VPN Remote-access I tunnel GRE Generic Routing Encapsulation SICUREZZA DELLE RETI Sicurezza perimetrale

17 XVIII Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI 6. COMANDI DI DIAGNOSTICA PER LA VERIFICA DELLA CONFIGURAZIONE E DELLA CONNETTIVITÀ TCP/IP Il comando ping Protocolli e software per la gestione e la diagnostica di una rete RETI DI NUOVA GENERAZIONE 1. RETI PUBBLICHE DI NUOVA GENERAZIONE Definizioni Caratteristiche generali delle NGN IMS IP Multimedia Subsystem RETI CONVERGENTI IN AMBITO PRIVATO PROTOCOLLI PER LA COMUNICAZIONE MULTIMEDIALE SU RETI IP Protocolli RTP e RTCP Protocolli H Protocollo SIP Protocolli MGCP/MEGACO QOS QUALITY OF SERVICE Architetture IntServ, DiffServ La configurazione della QoS MPLS MultiProtocol Label Switching LE RETI DI ACCESSO DI NUOVA GENERAZIONE (NGAN) DATA CENTER 1. NOZIONI GENERALI E TECNOLOGIE Lo storage Tecnologie di storage Tecnologie per le SAN: iscsi, FC, FCoE Virtualizzazione vswitch (virtual Switch) Consolidamento Automazione del data center Architettura multitenancy Load balancing STRUTTURA DI UN DATA CENTER Architettura di un data center Cablaggio strutturato Green Data Center Disaster Recovery SERVIZI OFFERTI TRAMITE I DATA CENTER Cloud computing Modelli di servizio: SaaS, PaaS, IaaS, IT as a service Modelli di distribuzione: Cloud pubblico, privato, community, ibrido SISTEMI PER LA COMUNICAZIONE IN MOBILITÀ 1. CONCETTI GENERALI RELATIVI AI SISTEMI CELLULARI Riutilizzo delle frequenze Tecniche di accesso multiplo Procedure per la gestione della mobilità Evoluzione dei sistemi cellulari GSM, GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION Mobile Station BSS, Base Station Subsystem SMSS, Switching and Management SubSystem Interfaccia radio (Air Interface) Numeri e identità utilizzati nel GSM Architettura dei protocolli di segnalazione OMSS (Operation and Maintenance Subsystem) Servizi supportati da una rete GSM GPRS, GENERAL PACKET RADIO SERVICE Architettura del GPRS Protocolli GPRS Canali fisici e canali logici GPRS GPRS Mobility Management (GMM) GPRS Session Management Servizi offerti dal GPRS Procedure operative GPRS EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) SISTEMA UMTS Standardizzazione del sistema UMTS Architettura del sistema UMTS Convergenza fisso mobile Accesso radio UTRA Accesso multiplo WCDMA Tipi di canali nel sistema UMTS Strutture e temporali nel sistema UMTS Esempi di procedure Procedure per il controllo della potenza trasmessa Esempio di costituzione di un sito UMTS e di bilancio di potenza HSPA (High Speed Packet Access) SISTEMI PER LA COMUNICAZIONE MOBILE DI QUARTA GENERAZIONE 4G Il sistema LTE/SAE (EPS) Architettura del sistema LTE/SAE (EPS) La core network EPC Architettura della rete di accesso LTE E-UTRAN Caratteristiche del sistema LTE Prestazioni del sistema LTE Le tecniche OFDMA e SC-FDMA Bilancio di potenza in un sistema LTE Tipi di protocolli nel sistema LTE Tipi di canali e di segnali nel sistema LTE SISTEMA DI QUARTA GENERAZIONE LTE-A Carrier Aggregation Advanced MIMO INDICE ANALITICO NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME In ciascun capitolo i riferimenti di figure, tabelle, formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es. tab. 42.5, fig. 37.2) I rimandi ad altri paragrafi sono preceduti dal simbolo e riportano il numero del capitolo in grassetto ( )

18 944 INFORMATICA Tabella 25.3 Autorizzazioni di accesso a file e cartelle. Autorizzazioni speciali Controllo completo Modifica Lettura / esecuzione Visualizza contenuto Cartella (solo per cartelle) Lettura Scrittura Attraversa cartelle / Esecuzione file Visualizzazione contenuto cartella / Lettura dati Lettura attributi Lettura attributi estesi Creazione file / Scrittura dati Creazione cartelle / Aggiunta dati Scrittura attributi Scrittura attributi estesi Eliminazione sottocartelle e file Eliminazione Autorizzazioni di lettura Cambia autorizzazioni Diventa proprietario Sincronizza oppure.profile. Nella fase di login, viene avviata la shell assegnata all'utente. Un generico utente non può eseguire qualunque comando nel sistema. La funzione di amministrazione è riservata a un utente privilegiato, detto root. Un compito di root è quello di configurare gli altri utenti e stabilirne i diritti di utilizzo del sistema. Per esempio, per ogni utente può essere configurata la quantità massima di spazio disco utilizzabile Boot La tipica sequenza di inizializzazione è la seguente: il BIOS di sistema lancia il boot loader presente nel MBR dell'hard disk; il boot loader avvia un secondo stadio di boot dalla partizione /boot, e carica il kernel in memoria; il kernel carica i moduli necessari e trasferisce il controllo al programma /sbin/init; /sbin/init carica tutti i servizi di sistema e monta tutte le partizioni presenti in /etc/fstab; all'utente viene reso disponibile un prompt di accesso. I boot loader disponibili su piattaforma x86 sono normalmente GRUB o LILO. Sono in grado di avviare qualunque sistema operativo installato, sulla base di una selezione manuale o predefinita. Quando viene avviato Linux, il boot loader carica in RAM un'immagine iniziale di RAM disk, detta initrd. Si tratta di un vero e proprio file system che viene mappato in memoria e sarà usato poi dal kernel. Il kernel inizializza e configura la memoria e l'hardware del sistema, decomprime l'immagine initrd, ne esegue il mount, necessario per accedervi come file system, e carica i driver necessari. Esegue poi il mount di una partizione di hard disk (root) in modo read-only. Esegue poi il programma /sbin/init che porta a termine il resto del processo di boot e configura l'ambiente per l'utente. Per far questo, si avvale di numerosi file di configurazione, fra cui /etc/inittab che indica in particolare il runlevel. I runlevel disponibili sono: 0, halt; 1, single user, text mode; 2, not used; 3, full multi user, text mode; 4, not used; 5, full multi user, graphical mode; 6, reboot. Normalmente vengono utilizzati il livello 3 oppure il 5, in base alla scelta di interfacce a linea di comando oppure grafiche. È possibile personalizzare le azioni eseguite in fase di boot aggiungendo comandi nello script /etc/rc.d/rc.local, che viene eseguito dal processo init. I processi avviati in fase di inizializzazione sono detti daemons: si tratta di programmi che rimangono sempre attivi in background per gestire specifiche richieste di servizi. I daemons non sono associati a un terminale e quindi non supportano operazioni di I/O di utente. Lo spegnimento del sistema deve avvenire mediante un apposito comando di shutdown, che chiude correttamente tutti i servizi attivi e aggiorna le informazioni nel file system, evitando così problemi al successivo riavvio. Per gli utenti non root, sono disponibili i comandi reboot e halt.

19 1204 INFORMATICA Tabella Annotazioni disponibili in JAXB. Annotazione Costrutto {"p1","p2",...}) Attributo o metodo Attributo o metodo Attributo o metodo Classe Classe Consente di specificare che il costrutto annotato determina il valore dell'attributo XML denominato nome. Consente di specificare che il costrutto annotato determina il valore dell'elemento XML denominato nome. Consente di specificare che il costrutto annotato determina il valore di una collezione di elementi XML, ciascuno dei quali è identificabile con il valore indicato. Consente di specificare che la classe annotata costituisce l'elemento XML denominato nome e appartenente al namespace ns. Tale elemento ha tipo complesso, e il tipo è definito attraverso i costrutti Java presenti all'interno della classe annotata. Consente di specificare il tipo XSD corrispondente all'elemento rappresentato dalla classe annotata. Tra i parametri specificabili si distingue proporder, il cui scopo è indicare l'ordine con cui compaiono gli elementi annidati nell'elemento corrispondente alla classe annotata. Esempio Esempio di annotazione di una classe in JAXB. package studenti; import javax.xml.bind.annotation.xmlattribute; import javax.xml.bind.annotation.xmlelement; import javax.xml.bind.annotation.xmlrootelement; public class Studente { private String cognome; private String nome; private int matricola; public Studente(){ this.cognome=""; this.nome=""; this.matricola=0; } public Studente(String cognome, String nome, int matricola) { this.cognome=cognome; this.nome=nome; this.matricola=matricola; } public Studente(Studente s) { this.cognome=s.getcognome(); this.nome=s.getnome(); this.matricola=s.getmatricola();

20 33. TECNOLOGIE WEB CLIENT-SIDE 1325 Il tag <audio> permette di inserire un file audio all'interno della pagina web, al suo interno contiene uno o più tag <source> e un eventuale testo da mostrare nel caso in cui il browser non supporti il tag; accetta gli attributi riportati nella tab Il tag <video> permette di inserire un file video all'interno della pagina web, al suo interno contiene uno o più tag <source> e un eventuale testo da mostrare in caso il browser non supporti il tag; accetta gli attributi elencati nella tab Il tag <source> specifica una sorgente video o audio in un certo formato, non necessita di chiusura e accetta gli attributi riportati nella tab Il tag <track> fornisce una traccia di testo, ad esempio i sottotitoli, per i tag <audio> e <video>, non necessita di chiusura e accetta gli attributi indicati nella tab Tabella Attributi del tag <audio>. Attributo Valore Descrizione controls (nessuno) il lettore audio reso dal browser mostra i controlli come play, pausa, ecc. autoplay (nessuno) il lettore esegue il file audio automaticamente al caricamento della pagina loop (nessuno) il lettore audio esegue il file audio ripetutamente muted (nessuno) l'audio è muto src (URL) nel caso si voglia inserire un unico file audio come fonte è possibile specificarne l'url come valore dell'attributo src anziché inserire tag <source> preload auto il browser deve precaricare il file audio metadata il browser deve precaricare solamente i metadata del file audio none il browser non deve precaricare il file audio Tabella Attributi del tag <video>. Attributo Valore Descrizione controls (nessuno) il lettore video reso dal browser mostra i controlli come play, pausa, ecc. autoplay (nessuno) il lettore esegue il file video automaticamente al caricare della pagina loop (nessuno) il lettore audio esegue il file video ripetutamente muted (nessuno) il video è muto src (URL) nel caso si voglia inserire un unico file video come fonte è possibile specificarne l'url come valore dell'attributo src anziché inserire tag <source> preload auto il browser deve precaricare il file video metadata il browser deve precaricare solamente i metadata del file video none il browser non deve precaricare il file video width (pixel) larghezza del lettore video height (pixel) altezza del lettore video poster (URL) URL di un file immagine che il lettore visualizza durante il caricamento del video e fino a che l'utente non riproduce il video Tabella Attributi del tag <source>. Attributo Valore Descrizione src (URL) l'url del file da riprodurre type (MIME type) il MIME type della risorsa. I più comuni sono elencati nella tab media (media query) il tipo o i tipi di dispositivi per cui è ottimizzata la risorsa