manualecremoneseINFORMATICAe TELECOMUNICAZIONI

Terza edizione

Per gli Istituti Tecnici a indirizzoInformatica e Telecomunicazioni

• DISCIPLINE PROPEDEUTICHE • INFORMATICA • TELECOMUNICAZIONI

Per gli Istituti Tecnici a indirizzoInformatica e Telecomunicazioni

• DISCIPLINE PROPEDEUTICHE • INFORMATICA • TELECOMUNICAZIONI

Terza edizione a cura di: Antonino Liberatore (parte generale)

Marco Lino Ferrario, Giorgio Meini, Fiorenzo Formichi (cura scientifica e didattica di Informatica)

Onelio Bertazioli (cura scientifica e didattica di Telecomunicazioni)Marco Paganini (collaborazione alla cura scientifica

e didattica di Telecomunicazioni) Giovanni Naldi (cura scientifica della collana)

Licia Marcheselli (cura didattica della collana)

manualecremoneseINFORMATICAe TELECOMUNICAZIONI

III

PREFAZIONE

Giunto alla terza edizione, il Manuale Cremonese di Informatica e Telecomunicazioni si conferma l’opera di riferimento per tecnici, professionisti, docenti e studenti dell’industria ICT, a dimostrazione del fatto che, nonostante l’ampia disponibilità di informazioni reperibili in Rete, la selezione e l’integrazione dei contenu-ti fondamentali di un ambito disciplinare, anche in rapida evoluzione, mantengono un valore che si estende al di là dei percorsi di studio.Il Manuale Cremonese è il volume con cui gli studenti dell’indirizzo Informatica e Telecomunicazioni de-gli Istituti Tecnici del settore Tecnologico tradizionalmente affrontano la seconda prova scritta dell’esame di Stato: la recente trasformazione di questa prova da disciplinare a interdisciplinare lo rende lo strumento elet-tivo anche per la sua preparazione, perché offre agli studenti e ai docenti un ampio e aggiornato repertorio di tecnologie hardware e software, completo di elementi normativi e di numerosissimi esempi applicativi. La nuova edizione mantiene inalterata la struttura tripartita dell’opera (Discipline propedeutiche, Informa-tica e Telecomunicazioni), organizza in modo sistematico tutti i contenuti necessari per lo studente e il pro-fessionista e facilita il reperimento delle informazioni grazie all’indice analitico finale.L’evoluzione tecnologica degli ultimi cinque anni ha portato a ridurre la sezione delle Discipline propedeu-tiche per fare spazio a temi più attuali, presenti anche nelle Linee Guida ministeriali, come Gestione, proget-to e organizzazione di impresa. Sempre nella sezione delle Discipline propedeutiche alcuni capitoli sono stati riscritti con un approccio didattico innovativo che soddisferà anche un professionista: in particolare, il capi-tolo Elettronica digitale unisce alla tradizionale presentazione delle applicazioni delle reti combinatorie e se-quenziali il codice VHDL, che ne consente la realizzazione con una logica programmabile. La sezione di Informatica è stata notevolmente arricchita per includere tutti gli argomenti indispensabili per gli Istituti Tecnici: particolare attenzione è stata dedicata alle più recenti Tecniche di progettazione e all’evo-luzione delle normative di riferimento. Alcuni capitoli sono stati completamente riscritti, o integrati in mo-do consistente, per adeguarli ai cambiamenti tecnologici avvenuti negli ultimi anni; tra questi: Programma-zione di sistemi embedded, Programmazione concorrente, Programmazione di rete, Programmazione di app per dispositivi con sistema operativo Android, Tecnologie web front-end e Tecnologie web back-end. Il pro-gresso tecnologico che ha portato mutamenti significativi in questo settore ha reso infine necessaria l’aggiun-ta di nuovi capitoli dedicati alla Programmazione funzionale, al Formato dati JSON e al Linguaggio Python.È stata ampliata e aggiornata anche la sezione di Telecomunicazioni per tenere conto delle evoluzioni rela-tive alle Reti di nuova generazione, ai Data center e al Cloud, ai Sistemi per la comunicazione in mobilità e per introdurre nuovi argomenti come Tecnologie RFID e NFC, Tecnologie e standard per sistemi radiofonici e televisivi, Comunicazione unificata e Smart Working; viene inoltre trattato in modo specifico il tema emer-gente dell’Internet of Things (IoT). Grazie a un ricchissimo apparato grafico in gran parte rinnovato, l’opera costituisce anche un prezioso sup-porto per preparare la prova orale del nuovo esame di Stato, incentrata sui materiali predisposti dalla com-missione che, negli indirizzi tecnologici, sono spesso schemi o rappresentazioni grafiche.L’editore desidera ringraziare per il grande impegno i curatori scientifici e didattici dell’opera, i curatori scientifici e didattici della collana e tutti i collaboratori.

Marzo 2020 l’Editore

IV

AUTORI

Ara Gabriele Programmazione di app per dispositivi con sistema operativo Android

Baldon Eljenne Data center • Reti di nuova generazione

Bandini Massimiliano Sicurezza nei luoghi di lavoro

Baroncelli Marco Dati acquisiti tramite sensori

Bertazioli Onelio Caratterizzazione dei segnali • Decibel • S/N, rumore, distorsioni e interferenze • Portanti fisici • Fibre ottiche • Portante radio • Tecniche di modulazione analogiche • Digitalizzazione dei segnali analogici • Dati acquisiti tramite sensori • Caratteristiche generali dei siste-mi digitali e dati • Tecniche di trasmissione per segnali digi-tali • 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 ge-nerazione • Sistemi per la comunicazione in mobilità

Borchi Emilio Fisica

Cabrucci Andrea Unità di misura

Casini Daniel Elettronica digitale

Citti Paolo Sicurezza nei luoghi di lavoro

Dell’Immagine Andrea Tecnologie RFID e NFC

Di Palma Giuseppe Linguaggio Python

Ferrario Marco Lino Codifica dell’informazione • Re-ti logiche • Architettura dei sistemi di elaborazione • Pro-grammazione embedded • Strutture dati e algoritmi • Lin-guaggi di programmazione • Tecniche di progettazione • Programmazione orientata agli oggetti • Sistemi operativi • Programmazione concorrente e asincrona

Formichi Fiorenzo Gestione di dati con database • Tec-nologie web back-end

Giusiano Marco Statistica e calcolo delle probabilità

Guidi Paolo Elettronica analogica • Principi di economia e matematica finanziaria • Disegno elettrico ed elettronico • Dati acquisiti tramite sensori

Lambri Paolo Comunicazione unificata e Smart Working

Liberatore Antonino Complementi di matematica • Di-segno elettrico ed elettronico • Elettrotecnica • Elettroni-ca analogica

Lorusso Nicola Dati acquisiti tramite sensori

Manetti Stefano Elettronica analogica

Marcheselli Licia Matematica • Complementi di mate-matica • Statistica e calcolo delle probabilità

Marini Mauro Matematica • Complementi di matematica • Statistica e calcolo delle probabilità

Martini Pietro Elettronica analogica

Massa Andrea Reti geografiche e sistemi di accesso re-moto

Meini Federico Tecnologie web front-end

Meini Giorgio Programmazione concorrente e asincrona • Programmazione di rete • Formato dati JSON

Mirandola Stefano Elettronica analogica

Monti Michele Elettrotecnica

Naldi Giovanni Unità di misura

Ollari Paolo Gestione, progetto e organizzazione d’ im-presa • Sicurezza informatica delle tecnologie di rete • Servizi di rete • Normative relative allo sviluppo del sof-tware

Paganini Marco Reti a commutazione di pacchetto • Re-ti locali cablate e wireless • Architettura e configurazione delle reti IP • Reti geografiche e sistemi di accesso remoto • Reti di nuova generazione

Pallante Piero Fisica

Passerini Luigi Tecnologie e applicazioni dell’Internet of Things

Patelli Stefano Principi di economia e matematica fi-nanziaria

Pezzi Mario Elettrotecnica

Poggi Marco Unità di misura

Sironi Enrico Tecnologie e applicazioni dell’Internet of Things • Tecnologie e standard dei sistemi radiofonici e te-levisivi digitali

Soldani Jacopo Programmazione funzionale • Linguag-gio XML • Web Service

Tortoli Piero Elettronica analogica

V

INDICE GENERALE

DISCIPLINE PROPEDEUTICHE1 MATEMATICA

1. GEOMETRIA ................................................................ 31.1. Formulario di geometria euclidea........................... 31.2. Geometria analitica nel piano ................................. 61.3. Geometria analitica nello spazio ............................ 7

2. RICHIAMI DI ALGEBRA DEGLI INSIEMI ................. 82.1. Principali operazioni .............................................. 82.2. Principali relazioni ................................................. 92.3. Proprietà di relazioni e operazioni .......................... 92.4. Principio di dualità ................................................. 102.5. Teorema di De Morgan ........................................... 102.6. Operatori funzionalmente completi ........................ 112.7. Introduzione all’algebra di Boole ........................... 11

3. STRUTTURE ALGEBRICHE ....................................... 123.1. Gruppo.................................................................... 123.2. Campo .................................................................... 133.3. Spazio vettoriale ..................................................... 133.4. Applicazioni lineari ................................................ 13

4. POTENZE DI NUMERI ................................................. 13

5. RADICALI E OPERAZIONI SU DI ESSI ..................... 14

6. LOGARITMI DI NUMERI ............................................ 15

7. POLINOMI .................................................................... 157.1. Generalità ............................................................... 157.2. Regola di Ruffini .................................................... 157.3. Massimo comune divisore ...................................... 167.4. Fattorizzazione ....................................................... 167.5. Relazioni tra coefficienti e radici ........................... 16

8. EQUAZIONI E DISEQUAZIONI DI I E II GRADO .................................................................. 178.1. Identità ed equazioni .............................................. 178.2. Disequazioni ........................................................... 17

9. TRIGONOMETRIA ....................................................... 189.1. Le funzioni goniometriche ..................................... 189.2. Le equazioni goniometriche ................................... 189.3. Trigonometria piana ............................................... 189.4. Risoluzione delle figure piane ................................ 21

10. NUMERI COMPLESSI ................................................. 2110.1. Definizione ........................................................... 2110.2. Forma algebrica .................................................... 2110.3. Forma trigonometrica ........................................... 26

10.4. Forma esponenziale e formule di Eulero .............. 2610.5. Radici ................................................................... 27

11. FUNZIONI REALI ........................................................ 2711.1. Generalità ........................................................... 2711.2. Grafici di funzioni elementari ............................ 2711.3. Funzioni algebriche ............................................ 3011.4. Funzioni razionali ............................................... 3011.5. Funzioni monotone ............................................. 3011.6. Funzione composta ............................................. 3111.7. Funzione inversa................................................. 3111.8. Limiti .................................................................. 3111.9. Teoremi sui limiti ............................................... 3311.10. Limiti notevoli .................................................... 3411.11. Infinitesimi e infiniti ........................................... 3411.12. Funzioni continue ............................................... 35

12. CALCOLO DIFFERENZIALE ...................................... 3612.1. Derivate ................................................................ 3612.2. Regole di derivazione ........................................... 3712.3. Derivate di funzioni elementari ............................ 3712.4. Derivata di funzione composta ............................. 3712.5. Teoremi sulle funzioni derivabili.......................... 3712.6. Massimi e minimi ................................................. 3812.7. Forme indeterminate ............................................ 3912.8. Derivate successive .............................................. 40

13. CALCOLO INTEGRALE .............................................. 4013.1. Primitive ............................................................... 4013.2. Regole di integrazione .......................................... 4013.3. Integrazione di funzioni razionali......................... 4213.4. Integrale definito: definizione e proprietà ............ 4213.5. Tavola di integrali definiti .................................... 43

14. SERIE ............................................................................ 4314.1. Successioni ........................................................... 4314.2. Teoremi sui limiti ................................................. 4514.3. Serie numeriche .................................................... 4514.4. Criteri di convergenza .......................................... 4514.5. Somma e prodotto di due serie ............................. 4614.6. Serie di potenze .................................................... 4714.7. Serie di Taylor ...................................................... 4814.8. Sviluppi di funzioni elementari ............................ 48

15. EQUAZIONI DIFFERENZIALI .................................... 4815.1. Equazioni differenziali del primo ordine .............. 4815.2. Equazioni differenziali lineari .............................. 5115.3. Equazioni lineari a coefficienti costanti ............... 5215.4. Sistemi lineari ....................................................... 53

VI Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

2 COMPLEMENTI DI MATEMATICA

1. MATRICI E SISTEMI LINEARI ................................... 551.1. Matrici .................................................................... 551.2. Determinante .......................................................... 551.3. Proprietà del determinante ..................................... 561.4. Operazioni tra matrici ............................................. 571.5. Matrice inversa e matrice aggiunta ........................ 571.6. Matrice esponenziale .............................................. 581.7. Autovalori e autovettori .......................................... 581.8. Sistemi lineari ......................................................... 58

2. CRITERIO DI HURWITZ ............................................. 59

3. STABILITÀ DI UNA EQUAZIONE DIFFERENZIALE ... 60

4. FUNZIONI DI PIÙ VARIABILI .................................... 604.1. Derivate parziali ..................................................... 604.2. Derivata di funzione composta ............................... 614.3. Analisi vettoriale .................................................... 624.4. Derivata direzionale ............................................... 624.5. Funzioni implicite .................................................. 624.6. Massimi e minimi ................................................... 634.7. Derivazione e integrazione ..................................... 634.8. Curve e integrale curvilineo ................................... 63

5. ANALISI COMPLESSA ................................................ 645.1. Funzioni elementari ................................................ 645.2. Funzioni analitiche ................................................. 655.3. Integrale.................................................................. 655.4. Serie di Taylor e di Laurent .................................... 665.5. Singolarità .............................................................. 665.6. Residui.................................................................... 675.7. Funzioni reali positive ............................................ 67

6. FUNZIONI DI BESSEL ................................................. 686.1. Gamma euleriana.................................................... 686.2. Funzioni di Bessel .................................................. 68

7. ANALISI DI FOURIER ................................................. 687.1. Sviluppo in serie di Fourier di funzioni

periodiche ............................................................... 687.2. Forma complessa dello sviluppo in serie

di Fourier ................................................................ 697.3. L’integrale e la trasformata di Fourier .................... 72

8. TRASFORMATA DI LAPLACE .................................... 728.1. Generalità ............................................................... 728.2. Definizione di trasformata di Laplace .................... 728.3. Trasformata inversa ................................................ 738.4. Proprietà della trasformata ..................................... 738.5. Scomposizione in fratti semplici (frazionamento

parziale). Trasformata inversa ................................ 768.6. Teorema del valore iniziale .................................... 778.7. Teorema del valore finale ....................................... 778.8. Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali ....... 77

9. TRASFORMATA ZETA (Z) ........................................... 789.1. Premessa ................................................................. 789.2. Definizioni.............................................................. 789.3. Esempi di trasformata Z ......................................... 789.4. Proprietà della trasformata Z .................................. 799.5. Convoluzione discreta ............................................ 809.6. Trasformata inversa ................................................ 809.7. Risoluzione di equazioni alle differenze ................ 80

3 STATISTICA E CALCOLO DELLE PROBABILITÀ

1. CALCOLO COMBINATORIO ...................................... 851.1. Permutazioni semplici ............................................ 851.2. Disposizioni semplici ............................................. 851.3. Combinazioni semplici. Binomio di Newton ......... 851.4. Disposizioni con ripetizione ................................... 861.5. Combinazioni con ripetizione ................................ 861.6. Permutazioni con ripetizione. Polinomio

di Leibniz ................................................................ 86

2. STATISTICA ................................................................. 862.1. Popolazione, carattere ............................................ 862.2. Frequenze ............................................................... 862.3. Rappresentazione dei dati statistici ........................ 872.4. Gli indici di posizione centrale ............................... 872.5. Gli indici di variabilità ........................................... 872.6. I rapporti statistici................................................... 872.7. L’interpolazione statistica ...................................... 882.8. La dipendenza, la regressione e la

correlazione ............................................................ 88

3. CALCOLO DELLE PROBABILITÀ ............................. 893.1. Gli eventi .............................................................. 893.2. La concezione classica della probabilità .............. 893.3. La concezione statistica della probabilità ............. 893.4. La concezione soggettiva della probabilità .......... 893.5. L’impostazione assiomatica

della probabilità .................................................... 893.6. La probabilità della somma logica di eventi ......... 893.7. La probabilità condizionata .................................. 903.8. La probabilità del prodotto logico di eventi ......... 903.9. Il problema delle prove ripetute ........................... 903.10. Il teorema di Bayes ............................................... 903.11. I giochi aleatori ..................................................... 903.12. Le variabili casuali discrete

e le distribuzioni di probabilità ............................. 903.13. I valori caratterizzanti una variabile casuale

discreta ................................................................. 903.14. Le distribuzioni di probabilità di uso

frequente ............................................................... 913.15. Le variabili casuali standardizzate ....................... 913.16. Le variabili casuali continue................................. 91

4. STATISTICA INFERENZIALE ..................................... 924.1. La popolazione e il campione .............................. 924.2. I parametri della popolazione

e del campione ...................................................... 924.3. La distribuzione della media campionaria ............ 924.4. Particolari distribuzioni campionarie ................... 944.5. Gli stimatori e le loro proprietà ............................ 944.6. La stima puntuale ................................................. 944.7. La stima per intervallo della media ...................... 944.8. La stima per intervallo della differenza fra due

medie .................................................................... 954.9. La stima per intervallo di una percentuale ........... 954.10. La verifica delle ipotesi ........................................ 95

5. TEORIA DEGLI ERRORI ............................................. 965.1. Generalità ............................................................... 965.2. Errori casuali e misure ripetute .............................. 96

INDICE GENERALE VII

5.3. Problema del rigetto dei dati .................................. 985.4. Misurazioni eseguite con diverso

grado di precisione ................................................. 985.5. Misurazioni indirette e propagazione

degli errori .............................................................. 98

4 UNITÀ DI MISURA

1. GENERALITÀ .............................................................. 101

2. GRANDEZZE FONDAMENTALI E RELATIVE UNITÀ .................................................... 101

3. MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI ................................... 1023.1. Esempi di applicazione ........................................... 1023.2. Uso delle unità SI e dei loro multipli

e sottomultipli ......................................................... 102

4. GRANDEZZE FISICHE E UNITÀ DI MISURA ........... 102

5. TABELLE DI CONVERSIONE ..................................... 109

6. IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE DELLE UNITÀ DI MISURA ......................................... 1126.1. Premessa ................................................................. 1126.2. Note esplicative ...................................................... 112

5 FISICA

1. VETTORI ...................................................................... 1131.1. Grandezze scalari e vettoriali ................................. 1131.2. Somma e differenza di due vettori .......................... 1141.3. Prodotto scalare ...................................................... 1141.4. Prodotto vettoriale .................................................. 114

2. CINEMATICA ............................................................... 1152.1. Cinematica del punto materiale .............................. 1152.2. Cinematica del corpo rigido ................................... 117

3. STATICA ....................................................................... 1173.1. Le forze .................................................................. 1173.2. Forze elastiche, forza peso, forze di attrito ............. 1183.3. Condizioni per l’equilibrio ..................................... 119

4. DINAMICA ................................................................... 1204.1. Principio di inerzia e sistemi di riferimento

inerziali ................................................................. 1204.2. Secondo principio della dinamica per un punto

materiale ............................................................... 1204.3. Quantità di moto di un punto materiale ................ 1214.4. Lavoro di una forza e potenza .............................. 1214.5. Energia potenziale ed energia cinetica ................. 1224.6. Conservazione dell’energia meccanica ................ 1224.7. Principio di azione-reazione

e dinamica dei sistemi .......................................... 1234.8. Dinamica del corpo rigido .................................... 1244.9. Gravitazione universale ........................................ 1264.10. Moti armonici e periodici ..................................... 1274.11. Problemi di urto .................................................... 127

5. PROPRIETÀ MECCANICHE DEI SOLIDI .................. 128

6. FLUIDI .......................................................................... 1296.1. Pressione ................................................................ 1296.2. Statica dei fluidi ..................................................... 1306.3. Statica dell’atmosfera ............................................. 1306.4. Legge di Boyle e Mariotte ...................................... 1316.5. Dinamica dei fluidi ................................................. 131

7. TERMODINAMICA ...................................................... 1337.1. Temperatura ............................................................ 1347.2. Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi ............. 1347.3. Equazione di stato .................................................. 1357.4. Calore ..................................................................... 1357.5. Cambiamenti di stato .............................................. 1367.6. Trasmissione del calore .......................................... 1387.7. Primo principio della termodinamica ..................... 1397.8. Secondo principio della termodinamica ................. 139

8. CAMPO ELETTRICO ................................................... 1418.1. La carica elettrica e le sue proprietà ....................... 1418.2. La Legge di Coulomb ............................................. 1418.3. Campo elettrico e potenziale elettrico .................... 1428.4. Corrente elettrica e leggi di Ohm ........................... 144

9. CAMPO MAGNETICO ................................................. 1469.1. Induzione elettromagnetica .................................... 148

10. OTTICA ......................................................................... 14910.1. Caratteristiche della radiazione luminosa............. 14910.2. Ottica geometrica ................................................. 14910.3. Ottica fisica .......................................................... 153

11. ONDE ............................................................................ 15611.1. Generalità sulle onde ............................................ 15611.2. Velocità di propagazione delle onde ..................... 15711.3. Energia trasportata dalle onde .............................. 15811.4. Interferenza ........................................................... 15811.5. Onde stazionarie ................................................... 15811.6. Battimenti ............................................................. 15911.7. Onde sonore ed Effetto Doppler ........................... 159

6 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1. PRINCIPI DI ECONOMIA ............................................ 1611.1. Bisogni, beni, utilità ............................................... 1611.2. La produzione ......................................................... 1621.3. Il mercato ............................................................... 1631.4. La moneta ............................................................... 1631.5. Caratteristiche della moneta ................................... 163

2. IMPRESA, AZIENDA E SOCIETÀ ............................... 1642.1. Enti economici ....................................................... 1642.2. Impresa ................................................................... 1642.3. Azienda ................................................................... 1652.4. Società .................................................................... 1652.5. Organizzazione dell’impresa .................................. 1662.6. Fine dell’impresa .................................................... 1672.7. Utile dell’impresa ................................................... 167

3. CAPITOLATI E PREVENTIVI...................................... 1683.1. Contratto ................................................................. 1683.2. Capitolati ................................................................ 1703.3. Preventivi ............................................................... 171

4. MATEMATICA FINANZIARIA .................................... 1714.1. Interesse semplice .................................................. 1714.2. Interesse composto ................................................. 1724.3. Interesse convertibile.............................................. 1734.4. Mutui ...................................................................... 1734.5. Riparti ..................................................................... 174

VIII Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

7 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO

1. SEGNI GRAFICI ........................................................... 1751.1. Segni grafici secondo le Norme CEI ..................... 1751.2. Tracciamento dei segni grafici ............................... 1751.3. Segni grafici per diagrammi di flusso .................... 1751.4. Segni grafici secondo le Norme MIL ..................... 1751.5. Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici ......................................................... 175

2. CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI..... 193

3. REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI ............... 196

8 ELETTROTECNICA

1. ELETTROSTATICA ...................................................... 1991.1. Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb).. 1991.2. Campo elettrico .................................................... 1991.3. Linee di forza ....................................................... 1991.4. Intensità di campo elettrico .................................. 1991.5. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico.

Tensione elettrica .................................................. 2001.6. Teorema di Gauss. Densità superficiale ............... 2021.7. Capacità ................................................................ 2031.8. Condensatore ........................................................ 2031.9. Rigidità dielettrica ................................................ 2051.10. Energia immagazzinata da un condensatore

carico .................................................................... 205

2. CORRENTI CONTINUE ............................................... 2062.1. Corrente elettrica e densità di corrente ................. 2062.2. Resistenza e resistività ......................................... 2062.3. Conduttanza e conduttività ................................... 2082.4. Legge di Ohm ....................................................... 2082.5. Caduta di tensione ................................................ 2082.6. Circuito elettrico ................................................... 2082.7. Convenzioni di segno ........................................... 2082.8. Ordini di grandezza .............................................. 2082.9. Bipoli elettrici ....................................................... 2092.10. Tipologie di generatori reali ................................. 2112.11. Circuiti in corrente continua ................................. 2142.12. Carica e scarica del condensatore ......................... 2262.13. Dualità e analogie ................................................. 2282.14. Energia. Potenza. Legge di Joule ......................... 2292.15. Rendimento .......................................................... 2292.16. Quadripoli ............................................................ 230

3. CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI......... 2343.1. Magneti naturali ..................................................... 2343.2. Induzione magnetica .............................................. 2353.3. Isteresi magnetica ................................................. 2363.4. Legge della circuitazione di Ampère .................... 2363.5. Applicazione della legge di Ampère

al solenoide ........................................................... 2373.6. Flusso del vettore B e teorema di Gauss ............... 2373.7. Flusso del vettore B attraverso una superficie

non chiusa ............................................................. 2373.8. Tensione magnetica o forza magnetomotrice ....... 2373.9. Circuiti magnetici ................................................. 2383.10. Legge di Faraday-Neumann. Legge di Lenz ........ 2383.11. Autoinduzione. Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile ................................. 239

3.12. Collegamento in serie e in parallelo di induttanze ......................................................... 239

3.13. Espressioni del coefficiente di autoinduzione ...... 2393.14. Mutua induzione ................................................... 2393.15. Energia connessa con i campi magnetici .............. 2403.16. Espressione del coefficiente di mutua induzione . 2413.17. Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi ................................... 2413.18. Forza portante di un elettromagnete ..................... 2413.19. F.e.m. indotta in un conduttore di lunghezza l

che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocità v ................................... 242

3.20. Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I ........................................... 242

3.21. Azioni elettrodinamiche ....................................... 2433.22. Correnti di Foucault ............................................. 243

4. SEGNALI E FORME D’ONDA ..................................... 2434.1. Generalità ............................................................... 2434.2. Caratteristiche generali dei segnali......................... 2434.3. Segnali di uso più frequente ................................... 245

5. ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE ............................................................. 2485.1. Generalità ............................................................. 2485.2. Bipoli puramente resistivi .................................... 2485.3. Bipoli puramente induttivi ................................... 2495.4. Bipoli puramente capacitivi ................................. 2505.5. Legge di Ohm per un bipolo passivo RLC serie .. 2515.6. Ammettenza.......................................................... 2535.7. Criterio generale per la risoluzione dei circuiti

e delle reti in regime sinusoidale .......................... 2555.8. Potenza in regime sinusoidale .............................. 2585.9. Rifasamento.......................................................... 2595.10. Potenza complessa. Teorema di Boucherot.

Potenza deformante .............................................. 2605.11. Circuiti risonanti ................................................... 2605.12. Adattamento di carico ........................................... 2665.13. Adattamento d’impedenza nei circuiti risonanti

parallelo ................................................................ 266

APPENDICE – SINTESI DEI DIODI A SEMICONDUTTORE ........................................................ 268

9 ELETTRONICA ANALOGICA

1. AMPLIFICATORI A TRANSISTOR.............................. 271

2. DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI ........ 2712.1. Circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti e

integrati................................................................... 2712.2. Circuiti equivalenti elettrici .................................... 272

3. CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI ................................ 2723.1. Circuito equivalente per i transistor bipolari .......... 2723.2. Circuito equivalente dei transistor

a effetto di campo ................................................... 273

4. RETI DI POLARIZZAZIONE ...................................... 2734.1. Generalità ............................................................... 2734.2. Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT ........... 2744.3. Polarizzazione dei circuiti integrati lineari ............. 2744.4. Polarizzazione del JFET ......................................... 274

INDICE GENERALE IX

5. ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA ........ 275

6. REAZIONE NELL’ANALISI E NEL PROGETTO DEGLI AMPLIFICATORI ............................................. 2766.1. Effetti della retroazione .......................................... 277

7. ANALISI E SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI ................................................................ 277

8. STABILITÀ DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI 277

9. SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI .............................. 2779.1. Generalità ............................................................... 277

10. AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA AMPIEZZA ............................................. 27810.1. Amplificazione di piccoli segnali

nel campo delle basse frequenze .......................... 27810.2. Amplificazione dei segnali nel campo

delle radiofrequenze ............................................. 278

11. AMPLIFICATORI OPERAZIONALI ............................ 27811.1. Introduzione ......................................................... 27811.2. Amplificatore operazionale ideale ........................ 27911.3. Amplificatore operazionale reale .......................... 27911.4. Configurazioni circuitali di base .......................... 28111.5. Regole per l’analisi semplificata .......................... 28111.6. Comportamento dell’A.O. a frequenze elevate .... 28211.7. Compensazione in frequenza ................................ 28211.8. Compensazione della corrente di polarizzazione

e della tensione di offset ....................................... 28311.9. Comportamento dell’A.O. per grandi segnali ...... 284

12. APPLICAZIONI LINEARI DEGLI A.O. ....................... 28412.1. Amplificatori differenziali .................................. 28412.2. Sommatori .......................................................... 28412.3. Convertitore corrente-tensione ........................... 28512.4. Convertitori tensione-corrente............................ 28512.5. Amplificatori di corrente .................................... 28612.6. Integratore .......................................................... 28612.7. Derivatore ........................................................... 28712.8. Amplificatori in corrente alternata ..................... 28712.9. Generatori di tensione continua .......................... 28812.10. Generatori di corrente continua .......................... 288

13. APPLICAZIONI NON LINEARI DELL’A.O................. 28913.1. Raddrizzatore di precisione .................................. 28913.2. Amplificatore logaritmico .................................... 290

14. COMPARATORI E LIMITATORI .................................. 29014.1. Comparatore ......................................................... 29014.2. Rivelatore del passaggio per zero ......................... 29014.3. Trigger di Schmitt................................................. 29114.4. Limitatori di tensione ........................................... 292

15. FILTRI ELETTRONICI ................................................. 29215.1. Quadripoli lineari ................................................ 292

16. FILTRI PASSIVI ............................................................ 29316.1. Filtri RC e RL (1° ordine) ..................................... 29416.2. Filtri RLC (2° ordine) ........................................... 295

17. FILTRI ATTIVI .............................................................. 29617.1. Filtri attivi del 1° ordine ....................................... 29817.2. Filtri attivi del 2° ordine ....................................... 29817.3. Filtri attivi VCVS ................................................ 29817.4. Filtro VCVS passa basso ..................................... 299

17.5. Filtro VCVS passa alto ......................................... 29917.6. Filtri a reazione multipla passa banda .................. 29917.7. Filtri attivi universali (a variabili di stato) ............ 30017.8. Filtri universali integrati ....................................... 30117.9. Filtri attivi di ordine superiore .............................. 301

18. OSCILLATORI .............................................................. 30218.1. Prestazioni ............................................................ 302

19. CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE .............................. 302

20. OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA FREQUENZA DI TIPO RC ............................................ 30320.1. Oscillatore a ponte di Wien .................................. 30320.2. Oscillatore a T-pontato ......................................... 30320.3. Oscillatori a sfasamento ....................................... 303

21. OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA .................... 30321.1. Oscillatori a quarzo .............................................. 304

22. GENERATORI DI SEGNALE ....................................... 30522.1. Generatore d’onda quadra .................................... 30522.2. Generatore d’onda triangolare .............................. 30522.3. Circuiti integrati temporizzatori ........................... 306

23. AMPLIFICATORI DI POTENZA .................................. 30723.1. Classi di funzionamento ....................................... 30823.2. Schemi .................................................................. 30923.3. Componenti .......................................................... 309

10 ELETTRONICA DIGITALE

1. SISTEMI NUMERICI .................................................... 3111.1. Numeri naturali ...................................................... 3111.2. Numeri interi .......................................................... 311

2. PORTE LOGICHE ......................................................... 3122.1. Porte logiche elementari ......................................... 3122.2. Porte logiche speciali ............................................. 3122.3. Caratteristiche delle porte logiche .......................... 3142.4. Famiglie di porte logiche ........................................ 316

3. RETI LOGICHE ............................................................ 3173.1. Transitori in reti combinatorie ................................ 318

4. INTRODUZIONE AL LINGUAGGIO VHDL ............... 3184.1. Fondamenti del linguaggio VHDL ......................... 3194.2. Struttura di una descrizione VHDL ........................ 321

5. RETI COMBINATORIE DI USO COMUNE ................. 3225.1. Multi plexer ............................................................. 3225.2. Demulti plexer ......................................................... 3225.3. Encoder .................................................................. 3245.4. Decoder .................................................................. 3255.5. Multi plexer implementato con porte three state ..... 326

6. RETI COMBINATORIE PER ARITMETICA ................ 3276.1. Operazioni su numeri naturali ................................ 3276.2. Operazioni su numeri interi .................................... 3296.3. Esempio di realizzazione di una semplice ALU

in VHDL ................................................................. 331

7. RETI SEQUENZIALI ASINCRONE DI USO COMUNE ...................................................................... 3347.1. Latch SR ................................................................. 3347.2. Latch D ................................................................... 3357.3. Problemi dovuti alla trasparenza ............................ 3367.4. Flip Flop D positive-edge triggered ....................... 337

X Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

7.5. Implementazione Master-Slave di un Flip Flop D .................................................... 337

7.6. Inizializzazione di reti sequenziali ......................... 338

8. RETI SEQUENZIALI SINCRONE DI USO COMUNE . 3388.1. Flip Flop JK ............................................................ 3398.2. Flip Flop T .............................................................. 3408.3. Registri di memoria ................................................ 3408.4. Registri a scorrimento ............................................ 3418.5. Contatori ................................................................. 343

9. MEMORIE ..................................................................... 3459.1. RAM Statiche ......................................................... 3459.2. RAM Dinamiche .................................................... 3469.3. ROM ....................................................................... 3469.4. EPROM .................................................................. 3469.5. EEPROM................................................................ 3469.6. Memorie Flash ....................................................... 347

10. CONVERSIONE DI SEGNALI ..................................... 34710.1. Convertitore analogico-digitale ............................ 34710.2. Convertitore digitale-analogico ............................ 347

11. RAPID-PROTOTYPING DI CIRCUITI DIGITALI ....... 34811.1. PLA, PAL, GAL e CPLD .................................... 34811.2. Field Programmable Gate Array (FPGA) ........... 348

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO: STRUMENTI E METODI PER L’ANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1. INTRODUZIONE .......................................................... 349

2. DEFINIZIONI ............................................................... 350

3. VALUTAZIONE DEI RISCHI ....................................... 351

4. MODALITÀ DI VALUTAZIONE DEI RISCHI ............. 351

5. PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI .............. 352

6. INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI ............................. 353

7. STIMA DEI RISCHI ...................................................... 354

8. MISURE DI TUTELA ................................................... 355

9. PROCEDURE STANDARDIZZATE PER PICCOLE E MEDIE IMPRESE ...................................................... 359

10. DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE ........ 362

12 GESTIONE PROGETTO ORGANIZZAZIONE D’IMPRESA

1. ORGANIZZAZIONE D’IMPRESA ............................... 3691.1. L’azienda ................................................................ 3691.2. Stakeholder e cicli aziendali ................................... 3691.3. Modelli di organizzazione aziendale ...................... 3711.4. La tecnostruttura informatica: il SIA ...................... 3751.5. La tecnostruttura informatica: il WIS ..................... 3781.6. Merci informazione ................................................ 3801.7. Economie di scala, economie di rete

e discriminazione del prezzo .................................. 3811.8. Outsourcing ............................................................ 382

2. LA PROGETTAZIONE.................................................. 3842.1. Il progetto ............................................................... 3842.2. Il PMBOK .............................................................. 3862.3. La WBS (Work Breakdown Structure) ................... 3882.4. Tempi ...................................................................... 390

2.5. Risorse .................................................................... 3932.6. Costi ....................................................................... 3942.7. Earned value .......................................................... 396

INFORMATICA

13 CODIFICA DELL’INFORMAZIONE

1. RAPPRESENTAZIONE NUMERICA DELL’INFORMAZIONE ............................................... 3991.1. Le macchine e le informazioni ............................... 3991.2. Sistemi di numerazione .......................................... 399

2. CODIFICHE BINARIE.................................................. 4012.1. Codifica dei numeri ................................................ 4012.2. Codifica ASCII ....................................................... 4032.3. Codifiche Windows ................................................ 4062.4. Sistema di codifica UNICODE .............................. 408

3. RICONOSCIMENTO E CORREZIONE DI ERRORI.................................................................... 410

4. COMPRESSIONE DEI DATI ........................................ 4124.1. Entropia di una sequenza di simboli ....................... 4124.2. Compressione lossless ............................................ 4134.3. Compressione lossy ................................................ 418

5. CODIFICA DELLE IMMAGINI .................................... 4225.1. Profondità di colore ................................................ 4235.2. Modelli di colore .................................................... 4245.3. Mappa dei colori ..................................................... 4255.4. Formati di file vettoriali ......................................... 4265.5. Formati di file bitmap ............................................. 427

6. CODIFICA AUDIO E VIDEO........................................ 4286.1. Codifica audio ........................................................ 4286.2. Codifica video ........................................................ 4296.3. Formati audio-video: MPEG .................................. 4306.4. Altri formati audio-video........................................ 4316.5. Formati TV per alta definizione (HD) .................... 432

14 RETI LOGICHE

1. DEFINIZIONI ............................................................... 433

2. RETI COMBINATORIE ................................................ 434

3. BISTABILI .................................................................... 440

4. MACCHINE SEQUENZIALI ........................................ 4414.1. Macchine sequenziali sincrone ............................... 4424.2. Macchine sequenziali asincrone ............................. 445

15 ARCHITETTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE

1. ARCHITETTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE .................................................... 4471.1. Architettura di von Neumann ................................. 4471.2. Architettura Harvard .............................................. 447

2. CPU ............................................................................... 4472.1. Architettura del set di istruzioni ............................. 4482.2. Tipi di istruzioni ..................................................... 4492.3. CISC e RISC .......................................................... 4492.4. Registri ................................................................... 4502.5. Pipeline................................................................... 451

INDICE GENERALE XI

3. BUS ............................................................................... 4533.1. Bus per schede di espansione ................................. 4533.2. Bus per la connessione di schede grafiche ............. 4543.3. Bus e porte di comunicazione................................. 4543.4. Bus per dispositivi di memorizzazione................... 4583.5. Bus e interfacce esterne audio/video ...................... 4583.6. Altri Bus interni ...................................................... 458

4. PERIFERICHE .............................................................. 4594.1. Periferiche di memorizzazione ............................... 4594.2. Dispositivi di I/O .................................................... 4604.3. Schede .................................................................... 462

5. INTERRUZIONI ........................................................... 4625.1. Interruzioni esterne ................................................. 4625.2. Interruzioni interne ................................................. 4625.3. Gestione delle interruzioni ..................................... 463

6. DMA .............................................................................. 463

7. MEMORIE ..................................................................... 4647.1. Memoria cache ....................................................... 4667.2. Memoria virtuale .................................................... 467

8. CLASSIFICAZIONE DELL’ARCHITETTURA DEI PROCESSORI ........................................................ 4728.1. Evoluzioni dell’architettura

dei microprocessori ................................................ 4728.2. Multithreading hardware ........................................ 475

9. ARCHITETTURA DI UN PERSONAL COMPUTER .................................................................. 4769.1. Struttura di un personal computer basata

su doppio hub ......................................................... 4779.2. Struttura di un personal computer basata

su singolo hub ......................................................... 478

10. ARCHITETTURA INTEL A 32 BIT E A 64 BIT............. 47910.1. Architettura Intel a 32 bit ...................................... 48010.2. Architettura Intel a 64 bit ...................................... 483

16 PROGRAMMAZIONE EMBEDDED

1. MICROCONTROLLORI ............................................... 485

2. MICROCONTROLLORI ATMEL AVR ......................... 486

3. MICROCONTROLLORI E PROCESSORI ARM .......... 490

4. MICROCONTROLLORI BASATI SU ARM CORTEX-M ................................................................... 4924.1. Applicazioni ......................................................... 4924.2. Struttura interna .................................................... 4934.3. Spazio di indirizzamento ...................................... 4944.4. Controller degli interrupt (NVIC) ........................ 4944.5. Unità di protezione della memoria (MPU) ........... 4954.6. Architettura del set di istruzioni (ISA) ................. 4954.7. Modello di programmazione ................................ 4954.8. Modalità di funzionamento .................................. 4964.9. Modello di gestione delle eccezioni ..................... 4974.10. Gestione dei fault ................................................. 4994.11. Prestazioni di supporto a un sistema operativo

(OS) ...................................................................... 4994.12. Estensioni di sicurezza TrustZone ........................ 5004.13. CMSIS (Cortex Microcontroller Software

Interface Standard) ............................................... 5014.14. Sequenza di startup di un microcontrollore .......... 502

5. GESTIONE DELLE PERIFERICHE ............................. 5045.1. Memorie flash ........................................................ 5045.2. Timer e PWM ......................................................... 5105.3. Periferiche di comunicazione ................................. 5135.4. Moduli analogici .................................................... 5205.5. HMI (Human Machine Interface) .......................... 5235.6. Trasduttori: sensori e attuatori ................................ 525

6. ARDUINO ..................................................................... 5296.1. Hardware ................................................................ 5296.2. Software ................................................................. 530

7. RASPBERRY PI ............................................................ 5357.1. Gestione GPIO con il modulo Python

RPi.GPIO................................................................ 537

17 STRUTTURE DATI E ALGORITMI

1. INTRODUZIONE .......................................................... 541

2. TIPI DI DATI PRIMITIVI ............................................. 543

3. TIPI DI DATI DERIVATI ............................................... 5443.1. Array....................................................................... 5453.2. Matrici .................................................................... 5463.3. Stringhe .................................................................. 5463.4. Record .................................................................... 5473.5. Strutture complesse ................................................ 5483.6. Puntatori ................................................................. 5493.7. Liste ........................................................................ 5513.8. Alberi ...................................................................... 5573.9. Trasformazioni hash ............................................... 560

4. RICERCA DI DATI........................................................ 5634.1. Ricerca sequenziale ................................................ 5634.2. Ricerca binaria ........................................................ 564

5. ORDINAMENTO DI DATI............................................ 5645.1. Ordinamento per inserimento ................................. 5655.2. Ordinamento per selezione ..................................... 5655.3. Ordinamento per scambio a bolle ........................... 5665.4. Ordinamenti evoluti: shellsort ................................ 5675.5. Ordinamenti evoluti: quicksort ............................... 568

6. COMPLESSITÀ DEGLI ALGORITMI.......................... 570

18 LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE

1. INTRODUZIONE .......................................................... 571

2. METODOLOGIE DI PROGRAMMAZIONE ................ 573

3. PARADIGMI DI PROGRAMMAZIONE ....................... 574

4. STRUTTURE DI CONTROLLO ................................... 575

5. SCOMPOSIZIONE FUNZIONALE: PROCEDURE E FUNZIONI ................................................................. 5775.1. Regole di visibilità.................................................. 5785.2. Parametri e passaggio dei parametri ....................... 5785.3. Ricorsione............................................................... 579

6. COMPILATORI E INTERPRETI................................... 580

7. LINKER ......................................................................... 5817.1. Formato ELF .......................................................... 584

8. LINGUAGGI ASSEMBLATORI ................................... 585

9. LINGUAGGIO C: LA LIBRERIA STANDARD ............ 5919.1. assert.h .................................................................... 592

XII Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

9.2. ctype.h .................................................................. 5929.3. errno.h .................................................................. 5939.4. float.h ................................................................... 5939.5. limits.h .................................................................. 5939.6. locale.h ................................................................. 5939.7. math.h ................................................................... 5959.8. setjmp.h ................................................................ 5959.9. signal.h ................................................................. 5989.10. stdarg.h ................................................................. 5989.11. stddef.h ................................................................. 5999.12. stdio.h ................................................................... 5999.13. stdlib.h .................................................................. 6009.14. string.h .................................................................. 6009.15. time.h .................................................................... 611

10. LINGUAGGIO C: ESEMPI D’USO ............................... 612

11. MACCHINE VIRTUALI ............................................... 62111.1. Java Virtual Machine ............................................ 62211.2. Framework .NET .................................................. 626

19 TECNICHE DI PROGETTAZIONE

1. CICLO DI VITA DEL SOFTWARE ............................... 6311.1. Modello a cascata ................................................... 6311.2. Modello agile .......................................................... 633

2. METODOLOGIE DI PROGETTO ................................. 6342.1. Diagrammi di flusso ............................................... 6342.2. Data flow diagrams ................................................ 6352.3. Structured analysis and design technique .............. 6362.4. Modello entità relazioni.......................................... 6372.5. Unified modeling language .................................... 640

3. DESIGN PATTERN ....................................................... 6483.1. Design pattern creazionali ...................................... 6483.2. Design pattern strutturali ........................................ 6513.3. Design pattern comportamentali ............................ 656

20 PROGRAMMAZIONE ORIENTATA AGLI OGGETTI

1. PROGRAMMAZIONE A OGGETTI ............................. 6651.1. Classi e oggetti nel linguaggio C++ ....................... 6651.2. Classi e oggetti nel linguaggio Java ....................... 667

2. EREDITARIETÀ ........................................................... 6682.1. Ereditarietà nel linguaggio C++ ............................. 6692.2. Ereditarietà nel linguaggio Java ............................. 670

3. POLIMORFISMO .......................................................... 6703.1. Polimorfismo nel linguaggio C++ .......................... 6703.2. Polimorfismo nel linguaggio Java .......................... 671

4. OVERLOADING ........................................................... 6714.1. Overloading nel linguaggio C++ ............................ 6714.2. Overloading nel linguaggio Java ............................ 672

5. LINGUAGGIO C++: ESEMPI D’USO ........................... 6725.1. Esempi di classi ...................................................... 6725.2. Gerarchie di ereditarietà ......................................... 6755.3. Polimorfismo .......................................................... 6765.4. Gestione delle eccezioni ......................................... 677

6. LINGUAGGIO C++: TEMPLATE ................................. 6796.1. Template delle classi .............................................. 6796.2. Template delle funzioni .......................................... 681

7. LIBRERIA STANDARD C++ ........................................ 6817.1. La classe string ....................................................... 6847.2. Esempi relativi a stringhe ....................................... 6847.3. Libreria standard iostream ...................................... 6887.4. Esempi di I/O.......................................................... 688

8. STANDARD TEMPLATE LIBRARY ............................ 6978.1. Contenitori .............................................................. 6978.2. Iteratori ................................................................... 7028.3. Algoritmi ................................................................ 7048.4. Esempi relativi ai contenitori................................. 704

9. C++: NUOVE FUNZIONALITÀ ................................... 7089.1. C++17 ..................................................................... 7089.2. C++20 ..................................................................... 712

10. DESIGN PATTERN: ESEMPI IN LINGUAGGIO C++..................................................... 715

11. LINGUAGGIO JAVA: ESEMPI D’USO ........................ 72111.1. Gerarchie di ereditarietà ....................................... 72111.2. Linguaggio Java: classi generiche ........................ 72211.3. Gestione delle eccezioni ....................................... 72411.4. Classi relative alle stringhe ................................... 72611.5. La gestione dell’I/O .............................................. 727

12. CONTENITORI DEL LINGUAGGIO JAVA.................. 73512.1. Interfacce .............................................................. 73512.2. Implementazioni ................................................... 74012.3. Algoritmi .............................................................. 74212.4. Esempi di collezioni ............................................. 742

13. VERSIONI DI JAVA SUCCESSIVE A JAVA SE 8 .................................................................. 74813.1. Java 9 .................................................................... 74813.2. Java 10 .................................................................. 75013.3. Java 11 .................................................................. 751

14. DESIGN PATTERN: ESEMPI IN LINGUAGGIO JAVA................................................ 752

21 PROGRAMMAZIONE FUNZIONALE

1. CONCETTI FONDAMENTALI .................................... 7571.1. Caml: elementi di base ........................................... 7571.2. Espressioni e valori ................................................ 7591.3. Funzioni .................................................................. 7601.4. Pattern matching ..................................................... 7611.5. Liste ........................................................................ 7631.6. Funzioni di ordine superiore ................................... 7641.7. Ricorsione............................................................... 765

2. PROGRAMMAZIONE FUNZIONALE IN C++ ............ 7662.1. Funzioni di ordine superiore ................................... 7662.2. Funzioni e oggetti funzione .................................... 772

3. IL SUPPORTO FUNZIONALE IN JAVA ....................... 7753.1. Funzioni .................................................................. 7753.2. Composizione di funzioni ...................................... 7793.3. Funzioni ricorsive ................................................... 7803.4. Applicazione di funzioni a collezioni

di oggetti ................................................................. 7813.5. Riuso mediante lexical scoping

e lexical closure ...................................................... 7873.6. Funzioni curry ........................................................ 789

INDICE GENERALE XIII

22 SISTEMI OPERATIVI

1. INTRODUZIONE .......................................................... 7911.1. Evoluzione storica dei sistemi operativi ................. 7911.2. Funzioni e caratteristiche dei sistemi operativi ...... 7931.3. Bootstrap ................................................................ 7941.4. Interfacce utente ..................................................... 7941.5. Tipologie di sistemi operativi ................................. 7951.6. Tipologie di elaborazione ....................................... 7961.7. Introduzione ai processi.......................................... 7961.8. File system .............................................................. 7971.9. Gestione della sicurezza ......................................... 798

2. ARCHITETTURA DEI SISTEMI OPERATIVI ............. 7982.1. Architettura di Windows ........................................ 8002.2. Architettura di Linux .............................................. 801

3. WINDOWS .................................................................... 8023.1. File System Windows ............................................. 8023.2. Gestione degli utenti ............................................... 8033.3. Gestione dell’accesso alle risorse ........................... 8043.4. Il prompt dei comandi in Windows ........................ 805

4. LINUX ........................................................................... 8074.1. Boot ........................................................................ 8084.2. File System Linux .................................................. 8084.3. Gestione degli utenti ............................................... 8114.4. Shell ........................................................................ 8114.5. Comandi Linux ....................................................... 817

5. GESTIONE DEI PROCESSI .......................................... 8255.1. Schedulazione dei processi ..................................... 829

6. GESTIONE DELL’INGRESSO E USCITA .................... 833

7. GESTIONE DELLA MEMORIA CENTRALE .............. 8357.1. Memoria virtuale .................................................... 836

8. PROGRAMMAZIONE C IN AMBIENTE LINUX ........ 8378.1. Funzioni API fondamentali di Linux ...................... 838

9. PROGRAMMAZIONE C IN AMBIENTE WINDOWS .................................................................... 8529.1. Programmazione basata su console ........................ 853

10. VIRTUALIZZAZIONE .................................................. 859

23 PROGRAMMAZIONE CONCORRENTE E ASINCRONA

1. CONCORRENZA E SINCRONIZZAZIONE TRA PROCESSI E THREAD ......................................... 8631.1. Processi e IPC ......................................................... 8631.2. Sezioni critiche e mutua esclusione ........................ 8631.3. Semafori ................................................................. 8641.4. Monitor ................................................................... 8651.5. Scambio di messaggi .............................................. 8661.6. Pipe/FIFO ............................................................... 8671.7. Deadlock................................................................. 8681.8. Thread..................................................................... 869

2. PROCESSI, IPC E THREAD NEL SISTEMA OPERATIVO WINDOWS ............................................. 8712.1. Processi e thread ..................................................... 8712.2. Pipe......................................................................... 8732.3. Memoria condivisa e semafori ............................... 8762.4. Sezioni critiche e variabili di condizione ............... 883

3. PROCESSI, IPC E THREAD NEL SISTEMA OPERATIVO LINUX .................................................... 8893.1. Processi e thread ..................................................... 8893.2. Pipe e FIFO ............................................................ 8923.3. Memoria condivisa e semafori ............................... 8973.4. Mutex e variabili di condizione .............................. 9093.5. Semafori POSIX ..................................................... 916

4. CONCORRENZA E SINCRONIZZAZIONE NEL LINGUAGGIO C++ .............................................. 9194.1. Thread e tipi atomici ............................................... 9194.2. Mutex e variabili di condizione .............................. 922

5. CONCORRENZA E SINCRONIZZAZIONE NEL LINGUAGGIO JAVA ............................................ 9275.1. Creazione ed esecuzione di thread ......................... 9285.2. Sincronizzazione dell’accesso a risorse

condivise .................................................................... 9315.3. Sincronizzazione dell’esecuzione dei thread .......... 933

6. SCHEMA SCRITTORE/LETTORI ................................ 9396.1. Schema scrittore/lettori in linguaggio C++ ............ 9396.2. Schema scrittore/lettori in linguaggio Java ............ 942

7. PROGRAMMAZIONE ASINCRONA ........................... 9467.1. Programmazione asincrona

in linguaggio C++ ................................................... 9467.2. Programmazione asincrona in linguaggio Java ...... 949

24 GESTIONE DI DATI CON DATABASE

1. SISTEMI INFORMATIVI E SISTEMI INFORMATICI .............................................................. 9571.1. Aspetti intensionale ed estensionale dei dati .......... 9571.2. File di dati e loro organizzazione ........................... 9581.3. DBMS e database ................................................... 9591.4. Architettura logica di un sistema di gestione

delle basi di dati ...................................................... 9611.5. Database e transazioni ............................................ 961

2. PROGETTAZIONE LOGICA DI UNA BASE DI DATI ......................................................................... 9632.1. Diagrammi concettuali e logici .............................. 964

3. IL MODELLO DEI DATI RELAZIONALE ................... 9673.1. Normalizzazione di una base di dati relazionale .... 969

4. ALGEBRA E OPERATORI RELAZIONALI ................. 971

5. LINGUAGGIO SQL ...................................................... 9765.1. Le query in SQL: il costrutto SELECT .................... 9765.2. I comandi DML di SQL: INSERT, DELETE,

UPDATE ................................................................... 9875.3. Tipi di dato gestiti da MySQL/MariaDB ................ 9885.4. I comandi DDL di SQL: CREATE, ALTER,

RENAME e DROP ...................................................... 9905.5. Trigger e stored procedure ..................................... 9925.6. Gestione dei privilegi ............................................. 9955.7. Accesso concorrente ai dati .................................... 996

6. ACCESSO A UNA BASE DI DATI IN LINGUAGGIO JAVA CON JDBC ............................ 9986.1. Architettura client-server e API DataBase

Connectivity ........................................................... 10006.2. Connessione a un DBMS e query SQL

in linguaggio Java ................................................... 1001

XIV Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

6.3. Classi CRUD in linguaggio Java ............................ 10046.4. Uso di oggetti RowSet ............................................ 10136.5. Transazioni ............................................................. 1019

7. ACCESSO A UNA BASE DI DATI IN LINGUAGGIO C/C++ .............................................. 1020

8. GEO-DATABASE E SISTEMI GIS ............................... 10228.1. GIS ......................................................................... 10228.2. Tipi di dato spaziale ................................................ 10238.3. Estensioni spaziali del linguaggio SQL .................. 1023

9. HIBERNATE ................................................................. 10279.1. ORM ....................................................................... 10279.2. Hibernate ................................................................ 1028

25 LINGUAGGIO XML

1. EXTENSIBLE MARKUP LANGUAGE ........................ 10431.1. Concetti di base ...................................................... 10431.2. Entity reference....................................................... 10441.3. Markup speciali ...................................................... 10441.4. Documenti XML “ben formati” ............................. 10451.5. Namespace ............................................................. 1045

2. MODELLARE DATI IN XML ....................................... 10462.1. Document Type Definition ...................................... 10462.2. XML Schema Definition ......................................... 1050

3. ESTRARRE DATI DA DOCUMENTI XML .................. 10573.1. L’albero dei componenti di un documento ............. 10583.2. Il linguaggio XPath ................................................ 10593.3. Il linguaggio XQuery.............................................. 1062

4. ELABORARE DOCUMENTI XML IN JAVA ................ 10754.1. SAX ........................................................................ 10764.2. DOM....................................................................... 10794.3. Validazione di documenti XML con JAXP ............ 10834.4. JAXB ...................................................................... 1084

26 FORMATO DATI JSON

1. INTRODUZIONE .......................................................... 1089

2. SINTASSI E TIPI DI DATO DEL LINGUAGGIO JSON ............................................ 1090

3. JSON SCHEMA ............................................................. 10903.1. Definizione di un oggetto

in uno schema JSON schema ................................. 10913.2. Definizione di un array in uno schema

JSON schema ......................................................... 10933.3. Restrizioni sui tipi in uno schema

JSON schema ......................................................... 10953.4. Riferimento a uno schema JSON schema .............. 1096

4. JSON IN JAVASCRIPT E JSONP .................................. 1096

5. JSON IN JAVA ............................................................... 10975.1. Lettura di un file in formato JSON ......................... 11025.2. Scrittura di un file in formato JSON ....................... 1102

6. SERIALIZZAZIONE E DE-SERIALIZZAZIONE CON GSON ................................................................... 11046.1. Serializzazione e de-serializzazione

di oggetti JSON ...................................................... 11066.2. Serializzazione e de-serializzazione

di array e collezioni ................................................ 1108

27 SICUREZZA INFORMATICA DELLE TECNOLOGIE DI RETE

1. INTRODUZIONE .......................................................... 11111.1. Crittografia a chiave simmetrica ............................ 11111.2. Crittografia a chiave asimmetrica ........................... 11141.3. Sintesi di messaggio ............................................... 11151.4. Canali sicuri e insicuri ............................................ 11181.5. Autenticazione ........................................................ 11191.6. Segretezza............................................................... 11231.7. Integrità .................................................................. 11231.8. Identità e chiavi ...................................................... 1124

2. PROTOCOLLI PER LA SICUREZZA ........................... 11262.1. NTLM .................................................................. 11262.2. CHAP/EAP ........................................................... 11262.3. WPA2 ................................................................... 11272.4. RADIUS ............................................................... 11282.5. Kerberos ............................................................... 11292.6. IPSec .................................................................... 11312.7. SSL/TLS ............................................................... 11322.8. HTTPS e HSTS .................................................... 11332.9. Gestione dei certificati ......................................... 11342.10. Sicurezza sulle reti pubbliche ............................... 11352.11. Sicurezza sulle reti aziendali ................................ 1137

28 PROGRAMMAZIONE DI RETE 1. INTRODUZIONE .......................................................... 1139 2. PROGRAMMAZIONE A LIVELLO

DI SOCKET ................................................................... 11392.1. Gestione del protocollo UDP mediante socket ....... 11392.2. Gestione del protocollo TCP mediante socket ........ 11592.3. Server TCP concorrenti .......................................... 1177

3. PROGRAMMAZIONE CLIENT/SERVER CON PROTOCOLLO HTTP .......................................... 11863.1. Accesso a risorse web in linguaggio C/C++ ........... 11903.2. Accesso a risorse web in linguaggio Java .............. 11973.3. Esposizione di risorse web in linguaggio Java

mediante Servlet ..................................................... 1204

4. WEBSOCKET ............................................................... 12144.1. Implementazione di un WebSocket server

in linguaggio Java ................................................... 12154.2. Implementazione di un WebSocket client

in linguaggio Java ................................................... 1220

29 SERVIZI DI RETE

1. SERVIZI DI BASE ........................................................ 12251.1. Servizio per il file system distribuito: SMB ........... 12261.2. DHCP ..................................................................... 12281.3. DNS ........................................................................ 12331.4. NAT ........................................................................ 12381.5. Firewall................................................................... 1242

2. SERVIZI PUBBLICI ...................................................... 12452.1. FTP ......................................................................... 12452.2. Proxy ...................................................................... 12492.3. HTTP/HTTPS......................................................... 12512.4. Posta elettronica ..................................................... 1255

30 TECNOLOGIE WEB FRONT-END

1. INTRODUZIONE .......................................................... 1263

INDICE GENERALE XV

2. HTML ............................................................................ 12632.1. Sintassi di base ....................................................... 12632.2. Testo, link, immagini e media ................................ 12662.3. Tabelle, liste e frame............................................... 12742.4. Layout e semantica ................................................. 12782.5. Form ....................................................................... 1280

3. CSS ................................................................................ 12863.1. Sintassi ................................................................... 12863.2. Selettori e media query ........................................... 12883.3. Proprietà comuni per regole CSS ........................... 12943.4. Box Model e layout della pagina ............................ 1300

4. JAVASCRIPT ................................................................. 13114.1. Linguaggio ........................................................... 13114.2. JSON .................................................................... 13314.3. Query-string di un URL ....................................... 13324.4. Programmazione asincrona e promises ................ 13324.5. Richieste HTTP - AJAX ....................................... 13344.6. DOM .................................................................... 13374.7. Gestione degli eventi ............................................ 13424.8. BOM ..................................................................... 13454.9. API del browser .................................................... 13474.10. Google Maps API ................................................. 1348

31 TECNOLOGIE WEB BACK-END

1. PAGINE WEB DINAMICHE ......................................... 1357

2. LINGUAGGIO PHP ...................................................... 13582.1. Sintassi ................................................................... 13582.2. Inclusione di file ..................................................... 13592.3. Operatori................................................................. 13592.4. Output ..................................................................... 13592.5. Tipi di errori ........................................................... 13592.6. Interruzione di uno script ....................................... 13602.7. Variabili .................................................................. 13602.8. Tipi di dato ............................................................. 13602.9. Variabili dinamiche ................................................ 1361

3. COSTANTI .................................................................... 1361

4. ARRAY .......................................................................... 1362

5. VARIABILI CORRELATE AL WEB .............................. 1363

6. FUNZIONI .................................................................... 13646.1. Operatore Null coalescing ...................................... 13646.2. Funzioni definite dall’utente .................................. 13656.3. Generatori ............................................................... 13676.4. Passaggio di parametri alle funzioni....................... 13676.5. Scope e lifetime delle variabili ................................ 13676.6. Dichiarazioni di tipo scalare ................................... 13686.7. Dichiarazione di tipo ritornato dalle funzioni......... 13686.8. Tipi NULL .............................................................. 13686.9. Funzioni void ........................................................ 1368

7. CLASSI E OGGETTI ..................................................... 13697.1. Organizzare codice PHP che fa uso di classi .......... 13697.2. Riferimenti alle variabili di istanza ........................ 13707.3. Costruttore e distruttore .......................................... 13707.4. Uguaglianza e copia di oggetti ............................... 13707.5. Membri statici di una classe e costanti ................... 13717.6. I metodi magici. ...................................................... 1372

8. METODI MAGICI OVERLOADING ............................ 1372

9. METODI MAGICI NON OVERLOADING ................... 13749.1. Ereditarietà ............................................................. 13749.2. Overridding dei metodi .......................................... 13769.3. Classi astratte .......................................................... 1377

10. GESTIONE DELLE ECCEZIONI ................................. 1379

11. ACQUISIZIONE DATI DA UN FORM HTML .............. 1380

12. INTERAZIONE TRA PAGINE WEB ............................. 1380

13. VALIDAZIONE DELL’INPUT CON JAVASCRIPT ...... 1381

14. COOKIES E SESSIONI ................................................. 138414.1. Cookies ................................................................. 138414.2. Sessioni ................................................................ 138414.3. Accesso a database in PHP ................................... 1385

15. ACCESSO A DATABASE OSPITATI SU DBMS MYSQL/MARIADB CON MYSQLI ............................. 138515.1. Esempi di gestione di un database

con mysqli ............................................................. 138815.2. Query parametriche con mysqli ............................ 138815.3. Inserimento in un database dei dati contenuti

in un file inviato dal browser al server ................. 139115.4. Controllo degli errori e degli input ....................... 1392

16. PDO PER L’ACCESSO A DBMS ................................... 1394

32 WEB SERVICE 1. INTRODUZIONE .......................................................... 1399

1.1. Definizione di web service ..................................... 13991.2. Due tipologie di web service .................................. 1400

2. SOAP ............................................................................. 14012.1. Struttura di un messaggio ....................................... 14012.2. Comunicazione in SOAP ........................................ 1402

3. WSDL ............................................................................ 14043.1. Definizione di un’interfaccia .................................. 14043.2. Sezione astratta di un’interfaccia ........................... 14053.3. Sezione concreta di un’interfaccia ......................... 1407

4. PROGRAMMAZIONE DI SERVIZI SOAP/WSDL CON JAX-WS ................................................................ 14084.1. Il modello JAX-WS ................................................ 14084.2. Sviluppo di un servizio ........................................... 14104.3. Invocazione di un servizio ...................................... 14154.4. Riuso di servizi esistenti ......................................... 1416

5. REST ............................................................................. 14185.1. Le risorse di rete ..................................................... 14185.2. Interfaccia di accesso alle risorse ........................... 14195.3. Servizi REST .......................................................... 1422

6. PROGRAMMAZIONE DI SERVIZI REST CON JAX-RS ................................................................. 14226.1. Il modello JAX-RS ................................................. 14226.2. Sviluppo di un servizio ........................................... 14226.3. Invocazione di un servizio ...................................... 14296.4. Riuso di servizi ....................................................... 1432

33 PROGRAMMAZIONE DI APP PER DISPOSITIVI CON SISTEMA OPERATIVO ANDROID

1. INTRODUZIONE .......................................................... 14331.1. Versione di sistema e API level .............................. 1434

XVI Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

2. STRUTTURA DI UNA APP PER SISTEMA OPERATIVO ANDROID ............................................... 14352.1. Elementi costitutivi di una app ............................... 14352.2. Struttura del progetto di una app in linguaggio

Java e rappresentazione delle risorse ...................... 14352.3. Gradle..................................................................... 14382.4. Manifest e distribuzione/rilascio

di una app ............................................................... 14402.5. Sviluppo in retro-compatibilità con Android

Jetpack .................................................................... 14442.6. Richiesta di permessi a tempo di esecuzione .......... 14442.7. Gestione automatica e dinamica dei permessi

della app ................................................................. 1446

3. LAYOUT GRAFICO DELLE ACTIVITY IN CODICE JAVA E IN FORMATO XML ......................................... 14463.1. Widget e layout ....................................................... 14493.2. Definire widget e layout nel codice Java ................ 14493.3. Definire widget e layout in un file XML ................ 14493.4. ConstraintLayout .................................................... 1453

4. CICLO DI VITA DELLE ACTIVITY E INTERAZIONE CON L’UTENTE ........................................................... 14564.1. Ciclo di vita di una activity ..................................... 14574.2. Reagire al tocco dell’utente .................................... 14584.3. Interagire con campi di testo .................................. 14614.4. AlertDialog ............................................................. 1461

5. COMUNICAZIONE TRA COMPONENTI: GLI INTENT ......................................................................... 14625.1. Lanciare un componente tramite un intent

implicito ................................................................. 14645.2. Lanciare un componente mediante un intent

esplicito .................................................................. 14655.3. Trasferire dati tra componenti tramite extra ........... 14665.4. Lanciare una activity per ottenere un risultato ........ 14665.5. Mantenere lo stato di una app

tramite Application ................................................. 14685.6. Gestire le preferenze di una app

con SharedPreferences ........................................... 1468

6. ESEGUIRE OPERAZIONI IN BACKGROUND ....................................................... 14726.1. Ciclo di vita di un service ....................................... 14736.2. Limitazioni all’esecuzione di service

in background ......................................................... 1473

7. GEOLOCALIZZATIONE .............................................. 14777.1. Uso di Google Play Services .................................. 14777.2. Accesso a servizi di geolocalizzazione ................... 1477

34 LINGUAGGIO PYTHON

1. INTRODUZIONE ......................................................... 14871.1. Caratteristiche di Python ........................................ 14871.2. Versioni di Python .................................................. 14871.3. La Python Virtual Machine .................................... 14871.4. L’interprete interattivo ............................................ 14881.5. La IDLE .................................................................. 14881.6. Le variabili ............................................................. 1488

2. TIPI DI DATO................................................................ 14892.1. Dati numerici .......................................................... 14902.2. Le stringhe .............................................................. 1491

2.3. Manipolazione di stringhe ...................................... 14922.4. Valori booleani ....................................................... 14942.5. Operazioni sui singoli bit ....................................... 14952.6. I tipi bytes ............................................................... 1495

3. INPUT E OUTPUT ........................................................ 14963.1. La funzione print() ............................................ 14963.2. La funzione input() ............................................ 1497

4. STRUTTURE DI CONTROLLO ................................... 14974.1. Strutture di selezione .............................................. 14974.2. Strutture iterative: i cicli while ............................. 14984.3. Strutture iterative: i cicli for e la funzione

range() ................................................................ 14984.4. Strutture iterative: continue e break.................. 1500

5. STRUTTURE DATI ....................................................... 15005.1. Le tuple ................................................................... 15005.2. Le liste .................................................................... 15025.3. I dizionari ............................................................... 15065.4. Gli insiemi .............................................................. 1509

6. LE FUNZIONI ............................................................... 15116.1. Funzioni predefinite ............................................... 15116.2. Creazione di funzioni ............................................. 15136.3. La programmazione funzionale .............................. 1515

7. I MODULI ..................................................................... 15217.1. Moduli predefiniti .................................................. 15217.2. Moduli personalizzati ............................................. 15267.3. Pip Installation Package ........................................ 1526

8. FILE............................................................................... 15278.1. Creare o aprire un file ............................................. 15278.2. Manipolare un file .................................................. 15288.3. Il costrutto with ..................................................... 15308.4. Esempi con file di testo .......................................... 15308.5. Esempi con file binari ............................................. 1530

9. GESTIONE DEGLI ERRORI ........................................ 15309.1. Errori di sintassi ed eccezioni ................................. 15309.2. Dichiarazioni assert ................................................ 15319.3. I blocchi try ed except ....................................... 15329.4. Gestire le eccezioni ................................................ 15329.5. Eccezioni definite dall’utente ................................. 1533

10. PROGRAMMAZIONE A OGGETTI ............................. 153310.1. Le classi ................................................................ 153310.2. I parametri dei metodi e il parametro

riflessivo ............................................................... 153310.3. Inizializzare gli attributi ....................................... 153410.4. Attributi di istanza e di classe (statici) .................. 153410.5. Incapsulamento: attributi pubblici

e privati ................................................................... 153510.6. Ereditarietà ........................................................... 153610.7. Poliformismo ........................................................ 153710.8. Overloading degli operatori ................................. 1538

11. I THREAD ..................................................................... 153911.1. La classe Thread ................................................... 153911.2. Il modulo threading .............................................. 154011.3. Sincronizzazione di thread ................................... 1542

12. I SOCKET ...................................................................... 154612.1. Socket UDP .......................................................... 154612.2. Socket TCP ........................................................... 1548

INDICE GENERALE XVII

13. I DATABASE ................................................................. 155213.1. Connessione a un database SQLite ...................... 155213.2. Metodi per database SQLite ................................. 155213.3. Creazione di tabelle .............................................. 155413.4. Inserimento dati .................................................... 155513.5. Lettura dei dati ..................................................... 155613.6. Aggiornamento dei dati ........................................ 155613.7. Cancellazione dei dati .......................................... 155713.8. Transazioni ........................................................... 155713.9. Connessione ad altri database............................... 1557

14. XML .............................................................................. 155914.1. Parsing di file XML .............................................. 155914.2. Ricerca di elementi ............................................... 156114.3. Creazione di documenti XML .............................. 156214.4. Modifica di documenti XML................................ 156314.5. Da XML a stringhe ............................................... 1564

15. JSON.............................................................................. 156415.1. Importazione di oggetti JSON .............................. 156415.2. Lettura di oggetti JSON ........................................ 156515.3. Scrittura di oggetti JSON ..................................... 156515.4. Formattazione di stringhe JSON .......................... 1566

16. WEB SERVICES ........................................................... 156616.1. Fruizione di web services ..................................... 156616.2. Il framework HTTP Flask .................................... 157116.3. Implementazione di un web service REST .......... 1573

35 NORMATIVE RELATIVE ALLO SVILUPPO DEL SOFTWARE

1. QUALITÀ DEL SOFTWARE NELLE NORME ............ 15771.1. ISO 9001: Sistema di gestione della qualità ......... 15791.2. ISO/IEC 90003 ..................................................... 15791.3. ISO/IEC 12207: Ciclo di vita del software ........... 15791.4. ISO/IEC 25000: Qualità del software .................. 15831.5. ISO 25010: Modelli di Qualità ............................. 15841.6. ISO 25020: La misurazione del software ............. 15841.7. Metriche per il software: LOC ............................. 15841.8. Metriche per il software: numero ciclomatico

(ISO/IEC 25023) .................................................. 15851.9. Metriche per il software: Function Point

(ISO/IEC 25023) .................................................. 15861.10. ISO/IEC 40500: Linee guida per l’accessibilità

dei contenuti Web (WCAG) ................................. 15891.11. WCAG 2.0 ............................................................ 1590

2. SICUREZZA DEL SOFTWARE NELLE NORME ........ 15912.1. ISO/IEC 22301: Sistemi di gestione

della continuità operativa ....................................... 15922.2. ISO/IEC 27001: Sistemi di gestione

della sicurezza delle informazioni .......................... 15922.3. SGSI: Sistemi di gestione della sicurezza

delle informazioni .................................................. 15932.4. ISO/IEC 27001: Terminologie ............................... 1594

3. IL QUADRO NORMATIVO ITALIANO ....................... 15943.1. Frodi e crimini informatici. Legge n. 547/1993 ..... 15943.2. Riservatezza. General Data Protection

Regulation (GDPR) ................................................ 15963.3. Pubblica Amministrazione. D.Lgs. 159/2006,

CAD ....................................................................... 1597

3.4. Firma elettronica .................................................... 15983.5. Trasparenza ............................................................ 15993.6. CAD 3.0 ................................................................. 15993.7. Livelli di sicurezza: D.Lgs. n. 65/2018,

Direttiva NIS .......................................................... 1600

TELECOMUNICAZIONI36 CARATTERIZZAZIONE DEI SEGNALI

1. ANALISI DEI SEGNALI NEL DOMINIO DEL TEMPO.................................................................. 16031.1. Definizione e classificazione dei segnali ................ 16031.2. Descrizione matematica di un segnale

sinusoidale .............................................................. 16041.3. Altri tipi di segnali periodici................................... 1608

2. ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA ........ 16082.1. Strumenti matematici per l’analisi nel dominio

della frequenza ....................................................... 16102.2. Determinazione dello spettro e della banda

di un segnale periodico o modulato ........................ 16112.3. Proprietà utili nella determinazione dello spettro

e della banda di un segnale ..................................... 16132.4. Caratteristiche dell’analisi nel dominio della

frequenza di segnali discreti ................................... 1618

3. CARATTERISTICHE FISICHE DEI SEGNALI ACUSTICI E VIDEO ..................................................... 16213.1. Definizioni dei segnali acustici .............................. 16213.2. Il segnale video analogico ...................................... 1624

37 DECIBEL

1. DEFINIZIONE .............................................................. 1627

2. GUADAGNO E ATTENUAZIONE DI UN QUADRIPOLO .................................................. 1628

3. LIVELLI ASSOLUTI DI POTENZA E TENSIONE ................................................................. 16283.1. Livello assoluto di potenza: dBm e dBW ............... 16283.2.Livelloassolutoditensione:dBV,dBμV,dBu ....... 16283.3. Calcolo dei livelli di potenza a partire

dalla conoscenza del valore di tensione e dell’impedenza di carico ...................................... 1630

4. PASSAGGIO INVERSO ................................................ 1630

5. RAPPORTO S/N............................................................. 1631

6. BILANCIO DI POTENZA DI UN COLLEGAMENTO O LINK BUDGET ......................................................... 1632

7. FORMULARIO SU ALTRE UNITÀ DI TRASMISSIONE ...................................................... 1634

38 S/N, RUMORE, DISTORSIONI E INTERFERENZE

1. CALCOLO DEL RAPPORTO S/N ................................. 1637

2. RUMORE ...................................................................... 16372.1. Definizione, modello di riferimento e tipi

di rumore ................................................................ 1637

3. RUMORE INTERNO..................................................... 16383.1. Definizioni .............................................................. 1638

XVIII Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

3.2. Rumore termico ...................................................... 16393.3. Rumore granulare ................................................... 16403.4. Rumore 1/f .............................................................. 1640

4. CARATTERIZZAZIONE DELLE SORGENTI DI RUMORE ...................................................................... 16404.1. Temperatura di rumore ........................................... 16414.2. Rapporto G/T .......................................................... 16434.3. Fattore di rumore e figura di rumore ...................... 16434.4. Fattore di rumore di una cascata

di quadripoli ........................................................... 16434.5. Importanza del fattore di rumore

e della figura di rumore .......................................... 16444.6. Legame tra fattore di rumore e sensibilità

di un ricevitore........................................................ 16444.7. Legame tra fattore di rumore e temperatura

di rumore ................................................................ 16454.8. Tabelle riassuntive .................................................. 1645

5. RUMORE ESTERNO .................................................... 16485.1. Rumore pesato ........................................................ 1649

6. DISTORSIONI .............................................................. 16516.1. Condizioni di non distorsione ................................. 1651

7. TIPI DI DISTORSIONE ................................................ 16527.1. Distorsione da non linearità .................................... 16527.2. Distorsione di ampiezza ......................................... 16567.3. Distorsione di fase e di ritardo di gruppo ............... 1656

8. INTERFERENZE .......................................................... 1657

39 PORTANTI FISICI

1. MODELLO DI RIFERIMENTO E FUNZIONI FONDAMENTALI DI UN SISTEMA DI TRASMISSIONE ...................................................... 1659

2. MEZZI TRASMISSIVI .................................................. 1660

3. CLASSIFICAZIONE DEI PORTANTI FISICI .............. 1661

4. COPPIE SIMMETRICHE INTRECCIATE O TWISTED PAIR ......................................................... 16624.1. Diafonia o crosstalk ................................................ 1663

5. CAVI COASSIALI ......................................................... 16645.1. Fattore di velocità e velocità

di propagazione ...................................................... 16645.2. Attenuazione........................................................... 1665

6. TEORIA DELLE LINEE DI TRASMISSIONE .............. 16666.1. Modello elettrico .................................................... 16666.2. Impedenza caratteristica e adattamento .................. 16666.3. Propagazione su linea adattata ............................... 16676.4. Comportamento di una linea disadattata ................ 16676.5. Parametri per la valutazione

del disadattamento .................................................. 16696.6.Adattamentodicarichiresistivicontroncoλ/4 ...... 16706.7. Comportamento reattivo delle linee

di trasmissione ........................................................ 16706.8. Diagramma di Smith (Smith chart) ........................ 16716.9. Adattamento di carichi complessi .......................... 1672

40 FIBRE OTTICHE

1. SEGNALE OTTICO ...................................................... 1675

2. STRUTTURA DI UNA FIBRA OTTICA ....................... 1676

3. CLASSIFICAZIONE E STANDARDIZZAZIONE DELLE FIBRE OTTICHE ............................................. 16773.1. Attenuazione di una fibra ottica e finestre

di trasmissione ........................................................ 16773.2. Standardizzazione delle fibre ottiche ..................... 16783.3. Cavi ottici ............................................................... 1679

4. SISTEMI DI TRASMISSIONE SU FIBRA OTTICA ..... 16804.1. Trasmettitori e ricevitori ottici ................................ 16804.2. Connettori e giunti .................................................. 16804.3. Sorgenti ottiche....................................................... 16824.4. Fotorivelatori .......................................................... 1682

5. DISPERSIONI CAUSATE DA UNA FIBRA OTTICA ............................................. 16825.1. Dispersione modale ................................................ 16835.2. Dispersione cromatica ............................................ 16845.3. Fenomeni non lineari: PMD e FWM ...................... 1685

6. BANDA E CAPACITÀ TRASMISSIVA DI UNA FIBRA OTTICA ............................................................ 16856.1. Prodotto banda-distanza ......................................... 16856.2. Banda modale (modal bandwith)............................ 16866.3. Banda in presenza di dispersione cromatica ........... 1687

7. DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI TRASMISSIONE SU FIBRA OTTICA ..................... 16877.1. Bilancio di potenza o link budget ........................... 16877.2. Dispersione totale e banda di un sistema

di trasmissione su fibre ottiche ............................... 1688

8. APPLICAZIONI ED EVOLUZIONE DEI SISTEMI SU FIBRE OTTICHE..................................................... 16888.1. Amplificatori ottici ................................................. 16898.2. Trasmissione solitonica .......................................... 16898.3. Sistemi WDM ......................................................... 16908.4. Codifica PAM4 ....................................................... 1693

41 PORTANTE RADIO

1. CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE ................... 16951.1. Definizioni .............................................................. 16951.2. Propagazione nello spazio libero ............................ 16961.3. Propagazione delle radioonde e loro

classificazione ........................................................ 16981.4. Propagazione per onda diretta o in visibilità

ottica (line of sight) ................................................. 17001.5. Fading ..................................................................... 17031.6. Propagazione per onda spaziale (sky wave) ............ 17041.7. Assorbimento ......................................................... 1705

2. ANTENNE ..................................................................... 17062.1. Caratteristiche fondamentali di un sistema

d’antenna ................................................................ 17072.2. Caratterizzazione delle antenne riceventi ............... 1710

3. PRINCIPALI TIPI DI ANTENNE .................................. 17113.1. Antenne omnidirezionali ........................................ 17113.2. Antenna ground plane ............................................ 17133.3. Antenne caricate ..................................................... 17143.4. Dipolo ripiegato (folded dipole) ............................. 1714

4. ANTENNE DIRETTIVE UNIDIREZIONALI ............... 17144.1. Antenna Yagi .......................................................... 17154.2. Antenne collineari e a cortina ................................. 1716

INDICE GENERALE XIX

4.3. Antenne a parabola ................................................. 17164.4. Connettori e adattatori per antenne......................... 1718

5. ANTENNE MIMO (MULTIPLE IN MULTIPLE OUT) .......................................................... 1718

6. ATTENUAZIONE DI UN COLLEGAMENTO RADIO ... 17196.1. Attenuazione dello spazio libero ............................ 1720

7. BILANCIO DI POTENZA (LINK BUDGET) DI UN COLLEGAMENTO RADIO ............................... 1721

42 TECNICHE DI MODULAZIONE ANALOGICHE

1. MODELLO DI RIFERIMENTO PER LA TRASMISSIONE IN ALTA FREQUENZA DI UN SEGNALE ANALOGICO .................................. 1725

2. TRASMISSIONI RADIO A MODULAZIONE DI AMPIEZZA .............................................................. 17262.1. Modulazione di ampiezza (AM) ............................. 17262.2. Trasmettitori AM .................................................... 17302.3. Metodi per generare la modulazione AM ............... 1731

3. RICEVITORI RADIO SUPERETERODINA ................. 17323.1. Frequenza immagine .............................................. 17343.2. Tipi di demodulazione ............................................ 17343.3. Demodulazione di un segnale modulato AM

tramite il rivelatore di inviluppo ............................. 1734

4. ALTRI TIPI DI MODULAZIONE DI AMPIEZZA ........ 17364.1. Modulazione DSB-SC ............................................ 17364.2. Modulazione SSB ................................................... 17364.3. Modulatori DSB-SC e SSB .................................... 17384.4. Demodulatori DSB-SC e SSB ................................ 17394.5. Modulazione VSB .................................................. 1740

5. MODULAZIONE DI FREQUENZA .............................. 17405.1. Modulatori FM ....................................................... 17425.2. Trasmettitori FM .................................................... 17445.3. Demodulazione di un segnale FM .......................... 17455.4. Circuiti di pre-enfasi e de-enfasi ............................ 1747

6. MODULAZIONE DI FASE ........................................... 1748

7. PRESTAZIONI DELLE MODULAZIONI AM E FM IN PRESENZA DI RUMORE........................ 1748

43 DIGITALIZZAZIONE DEI SEGNALI ANALOGICI

1. VANTAGGI DELLE TECNICHE DIGITALI ................. 1751

2. DIGITALIZZAZIONE DI SEGNALI ANALOGICI ...... 17512.1. Classificazione e tipi di CODEC ............................ 17522.2. Qualità di riproduzione e Mean Opinion Score ...... 1753

3. CODIFICA PCM (PULSE CODE MODULATION) ....... 17553.1. Campionamento e ricostruzione del segnale

analogico ................................................................ 17573.2. Codifica (A/D), decodifica (D/A) e quantizzazione

uniforme del segnale campionato ........................... 17573.3. Compressione e quantizzazione non uniforme ....... 1758

4. DIGITAL SIGNAL PROCESSING ................................ 1761

5. TECNICHE DI MULTIPLAZIONE ............................... 17625.1. Multiplazione FDM, Frequency Division

Multiplexing ........................................................... 1762

5.2. Multiplazione TDM, Time Division Multiplexing ........................................................... 1764

44 DATI ACQUISITI TRAMITE SENSORI

1. SISTEMI DI ACQUISIZIONE DATI ............................. 17691.1. Elaborazione digitale dei segnali ............................ 17691.2. Sistemi di acquisizione dati .................................... 17691.3. Sistemi di distribuzione dati ................................... 17701.4. Conversione analogica / digitale

e digitale / analogica ................................................ 1771

2. SENSORI ....................................................................... 17772.1. Introduzione ......................................................... 17772.2. Sensori di temperatura .......................................... 17802.3. Sensori di umidità................................................. 17882.4. Sensori di pressione .............................................. 17902.5. Sensori di forza..................................................... 17912.6. Sensori di posizione, velocità e accelerazione ..... 17932.7. Sensori di campo magnetico................................. 17962.8. Sensori di radiazione luminosa............................. 17992.9. Sensori intelligenti ............................................... 18042.10. Applicazioni dei sensori ....................................... 1806

45 CARATTERISTICHE GENERALI DEI SISTEMI DIGITALI E DATI

1. MODELLO DI RIFERIMENTO .................................... 1811

2. ELEMENTI DI TEORIA DELL’INFORMAZIONE ....... 18112.1. Definizioni .............................................................. 1811

3. CAPACITÀ DI CANALE .............................................. 18133.1. Capacità di un canale in presenza di rumore

bianco ..................................................................... 18143.2. Legame tra bit rate e velocità di modulazione ........ 1814

4. CODIFICA DI CANALE PER LA PROTEZIONE CONTRO GLI ERRORI................................................. 18164.1. Codici a blocco per la rivelazione degli errori........ 18174.2. Correzione degli errori per ritrasmissione .............. 18184.3. Correzione diretta degli errori (FEC) ..................... 1819

5. NOZIONI FONDAMENTALI DI TRASMISSIONE DATI .............................................................................. 18215.1. Tipi di trasmissione ................................................ 1823

46 TECNICHE DI TRASMISSIONE PER SEGNALI DIGITALI

1. TRASMISSIONE DI SEGNALI DIGITALI IN BANDA BASE .......................................................... 18251.1. Modello di riferimento .......................................... 18251.2. Codici binari ........................................................... 18261.3. Codici pseudoternari AMI, MLT-3, HDB-3 ........... 18261.4. Codici mB-nB ......................................................... 18261.5. Codici multilivello .................................................. 18301.6. Rigenerazione ......................................................... 18311.7. Jitter ........................................................................ 18321.8. Interferenza intersimbolica ..................................... 18321.9. Diagramma a occhio ............................................... 1833

2. TECNICHE DI MODULAZIONE PER SISTEMI DIGITALI ...................................................................... 18342.1. Caratteristiche generali delle modulazioni

digitali................................................................... 1834

XX Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

2.2. Classificazione delle modulazioni digitali ........... 18372.3. Modulazioni di ampiezza ASK e OOK ................ 18372.4. Modulazioni di fase M-PSK ................................. 18372.5. Modulazione M-QAM e M-APSK ....................... 18392.6. Modulatore I-Q ..................................................... 18402.7. Modulazioni di frequenza ..................................... 18422.8. Determinazione della probabilità d’errore ........... 18442.9. Ponti radio digitali ................................................ 18462.10. Collegamenti via satellite ..................................... 1848

3. TECNICHE DI TRASMISSIONE SPREAD SPECTRUM .................................................................. 18503.1. Direct sequence spread spectrum ........................... 18513.2. Frequency hopping spread spectrum...................... 1852

4. TECNICHE DI TRASMISSIONE PER SISTEMI A LARGA BANDA ........................................................ 18524.1. OFDM (Orthogonal Frequency Division

Multiplexing) .......................................................... 1852

5. VALUTAZIONE DELLA QUALITÀ DEL SEGNALE RICEVUTO NELLE MODULAZIONI DIGITALI ........ 18545.1. EVM (Error Vector Magnitude) ............................. 18545.2. MER (Modulation Error Rate) ............................... 1855

47 INTRODUZIONE ALLE RETI E RETI A COMMUTAZIONE DI CIRCUITO

1. MODELLO DI RIFERIMENTO PER UNA GENERICA RETE DI TELECOMUNICAZIONE ............................. 18571.1. Caratteristiche generali dei sistemi di accesso ....... 18591.2. Caratteristiche generali dei nodi di rete .................. 18601.3. Principali organizzazioni internazionali

di standardizzazione ............................................... 1861

2. RETI A COMMUTAZIONE DI CIRCUITO ................... 18622.1. Rete telefonica PSTN ............................................. 18622.2. Sistemi di trasmissione ........................................... 18642.3. Gerarchia di multiplazione PDH ............................ 18642.4. Gerarchia di multiplazione SDH ............................ 18662.5. Commutazione di segnali codificati in PCM .......... 18672.6. Sistemi di segnalazione .......................................... 1868

48 RETI A COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

1. CARATTERISTICHE GENERALI DELLE RETI A COMMUTAZIONE DI PACCHETTO ........................ 1869

2. MODELLO DI RIFERIMENTO OSI ............................. 1870

3. LA SUITE DI PROTOCOLLI TCP/IP ............................ 18733.1. Classificazione delle reti a commutazione

di pacchetto ............................................................ 18743.2. Topologia fisica e topologia logica di una rete ....... 1875

4. PROTOCOLLI DELLO STRATO DI APPLICAZIONE .. 1876

5. PROTOCOLLI DELLO STRATO DI TRASPORTO ...... 18775.1. Protocollo TCP ....................................................... 18775.2. Protocollo UDP ...................................................... 18795.3. Evoluzione dei protocolli di trasporto .................... 1879

6. PROTOCOLLI DELLO STRATO INTERNET .............. 18806.1. Protocollo IPv4 ....................................................... 18806.2. Formato di un pacchetto IPv4................................. 18816.3. Indirizzi IPv4 .......................................................... 18816.4. La funzione NAT .................................................... 1891

6.5. Protocolli ICMP e ARP .......................................... 18926.6. Protocollo IPv6 ....................................................... 1892

49 RETI LOCALI CABLATE E WIRELESS 1. DEFINIZIONE E ASPETTI GENERALI ....................... 1905 2. CABLAGGIO STRUTTURATO .................................... 1905

2.1. Cavi a coppie simmetriche per LAN ...................... 19072.2. Connettori ............................................................... 1911

3. TECNOLOGIE ETHERNET.......................................... 19123.1. Topologia fisica ...................................................... 1913

4. STANDARDIZZAZIONE DELLE LAN: IL PROGETTO IEEE 802 ............................................... 19144.1. Protocollo LLC ....................................................... 19154.2. Header SNAP ......................................................... 19164.3. Protocollo MAC ..................................................... 19164.4. Indirizzo MAC ....................................................... 1916

5. STANDARD PER LE TECNOLOGIE ETHERNET ................................................................... 19165.1. Apparati per LAN Ethernet .................................... 19175.2. Power over Ethernet ............................................... 19195.3. Caratteristiche fisiche delle Fast Ethernet

e Gigabit Ethernet ................................................... 1920

6. VIRTUAL LAN ............................................................. 19206.1. Principali tipi di VLAN .......................................... 19226.2. Procedura base per la creazione

e la configurazione delle VLAN ............................. 1923

7. MULTILAYER SWITCH E CONTENT SWITCH ......... 1925

8. ARCHITETTURA FISICA DELLE RETI ...................... 19258.1. Reti con architettura piatta ..................................... 19258.2. Reti con architettura gerarchica .............................. 1926

9. WIRELESS LAN O RADIO LAN .................................. 19269.1. Modello di riferimento per le WLAN a standard

IEEE 802.11 o Wi-Fi .............................................. 19269.2. Canali radio ............................................................ 19289.3. Apparati Wi-Fi ........................................................ 1932

10. GUIDA ALL’INSTALLAZIONE E CONFIGURAZIONE DI UNA WIRELESS LAN (WI-FI)........................................................................... 193310.1. Principali parametri di configurazione ................. 193310.2. Elementi di progetto di una WLAN ..................... 193510.3. Sicurezza degli accessi Wi-Fi ............................... 1937

11. VALUTAZIONE DEI RITARDI NELLE COMUNICAZIONI IN RETE ........................... 194511.1. Latenza ................................................................. 194511.2. Jitter ...................................................................... 194611.3. Round Trip Time o tempo di andata-ritorno .......... 1946

12. METODI PER LA CORREZIONE D’ERRORE E IL CONTROLLO DI FLUSSO.................................... 1947

13. VALUTAZIONE DELLA CAPACITÀ TRASMISSIVA DI UNA RETE: THROUGHPUT E GOODPUT ............. 194913.1. Calcolo del throughput massimo offerto

dal protocollo TCP................................................ 194913.2. Calcolo del throughput massimo offerto

dal protocollo UDP ............................................... 194913.3. Calcolo del throughput offerto da un protocollo

con correzione d’errore e controllo di flusso ........ 1951

INDICE GENERALE XXI

50 ARCHITETTURA E CONFIGURAZIONE DELLE RETI IP

1. CARATTERISTICHE GENERALI ................................ 1953

2. PIANI DI INDIRIZZAMENTO PER RETI E SOTTORETI IP .......................................................... 1954

3. ROUTER ....................................................................... 19553.1. Caratteristiche generali dei router .......................... 19573.2. Identificazione delle interfacce e loro

numerazione nei router Cisco ................................. 19583.3. Tabella di routing .................................................... 19593.4. Principio di funzionamento di un router ................. 19603.5. Routing statico ........................................................ 19613.6. Routing dinamico ................................................... 19623.7. I protocolli di First Hop Redundancy (FHRP) ....... 1969

4. CONFIGURAZIONE DI BASE DI UN ROUTER CISCO ........................................................................... 19704.1. Sistema operativo IOS ............................................ 19704.2. Configurazione tramite interfaccia a linea

di comando ............................................................. 19714.3. Configurazione tramite interfaccia grafica ............. 1979

51 RETI GEOGRAFICHE E SISTEMI DI ACCESSO REMOTO

1. CARATTERISTICHE GENERALI ................................ 19851.1. Definizioni............................................................ 19851.2. Principali tipi di sistemi di accesso ...................... 19851.3. Classificazione degli apparati impiegati............... 19861.4. Collegamenti a commutazione di circuito ............ 19871.5. Linee dedicate ...................................................... 19901.6. Principali interfacce DTE-DCE ........................... 19911.7. Sistemi xDSL ....................................................... 19921.8. Rete di accesso e distribuzione su fibra ottica ...... 20001.9. Informazioni all’utenza - Bollini AGCOM .......... 20041.10. Elementi di progettazione ..................................... 20061.11. Parametri per la valutazione della qualità

di un accesso ......................................................... 2006

2. PROTOCOLLI DI LINEA ............................................. 20082.1. Protocollo HDLC ................................................... 20082.2. Protocolli della famiglia LAP ................................. 20102.3. Protocollo PPP ........................................................ 2011

3. CARATTERISTICHE GENERALI DELLE RETI DI TIPO VIRTUAL CIRCUIT ....................................... 20123.1. X.25 ........................................................................ 20123.2. Frame Relay ........................................................... 20123.3. ATM (Asynchronous Transfer Mode) ..................... 2014

4. VPN (VIRTUAL PRIVATE NETWORK) ....................... 20174.1. Le tipologie di VPN................................................ 20174.2. Il servizio di Authentication, Authorization

& Accounting (AAA) ............................................. 20184.3. IPsec ....................................................................... 20194.4. Cenni di configurazione e verifica di una VPN

site-to-site IPsec con apparati Cisco ....................... 20204.5. Programmi per l’uso delle VPN Remote-access ..... 20224.6. I tunnel GRE – Generic Routing Encapsulation .... 2022

5. SICUREZZA DELLE RETI ........................................... 20235.1. Sicurezza perimetrale ............................................. 20235.2. Access Control List (ACL) ..................................... 2025

6. COMANDI DI DIAGNOSTICA PER LA VERIFICA DELLA CONFIGURAZIONE E DELLA CONNETTIVITÀ TCP/IP ............................. 20296.1. Il comando ping ...................................................... 20296.2. Protocolli e software per la gestione

e la diagnostica di una rete ..................................... 2032

52 RETI DI NUOVA GENERAZIONE

1. INTRODUZIONE .......................................................... 20371.1. Definizioni .............................................................. 2037

2. RETI CONVERGENTI IN AMBITO PRIVATO ............ 2037

3. PROTOCOLLI PER LA COMUNICAZIONE MULTIMEDIALE SU RETI IP ...................................... 20423.1. Protocolli RTP e RTCP ........................................... 20423.2. Protocollo SIP ......................................................... 20433.3. Protocolli H.323 ..................................................... 20453.4. Protocolli MGCP/MEGACO ................................. 2046

4. QoS (QUALITY OF SERVICE) ..................................... 20474.1. Architetture IntServ, DiffServ ................................ 20474.2. La configurazione della QoS .................................. 2048

5. MPLS (MULTIPROTOCOL LABEL SWITCHING) ...... 2049

6. CARATTERISTICHE GENERALI DELLE NGN.......... 20516.1. IMS (IP Multimedia Subsystem) ............................ 2056

7. SOFTWARIZZAZIONE E VIRTUALIZZAZIONE DELLE RETI DI TELECOMUNICAZIONI .................. 20577.1. Software-Defined Networking (SDN) ..................... 20587.2. Network Functions Virtualization (NFV) ............... 20637.3. Software Defined WAN (SD-WAN) ........................ 20677.4. Architetture di rete di nuova generazione

con NFV e SDN...................................................... 2068

53 DATA CENTER 1. NOZIONI GENERALI E TECNOLOGIE ...................... 2069

1.1. Lo storage ............................................................ 20691.2. Tecnologie di storage ........................................... 20691.3. Tecnologie per le SAN: iSCSI, FC, FCoE ............ 20731.4. Virtualizzazione .................................................... 20781.5. Container e microservizi ...................................... 20811.6. Strumenti di automazione e orchestrazione .......... 20841.7. vSwitch (virtual Switch) ....................................... 20861.8. Topologia di rete Spine-Leaf ................................ 20871.9. Consolidamento.................................................... 20881.10. Automazione del data center ................................ 20881.11. Architettura multitenancy ..................................... 20891.12. Load balancing ..................................................... 20891.13. Infrastruttura iperconvergente .............................. 2089

2. STRUTTURA DI UN DATA CENTER .......................... 20902.1. Architettura di un data center ................................. 20902.2. Cablaggio strutturato .............................................. 20932.3. Green Data Center .................................................. 20932.4. Disaster Recovery .................................................. 2094

3. SERVIZI OFFERTI TRAMITE I DATA CENTER ......... 20943.1. Cloud computing .................................................... 20943.2. Modelli di servizio: SaaS, PaaS, IaaS,

IT as a service ......................................................... 20953.3. Modelli di distribuzione: Cloud pubblico, privato,

community, ibrido .................................................. 2095

XXII Manuale Cremonese di INFORMATICA e TELECOMUNICAZIONI

54 COMUNICAZIONE UNIFICATA, COLLABORAZIONE E SMART WORKING

1. INTRODUZIONE .......................................................... 20971.1. Benefici .................................................................. 20971.2. Servizi principali coinvolti nel processo

collaborativo ........................................................... 2098

2. EVOLUZIONE DEL SERVIZIO .................................... 20981.1. Cenni storici ........................................................... 20981.2. L’evoluzione del mercato ....................................... 2100

3. ARCHITETTURA DI RIFERIMENTO .......................... 21012.1. Evoluzione verso il Cloud attraverso modelli

ibridi ....................................................................... 2103

4. LA COGNITIVE COLLABORATION ........................... 2105

5. SMART WORKING ...................................................... 21064.1. Lo Smart Working in Italia ..................................... 2106

55 SISTEMI PER LA COMUNICAZIONE IN MOBILITÀ

1. CONCETTI GENERALI RELATIVI AI SISTEMI CELLULARI ................................................................. 21071.1. Riutilizzo delle frequenze ....................................... 21071.2. Tecniche di accesso multiplo .................................. 21081.3. Procedure per la gestione della mobilità ................ 21091.4. Evoluzione dei sistemi cellulari ............................. 2109

2. GSM, GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION...................................................... 21112.1. Mobile Station ........................................................ 21122.2. BSS (Base Station Subsystem) ............................... 21132.3. SMSS (Switching and Management SubSystem) ... 21132.4. Interfaccia radio (Air Interface).............................. 21142.5. Numeri e identità utilizzati nel GSM ..................... 21172.6. Architettura dei protocolli di segnalazione............. 21182.7. OMSS (Operation and Maintenance Subsystem) ... 21192.8. Servizi supportati da una rete GSM ........................ 2120

3. GPRS, GENERAL PACKET RADIO SERVICE ............ 21213.1. Architettura del GPRS ............................................ 21213.2. Protocolli GPRS ..................................................... 21213.3. Canali fisici e canali logici GPRS .......................... 21233.4. GPRS Mobility Management (GMM) .................... 21243.5. GPRS Session Management ................................... 21253.6. Servizi offerti dal GPRS ........................................ 21253.7. Procedure operative GPRS ..................................... 21263.8. EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) .. 2126

4. SISTEMA UMTS ........................................................... 21274.1. Standardizzazione dei sistemi

per la comunicazione mobile .................................. 21274.2. Architettura del sistema UMTS .............................. 21274.3. Convergenza fisso mobile ...................................... 21284.4. Accesso radio UTRA .............................................. 21304.5. Accesso multiplo WCDMA .................................... 21314.6. Tipi di canali nel sistema UMTS ............................ 21324.7. Strutture temporali nel sistema UMTS ................... 21334.8. Esempi di procedure ............................................... 21334.9. Esempio di costituzione di un sito UMTS

e di bilancio di potenza ........................................... 21334.10. HSPA (High Speed Packet Access) ...................... 2135

5. SISTEMI PER LA COMUNICAZIONE MOBILE DI QUARTA GENERAZIONE (4G) .............................. 21365.1. Il sistema LTE/SAE (EPS) .................................. 21365.2. Architettura del sistema LTE/SAE (EPS) ............. 21365.3. La core network EPC............................................ 21365.4. Architettura della rete di accesso

LTE E-UTRAN ................................................... 21375.5. Caratteristiche del sistema LTE ............................ 21385.6. Prestazioni del sistema LTE ................................. 21395.7. Le tecniche OFDMA e SC-FDMA ....................... 21405.8. Bilancio di potenza in un sistema LTE ................. 21425.9. Tipi di protocolli nel sistema LTE ........................ 21445.10. Tipi di canali e di segnali nel sistema LTE ........... 2144

6. SISTEMA DI QUARTA GENERAZIONE LTE-A .......... 21456.1. Carrier Aggregation ............................................... 21466.2. Advanced MIMO .................................................... 21466.3. Coordinated MultiPoint ......................................... 21466.4. Enhanced Inter-cell Interference Coordination

(eICIC ) .................................................................. 2147

7. LTE-ADVANCED PRO ................................................. 2147

8. IL SISTEMA CELLULARE DI QUINTA GENERAZIONE (5G).................................................... 21478.1. Contesti d’uso generali ........................................... 21488.2. Architettura del sistema 5G .................................... 21488.3. Principali innovazioni del sistema 5G .................... 21498.4. Softwarizzazione del sistema 5G ........................... 21508.5. Architettura e protocolli 5G NG-RAN ................... 21518.6. Edge computing ...................................................... 2152

56 TECNOLOGIE E APPLICAZIONI DELL’INTERNET OF THINGS

1. CARATTERISTICHE GENERALI ................................ 21531.1. Definizione ............................................................. 21531.2. Ambiti applicativi ................................................... 21531.3. Architettura............................................................. 21541.4. Big data e Intelligenza Artificiale........................... 21551.5. Importanza e utilizzo dei dati ................................. 21561.6. Comunicazioni M2M (Machine-to-Machine),

WSN (Wireless Sensor Network) e IoT .................. 21571.7. Tecnologie e protocolli di comunicazione .............. 21571.8. Standardizzazione................................................... 2159

2. OGGETTI “INTELLIGENTI” (SMART OBJECT) ........ 21592.1. Caratteristiche......................................................... 21592.2. Evoluzione dei dispositivi embedded e sviluppo

delle applicazioni IoT ............................................. 21592.3. L’importanza dei consumi ...................................... 21602.4. Indirizzamento e comunicazioni ............................ 21612.5. Classificazione dei dispositivi constrained

(RFC 7228) ............................................................. 2161

3. DISPOSITIVI CONCENTRATORI (GATEWAY) .......... 2162

4. PIATTAFORME CLOUD .............................................. 21634.1. Caratteristiche......................................................... 21634.2. L’importanza delle API ........................................... 21654.3. Fog/Edge computing .............................................. 2165

5. TECNOLOGIE WIRELESS PER L’IoT ......................... 21655.1. Sistemi di prossimità .............................................. 21655.2. Sistemi a corto raggio – reti WPAN ....................... 2166

INDICE GENERALE XXIII

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUMEIn 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 (§ 38.1.4)

5.3. Sistemi a corto raggio – reti WLAN ....................... 21705.4. Sistemi a bassa potenza e lungo raggio – reti

LPWAN .................................................................. 21715.5. Comparazione tra le tecnologie wireless ................ 2176

6. PROTOCOLLI DI LIVELLO APPLICATIVO PER L’IoT ...................................................................... 21766.1. MQTT (Message Queuing Telemetry

Transport) ............................................................... 21766.2. CoAP (Constrained Application Protocol)............. 2179

7. SICUREZZA E PRIVACY IN AMBITO IoT .................. 21807.1. Sicurezza ................................................................ 21807.2. Privacy .................................................................... 2181

8. DOMOTICA E SMART HOME ..................................... 21828.1. Dalla domotica alla Smart Home ............................ 21828.2. Caratteristiche di una Smart Home ......................... 21828.3. Architettura di una Smart Home ............................. 21838.4. La presa elettrica smart .......................................... 21858.5. Esempi applicativi di Smart Home ......................... 21858.6. La domotica per l’utenza ampliata: la norma

CEI 64-21 ............................................................... 21868.7. Gli ecosistemi: gli elettrodomestici “intelligenti” .. 21878.8. Il futuro della Smart Home: verso l’Ambient

Intelligence ............................................................. 2187

57 TECNOLOGIE RFID E NFC

1. INTRODUZIONE AI SISTEMI RFID ........................... 21891.1. Cenni storici ........................................................... 21891.2. Confronto con il codice a barre, vantaggi e aspetti

limitanti della tecnologia RFID .............................. 21891.3. RFID e NFC ........................................................... 21901.4. RFID e IoT ............................................................. 21901.5. I componenti di un sistema RFID : tag e lettori ....... 21901.6. Allocazione delle bande di frequenza e

interoperabilità in ambito internazionale ................ 21911.7. Aspetti legati alla sicurezza, privacy ed

esposizione alle onde elettromagnetiche ................ 2191

2. CLASSIFICAZIONE E CARATTERISTICHE DEI SISTEMI RFID ....................................................... 21922.1. Tag passivi .............................................................. 21922.2. Tag semipassivi ...................................................... 21942.3. Tag attivi ................................................................. 21942.4. Tag a larghissima banda (UWB) ............................ 21952.5. Sistemi antitaccheggio (EAS) ................................ 21962.6. Tag chipless ............................................................ 21972.7. Identificazioni di animali, tag impiantabili ............ 2197

3. SISTEMI RFID PASSIVI AD ACCOPPIAMENTO MAGNETICO ................................................................ 21983.1. Bande di utilizzo e requisiti radio ........................... 21983.2. Modello elettrico di un tag ad accoppiamento

magnetico ............................................................... 21993.3. Criteri di dimensionamento di un tag e

determinazione del campo di attivazione ............... 22003.4. Dimensionamento del sistema di lettura e calcolo

della distanza di lettura ........................................... 22013.5. Standard utilizzati nei sistemi RFID

ad accoppiamento magnetico ................................. 22023.6. Lo standard ISO 15693 ........................................... 22023.7. Lo standard ISO 14443 ........................................... 2205

4. SISTEMI RFID PASSIVI AD ACCOPPIAMENTO ELETTROMAGNETICO .............................................. 22064.1. Bande di utilizzo e requisiti radio ........................... 22074.2. Dimensionamento del tag e del sistema di lettura .. 22074.3. Standard utilizzati nei sistemi RFID

ad accoppiamento elettromagnetico ....................... 2210

5. INTERFACCIAMENTO CON I SISTEMI RFID ........... 22135.1. Esempio di API per un lettore RAIN RFID ............ 22135.2. NFC Forum ............................................................ 2214

58 TECNOLOGIE E STANDARD DEI SISTEMI RADIOFONICI E TELEVISIVI DIGITALI

1. EVOLUZIONE DEI SISTEMI RADIOFONICI E TELEVISIVI .............................................................. 2217

2. CONCETTI GENERALI RELATIVI AI SISTEMI DIGITALI ...................................................................... 22172.1. Codifica di sorgente ................................................ 22172.2. Reti a singola frequenza (SFN) .............................. 22202.3. Vantaggi/svantaggi dei sistemi di broadcasting

digitali..................................................................... 2221

3. DAB (DIGITAL AUDIO BROADCASTING) ................ 22213.1. Introduzione ........................................................... 22213.2. Sistema di trasmissione .......................................... 22223.3. Evoluzione dei sistemi DAB di prima

generazione............................................................. 2224

4. DVB (DIGITAL VIDEO BROADCASTING) ................ 22244.1. Introduzione ........................................................... 22244.2. Descrizione di un collegamento DVB .................... 22254.3. Evoluzione dei sistemi DVB di prima

generazione............................................................. 2228

INDICE ANALITICO ..................................................... 2229

42. TECNICHE DI MODULAZIONE ANALOGICHE 1741

Figura 42.15 Modulazione FM.

Tabella 42.14 Espressioni matematiche per la modulazione FM.

Segnale Espressione matematica Note

Modulante sm(t) = Am cos (2πfmt) Sinusoidale per semplicità di analisi

Portante sp(t) = Ap sen (2πfpt)Per convenienza matematica la portante è di ti-po seno

Modulato

sFM (t) = Ap sen [θM(t)] Generico segnale modulato angolarmente

sFM (t) = Ap sen [ωpt + ∫kf sm(t) dt]

kf = costante di proporzionalità del modulatoreCon modulante qualsiasi

sFM (t) = Ap sen [ωpt + mf sen (ωmt)] Con modulante sinusoidale

Parametri del segnale modulato FM

Ampiezza Ap Non varia al variare del segnale modulante

Frequenza istantanea

fFM(t) = fp + k1sm(t)

fFM(t) = fp + k1Am cos (2πfmt)

k1 = costante di proporzionalità

Varia attorno alla frequenza della portante in mo-do proporzionale all’ampiezza del modulante

Pulsazione istantanea

ωFM(t) = 2π fFM(t) = ωp + kf sm(t)

ωFM(t) = ωp + kf Am cos (ωmt)

kf = 2πk1 = costante di proporzionalità del modulatore

Varia attorno alla pulsazione della portante in mo-do proporzionale all’ampiezza del modulante

Fase istantanea

θ ω ωFM FM

d d( ) ( ) ( )t t t t k s t tp f m= = +∫ ∫ Varia in modo proporzionale all’integrale del mo-dulante

Potenza P PARpp

FM= =

2

2

È uguale a quella della portante

1324 INFORMATICA

const b2 = arya instanceof Person; // b2: trueconsole.log(arya.name) // Aryaarya.sayHi() // Ciao, sono Aryaconsole.log(arya.studentNumber) // as001

È possibile anche definire metodi statici ponendo la parola chiave static prima del metodo:

class Calc { static add(x, y) { return x + y; }}console.log(Calc.add(2, 3)) // 5

4.1.11 Oggetti wrapper per valori primitiviPer ciascuno dei valori primitivi del linguaggio Java-Script esiste un oggetto wrapper corrispondente (Boolean, Number e String); la trasformazione tra valori primiti-vi e oggetti wrapper viene effettuata in modo automati-co dall’interprete del linguaggio per cui è possibile defini-re variabili di valori primitivi utilizzando i costruttori degli oggetti wrapper:

var b1 = Boolean(true); // b1: truevar b2 = Boolean(0); // b2: falsevar n1 = Number(1); // n1: 1var n2 = Number('123'); // n2: 123

var s1 = String('xyz'); // s1: 'xyz'var s2 = String(123); // s2: '123'

I tre oggetti wrapper rendono disponibili ciascuno i meto-di valueOf e toString che restituiscono rispettivamente il valore primitivo dell’oggetto e la sua rappresentazione in forma di stringa di caratteri; inoltre l’oggetto String dispo-ne – oltre alla proprietà length – dei metodi elencati nel-la tab. 30.61.

4.1.12 Array e funzioni che operano su arrayUn array JavaScript è un elenco di al massimo 232–1 ele-menti, di tipo anche non omogeneo, compresi tra i simbo-li “ [ ” e “ ] ” e separati tra loro dal simbolo “ , ” (eventuali simboli “ , ” in eccesso al termine dell’elenco sono ignora-ti). Un array, la cui dimensione è data dalla proprietà prede-finita length, può essere definito direttamente come valore letterale assegnato a una variabile; il codice JavaScript ri-ferisce gli elementi di un array specificandone l’indice tra i simboli “ [ ” e “ ] ”, l’indice del primo elemento è 0:

const traffic_light = [ 'red', 'yellow', 'green'];

let light = traffic_light[1]; // light: 'yellow'traffic_light[1] = 'orange';light = traffic_light[1]; // light: 'orange'const dim = traffic_light.length; // dim: 3

Tabella 30.61 Metodi dell’oggetto String del linguaggio JavaScript.

Metodo Descrizione

charAt(index) Restituisce il carattere nella posizione specificata.

charCodeAt(index) Restituisce il valore Unicode del carattere nella posizione specificata.

concat(string) Concatena la stringa con la stringa specificata e restituisce il risultato.

fromCharCode(unicode) Converte un valore Unicode nel carattere corrispondente.

indexOf(string) Restituisce la posizione della prima occorrenza della sottostringa specificata.

lastIndexOf(string) Restituisce la posizione dell'ultima occorrenza della string specificata.

localCompare(string) Confronta la stringa con la stringa specificata in base alla lingua impostata nel browser (re-stituisce –1 se la precede, 0 se corrispondono, +1 se la segue nell'ordinamento alfabetico).

match(regexp) Ricerca le occorrenze di un'espressione regolare nella stringa e le restituisce in forma di array.

replace( string1, string2)

Sostituisce nella stringa le occorrenze di una stringa specificata con una seconda stringa spe-cificata.

search(string) Ricerca una sottostringa specificata nella stringa e restituisce la posizione della prima occorrenza.

slice(index1, index2) Restituisce la sottostringa compresa tra due indici specificati.

split(separator) Suddivide la stringa in base ai caratteri separatori specificati; restituisce un array di sottostringhe.

substr(index, length) Restituisce la sottostringa di lunghezza specificata che ha inizio alla posizione specificata.

toLocalLowerCase() Restituisce la stringa in caratteri minuscoli in base alla lingua impostata nel browser.

toLocalUpperCase() Restituisce la stringa in caratteri maiuscoli in base alla lingua impostata nel browser.

toLowerCase() Restituisce la stringa in caratteri minuscoli.

toUpperCase() Restituisce la stringa in caratteri maiuscoli.

trim() Restituisce la stringa senza gli spazi vuoti iniziali e finali.

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La terza edizione del Manuale Cremonese di Informatica e Telecomunicazioni costituisce un riferimento solido, completo e aggiornato per studenti, docenti e professionisti.

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