Comunicare con il computer - Tesina tecnico industriale

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Sommario

Introduzione …………………………………………………………………………………………………….. pag. 3

Telecomunicazioni

Il protocollo IP …………………………………………………………………………………………………… pag. 4

Inglese

Digital vs Analogue ……………………………………………………………………………….………….. pag. 8

Italiano

Italo Svevo ………………………………………………………….……………………………………………… pag. 10

Matematica

Lo studio di una funzione …………………………………….…………………………………….……… pag. 17

Elettronica

L’amplificatore operazionale …………………………………………………..………………….……… pag. 20

Sistemi

Il microcontrollore …………………………….………...………………………………………….…………. pag. ...

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Introduzione

Ho scelto questo argomento perché penso che comunicare attraverso il computer

oggi sia estremamente facile ma allo stesso tempo non tutti sono capaci di farlo.

Con questa tesina voglio dimostrare che con dei semplici mezzi di comunicazione

(ad esempio il computer, un modem, ecc…) si può realizzare un canale tra due

persone che si trovano in due luoghi differenti del mondo.

Le materie sono collegate a questo argomento nel seguente modo:

• Matematica: si è scelto questo argomento perché i segnali, studiati in

telecomunicazioni, vengono rappresentati graficamente facendo lo studio di

una funzione;

• Inglese: si è scelto questo argomento perché si si vuole mettere a confronto i

segnali analogici e i segnali digitali;

• Telecomunicazioni: si è scelto questo argomento perché esso spiega come un

computer è in grado di impachettare i dati e di inviarli.

• Elettronica: si è scelto questo argomento perché essi si trovano all’interno dei

modem che trasportano il segnale e ci permettono di collegarci alla rete;

• Sistemi: si è scelto questo argomento perché le istruzioni vengono elaborate

dal microcontrollore per poi essere trasferite in rete;

• Italiano: si è scelto questo argomento perché questo autore è collegato con

l’argomento in questione mediante il periodo storico.

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Telecomunicazioni

Il protocollo IP

Il protocollo IP (Internet Protocol) è stato sviluppato a cavallo tra gli anni ’70 e ’80

per realizzare un sistema di reti interconnesse, destinato a collegare centri di

comando militare, che doveva essere robusto tale da rendere difficile la

localizzazione degli utenti. Esso deve garantire al computer collegati in rete la

possibilità di comunicare anche in caso di malfunzionamenti o interruzioni in una

parte del sistema e doveva svincolare l’indirizzo fisico di un computer, legato dal

luogo in cui esso si trova, dall’indirizzo logico associato all’utente che utilizza il

computer.

Il protocollo IP ha come compito fondamentale quella di decidere gli instradamenti

dei pacchetti IP che sono generati dagli host sorgente, in modo tale che essi possano

giungere agli host di destinazione. Esso viene implementato da moduli software che

risiedono nel sistema operativo dei computer e in quella dei nodi e di rete IP,

denominati router.

Il protocollo IP di un apparato IP (host, router, ecc…) opera le sue decisioni

consultando la sua tabella di routing la quale contiene le informazioni necessarie per

decidere gli instradamenti dei pacchetti verso tutte le destinazioni che il router

consente di raggiungere, direttamente o indirettamente. In generale dunque

letteralmente in Internet può essere diretto se deve essere attraversata una sola

sottorete fisica cioè l’host destinatario parte della stessa sottorete dell’host

sorgente oppure indiretto se devono essere attraversate più di una sottorete ovvero

se l’host destinatario non appartiene alla stessa sottorete dell’host sorgente. Ogni

riga della tabella di routing contiene le informazioni necessarie per raggiungere una

rete IP di destinazione e per questo viene denominata route. Essa indica il

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“percorso” su cui un router deve di volta in volta inoltrare i pacchetti che riceve

affinché possano raggiungere la rete di destinazione indicata nella route stessa.

Per consentire la compilazione automatica e l’aggiornamento in tempo reale delle

tabelle di routing sono stati sviluppati degli appositi protocolli di routing,

appartenente allo stato di applicazione, i quali consentono a dei router era

interconnessi di scambiarsi informazioni relative alle reti IP che essi possono

raggiungere e quindi di compilare e tenere aggiornata la propria tabella di routing

adattandosi a cambiamenti di topologia delle reti interconnesse o di traffico.

I router sono generalmente connessi a maglia, per cui possono esistere più route

(percorsi) che portano da una sorgente verso una destinazione.

A ogni host connesso in rete deve essere assegnato un indirizzo IP univoco che ne

consenta la localizzazione, cioè che permetta di individuare sia alla rete IP a cui

l’host appartiene sia l’host stesso all’interno della rete. Su un sistema di reti

interconnesse non possono quindi esistere due host che abbiano lo stesso indirizzo

IP.

Nell’ambito delle reti IP con il termine host si indica una generica interfaccia

individuata da un indirizzo IP, in grado di emettere o ricevere dei pacchetti IP, e non

propriamente un computer. Nella pratica, quindi, affinché il protocollo IP possa

operare correttamente, ogni interfaccia di ogni macchina connessa in rete deve

avere un indirizzo IP univoco e viene considerata dal protocollo IP come un host.

Gli indirizzi IP sono indirizzi logici e non fisici, nel senso che si vengono configurati

dagli amministratori di rete sulle interfacce degli apparati connessi in rete oppure

vengono assegnati automaticamente mediante DHCP.

I principi che stanno la base del funzionamento dell’indirizzo IP si possono così

riassumere:

• a ogni host connesso a una sottorete IP, eventualmente interconnessa a un

sistema di reti IP, viene assegnato un indirizzo IP univoco;

• l’host comunica con altri host tramite uno scambio di pacchetti IP;

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• un pacchetto IP è composto da un header IP e un campo data, che contiene

una PDU (Protocol Data Unit) del protocollo dello strato superiore

(TCP,UDP,IMCP, ecc…) che un host utilizza per scambiare informazioni con

altri host remoti connessi in rete;

• nell’header IP di ogni pacchetto IP sono contenuti, tra l’altro gli indirizzi IP

dell’host sorgente, che ha emesso il pacchetto, e dell’host destinazione, che

deve ricevere il pacchetto;

• i moduli IP che risiedono nei router leggono l’indirizzo IP di destinazione,

ricercano nella propria tabella di routing la route da utilizzare per instradare il

pacchetto verso la destinazione e ne effettuano l’inoltro in base alle

informazioni contenute in tale route;

• a livello IP viene effettuata la rivelazione d’errore, ma non la correzione

d’errore né il controllo di flusso; i pacchetti danneggiati vengono

semplicemente scartati;

• le problematiche relative all’affidabilità della comunicazione vengono

demandate ai computer, per cui le applicazioni le applicazioni che devono

comunicare in modo affidabile utilizzano il TCP come protocollo di trasporto,

mentre quelle che privilegiano la velocità rispetto all’affidabilità adottano

l’UDP.

Il modulo IP che risiede nel sistema operativo dei computer deve interfacciare:

• un protocollo dello strato superiore, per esempio TCP, dal quale riceve le

richieste di trasmissione sotto forma di chiamate (call), tramite cui viene

passato sia il segmento TCP da trasmettere sia l’indirizzo IP del destinatario;

• il protocollo dello strato 2 che viene utilizzato per trasmettere i dati sul canale

fisico a disposizione; il protocollo dello strato 2 deve essere in grado di

inserire ciascun pacchetto IP nel campo info di un frame.

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Può quindi accadere che un pacchetto IP abbia una lunghezza maggiore del campo

info di un frame e ciò può avvenire sia sull’host sorgente sia sull’interfaccia di un

qualsiasi router attraversato dal pacchetto.

Il protocollo IP deve quindi determinare l’MTU (Maximum Transmission Unit) del

protocollo di livello 2 adottato su ciascuna interfaccia, di computer e di router.

L’MTU è la dimensione massima del campo info del frame, che corrisponde alla

dimensione massima dei pacchetti IP. Il protocollo IP deve poi poter frammentare,

cioè suddividere, un pacchetto IP di dimensioni eccessive in un certo numero di

pacchetti IP, denominati frammenti IP,aventi dimensioni non superiore al campo

info del frame. Il modulo IP che risiede nell’host di destinazione, infine, deve essere

in grado di ricevere i singoli frammenti IP, di riordinarli e di riassemblare il pacchetto

originario, prima di passare il segmento trasportato al protocollo dello strato

superiore.

Oltre al routing e all’indirizzamento, quindi un’altra funzione essenziale che deve

essere svolta dal protocollo IP è la frammentazione dei pacchetti IP aventi

dimensione maggiore dell’MTU (Maximum Trasmission Unit) e loro ricostruzione

nell’host di destinazione.

La possibilità di frammentare un pacchetto IP può essere eliminata settando un bit

dell’header IP (denominato don’t fragment), in questo caso se in un qualche nodo di

rete risulta necessaria la frammentazione ma il bit don’t fragment è settato (1= o

TRUE) il pacchetto IP viene scartato.

Riassumendo , il protocollo IP fornisce essenzialmente un meccanismo di

indirizzamento a livello IP, che consente l’instradamento (forwarding) dei pacchetti,

e le procedure di frammentazione e riassemblaggio dei pacchetti IP, nonché una

limitata capacità di specificazione del tipo di servizio (ToS, Type of Service) per cui i

pacchetti sono trasferiti. 7

Inglese

Digital VS Analogue

Information or data can be rapresented electrically in two ways: analogously and

digitally.

Analogue

An analogue signal is any continuosly variable signal. Any information may be

conveyed by an analogue signal such as sound, light, temperature, ... and it is

achieved by a transducer. The most common disvadvantage of analogue trasmission

is that a certain quantity of noise enters into the signal and data trasmitted by radio

may be received badly. This problem may be reduced by shielding, good

connections and cable types such as coaxial and twisted pair. The signal loss and

distortion cannot be recovered because of noise, in fact if we amplify the signal to

recover attenuated parts of the signal we amplify the noise as well.

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Another method to convey analogue signals is modulation. In this method one of

the properties of some base signal is altered: amplitude modulation (AM) involves

altering the amplitude of a sinusoidal voltage waveform by source information;

frequency modulation (FM) changes the frequency of carrier, which increases if the

signal is positive an decrease if it is negative; pulse code modulation (PCM), in this

case the signal is modulated to form a pattern of pulses which represents in binary

code regular samples of the amplitude of the information signal. PCM is the heart of

the present day high speed digital communications technology.

Digital

Since digital trasmission uses only 1’s and 0’s to encode the signal, it offers a simpler

menas of recostructing the signal. Information in digital form has more advantages

over informations in analogue form. The first reasons is that with digital signal it is

necessary to detect the presence or absence of a pulse. If they pick up noise at any

stage of processing or trasmission there will be no problem. The second reason is

that digital signals fit in with modern technology and can be used with both

telecommunications and data processing equipment. With the increasing popularity

of digital signals the anologue-to-digital conversion is more and more necessary.

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Italiano

Italo Svevo

Italo Svevo nasce a Trieste nel 1861 da una famiglia borghese, il padre era un