TECNOLOGIE DELL’INFORMAZIONE E DELLA COMUNICAZIONE PER LE AZIENDE Materiale di supporto alla didattica

Tecnologie dell’informazione e della comunicazione per le aziende CAPITOLO 2: Sistemi di elaborazione e reti di comunicazione

Sommario Hardware Software Sistemi operativi per microelaboratori Software applicativo Classificazione degli elaboratori Reti e architetture Architetture di rete a livello intraziendale e interaziendale Internet 3 Sommario

Configurazione hardware Hardware: tutti i componenti tangibili di un elaboratore. Unità centrali: CPU, memoria centrale Unità periferiche di input: tastiera, mouse ecc. di output: monitor, stampante ecc. di input/output: memorie di massa, modem, schede di rete ecc. 4 2.1 - Hardware

PC ed elaboratori della stessa classe Desktop e tower case Notebook e laptop Palmtop o PDA Dumb terminal Network computer 5 2.1 - Hardware

Principio di funzionamento degli elaboratori Processo IPOS (Input-Processing-Output-Storage) Inserimento Elaborazione Presentazione dei risultati Memorizzazione 6 2.1 - Hardware

Struttura dell’unità centrale 7 Unità Centrale e CPU – 2.1.1

Componenti della CPU ALU CU Registri 8 Unità Centrale e CPU – 2.1.1

Misura delle prestazioni della CPU MIPS (Misura del numero di istruzioni eseguite per secondo) MHertz (Misura della frequenza di ripetizione dei cicli del processore) Khertz, Ghertz, … 9 Unità Centrale e CPU – 2.1.1

Bus Bus degli indirizzi Bus di controllo Bus dei dati 10 Unità Centrale e CPU – 2.1.1

RAM Random Access Memory In essa vengono conservati i dati in corso di elaborazione e le istruzioni del programma in esecuzione È detta detta anche memoria volatile La sua capacità si misura in MB (MegaByte) 11 Unità centrale: memoria centrale – 2.1.2

Memoria virtuale Porzione di una memoria di massa Velocizza il processo di elaborazione liberando spazio in memoria centrale Il trasferimento da RAM a memoria virtuale viene detto swap 12 Unità centrale: memoria centrale – 2.1.2

Cache memory Memoria di lavoro molto veloce e di dimensioni contenute (512 kbyte negli attuali PC) Mantiene copia (buffering) degli ultimi dati utilizzati dalla CPU. Quando la CPU richiede un dato, esso viene cercato prima nei registri della CPU, poi nella cache memory, quindi nella memoria centrale e, infine, nella memoria virtuale 13 Unità centrale: memoria centrale – 2.1.2

ROM Read-Only Memory: memoria di sola lettura. Contiene parti essenziali del software di sistema quali il BIOS (Basic Input/Output System) Particolari tipologie di ROM sono: PROM, EPROM, EEPROM, FLASH 14 Unità centrale: memoria centrale – 2.1.2

Bit e Byte BIT: elemento minimo di memoria che può cambiare stato (contenere informazione) BYTE: combinazione di 8 Bit. Elemento minimo di memoria che può contenere un carattere (lettera, numero o simbolo tipografico) Tabella ASCII 15 Unità centrale: memoria centrale – 2.1.2

Interazione fra CPU e memoria centrale Nell’unità centrale le istruzioni immesse dall’utente vengono trattate come una sequenza di cambiamenti di stato della memoria centrale Una volta caricato l’intero programma nella memoria centrale, l’unità di controllo prende in considerazione il primo comando, lo interpreta e ordina all’unità aritmetico-logica di eseguirlo Il processore registra quindi il risultato della prima elaborazione nella memoria centrale e prende in esame il comando successivo 16 Unità centrale: memoria centrale – 2.1.2

Esempio di norme di codifica 17 Unità centrale: memoria centrale – 2.1.2

Supporti più noti Servono a conservare permanentemente grandi quantità d’informazioni Dischi magnetici Floppy disk Nastri magnetici o streamer Dischi ottici Smartcard 18 Memoria di massa – 2.1.3

Disco magnetico 19 Memoria di massa – 2.1.3

Floppy disk Rappresentano tuttora un supporto di memoria diffuso nei microelaboratori Sono dischi magnetizzabili e flessibili protetti da un rivestimento di plastica Formato 3,5 pollici Il loro funzionamento è simile a quello illustrato per i dischi magnetici (accesso semidiretto) ma hanno capacità di memoria ridotta (1,44 MB) 20 Memoria di massa – 2.1.3

Nastri magnetici e streamer Sono costituiti da una pellicola di plastica magnetizzata avvolta in bobine Streamer per i microelaboratori Hanno elevata capacità di memoria (anche dell’ordine di diversi gigabyte) Accesso di tipo sequenziale 21 Memoria di massa – 2.1.3

Dischi ottici CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory) CD-R (CD registrabili) e CD-RW (CD riscrivibili) MO (Magneto-Optical) e WORM (Write Once-Read Many) DVD (Digital Versatile Disk o spesso anche Digital Video Disk) DVD-R (DVR Recordable) DVD-Ram e DVD-RW rispettivamente per la scrittura unica e per la riscrittura 22 Memoria di massa – 2.1.3

Smartcard Memory card Processor card Encription card 23 Memoria di massa – 2.1.3

Interfaccia o porta parallela Collegamento tra una sorgente di informazioni e una destinazione, in cui il flusso di dati avviene in parallelo, (più bit per volta) Le porte parallele vengono indicate con la sigla LPT1, LPT2 ecc. e utilizzate prevalentemente per la connessione di stampanti e scanner 24 Periferiche di input e di output – 2.1.4

Interfaccia o porta seriale Collegamento tra una sorgente di informazioni e una destinazione, in cui il flusso di dati avviene in sequenza, (un bit per volta) Offrono una connessione più sicura rispetto alle porte parallele Le porte parallele vengono indicate con la sigla COM1, COM2 ecc. e utilizzate in prevalenza per la connessione di modem 25 Periferiche di input e di output – 2.1.4

Monitor Pixel Scheda grafica Due tecnologie: CRT (Cathodic Ray Tube) Cristalli liquidi Caratteristiche: Dimensione Risoluzione Frequenza di aggiornamento 26 Periferiche di input e di output – 2.1.4

Stampanti Ad aghi Laser A getto d’inchiostro 27 Periferiche di input e di output – 2.1.4

Tastiera Tutte le tastiere per PC oggi in commercio sono del tipo “esteso” provvisto di 101 tasti La pressione di un tasto genera un codice specifico che viene letto dal PC mediante un componente software di base 28 Periferiche di input e di output – 2.1.4

Mouse È uno strumento di puntamento introdotto con i sistemi operativi a interfaccia grafica (Macintosh, Windows ecc.) per semplificare l’invio dei comandi alla macchina Gestisce un cursore (normalmente rappresentato da una piccola freccia) che si muove sullo schermo e permette di impartire ordini di attivazione premendo i tasti di cui è dotato Ogni mouse è dotato di due dispositivi uno per la selezione (tasti) e uno per il movimento del cursore (pallina o tecnologia ottica) 29 Periferiche di input e di output – 2.1.4

Altri dispositivi di output Scanner: consente di acquisire testi e immagini stampate su carta, trasformandoli in formato digitale Video/fotocamere: utilizzate per catturare filmati o immagini da elaborare o da trasmettere Webcam: usate per trasmettere in diretta riprese video attraverso la rete. La qualità è piuttosto bassa perché ciò consente di ridurre al minimo il flusso di dati 30 Periferiche di input e di output – 2.1.4

Classificazione del software 31 Il software – 2.2

Sistema operativo Insieme di programmi che permettono il governo di un elaboratore Principali compiti Gestione dei file Gestione delle componenti hardware (processore, memoria centrale, memoria di massa, periferiche di input e di output) Amministrazione delle istruzioni impartite dall’utente e monitoraggio dello svolgimento dei programmi; Gestione dell’interfaccia utente/sistema. 32 Il software – 2.2

Caratteristiche comuni ai sistemi operativi per microelaboratori Gestione gerarchica dei file (file system) Interfaccia utente di tipo grafico (GUI, Graphical User Interface) Possibilità di elaborazione batch ed elaborazione interattiva Multitasking Multithreading Multiusing 33 Sistemi operativi per microelaboratori– 2.3

File e cartelle Ogni singolo oggetto archiviato in memoria di massa viene definito file Un file può essere un programma eseguibile, un documento di testo, un’immagine, un filmato, una pagina Web, ecc. Molti sistemi operativi permettono di organizzare i file creando dei “contenitori” detti cartelle (directory), che consentono di raggruppare logicamente file omogenei, seguendo un ordine gerarchico 34 Sistemi operativi per microelaboratori– 2.3

Organizzazione gerarchica delle directory 35 Sistemi operativi per microelaboratori– 2.3

Esempi di sistemi operativi Windows 95/98, Windows 2000 e Windows NT, Windows XP sono tutte evoluzioni del sistema operativo cosiddetto “a linee di comando” MS-DOS di Microsoft. OS/2 di IBM Unix (HP, Sun, IBM, Siemens, …) Linux (Open source) Mac OS X (Apple) 36 Sistemi operativi per microelaboratori– 2.3

Linguaggi di programmazione Linguaggi imperativi (procedurali) Linguaggi descrittivi di programmazione Linguaggi orientati alle conoscenze Linguaggi a oggetti 37 Programmazione – 2.3.1

Linguaggi imperativi Basati su una serie di istruzioni a “struttura sequenziale” Linguaggi procedurali sono una sottoclasse che consente la codifica di un problema in una forma derivata dal linguaggio specialistico proprio di un dominio di conoscenza Sono quindi indipendenti dalla macchina Basic, C, Cobol, Fortran, Pascal 38 Programmazione – 2.3.1

Linguaggi descrittivi di programmazione Sono per lo più linguaggi di interrogazione per i sistemi di database Sintassi di facile apprendimento L’utente non deve indicare COME dev’essere risolto un problema, ma deve soltanto specificare COSA vuole ottenere Es. SQL, NATURAL, ACCESS BASIC 39 Programmazione – 2.3.1

Linguaggi orientati alle conoscenze Hanno importanza nell’ambito dell’intelligenza artificiale Le procedure automatizzate vengono descritte in termini di regole logiche Una regola logica determina un rapporto di causa-effetto tra una condizione (complessa) e una conclusione PROLOG, LISP 40 Programmazione – 2.3.1

Programmazione a oggetti (OOP) L’oggetto è l’elemento costitutivo essenziale di tale approccio descritto dai dati e dalle procedure (metodi) a esso applicabili Ogni oggetto appartiene ad una classe (istanza della classe) che ne specifica caratteristiche e funzionamento Possono essere definiti nuovi oggetti che ereditano proprietà di classi esistenti Es. Smalltalk, C++ 41 Programmazione – 2.3.1

Java Linguaggio di programmazione universale per le applicazioni Internet e Intranet su OOP Il codice sorgente viene tradotto da un compilatore in un codice intermedio (byte code), concepito per essere trasmesso in rete in modo efficiente e sicuro Il byte code è quindi trasmesso attraverso la rete agli elaboratori remoti dove viene interpretato ed eseguito dalla Java Virtual Machine (JVM) 42 Programmazione – 2.3.1

Linguaggi di programmazione e paradigmi

Compilatori Traducono l’intero programma sorgente attraverso un’unica elaborazione, generando il cosiddetto codice eseguibile (codice oggetto) Individuano gli eventuali errori di sintassi tramite l’operazione preliminare di debug Il programma viene poi integrato per mezzo di un linker a particolari funzioni di utilità archiviate in librerie 44 Programmi traduttori – 2.3.2

Interpreti Non generano alcun codice oggetto archiviabile Ogni linea di codice viene interpretata ed eseguita singolarmente tutte le volte che il programma viene lanciato Permettono l’esecuzione di singole istruzioni non appena queste vengono testate e interpretate 45 Programmi traduttori – 2.3.2

Programmi di servizio Programmi di utilità per l’esecuzione di task (compiti) orientati alla gestione del sistema non assimilabili a vere e proprie funzioni applicative. Principali tipologie: editor programmi di sorting altri programmi di utilità (back-up) 46 Programmi di servizio – 2.3.3

Software dedicato e software standard Il software dedicato: sviluppato in funzione delle richieste di uno specifico utente (azienda), e di norma non può essere adottato in altri reparti o realtà aziendali, se non a seguito di modifiche sostanziali Software standard: applicazioni realizzate per una molteplicità eterogenea di utenti e, spesso per diverse classi di sistemi hardware e software 47 Software applicaztivo – 2.4

Esempio di foglio di lavoro 48 Software standard generico – 2.4.1

Software standard specifico Pacchetti software orientati al supporto di specifiche attività aziendali (es. gestione vendite, produzione, magazzino, paghe e stipendi ecc.) Unico database condiviso Organizzazione in moduli Compatibilità con altre applicazioni aziendali Indipendenza dalle piattaforme Interfaccia adattabile (customizzabile) Fonte di know-how 49 Software standard specifico – 2.4.2

Software standard di settore Studiato e creato appositamente per le piccole e medie imprese per soddisfare le esigenze di specifici settori Si tratta per lo più di software per PC Es. 50 Software standard di settore e software dedicato – 2.4.3

Software dedicato Sviluppato all’interno dell’azienda o commissionato a terzi quando: non esiste alcun software standard per la risoluzione di determinate problematiche; le condizioni generali escludono l’utilizzo di software standard (es. perché la piattaforma hardware non è compatibile con i software standard esistenti). 51 Software standard di settore e software dedicato – 2.4.3

Classi di elaboratori Elaboratori di grosse dimensioni (mainframe o host) Sistemi di medie dimensioni e workstation (midrange-system o minielaboratori) Microelaboratori (pc) Super-computer Computer per il controllo (special-purpose) Network computer 52 Classificazione degli elaboratori – 2.5

Elaboratori di grosse dimensioni Elevata velocità di elaborazione in multitasking, multiusing e multithreading Collegati a potenti unità di controllo o terminali front-end Nodi centrali di reti a stella Collegati in rete per massimizzare prestazioni e affidabilità (es. architettura SNA, System Network Architecture di IBM) Sistemi proprietari Downsizing 53 Mainframe – 2.5.1

Sistemi midrange Utilizzati come elaboratori dipartimentali (“piccoli” elaboratori centrali a livello di singole divisioni o di medie imprese) oppure come workstation (elaboratori ad alte prestazioni utilizzati da singoli utenti come postazioni di lavoro) Performance espresse in MIPS spesso superano quelle degli host Spesso configurate con il sistema operativo UNIX e utilizzate per supportare complessi processi di calcolo in ambito tecnico-scientifico 54 Sistemi di medie dimensioni – 2.5.2

Obiettivi delle reti di computer Condivisione dei carichi e delle prestazioni Condivisione dei dati Condivisione del software Condivisione dei dispositivi di controllo e di sicurezza 55 Reti e architetture – 2.6

Elementi fondamentali L’elaboratore stesso, compresi i dispositivi fisici di rete (scheda di rete o modem), e il software di rete necessario per gestirli Linee di comunicazione Protocolli Generalmente il software per la gestione delle comunicazioni in rete fa parte del sistema operativo (es. NetBEUI della Microsoft) o può essere installato in seguito (es. NetWare della Novell) 56 Componenti delle reti di comunicazione – 2.6.1

Tipologie di mezzi trasmissivi Doppino in rame Cavi coassiali Fibre ottiche Satelliti Wireless 57 Componenti delle reti di comunicazione – 2.6.1

Il modello ISO-OSI Inquadra e definisce i molteplici e complessi aspetti della trasmissione di dati tra sistemi eterogenei scomponendo il processo di comunicazione in sette livelli gerarchici Fisico Collegamento Rete Trasporto Sessione Presentazione Applicazione 58 Verso la standardizzazione: il modello di riferimento ISO-OSI per i protocolli e servizi di rete – 2.6.2

Protocolli del livello di trasporto TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol): su di esso si fonda la rete Internet IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange / Sequenced Packet Exchange) implementato nei sistemi di rete Netware della Novell NetBEUI (NetBios Enhanced User Interface) sviluppato per reti MS-Windows 59 Verso la standardizzazione: il modello di riferimento ISO-OSI per i protocolli e servizi di rete – 2.6.2

Reti LAN 60 Reti locali – 2.6.3

Wide Area Network Connettono elaboratori su vaste aree geografiche Principali tipologie: reti telefoniche reti dedicate reti fonia-dati reti digitali per servizi integrati: reti ISDN (Integrated Services Digital Network) e reti ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) reti wireless 61 Reti geografiche – 2.6.4

Sistema cellulare Si basa sulla suddivisione dell’intero spazio geografico coperto in piccole aree denominate celle, al cui interno è collocata una stazione ricetrasmittente che si occupa di gestire le comunicazioni con le stazioni mobili delle celle adiacenti La stazione ricetrasmittente dell’impianto gestisce, in particolare, sia l’insieme di frequenze che il sistema assegna alla propria cella, sia la “comunità” di utenti presenti al suo interno 62 Mobile technology – 2.6.5

La prima generazione di reti wireless Primo standard di rete cellulare che ha reso possibile la diffusione di massa dei dispositivi mobili è stato, a partire dai primi anni ottanta, il cosiddetto Total Access Cellular System, TACS È un sistema di comunicazione mobile di tipo analogico che consente di veicolare esclusivamente il traffico voce Meccanismo di attribuzione delle frequenze statico Incompatibilità fra sistemi di paesi diversi 63 Mobile technology – 2.6.5

La seconda generazione di reti wireless Global System for Mobile Communication, GSM Offre migliore qualità della trasmissione, maggiore copertura in termini di utenze, maggiore riservatezza delle comunicazioni e possibilità di integrare segnali di natura differente (dati e voce) all’interno di un’unica infrastruttura di rete Definizione di un unico standard di comunicazione Separazione fra utenza e dispositivi grazie alle SIM card 64 Mobile technology – 2.6.5

Tra la seconda e la terza generazione di reti wireless High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) General Packet Radio Service (GPRS) Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) 65 Mobile technology – 2.6.5

La terza generazione di reti wireless e la banda larga Processo di standardizzazione promosso dall’International Telecommunication Union (ITU),International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000) La soluzione europea UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) fa parte di una famiglia di sistemi differenti ma sufficientemente compatibili 66 Mobile technology – 2.6.5

Architettura client/server Paradigma o modello di interazione tra procedure informatiche eseguite simultaneamente Approccio concettuale che consiste nella scomposizione delle applicazioni in un certo numero di funzioni di servizio eseguite su una o più piattaforme hardware (client), che svolgono un compito ben definito, in collegamento con i servizi comuni forniti dalle funzioni del server. 67 Architetture di rete a livello aziendale e interaziendale – 2.7

Architetture client/server 68 Architetture di rete a livello aziendale e interaziendale – 2.7

Dispositivi d’accesso Gateway Firewall 69 Architetture di rete a livello aziendale e interaziendale – 2.7

Architettura di Internet

Funzionamento di Internet I dati in uscita da un computer collegato a Internet vengono frammentati (grazie al protocollo TCP) in “pacchetti” ai quali vengono aggiunte una serie di informazioni necessarie a identificare in modo univoco il computer “mittente” e quello “destinatario” Il computer destinatario ricompone i “pacchetti” e ne verifica l’integrità Router 71 La famiglia dei protocolli TCP/IP – 2.8.1

Trasmissione dei dati in Internet 72 La famiglia dei protocolli TCP/IP – 2.8.1

Nomi di dominio DNS Sono ordinati secondo una struttura erarchica al cui vertice vi sono i cosiddetti Top Level Domain (TLD, o domini di primo livello), a loro volta classificabili in: domini generici come com, edu, gov, org, aero, biz, coop, info, museum, name, pro domini Paese o CCTLD (Country Code Top Level Domains) come it, de, fr, uk, us ... Ogni dominio può generare più sottodomini 73 La famiglia dei protocolli TCP/IP – 2.8.1

Assegnazione dei nomi di dominio La IANA (Internet Assigned Numbers Authority) delega a specifiche istituzioni, denominate Registration/Naming Authorities, l’assegnazione dei domini di secondo livello che a loro volta autorizzano una serie di fornitori di servizi Internet denominati provider/mantainer alla distribuzione dei domini stessi. In Italia l’organismo responsabile dell’assegnazione dei nomi a dominio e della gestione dei registri per il CCTLD “it” è il NIC Italia (http://www.nic.it) 74 La famiglia dei protocolli TCP/IP – 2.8.1

Il Web Dal punto di vista dell’utente finale il Web consiste di un insieme di documenti, chiamati pagine o ipertesti, ospitati da diverse macchine server distribuite sulla Rete Ogni pagina può contenere dei puntatori (link o collegamenti) ad altre pagine che si trovano sul medesimo o su un altro server L’utente può accedere a una pagina indirizzata da un link semplicemente facendo clic con il mouse 75 Il World Wide Web – 2.8.2

Componenti dell’architettura Web Le pagine vengono visualizzate da un programma client chiamato browser (Explorer, Netscape, Opera ecc.) Ciascun server Web ha un processo TCP in “ascolto” su una porta logica (tipicamente la porta 80), e attende le connessioni in arrivo dai client Il protocollo che definisce le richieste e le risposte è chiamato HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) Il client richiede una risosrsa tramite un URL (Uniform Resource Locator) es. http:/www.aisnet.org/index.html L’URL viene scomposto in tre parti: il protocollo applicativo (HTTP), il nome della macchina in cui si trova la pagina (www.aisnet.org) e il nome del file che contiene la pagina (index.html) 76 Il World Wide Web – 2.8.2

HTML È l’acronimo di Hypertext Markup Language un linguaggio descrittivo che permette di indicare come disporre gli elementi all’interno di una pagina attraverso l’uso di appositi marcatori, detti tag La pagina Web più elementare è statica Questo comporta notevoli restrizioni come, per esempio, l’impossibilità di ottenere interattività Per sopperire a tali limitazioni sono nate tecnologie supplementari sia dal lato client (VbScript, Javascript, ecc.) sia dal lato server (Asp, Php, ColdFusion, ecc.) 77 Il World Wide Web – 2.8.2

Posta elettronica L’indirizzo è di norma assegnato dal fornitore di connettività o da uno specifico fornitore che assegna all’utente uno spazio sul suo disco rigido, nel quale vengono depositati automaticamente i messaggi che a esso sono indirizzati. Questo significa che non vi è necessità di una costante connessione alla Rete in attesa di messaggi in entrata Struttura di un indirizzo: nomeutente@nomeserver.nd 78 La posta elettronica e le altre applicazioni– 2.8.3

Altre applicazioni Internet Ftp, File Transfer Protocol Newsgroup Telnet Servizi Peer-to-Peer (P2P) 79 La posta elettronica e le altre applicazioni– 2.8.3