Programma Finale della Classe 3R
TECN. E PROG. DI SIST. INFORM
Anno Scolastico 2015-2016
Insegnanti: GERBONI Roberta, ROCCHETTA Cristiano
OBIETTIVI DISCIPLINARI
CONOSCENZE
- I principali sistemi di codifica dei dati e delle informazioni multimediali.
- Le tecniche di rilevazione e correzione degli errori nello scambio di informazioni.
- Conoscere i compiti di un sistema operativo.
- Gli aspetti funzionali dei differenti moduli di un sistema operativo.
- Gli aspetti significativi della gestione dei processi.
- Le diverse tecniche di gestione della memoria centrale.
ABILITA'
- Comprendere come viene gestita l'informazione nel calcolatore.
- Saper operare con i sistemi di numerazione binario, ottale ed esadecimale.
- Saper calcolare l'occupazione di memoria nei diversi formati di rappresentazione delle informazioni.
- Saper costruire codici rilevatori e correttori di errori per lo scambio di dati in formato digitale utilizzando diverse
tecniche.
- Saper scegliere il sistema operativo adeguato ad un determinato ambiente di sviluppo.
- Saper descrivere il ciclo di vita di un processo.
- Comprendere le problematiche che possono sorgere nella concorrenza e cooperazione tra processi in merito
all'uso delle risorse.
- Riconoscere i meccanismi di caricamento di un programma in memoria.
- Comprendere le tecniche di virtualizzazione della memoria.
CONTENUTI
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I CODICI E LA CODIFICA DELLE INFORMAZIONI
- I sistemi di numerazione posizionali.
- I sistemi di numerazione binario, ottale ed esadecimale.
- Conversioni tra basi: binario-decimale e viceversa, ottale-decimale e viceversa, esadecimale-decimale e
viceversa, binario-esadecimale e viceversa.
- Aritmetica binaria ed esadecimale: somme, sottrazioni, moltiplicazioni e divisioni.
- Concetto di informazione e sua rappresentazione all'interno di un calcolatore.
- Rappresentazione dei numeri interi con e senza segno su N posizioni binarie: modulo e segno,
complemento a 1 e complemento a 2.
- Il codice BCD.
- La rappresentazione in virgola mobile dei numeri reali con segno secondo lo standard IEEE 754 a 32 bit.
- La codifica dei caratteri alfanumerici: codifica ASCII e UNICODE.
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COMUNICAZIONI
- Il modello di un sistema di comunicazione: sorgente, canale, destinatario.
- Cenni alla teoria della comunicazione: disturbi e rumore.
- I codici ridondanti per la rilevazione e correzione degli errori.
- Distanza di Hamming.
- I codici rilevatori: bit di parità pari o dispari e la tecnica CRC.
- I codici correttori: bit di parità incrociata e codice di Hamming.
- La codifica di sorgente considerazione sui codici a lunghezza fissa e a lunghezza variabile.
- I codici a lunghezza variabile: codice di Huffman.
- Cenni alla compressione dati con e senza perdita.
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I SISTEMI OPERATIVI
- Obiettivi e funzioni di un S.O.
- Caricamento del S.O. (bootstrap).
- Tipologie dei S.O. ed evoluzione: dedicati, batch, multi programmati, real-time, di rete e sistemi operativi
per dispositivi mobili.
- La classificazione dei S.O. in base alla modalità di gestione dei programmi (mono-programmazione,
multiprogrammazione) e in base al tipo di accesso fornito agli utenti (monoutente, multiutente).
- La struttura gerarchica e organizzazione di un S.O.: gestore dei processi, gestore della memoria, gestore
delle periferiche, gestore delle informazioni e interprete dei comandi.
- Modello monolitico e modello a microkernel.
- Stato utente e stato supervisore.
- I concetti di processo e risorsa.
- Assegnazione delle risorse: statica, dinamica, in mutua esclusione, con o senza prerilascio.
- Le politiche di assegnazione delle risorse.
I PROCESSI
- Programmi e processi.
- Stati di un processo e transizioni di stato
- Generazione e terminazione dei processi
- Lo schedulatore dei lavori, lo schedulatore dei processi e i descrittori
- Lo schedulatore a medio termine: swap-out e swap-in (stati waiting-sospeso e ready-sospeso)
- Le politiche di schedulazione
- Le interruzioni hardware e software e i passaggi di stato (il concetto di context switch).
- Parametri per la valutazione delle prestazioni di un S.O.: percentuale di attività della CPU, throughput e
overhead.
- Le problematiche nei sistemi operativi multi-tasking: concetto di concorrenza tra processi e competizione
per l'uso le risorse.
- La situazione di stallo (deadlock): gestione dello stallo con tecniche di prevenzione e tecniche di
riconoscimento e risoluzione del problema.
- La situazione di starvation.
- Le politiche di schedulazione del processore (senza prerilascio): FCFS, SJF, a priorità e (con prerilascio):
SJF, Round Robin e sue varianti (a percentuale di tempo, con priorità dinamica e a code multiple con
feedback).
- Schedulazione nei sistemi multi-core (coda unica e code separate).
- Concetti di multielaborazione simmetrica e asimmetrica
- Cenni al tipo di schedulazione in Windows XP e in Linux.
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LA GESTIONE DELLA MEMORIA
- Compiti del gestore della memoria.
- Caricamento di un programma: dal programma eseguibile al processo in esecuzione.
- Spazio logico e spazio fisico: traduzione degli indirizzi.
- Concetto di programma rilocabile: rilocazione statica e dinamica.
- Allocazione della memoria.
- Partizioni fisse e frammentazione interna.
- Partizioni variabili e frammentazione esterna. Cenni agli algoritmi di allocazione: First-Fit, Best-Fit,
Worst-Fit.
- Paginazione. Tabelle delle pagine e dei frame.
- Memoria virtuale e memoria virtuale con paginazione.
- Concetti di page fault e paginazione a richiesta. Algoritmi di scelta della pagina vittima: FIFO, LRU, LFU.
- Cenni all'organizzazione della memoria in Windows e Linux.
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LABORATORIO
L'attività di laboratorio ha consentito di effettuare esercitazioni pratiche e di svolgere attività significative
riguardanti gli argomenti trattati dal punto di vista teorico a lezione, favorendo gli aspetti di interdisciplinarità
e di incontro con le competenze provenienti dall'informatica e dall'elettronica.
L'attività si è svolta su PC utilizzando pacchetti applicativi specifici per realizzazione di programmi in
linguaggio C++ (DEV-C++) e la produzione di fogli di calcolo.
In particolare sono state svolte dagli alunni le seguenti esercitazioni:
FOGLIO ELETTRONICO
- Conversioni di valori interi e reali senza segno tra basi numeriche diverse.
- Realizzazione di sommatori: binario, in base qualsiasi < =10 e esadecimale.
- Conversione da base 10 a binario (complemento a 2) di numeri con segno.
- Calcolo dei bit di parità pari e dispari di una sequenza binaria.
- Calcolo della distanza di Hamming tra due sequenze di bit di uguale lunghezza.
- Trasformazione di una sequenza di caratteri in una sequenza binaria e viceversa, usando la tabella ASCII.
Principali funzioni utilizzate: SOMMA, INT, RESTO, TRONCA, SE, CERCA.VERT, CERCA.ORIZZ,
CONCATENA, NON, E, O, CODICE, DECIMALE.BINARIO, BINARIO.HEX, HEX.BINARIO,
BINARIO.DECIMALE, CODICE.CARATT, STRINGA.ESTRAI.
LINGUAGGIO C++
Realizzazione di programmi per:
- La visualizzazione delle lettere dell'alfabeto maiuscole e minuscole e degli altri caratteri stampabili (uso
della tabella ASCII).
- Uso operatori di bitwise per:
- Determinare l'opposto di un numero inserito da tastiera usando il metodo del complemento a 2.
- Determinare la configurazione binaria di un carattere inserito da tastiera.
- Eseguire la moltiplicazione e divisione di un numero per le potenze di 2.
- Determinare la distanza di Hamming tra le configurazioni binarie di due caratteri codificati secondo la
tabella ASCII.
- Determinare se un numero è pari o dispari, se è positivo o negativo e se appartiene ad un certo intervallo
numerico.
- Invertire lo stato di un bit in una sequenza binaria.
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STRUMENTI DI VERIFICA UTILIZZATI
Verifiche orali, scritte (trattazione sintetica di argomenti, quesiti a risposta singola) e verifiche ed esercizi svolti in
laboratorio e a casa.
La valutazione finale ha tenuto conto oltre che della media dei voti riportati nelle diverse verifiche anche della
capacità di esposizione dei contenuti, della progressione nell'apprendimento rispetto ai livelli di partenza, degli
interventi degli studenti durante le lezioni in classe e in laboratorio, della partecipazione attiva e costante mostrata
nel corso dell'anno scolastico e della puntualità nelle consegne dei compiti assegnati.
STRUMENTI DIDATTICI UTILIZZATI
Libro di testo: TECNOLOGIE E PROGETTAZIONE DI SISTEMI INFORMATICI E DI TELECOMUNICAZIONI
vol.1 - G.Meini, F.Formichi - Ed. Zanichelli
Appunti e fotocopie fornite dai docenti. Materiale in Internet.
Manuali tecnici in dotazione del laboratorio.
Personal computer e videoproiettore.
La Spezia, 05/06/2016
I DOCENTI: ___________________ _________________
I RAPPRESENTANTI DI CLASSE: ___________________ _________________
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