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Programma di 5° superiore di informatica, Appunti di Informatica

Programma di 5° superiore di informatica riassunto ed integrato, per esame di maturità

Tipologia: Appunti

2022/2023

In vendita dal 27/06/2024

giacomodigi
giacomodigi 🇮🇹

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Protocolli tcp/ip:
La suite di protocolli TCP/IP fu sviluppata in modo da risolvere i problemi di comunicazione tra gli host remoti
connessi tramite LAN con diverse tecnologie. I nodi sono router che si collegano tramite gli strati di linea e fisico del
modello OSI. La suite di protocolli tcp/ip prende il nome dei suoi due protocolli TCP (protocollo di trasmissione) e IP
(protocollo internet). La suite TCP/IP è divisa in solo tre livelli:
1. Livello di applicazione: raggruppa i livelli del modello OSI di sessione, presentazione e applicazione
2. Livello di trasporto: ha stessa funzione dello stesso livello del modello OSI
3. Livello Internet: livello 3 del modello OSI
Il livello di trasporto prevede due protocolli:
1. TCP: garantisce una comunicazione affidabile grazie ad un servizio connection-oriented che prevede:
- Connessione logica con l’altra entità
- Attesa di conferma dell’avvenuta ricezione
- Regolazione del flusso di dati in base alla capacità di ricezione
- Correzione errori di trasmissione
2. UDP: garantisce comunicazione veloci a discapito dell’affidabilità
Il livello si internet garantisce che i pacchetti di dati arrivino a destinazione correttamente. I protocolli sono:
- IP: prepara i pacchetti per la comunicazione di tipo connectionless.
- ARP: traduce l’indirizzo logico IP in indirizzo MAC.
- ICMP: invia un messaggio di diagnostica per verificare che vi sia capacità di comunicazione di un host a
livello IP.
Questi strati sono implementati dalle schede di rete e dai router, realizzando un’interfaccia per collegare la rete fisica
al livello internet. Un router può essere interfaccia tra due reti diverse, solo implementando gli strati fisici di ognuna di
esse. Ogni strato deve avere un modo per identificare il protocollo dello strato superiore con cui vuole comunicare.
Lo strato di trasporto utilizza i numeri di porta, fissati a priori. Il livello internet identifica un protocollo del livello di
trasporto tramite i numeri contenuti nel campo protocol dell’intestazione del pacchetto.
Prima di iniziare la trasmissione dei messaggi viene stabilita una connessione logica con l’host remoto. Questo
permette di verificare che sia in ascolto attraverso uno scambio di messaggi iniziali detto hand-shake.
Il protocollo IP è il protocollo che si interfaccia con i livelli 1 e 2 del modello OSI, definendo una rete logica a cui
ogni dispositivo si può collegare indipendentemente dalla rete fisica a cui appartiene. Affinché un pacchetto sia
instradato verso la sua destinazione è previsto che ad ogni host connesso sia attribuito un indirizzo IP. Questo
indirizzo è però di tipo logico, assegnato ad host diversi in momenti diversi,
Il TCP affida il proprio segmento (dati) al protocollo IP per farlo recapitare all’host di destinazione aggiungendo
un’intestazione. Essa è formata da numerosi campi.
Un Indirizzo IP è un numero che identifica univocamente un dispositivo collegato a una rete che utilizza Internet. Esso
assolve essenzialmente a due funzioni principali: identificare un dispositivo sulla rete e fornirne il percorso di
raggiungibilità. Gli host che operano su internet devono avere un IP pubblico e univoco nel mondo. Questi indirizzi
vengono assegnati da apposite organizzazioni. Una rete privata tuttavia, non connessa alla rete, può invece utilizzare
indirizzi IP privati, univoci nella rete ma non a livello mondiale. A questo scopo sono stati definiti alcuni blocchi di
indirizzi IP da utilizzare privatamente. Di solito, comunque, le reti private sono connesse ad internet tramite un router
dotato di IP pubblico. La traduzione da privato a pubblico e viceversa è svolta dalla funzione NAT del router.
Switch vs router
In informatica delle reti, un router e uno switch sono entrambi dispositivi utilizzati per la gestione del traffico di rete,
ma hanno scopi differenti.
Un router è un dispositivo che connette più reti e facilita il trasferimento di dati tra di esse. Uno switch, d'altra parte, è
un dispositivo di rete che connette più dispositivi in una rete locale e li fa comunicare tra di loro. Uno switch può
essere visto come una sorta di "incrocio" virtuale in cui i dati vengono instradati dalla sorgente al dispositivo di
destinazione.
IL SISTEMA OPERATIVO
Il sistema operativo è l’insieme dei programmi che assicurano il funzionamento di una macchina. I software di base
comprendono il sistema operativo. I software di base sono distinti in:
1. software di base essenziale: come il sistema operativo in quanto altrimenti l’hardware non avrebbe nessuno
scopo.
2. Software di base non essenziali: come interpreti, compressori.
Un Sistema operativo (SO) è un insieme di programmi. Un sistema operativo deve:
- gestire le risorse: attuando politiche e tecniche permette il miglior utilizzo delle risorse hardware e software.
gestire la comunicazione: ovvero gestione dell’interazione tra utente e sistema di elaborazione.
- gestire le informazioni: ovvero memorizzazione, trasmissione ed elaborazione delle informazioni.
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Protocolli tcp/ip: La suite di protocolli TCP/IP fu sviluppata in modo da risolvere i problemi di comunicazione tra gli host remoti connessi tramite LAN con diverse tecnologie. I nodi sono router che si collegano tramite gli strati di linea e fisico del modello OSI. La suite di protocolli tcp/ip prende il nome dei suoi due protocolli TCP (protocollo di trasmissione) e IP (protocollo internet). La suite TCP/IP è divisa in solo tre livelli:

  1. Livello di applicazione: raggruppa i livelli del modello OSI di sessione, presentazione e applicazione
  2. Livello di trasporto: ha stessa funzione dello stesso livello del modello OSI
  3. Livello Internet: livello 3 del modello OSI Il livello di trasporto prevede due protocolli:
  4. TCP: garantisce una comunicazione affidabile grazie ad un servizio connection-oriented che prevede:
  • Connessione logica con l’altra entità
  • Attesa di conferma dell’avvenuta ricezione
  • Regolazione del flusso di dati in base alla capacità di ricezione
  • Correzione errori di trasmissione
  1. UDP: garantisce comunicazione veloci a discapito dell’affidabilità Il livello si internet garantisce che i pacchetti di dati arrivino a destinazione correttamente. I protocolli sono:
  • IP: prepara i pacchetti per la comunicazione di tipo connectionless.
  • ARP: traduce l’indirizzo logico IP in indirizzo MAC.
  • ICMP: invia un messaggio di diagnostica per verificare che vi sia capacità di comunicazione di un host a livello IP. Questi strati sono implementati dalle schede di rete e dai router, realizzando un’interfaccia per collegare la rete fisica al livello internet. Un router può essere interfaccia tra due reti diverse, solo implementando gli strati fisici di ognuna di esse. Ogni strato deve avere un modo per identificare il protocollo dello strato superiore con cui vuole comunicare. Lo strato di trasporto utilizza i numeri di porta, fissati a priori. Il livello internet identifica un protocollo del livello di trasporto tramite i numeri contenuti nel campo protocol dell’intestazione del pacchetto. Prima di iniziare la trasmissione dei messaggi viene stabilita una connessione logica con l’host remoto. Questo permette di verificare che sia in ascolto attraverso uno scambio di messaggi iniziali detto hand-shake. Il protocollo IP è il protocollo che si interfaccia con i livelli 1 e 2 del modello OSI, definendo una rete logica a cui ogni dispositivo si può collegare indipendentemente dalla rete fisica a cui appartiene. Affinché un pacchetto sia instradato verso la sua destinazione è previsto che ad ogni host connesso sia attribuito un indirizzo IP. Questo indirizzo è però di tipo logico, assegnato ad host diversi in momenti diversi, Il TCP affida il proprio segmento (dati) al protocollo IP per farlo recapitare all’host di destinazione aggiungendo un’intestazione. Essa è formata da numerosi campi. Un Indirizzo IP è un numero che identifica univocamente un dispositivo collegato a una rete che utilizza Internet. Esso assolve essenzialmente a due funzioni principali: identificare un dispositivo sulla rete e fornirne il percorso di raggiungibilità. Gli host che operano su internet devono avere un IP pubblico e univoco nel mondo. Questi indirizzi vengono assegnati da apposite organizzazioni. Una rete privata tuttavia, non connessa alla rete, può invece utilizzare indirizzi IP privati, univoci nella rete ma non a livello mondiale. A questo scopo sono stati definiti alcuni blocchi di indirizzi IP da utilizzare privatamente. Di solito, comunque, le reti private sono connesse ad internet tramite un router dotato di IP pubblico. La traduzione da privato a pubblico e viceversa è svolta dalla funzione NAT del router. Switch vs router In informatica delle reti, un router e uno switch sono entrambi dispositivi utilizzati per la gestione del traffico di rete, ma hanno scopi differenti. Un router è un dispositivo che connette più reti e facilita il trasferimento di dati tra di esse. Uno switch, d'altra parte, è un dispositivo di rete che connette più dispositivi in una rete locale e li fa comunicare tra di loro. Uno switch può essere visto come una sorta di "incrocio" virtuale in cui i dati vengono instradati dalla sorgente al dispositivo di destinazione. IL SISTEMA OPERATIVO Il sistema operativo è l’insieme dei programmi che assicurano il funzionamento di una macchina. I software di base comprendono il sistema operativo. I software di base sono distinti in:
  1. software di base essenziale: come il sistema operativo in quanto altrimenti l’hardware non avrebbe nessuno scopo.
  2. Software di base non essenziali: come interpreti, compressori. Un Sistema operativo (SO) è un insieme di programmi. Un sistema operativo deve:
  • gestire le risorse: attuando politiche e tecniche permette il miglior utilizzo delle risorse hardware e software. gestire la comunicazione: ovvero gestione dell’interazione tra utente e sistema di elaborazione.
  • gestire le informazioni: ovvero memorizzazione, trasmissione ed elaborazione delle informazioni.

La struttura del sistema operativo può essere schematizzata a strati. Nella struttura del sistema operativo ogni strato offre delle funzionalità che vengono utilizzate dai livelli superiori. Ogni strato ha un modulo software a disposizione dallo strato sottostante. Saranno dette quindi, primitive, le funzionalità che possono essere utilizzate dal livello superiore e sono messe a disposizione da uno strato. Il primo sistema riguarda il programmatore di fronte agli interruttori fu il primo sistema operativo. Il secondo sistema operativo riguarda l’uso di computer a valvola le cui istruzioni erano elaborate in linguaggio macchina. Questo sistema fu definito sistema programmatore-operatore. Il terzo sistema operativo si ebbe con l’introduzione dei linguaggi di programmazione. L’organizzazione batch non prevedeva un’interazione tra utente e computer, perché un programma era ottenuto dalla perforazione di un dato numero di schede. Ogni istruzione era scritta perforando una scheda. Un pacco di schede che traducono per un programma è detto job. La CPU eseguiva un lavoro utente per volta rimanendo in una attesa attiva. L’attesa è detta attiva in quanto non era operativa ed aspettava la conclusione delle lunghe operazioni di I/O. Il rallentamento che causavano le operazioni I/O era detto collo di bottiglia per l’I/O. Si introdussero per una migliore gestione delle risorse della CPU, l’utilizzo di processori di I/O. Questo permise di passare da sistemi a monoprogrammazione a sistemi di multiprogrammazione. La multiprogrammazione e il time sharing Si cercò di permettere alla CPU di evitare l’inattività dedicandosi a di versi programmi a seconda se deve aspettare un dispositivo di Input/output che elabori una operazione. Tutti i programmi risultano evolversi contemporaneamente. I programmi nella multiprogrammazione sono divisi in:

  • I/O intensive: ricchi di richieste I/O;
  • CPU intensive: poveri di richieste I/O, ma molto lungo e quindi molto complesso da eseguire; Per la presenza di programmi CPU intensive, per evitare la monopolizzazione della CPU solo da parte di un programma, si decise di gestire questa componente tramite la politica del time-sharing. Questa politica prevede l’assegnazione di un periodo di tempo (time-slice o quanto) in cui un programma utente usufruisce della elaborazione della CPU. Principi per la gestione delle informazioni La gestione delle informazioni da parte del SO viene basata su:
  • Principio di località spaziale: è il principio secondo il quale se eseguita un’istruzione con alta probabilità saranno eseguite, quelle ad essa contigue
  • Principio di località temporale: una istruzione eseguita sarà probabilmente eseguita nuovamente nell’immediato futuro. Le regole di comportamento che derivano da questi principi sono:
  1. Prima regola: connessa al principio di località spaziale, prevede che, se si ha bisogno di una informazione non immediatamente disponibile, è conveniente prelevare anche quelle logicamente vicine, che hanno quindi una località spaziale analoga all’informazione cercata.
  2. Seconda regola: dovuta dal principio di località temporale prevede che un’informazione utilizzata, sia conservata momentaneamente in un posto vicino in quanto potrebbe essere utilizzata nuovamente nell’immediato. IL NUCLEO E LA GESTIONE DEI PROCESSI Il programma è la descrizione del procedimento logica (algoritmo) che deve essere eseguito per la risoluzione di un problema. Il procedimento per la descrizione della risoluzione di un problema definisce un linguaggio di programmazione. Essendo il programma un algoritmo è un’entità statica. Il processo è il programma in esecuzione, quindi, è un’entità dinamica e astratta Le risorse si dividono in:
  • Unaria: la risorsa è utilizzata da un solo processo alla volta.
  • Finita: la risorsa può essere utilizzata da N processi. È una risorsa a molteplicità N.
  • Infinita: la risorsa può essere utilizzata da un numero qualsiasi di processi. Passaggi di stato e interruzioni Le interruzioni sono segnalazioni che arrivano alla CPU per darle una comunicazione. Sono di tipo: a. Software: interruzioni inviate dal processo stesso per richiedere un particolare comportamento alla CPU. b. Hardware: l’interruzione arriva da una periferica di I/O tramite un segnale elettrico. L’interruzione ha inoltre una natura asincrona in quanto la CPU non è a conoscenza del momento in cui vi sarà un’interruzione, per questo non sarà sincronizzata con le attività che sta svolgendo La CPU quando riceve un’interruzione deve: completare l’istruzione in corso del processo in esecuzione, salvare il contesto minimo, eseguire la routine di interrupt e ripristinare il contesto salvato e riprendere dall’istruzione successiva a quella che era stata interrotta. La CPU si accorge di un’interruzione tramite la linea INT che si collega ad un singolo piedino. Per capire da quale periferica arrivi l’errore si possono usare diverse tecniche: polling (interrogare tutti i dispositivi sino a risposta affermativa), interruzioni vettorializzate(invio da parte degli stessi dispositivi di un codice identificativo).