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Il Programma Teorico di Quinta

- A cura del Prof. Stefano Salvi -


La comunicazione Seriale Asincrona e Sincrona
Lo Stack ISO-OSI
HDLC e Livello 3 di X25
Java
Multiplazione e reti WAN
Reti LAN
TCP-IP
Architetture Non Neumann Avanzate e Non Von Neumann

La comunicazione Seriale Asincrona e Sincrona

Si riprende la comunicazione seriale asincrona introdotta in terza, con la seriale del controllore 8051. Si valuta l'efficienza della trasmissione, e la precisione richiesta all'oscillatore, facendo notare che non si tratta di stabilità, ma di regolazione precisa.
A questo punto si valuta come aumentare l'efficienza della trasmissione. Si valuta di mandare i bit di start e stop più di rado. Per risolvere il problema della precisione dell'oscilatore si passa da un'oscillatore libero (asincrono) ad uno sincronizzato con le transizioni del segnale ricevuto, quindi si passa alla trasmissione sincrona.
Si introdice a questo punto il concetto di frame (trama) e di protocollo.
Laboratorio: Per prima cosa si deve fare un poco di pratica con l'interfaccia seriale. A questo scopo in genere si fà implementare un semplice terminale o una semplice chat seriale, utilizzando il dispositivi /dev/ttyS0.
Non è possibile fare esperienze con interfacce sincrone, in quanto i PC non sono dotati di tali interfacce. Probabilmente inoltre queste esperienze non darebbero un grosso ritorno.

Lo Stack ISO-OSI

Vengono descritti i sette livelli del modello ISO/OSI, non in maniera formale, indicando le primitive di ogni livello, ma come schema di riferimento per le funzioni di comunicazine.
Viene posto l'accento sullo stack di protocolli e sull'incapsulamento.
Laboratorio: In laboratorio si passa dal gestire semplicemente i caratteri della seriale, al costruire un protocollo.
È stato scritto un programma per le schede con l'8031, con il display LCD descritte tra l'harware aggiuntivo del laboratorio che implementa un protocollo (asincrono, ma derivato dal framing HDLC) per comandare il display e interrogare la tastiera. Questo protocollo prevede anche messaggi asincroni alla pressione dei tasti.
I ragazzi si trovano a dover implementare un protocollo simmetrico e sono quindi costretti a realizzare una macchina a stati (ripresa dagli automi di terza). Man mano che la spiegazione teorica procede vengono evidenziati i tre livelli presenti nel protocollo:

  • Livello fisico (l'interfaccia RS232)
  • Livello di trasferimento dati (la driver e la formazione del pacchetto, con la gestione dei caratteri di trasparenza)
  • Livello applicativo, che gestrisce i comandi al display ed i pacchetti inviati dai tasti.

HDLC e Livello 3 di X25

Viene illustrato il framing HDLC con il pattern del FLAG. Viene descritto il meccanismo del bit stuffing.
Vengono descritti i campi delle trame dati, supervisore e non numerate ed il loro uso.
Il livello tre di X25 viene utilizzato per introdurre il concetto di canale. Si spiega anche la differenza tra PVC (Permanent Virtual Channel) ed SVC (Switched Virtual Connection).
Si accena allle features, indicando come le classi consentono l'estensione del set di features in maniera compatibile all'indietro.
Laboratorio: Gli studenti stanno ancora lavorando con il protocollo per il display. Sono stimolati a notare come il framing del loro protocollo riprenda il framing HDLC.

Java

Da alcuni anni ho introdotto in Sistemi anche il linguaggio Java. In realtà l'argomento non ha molto a che vedere con la materia, ma a rigore fà parte di Informatica. Dato però che il programma di Informatica del quint'anno è molto denso di contenuti, mentre il laboratorio di Sistemi &egrava più flesibile, ho introdotto Java in sistemi.
Il corso viene svolto nelle ore di laboratorio, utilizzando delle slide prodotte da me. Queste slide trattano:

  • I presupposti di Java e la JVM, la programmazione in rete
  • Le classi e gli oggetti in Java
  • La classe applet, i pacchetti
  • Le interfacce
  • Cenni su AWT (Abstract Windowing Toolkit)
  • Cenni di JDBC
  • Il Multithreading

Laboratorio: Le slide stesse contengono una serie di esercizi risolti. Ovviamente, solo la fantasia pone limiti agli esercizi su un tema tanto vasto.

Multiplazione e reti WAN

Il programma di quinta prevede che si parli di topologie di rete. In quest'ambito si parla di mezzi trasmissivi e di multiplazione/modulazione (per vecchi accordi con l'insegnante di elettronica).
Sempre per quanto riguarda le reti geografiche si tratta ISDN, B-ISDN / ATM, si fanno cenni ad ADSL e a Frame Relay.
Laboratorio: Naturalmente tutta questa parte non ha riscontro in laboratorio. Per contro, normalmente in questo periodo i ragazzi stanno lavorando alle tesine per l'esame di stato. Dato che molte tesine coinvolgono Sistemi, è ovvio che le ore di laboratorio siano dedicate a quelle.

Reti LAN

Si fà il solito percorso, da Aloha, fino ad ethernet. Si parla dei livelli Fisico, MAC ed LLC. Si tratta Token Ring con la relativa MAU. Si introducono gli apparati di rete, dai repeater ai gateway.
Si introducono i concetti di peer to peer e client-server. Si descrive il meccanismo delle RPC. Si accenna ai componenti, a CORBA con il suo IDL e alle architetture multitiered.
Laboratorio: Ancora, la trattazione è completamente teorica e non si riesce a sperimentarla in laboratirio. Il lavoro può se mai essere fatto per TCP/IP.
Comunque agli studenti non dispiace occuparsi delle tesine, usufruendo della consulenza degli insegnanti.

TCP-IP

Per TCP/IP si descrivono le principali caratteristiche del protocollo, si tratta il routing IP, si descrivono i protocolli del livello superiore, con particolare riguardo a TCP ed UDP. Si elencano i protocolli applicativi che fanno parte di Internet Protocol suite.
Si fà accenno ai socket come interfaccia software generalizzata per accedere ai protocolli di rete.
Laboratorio: Se gli studenti non sono troppo occupati nel lavoro sulle tesine, si possono fare alcuni esperimenti sull'uso dei socket, come la vecchia esperienza di quinta.
Un'altra esperienza significativa è quella di far implementare un protocollo di Internet Protoco Suite a partire dalle RFC. Un esempio potrebbe essere il protocollo TFTP.
Quest'anno scolastico non si è riusciti ad applicare questi argomenti in laboratorio.

Architetture Non Neumann Avanzate e Non Von Neumann

L'ultimo argomento del programma tratta delle architetture Von Neumann avanzate, come le superscalar e le loro estensioni applicate nei processori di classe Pentium Pro (come Pentium II, Pentium III o AMD Athlon).
Si dovrebbe anche fare accenni ad architetture alternative, come le multiprocessore looselye tightly coupled, o addirittura le non Von Neumann come le reti neurali o i vector computer. Questa parte, che integra il programma con argomenti di dubbia efficacia, viene trattata solo se c'è tempo, eccezion fatta per le superscalar e Von Neumann avanzate.
Laboratorio: Per questa parte di programma si potrebbe creare un benchmark in grado di valutare l'impato della dipendenza tra le pipeline. Non sempre viene svolto.


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