ingegneria elettronica

Fornire i concetti fondamentali, in vista delle applicazioni, relativi al calcolo infinitesimale, differenziale e integrale per le funzioni reali di una variabile reale; fare acquisire adeguate capacità di formalizzazione logica e abilità operativa consapevole.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni) relative al calcolo infinitesimale, differenziale ed integrale per le funzioni reali di una variabile reale e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti affini elaborando le nozioni acquisite.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso nella risoluzione di esercizi di verifica elaborati dal Docente, in linea di massima legati ad argomenti quali: campi di esistenza, limiti di successioni e di funzioni, serie numeriche, studi di funzione, integrazione definita e indefinita.

1cfu) Insiemi numerici - Numeri naturali, interi, razionali. Gli assiomi dei numeri reali. Estremo superiore, estremo inferiore, massimo, minimo. Densità di Q in R; radice n-ma; potenza con esponente reale. Principio di induzione. Disuguaglianza di Bernoulli. Numeri complessi.
(1cfu) Funzioni elementari .
(1.5 cfu) Successioni - Limite di una successione; prime proprietà dei limiti: teoremi di unicità del limite, del confronto, della permanenza del segno. Operazioni con i limiti e forme indeterminate. Successioni monotone: teorema di regolarità; il numero e. Infiniti di ordine crescente. Criterio del rapporto. Successioni definite per ricorrenza. Successioni estratte. Teorema di Bolzano-Weierstrass.
(1cfu) Serie numeriche - Definizioni e prime proprietà; operazioni con le serie. Serie geometrica, serie armonica e serie armonica generalizzata. Serie a termini non negativi: criteri della radice, del rapporto, del confronto, del confronto asintotico, degli infinitesimi. Serie a segni alterni: criterio di Leibniz; stima del resto. Serie assolutamente convergenti e loro proprietà.
(1 cfu) Funzioni - Topologia della retta reale: punti di accumulazione, chiusi, aperti, compatti. Limiti di funzioni e relative proprietà. Definizione equivalente di limite. Operazioni con i limiti e forme indeterminate. Funzioni monotone: teoremi di regolarità; funzioni continue; funzioni inverse; funzioni composte. Limite di una funzione composta. Estremi assoluti: teorema di Weierstrass. Teorema degli zeri, teorema dei valori intermedi.
(2cfu) Calcolo differenziale - Definizione di derivata e suo significato geometrico. Regole di derivazione; derivate delle funzioni elementari. Estremi relativi: condizione necessaria del primo ordine. Teoremi di Rolle e Lagrange; caratterizzazione delle funzioni monotone in intervalli. Estremi relativi: condizioni sufficienti del primo ordine. Primo teorema di de L’Hôpital; secondo teorema di de L’Hôpital; calcolo di limiti che si presentano in forma indeterminata. Infinitesimi e infiniti: principi di cancellazione. Formula di Taylor con resto in forma di Peano. Formula di Taylor con resto in forma di Lagrange. Estremi relativi: condizioni necessarie e condizioni sufficienti del secondo ordine. Significato geometrico della derivata seconda. Convessità e concavità in un intervallo; caratterizzazione delle funzioni convesse in intervalli; flessi; asintoti; grafici di funzioni.
(1,5 cfu) Calcolo integrale - Integrale di Riemann di una funzione limitata in un intervallo compatto. Area del rettangoloide. Integrabilità delle funzioni continue in intervalli compatti. Proprietà dell’integrale definito. Teorema della media integrale. Teorema fondamentale del calcolo integrale. Primitive ed integrazione indefinita. Regole di integrazione indefinita: decomposizione in somma, integrazione per parti, integrazione per sostituzione, integrazione di funzioni razionali.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Testi consigliati:
Elementi di Analisi Matematica I, P. Marcellini e C. Sbordone, Liguori Editore.
Esercitazioni di Matematica, Volume 1, parte I, P. Marcellini e C. Sbordone, Liguori Editore.
Esercitazioni di Matematica, Volume 1, parte II, P. Marcellini e C. Sbordone, Liguori Editore.

Fornire i concetti fondamentali, in vista delle applicazioni, relativi al calcolo differenziale e integrale per le funzioni reali di più variabili reali, e alle equazioni differenziali ordinarie; fare acquisire abilità operativa consapevole.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni se previste dal programma) relative al calcolo infinitesimale, differenziale ed integrale per le funzioni reali di più variabili reali e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti affini elaborando le nozioni acquisite.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso nella risoluzione di esercizi di verifica elaborati dal Docente, in linea di massima legati ad argomenti quali: successioni e serie di funzioni, limiti e studi di funzioni di più variabili, integrazione multipla, equazioni differenziali ordinarie e problemi di Cauchy.

(0.5cfu) Numeri complessi. Definizione e prime proprietà. Potenze e radici di un numero complesso. Formule di Eulero, forma esponenziale. Richiami su coniche e forme quadratiche. Elementi di base di geometria euclidea nel piano e nello spazio tridimensionale.
(1 cfu) Successioni e serie di funzioni. Convergenza puntuale ed uniforme; criteri di convergenzadi Cauchy puntuale ed uniforme. Teoremi sulla continuità del limite uniforme, di passaggio al limite sotto il segno di integrale e di derivata. Serie assolutamente convergenti e totalmente convergenti; criteri di Cauchy per le serie; convergenza totale e convergenza uniforme. Teoremi di continuità della somma uniforme di una serie, di integrazione per serie e derivazione per serie. Serie di potenze: raggio di convergenza e proprietà; teoremi di Cauchy-Hadamard e D’Alembert; teorema di Abel. Serie di Taylor: sviluppabilità e sviluppi notevoli. Funzioni analitiche.
(2.5 cfu) Calcolo differenziale per funzioni di più variabili. Elementi di topologia. Distanza euclidea; definizione di intorno. Punti interni, esterni, punti di frontiera. Insiemi aperti e chiusi; punti di accumulazione e punti isolati. Insiemi limitati; teorema di Bolzano-Weierstrass. Compattezza e caratterizzazione dei compatti. Convessità e connessione. Funzioni di più variabili: limiti, continuità e proprietà relative; teorema di Weierstrass. Derivate parziali; differenziabilità e teorema del differenziale; derivate direzionali e gradiente; derivazione delle funzioni composte. Funzioni con gradiente nullo in un aperto connesso. Derivate di ordine superiore e teorema di Schwarz. Teorema di Lagrange. Formula di Taylor del primo e second’ordine. Estremi relativi: condizione necessaria del prim’ordine. Estremi relativi di funzioni di due variabili: condizione necessaria del second’ordine, condizione sufficiente del second’ordine. Ricerca di massimi e minimi assoluti di funzioni continue in insiemi compatti del piano. Estremi relativi di funzioni di tre variabili: condizioni sufficienti. Funzioni positivamente omogenee, teorema di Eulero.
(0.5cfu) Funzioni implicite. Equivalenza locale di una curva piana con un grafico. Teorema del Dini per le equazioni del tipo f(x,y)=0. Massimi e minimi vincolati di funzioni di due variabili. Teorema sui moltiplicatori di Lagrange.
(0.5 cfu) Curve. Curve regolari e generalmente regolari: retta tangente; curve orientate. Lunghezza di una curva, rettificabilità delle curve regolari. Ascissa curvilinea. Curvatura di una curva piana. Integrale curvilineo di una funzione.
(1 cfu) Integrali multipli. Integrali doppi su domini normali. Integrabilità delle funzioni continue. Formule di riduzione per gli integrali doppi. Cambiamento di variabili negli integrali doppi. Integrali tripli; formule di riduzione; cambiamento di variabili. Solidi di rotazione e Teorema di Guldino.
(1 cfu) Superfici. Superfici regolari: piano tangente; superfici orientabili; superfici con bordo; superfici chiuse. Area di una superficie. Superfici di rotazione e Teorema di Guldino. Integrale superficiale di una funzione. Integrali di flusso di un campo vettoriale. Teorema della divergenza in R3.
(1 cfu) Forme differenziali lineari. Forme differenziali esatte e campi conservativi. Integrale curvilineo di una forma differenziale lineare. Criterio di integrabilità delle forme differenziali. Forme differenziali chiuse. Lemma di Poincaré. Forme radiali. Forme omogenee. Formule di Gauss- Green nel piano. Teorema della divergenza nel piano. Formula di Stokes nel piano. Forme differenziali chiuse in aperti semplicemente connessi del piano. Forme differenziali nello spazio. Campi irrotazionali. Formula di Stokes in R3. Forme differenziali chiuse in aperti semplicemente connessi dello spazio.
(1 cfu) Equazioni differenziali. Problema di Cauchy per equazioni differenziali di ordine n: teoremi di esistenza e unicità locale e globale. Integrali generali; integrali particolari, integrali singolari. Equazioni differenziali lineari di ordine n: teorema sull’integrale generale di un’equazione omogenea, teorema del Wronskiano, teorema sull’integrale generale di un’equazione completa. Equazioni lineari del prim’ordine; equazioni lineari a coefficienti costanti. Metodo della variazione delle costanti. Equazioni a variabili separabili. Equazioni della forma y’=f(y/x). Equazioni di Bernoulli. Equazioni della forma y’’=f(x,y’).

Il voto èformulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

SI VEDA SITO DOCENTE E GRUPPO TEAMS DEDICATO AL CORSO

Fornire gli strumenti metodologici per l’analisi e la sintesi di macchine elementari per l’elaborazione delle informazioni (reti logiche combinatorie e sequenziali). Presentare i fondamentidell’architettura dei calcolatori elettronici di tipo von Neumann, il repertorio dei codici operativi e la programmazione in linguaggio assemblativo
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e comprendere le problematiche relative al progetto di macchine elementari per l’elaborazione dell’informazione di tipo combinatorio e sequenziale (registri, contatori, flip flop). Tali conoscenze sono necessarie sia per la realizzazione di sistemi dedicati sia per comprendere l’architettura di un sistema di calcolo. Lo studente assumerà le conoscenze di base relative all’architettura dei processori e delle memorie, alla programmazione degli stessi e ai principi di funzionamento dei dispositivi periferici di I/O.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di progettare e sintetizzare reti combinatorie e sequenziali elementari e di sviluppare semplici programmi in linguaggio assembly per la gestione di strutture dati elementari, che consentano di comprendere il funzionamento del processore.

Analisi e sintesi di reti combinatorie. Specifica, progetto e sintesi di funzioni booleane. Principi di minimizzazione e applicazione del metodo delle Mappe di Karnaugh. Elementi di tempificazione delle macchine. Reti combinatorie elementari: Multiplexer e de-multiplexer; Encoder e decoder; Controllori di parità. Macchine aritmetiche elementari: addizionatori, sottrattori, comparatori.
Analisi e sintesi di reti sequenziali. Definizione dei modelli per la descrizione dei sistemi sequenziali. Modelli comportamentali dei latch e flip-flop (tipo D, JK, RS, T). Sintesi di macchine mediante l’impiego di flip-flop di tipo D.
Macchine elementari sequenziali. Registri a scorrimento. Contatori sincroni e asincroni. Memorie.
Il processore. Modello di funzionamento e architettura del processore. Modello di programmazione del processore: codici operativi, registri, modello di indirizzamento, codifica delle istruzioni. Gestione delle interruzioni interne ed esterne.
Linguaggio macchina e linguaggio assembly. Linguaggio assembly e confronto fra linguaggi di alto livello e assemblativi. Sviluppo di programmi mediante linguaggi assemblativi. Applicazione dei concetti al processore Motorola 68000. Analisi di programmi mediante simulatori volti a illustrare il funzionamento del processore rispetto al modello di programmazione.
Elementi di I/O. Modelli, architetture e collegamento dei sistemi di I/O nell’architettura di un sistema di elaborazione. Principi dei protocolli di comunicazione (sincroni e asincroni).
Introduzione alla scrittura di driver.

L’esame prevede una prova scritta propedeutica che include esercizi su analisi e progetto di reti combinatorie, reti sequenziali, sviluppo di un programma assembler.

Libri di testo, dispense integrative, strumenti software: G. Conte, A. Mazzeo, N. Mazzocca,
P. Prinetto. Architettura dei calcolatori. CittStudi Edizioni, 2015. C. Bolchini, C. Brandolese, F. Salice, D. Sciuto, Reti logiche, Apogeo Ed., 2008. B. Fadini, N. Mazzocca. Reti logiche: complementi ed esercizi. Liguori Editore, 1995.
Dispense e presentazioni fornite dai docenti relative ad argomenti teorici e applicativi trattati al corso.

Obiettivo dell’insegnamento è quello di introdurre le nozioni di base della Meccanica Classica e della Termodinamica, privilegiando gli aspetti fenomenologici e metodologici. L’insegnamento si propone di fornire agli studenti una abilità operativa consapevole nella risoluzione di semplici esercizi con particolare riguardo agli aspetti propedeutici della classe dell’Ingegneria Elettronica.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper affrontare problemi di fisica generale in maniera metodologicamente corretta e rigorosa.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di risolvere problemi concernenti la meccanica classica, i fluidi e la termodinamica. Il percorso formativo èorientato a trasmettere le capacità e gli strumenti metodologici e operativi necessari ad applicare concretamente le conoscenze di fisica generale, e a favorire la capacità di utilizzare appieno gli strumenti metodologici acquisiti per la risoluzione di semplici problemi numerici.

2,5 CFU: Metodo scientifico. Concetto di misura. Definizione operativa delle grandezze fisiche. Grandezze scalari e grandezze vettoriali; operazioni sui vettori. Cinematica del punto materiale in una dimensione. Moto rettilineo uniforme ed uniformemente vario. Cinematica del punto in due e tre dimensioni. Moto dei proiettili, moto circolare. Moti relativi. Le leggi del moto di Newton. La forza peso; le reazioni vincolari: la reazione normale e la forza di attrito radente; il moto lungo un piano inclinato; forza di attrito viscoso; forza elastica. Forze apparenti. L’oscillatore armonico. Il pendolo semplice. Lavoro di una forza; il teorema dell’energia cinetica; campi di forza conservativi ed energia potenziale; il teorema di conservazione dell’energia meccanica. Quantità di moto; impulso di una forza e teorema della quantità di moto; urti e forze impulsive.
2,5 CFU: Centro di massa. Momento meccanico di una forza e momento angolare. Dinamica dei sistemi di punti materiali; leggi di conservazione della quantità di moto e del momento angolare; teoremi di Koenig. Elementi di statica del corpo rigido; proprietà del baricentro del corpo rigido; condizioni di equilibrio per il corpo rigido. Momento di inerzia e teorema degli assi paralleli.
Elementi di dinamica del corpo rigido. Urti con corpi rigidi; pendolo balistico. La legge di gravitazione universale e le leggi di Keplero. Moti periodici: oscillatore armonico e pendolo semplice.
0,5 CFU: Elementi di statica e dinamica dei solidi deformabili e dei fluidi perfetti.
0.5 CFU: Temperatura e calore. Calori specifici e caloria. Calorimetro delle mescolanze e principio zero della termodinamica. Il gas perfetto. Trasformazioni termodinamiche e lavoro. Mulinello di Joule e l’equivalente meccanico della caloria. Primo principio della termodinamica.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

Libro di testo Autore: Gianni Vannini, Gettys Fisica 1 -Meccanica e Termodinamica. Casa Editrice McGraw-Hill. Sesta Edizione.

Fornire le nozioni di base per le discipline informatiche, introducendo lo studente allo studio dei fondamenti teorici dell’informatica, dell’architettura dei calcolatori e dei linguaggi di programmazione ad alto livello. Fornire le conoscenze necessarie per lo sviluppo di programmi per la risoluzione di problemi di limitata complessità.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere, saper comprendere e saper descrivere i concetti di base relativi all’informatica teorica, all’architettura dei calcolatori e ai linguaggi di programmazione ad alto livello. Inoltre, lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere i programmi per la risoluzione di problemi di limitata complessità.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper applicare le conoscenze apprese per la soluzione di semplici problemi di programmazione, progettando e sviluppando programmi per la soluzione di problemi di limitata complessità.

(1 cfu) L’INFORMAZIONE E LE SUE RAPPRESENTAZIONI: l’informatica ed il mondo moderno; il concetto di “informazione”; rappresentazione e codifica dell’informazione, la rappresentazione digitale; numeri in binario; rappresentazione dei numeri relativi (segno e modulo, complemento a uno, complemento a due, eccesso-k); rappresentazione dei numeri reali (IEEE 754); convergenza digitale (campionamento e quantizzazione); codifica delle informazioni testuali, di immagini e
video.
(0.5 cfu) INTRODUZIONE ALGEBRA DI BOOLE: logica proposizionale; operatori booleani; algebra di Boole; funzioni booleane e tabelle di verità; teorema di De Morgan.
(1 cfu) IL MODELLO DI ESECUTORE: processi e processori; cenni alla macchina di Turing; il modello di Von Neumann; le memorie; la CPU; Il bus; Il clock; firmware, software e middleware; Il modello astratto di esecutore.
(0.5 cfu) ALGORITMI E PROGRAMMI: Informatica come studio di algoritmi; La soluzione dei problemi: calcolabilità degli algoritmi. La trattabilità degli algoritmi: complessità computazionale; La descrizione degli algoritmi; Sequenza statica e dinamica di algoritmi; I linguaggi di programmazione.
(0.5 cfu) LA TRADUZIONE DEI PROGRAMMI: Il processo di traduzione; La compilazione; il collegamento; Il caricamento; Gli interpreti; La verifica della correttezza dei programmi; Gli ambienti integrati; L’ambiente di sviluppo; Progettazione ed implementazione di librerie di programmi.
(1 cfu) LA STRUTTURA DEI PROGRAMMI - DATI e CONTROLLO: Le frasi di un linguaggio di programmazione. Informazione e dato; La classificazione dei tipi; I tipi atomici; tipo booleano; tipo carattere; tipo intero; tipo reale. Tipi strutturati: array monodimensionali, matrici, stringhe, record, array di record. I puntatori. File di testo. Strutture di Controllo. Modularità e parametrizzazione del codice; Sottoprogrammi: procedure e funzioni; Scambio dei parametri. Tipi di dato astratto: Pila, Lista, e Coda
(1 cfu) IL LINGUAGGIO C: Introduzione: Le caratteristiche generali del linguaggio C; Programmi e gestione tipi; funzioni; Scope e Visibilità, Variabili globali e locali; Meccanismi di sostituzione per valore e per riferimento; array; record; librerie per la gestione delle stringhe di caratteri; Puntatori singoli, doppi, e loro uso; Specifica di un algoritmo in C; Strutture di Controllo in C; La gestione dell’I/O in C; File di testo in C.
(0.5 cfu) ALGORITMI DI BASE IN C: Inserimento in un vettore.; Eliminazione di elementi da un vettore; Ricerca lineare (o sequenziale); Ricerca binaria; La ricerca del valore massimo/minimo in un vettore; La ricerca della posizione del valore minimo/massimo in un vettore; Ordinamento di un vettore; Operazioni di base su Pila, Lista, e Coda. Esempi di programmi completi in C.

La prova relativa al modulo di Fondamenti di Informatica è articolata in una prova scritta e in una successiva prova orale.
La prova scritta prevede quesiti a risposta chiusa ed è finalizzata a verificare la conoscenza dei concetti fondamentali dell’informatica trattati durante il corso. La valutazione terrà conto del numero di risposte corrette.
Il superamento della prova scritta costituisce requisito necessario per l’accesso alla prova orale.
Durante la prova orale, lo studente è chiamato a risolvere e discutere esercizi relativi agli argomenti del programma. La valutazione è finalizzata ad accertare la comprensione dei concetti fondamentali dell’informatica, la capacità di applicarli correttamente, la capacità di stabilire collegamenti tra gli argomenti, la proprietà di linguaggio e la capacità di esporre in modo chiaro e rigoroso.
L’esito complessivo delle prove del modulo di Fondamenti di Informatica concorre, insieme all’esito della prova al calcolatore del modulo di Laboratorio di Informatica, alla determinazione della valutazione finale dell’insegnamento.

Testi di riferimento:

• A. Chianese, V. Moscato, A. Picariello, C. Sansone, “Le radici dell’Informatica: dai bit alla programmazione strutturata”, Maggioli Editore, 2017.
• Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie, Il linguaggio C: principi di programmazione e manuale di riferimento, 2ª ed., Milano, Pearson Paravia Bruno Mondadori
  Altro materiale didattico:
• E. Burattini, A. Chianese, A. Picariello, V. Moscato, C. Sansone, “Che C serve? Per iniziare a programmare”, Maggioli Editore, 2016.
• MOOC “Fondamenti di Informatica” disponibile sulla piattaforma Federica.EU (www.federica.eu)
• Slide utilizzate a supporto delle lezioni, Esempi svolti in C

Si dovranno acquisire gli strumenti di base dell’algebra lineare e della geometria. L’obiettivo di questo insegnamento è, da un lato, quello di abituare lo studente ad affrontare problemi formali, utilizzando strumenti adeguati ed un linguaggio corretto, e dall’altro di risolvere problemi specifici di tipo algebrico e geometrico, con gli strumenti classici dell’algebra lineare.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni se previste dal programma) relative alle strutture algebriche e geometriche studiate (spazi vettoriali, spazi della geometria elementare in dimensione 2 e 3, spazi di matrici) e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti affini elaborando le nozioni acquisite.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso nella risoluzione di esercizi di verifica elaborati dal Docente, in linea di massima legati ad argomenti quali: rette e piani, matrici, equazioni, vettori. Lo studente dovrà, inoltre, dimostrare di conoscere le problematiche di base relative alle strutture algebriche e geometriche.

Richiami di teoria degli insiemi e strutture algebriche :
Unione, intersezione, complemento, prodotto cartesiano; corrispondenze e relazioni, applicazioni o funzioni, restrizioni, applicazioni iniettive, suriettive, biettive, composizione di applicazioni, caratterizzazione delle applicazioni biettive; relazioni di equivalenza (esempio: equipollenza tra vettori applicati). Operazioni interne: proprietà associativa, elemento neutro, elementi simmetrici, proprietà commutativa, (esempi: operazioni di addizione in insiemi numerici e sui vettori). Gruppi abeliani e non (esempi). Definizione di campo. Esempi: campo dei numeri reali, campo il cui sostegno contiene solo due elementi. Operazioni esterne (esempio: operazione di moltiplicazione esterna sui vettori liberi ed applicati).
Spazi vettoriali e spazi vettoriali euclidei :
Definizione e proprietà elementari di uno spazio vettoriale. Esempi: spazi vettoriali numerici, di polinomi, di matrici, di vettori liberi ed applicati della geometria elementare. Combinazioni lineari, dipendenza e indipendenza lineare e loro caratterizzazioni; sistemi di generatori. Sottospazi vettoriali e caratterizzazione; insiemi di vettori che generano lo stesso sottospazio vettoriale; basi e componenti di un vettore in una base ordinata; teorema di estrazione di una base da un sistema di generatori; lemma di Steinitz e conseguenze: dimensione di uno spazio vettoriale, teorema di completamento in una base di un insieme linearmente indipendente; sottospazio intersezione, sottospazio somma, somma diretta, relazione di Grassmann. Spazi vettoriali euclidei: prodotto scalare in uno spazio vettoriale sui reali: lunghezza di un vettore, angolo tra due vettori, esistenza di basi ortonormali: procedimento di Gram-Schmidt; complemento ortogonale di un sottospazio euclideo; prodotto scalare canonico (o naturale) tra vettori numerici. Prodotto scalare tra vettori geometrici. Prodotto vettoriale (in dimensione 3).
Matrici e determinanti :
Operazioni elementari di riga; matrici ridotte a scalini. Rango di una matrice e numero di pivot di una matrice a scalini. Matrici triangolari e diagonali; prodotto righe per colonne; definizione classica di determinante (con l'uso delle permutazioni) e proprietà elementari. Caratterizzazione del rango massimo mediante il non annullarsi del determinante; metodi di calcolo del determinante: enunciati del Teorema di Laplace e del secondo teorema di Laplace; enunciato del Teorema degli orlati (Kronecker); matrici invertibili e determinazione della matrice inversa. Relazione di similitudine tra matrici.
Sistemi lineari di equazioni :
Soluzioni, compatibilità (Teorema di Rouchè-Capelli); Teorema di Cramer; metodo di riduzione a scalini (metodo di eliminazione di Gauss); risoluzione di un sistema di equazioni lineari; determinazione di una base dello spazio vettoriale delle soluzioni di un sistema lineare omogeneo; ogni sottospazio di uno spazio vettoriale numerico è lo spazio delle soluzioni di un sistema lineare omogeneo: rappresentazione cartesiana e parametrica dei sottospazi vettoriali numerici.
Applicazioni lineari :
Definizione e prime proprietà; conservazione della dipendenza lineare; nucleo e immagine; caratterizzazione delle applicazioni lineari iniettive e suriettive; teorema fondamentale delle applicazioni lineari; endomorfismi, isomorfismi; isomorfismo associato a basi fissate; matrici associate e di cambiamento di base. Enunciato del Teorema della dimensione. Relazione di similitudine tra matrici associate a endomorfismi in basi ordinate diverse.
Diagonalizzazione di endomorfismi e matrici :
Autovalori, autovettori e autospazi di endomorfismi (e di matrici quadrate); polinomio caratteristico; molteplicità geometrica e molteplicità algebrica di un autovalore; caratterizzazione degli endomorfismi e delle matrici diagonalizzabili mediante l'esistenza di una base di autovettori; diagonalizzazione ortogonale; determinazione degli autovalori e di una base di autovettori di un endomorfismo diagonalizzabile e di una matrice diagonalizzabile.
Spazi affini e spazi (affini) euclidei :
Definizione, riferimenti affini e coordinate di un punto; sottospazi affini, definizione di parallelismo e studio di incidenza e parallelismo tra sottospazi. Rette sghembe in dimensione 3. Rappresentazione parametrica e cartesiana di sottospazi affini. Definizione di fasci propri ed impropri in dimensione 3. Spazi affini euclidei. Condizione di ortogonalità tra sottospazi in dimensione 2 e 3. Distanza tra insiemi di punti e tra sottospazi in dimensione 2 e 3. Teorema della comune perpendicolare.

Il voto è formulato dalla commissione d’esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale.
Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

M. R. Casali, C. Gagliardi, L. Grasselli. "Geometria", Societa' editrice Esculapio.
C. Zanella “Fondamenti di “Algebra Lineare e Geometria” – Esculapio.
Per Approfondimenti:
L. A. Lomonaco. "Geometria e Algebra", Aracne editrice.
F. Orecchia. "Elementi di Geometria e Algebra lineare", Volumi I-III. Liguori Editore.
Esercizi e Dispense: G. Anichini, G. Conti, R. Paoletti. "Algebra Lineare e Geometria Analitica" (Eserciziario). Pearson, 2013.
M. Brunetti. (Esercizi di) "Algebra lineare e Geometria", Edises.
Altro materiale disponibile nel gruppo Teams relativo al corso di Geometria e Algebra dell'anno accademico 2025-2026.

Fornire gli strumenti metodologici e le conoscenze di base necessarie per lo studio delle proprietà dei campi elettromagnetici, in relazione ai problemi di propagazione libera e guidata e all'irradiazione. Fornire gli strumenti metodologici e operativi per lo studio della propagazione elettromagnetica guidata e per la caratterizzazione e l’uso delle linee di trasmissione e delle guide d'onda, con riferimento ai problemi applicativi di maggiore rilevanza. Fornire i concetti fondamentali per la descrizione delle caratteristiche radiative e circuitali di antenne di comune utilizzo.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative ai fondamenti dell’elettromagnetismo applicato, alla propagazione libera e guidata, all’irradiazione. In tal senso il percorso formativo intende fornire agli studenti le conoscenze base e gli strumenti metodologici essenziali per comprendere la fenomenologia e il funzionamento dei sistemi elementari di collegamento elettromagnetico.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per l’analisi dei più semplici sistemi di collegamento elettromagnetico applicandole concretamente alla soluzione di problemi elementari di propagazione libera, di propagazione guidata, di irradiazione e ricezione.

Generalità e leggi fondamentali: Equazioni di Maxwell in forma integrale, e differenziale e condizioni di raccordo. Relazioni costitutive. Equazioni di Maxwell nel dominio della frequenza. Regime sinusoidale. Vettori sinusoidali e loro rappresentazione fasoriale. Polarizzazione di un vettore sinusoidale. Formulazione di un problema elettromagnetico. Teoremi fondamentali in elettromagnetismo. [3 CFU] Propagazione in spazio libero: Onde Piane. Velocità di propagazione. Propagazione di un segnale a banda stretta. Espansione in onde piane. Incidenza di un’onda piana su una discontinuità piana tra dielettrici. Legge di Snell. Coefficienti di riflessione e trasmissione: formule di Fresnel. Incidenza di un’onda piana su semispazio metallico. Condizione di Leontovic. [3 CFU] Propagazione guidata: Guide d'onda metalliche: definizione e contesti applicativi. Il concetto di modo: modi TEM, TE e TM e loro proprietà di rappresentazione. Modi TEM. Linee di trasmissione: definizione e contesti applicativi. Equazioni delle linee. Propagazione della tensione e della corrente su una linea. Lunghezza d’onda, coefficiente di riflessione, impedenza. Trasporto d'impedenza e abaco di Smith. Adattamento e principali tecniche di adattamento. Analisi e caratterizzazione delle linee di trasmissione di maggiore interesse applicativo. Modi TE e TM. Linea di trasmissione equivalente. Potenza ed energia in guida. Perdite nelle guide. Costante di attenuazione. Dispersione in guida d’onda. La guida d'onda rettangolare. [3 CFU] Radiazione e ricezione: Potenziali elettrodinamici. Campo irradiato da un dipolo elettrico elementare. Dipolo magnetico elementare. Campo irradiato da una distribuzione arbitraria di corrente. Regione di Fraunhofer. Elementi di antenne: Altezza efficace, diagramma di radiazione, direttività, guadagno, area efficace, efficienza. Esempi di antenne. Dipolo corto, antenne filiformi. Esercitazioni sulle linee di trasmissione, sulle guide e sulle antenne. [3 CFU]

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

Libri di testo: G. Franceschetti, "Campi Elettromagnetici", Bollati-Boringhieri; G. Conciauro, "Introduzione alle Onde Elettromagnetiche", Mc-Graw-Hill.
Appunti dalle lezioni e videoregistrazioni.

Il corso di Elettronica I si pone come obiettivo l'apprendimento di alcuni concetti fondamentali relativi al funzionamento e l’utilizzo di dispositivi elettronici a semiconduttore per il trattamento di segnali analogici e digitali. Gli studenti sono posti in condizione di analizzare il comportamento di semplici circuiti, anche a vari livelli di astrazione, quali diodi, transistor, amplificatori operazionali. Sono forniti gli strumenti teorici per l’analisi di circuiti in regime sinusoidale a piccoli segnali. L’analisi di circuiti operanti in presenza di ampi segnali è prevalentemente svolta per via grafica. Il corso prevede altresì una parte di sintesi circuitale con lo scopo di fornire agli studenti gli elementi di base necessari per la progettazione di circuiti digitali basati su porte logiche realizzate con MOSFET.
Conoscenza e capacita' di comprensione: A seguito del superamento dell’esame, lo studente possiede concetti essenziali sui principi fisici che sono alla base del funzionamento di semplici dispositivi elettronici a stato solido. Conosce le caratteristiche fondamentali dei dispositivi a stato solido maggiormente utilizzati in elettronica (diodi, transistori MOSFET e BJT), ed è in grado di evidenziarne, dal punto di vista delle caratteristiche ai terminali, similitudini e differenze. Conosce la classificazione degli amplificatori dal punto di vista delle caratteristiche ingresso-uscita, e le principali configurazioni circuitali di amplificatori basati su BJT e MOSFET. Conosce alcune fondamentali applicazioni dei MOSFET nell’ambito dei circuiti per l’elaborazione e la memorizzazione di segnali logici. Conosce le proprietà degli Amplificatori Operazionali ed alcuni fondamentali circuiti basati su di essi.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Ai fini del superamento dell’esame, lo studente deve essere in grado di illustrare le motivazioni teoriche e tecniche che sono alla base delle proprietà di circuiti fondamentali analogici e digitali. Deve in particolare dimostrare di essere in grado di analizzare semplici circuiti elettronici che utilizzano diodi e transistori MOSFET o BJT, utilizzando i modelli più appropriati di tali dispositivi a seconda dell’applicazione prevista per il circuito. Deve essere inoltre in grado di prevedere il comportamento elettrico di semplici configurazioni circuitali, siano esse per applicazioni digitali o analogiche, note in letteratura, ricorrendo, laddove necessario, allo studio in corrente continua, in presenza di piccoli segnali in regime sinusoidale, o per ampi segnali. Lo studente deve anche essere in grado di analizzare alcuni fondamentali circuiti basati su Amplificatori Operazionali, a singolo stadio o multi-stadio, ovvero, partendo da essi, dimensionarne opportunamente i componenti passivi per ottenere assegnate specifiche in termini di amplificazione o resistenza di ingresso e uscita.

Segnali analogici e segnali digitali, l’amplificazione di segnali analogici, modelli generali degli amplificatori e parametri caratteristici. L’Amplificatore Operazionale (OpAmp): modello semplificato e circuiti fondamentali ad OpAmp (invertente, non-invertente, sommatore, integratore, derivatore). Materiali semiconduttori, trasporto della carica nei semiconduttori, drogaggio. La giunzione p-n: barriera di potenziale, capacità della giunzione. Polarizzazione del diodo, raddrizzatori, modello a piccoli segnali del diodo. La commutazione del diodo. Simulatori circuitali: SPICE. Principi di funzionamento del MOSFET, modello ad ampi segnali, il MOSFET come interruttore comandato. Parametri caratteristici dei circuiti logici reali, margini di rumore, prestazioni, dissipazione di potenza. Circuiti logici basati su MOSFET, la tecnologia CMOS, sintesi di reti logiche CMOS statiche. Memorie a semiconduttore. Modelli a piccoli segnali del MOSFET, il MOSFET come amplificatore, stadi amplificatori a MOSFET. Principio di funzionamento del BJT, modello ad ampi segnali, modelli a piccoli segnali. Il BJT come amplificatore, caratteristiche degli amplificatori a BJT. Introduzione all’acquisizione ed elaborazione di segnali mediante semplici sistemi programmabili.

La valutazione prende in considerazione la capacità di argomentare in maniera tecnicamente corretta i contenuti impartiti durante il corso

A. Sedra, K. Smith, Circuiti per la microelettronica
S. Daliento, A. Irace, Elettronica generale
A. Agarwal, J. H. Lang, Foundations of analog and digital electronic circuits

L’obiettivo dell’insegnamento è introdurre i concetti fondamentali dei campi elettrico e magnetico e le nozioni di base sulla generazione e rilevazione delle onde elettromagnetiche, privilegiando gli aspetti fenomenologici e metodologici. L’insegnamento mira inoltre a fornire agli studenti una solida e consapevole competenza operativa nella risoluzione di esercizi numerici.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere i fondamenti dell'elettromagnetismo e di saper affrontare con rigore metodologico i relativi problemi, comprendendo i concetti di campo elettrico, campo magnetico, potenziale elettrico e le basi della generazione e della rilevazione delle onde elettromagnetiche. Deve inoltre saper utilizzare gli strumenti concettuali e matematici necessari per risolvere esercizi numerici e affrontare con profitto gli insegnamenti successivi.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare le conoscenze acquisite nell'ambito dell'elettromagnetismo per risolvere problemi in modo rigoroso e metodologicamente corretto. Il percorso formativo fornisce agli studenti le capacità e gli strumenti metodologici e operativi necessari per applicare le conoscenze acquisite nell'ambito dell'elettromagnetismo in contesti ingegneristici, affrontare esercizi numerici e problemi teorici e favorire l'uso consapevole degli strumenti metodologici appresi.

4,0 CFU: Natura microscopica della carica elettrica, conduttori ed isolanti. Legge della forza elettrostatica di Coulomb. Campo e potenziale elettrostatico nel vuoto. Il dipolo elettrico e il suo campo elettrostatico. Campo elettrostatico in un dielettrico. Polarizzazione di un dielettrico e costante dielettrica relativa. Teorema di Gauss e sua applicazione per il calcolo del campo elettrostatico. Proprietà dei conduttori in condizioni elettrostatiche. Relazione tra campo e potenziale elettrico. Forza risultante e momento risultante su un dipolo elettrico posto in un campo esterno. Schermo elettrostatico e gabbia di Faraday. Potere delle punte. Condensatori. Densità di energia del campo elettrostatico. Correnti stazionarie. Legge di Ohm. Forza elettromotrice di un generatore. Leggi di Kirchhoff per i circuiti elettrici elementari. Potenza ed energia dissipata nei circuiti elettrici elementari: effetto Joule. Principio di funzionamento di un fusibile e di un impianto di “messa a terra”. Circuiti RC percorsi da corrente quasi-stazionaria: carica e scarica di un condensatore. Magnetostatica. Forza di Lorentz e forza di Laplace. Moto di una carica in un campo magnetico uniforme. La legge di Biot e Savart e la prima formula di Laplace per il calcolo del campo magnetico generato da correnti stazionarie. Il flusso dell’induzione magnetica. Il teorema della circuitazione di Ampere per il calcolo del campo di induzione magnetica e sue applicazioni: solenoide ideale lineare e cavo coassiale.
2,0 CFU: Momento meccanico su una spira percorsa da corrente in un campo magnetico uniforme e definizione del momento magnetico della spira. Cenni di magnetismo della materia. Campi magnetici variabili e la legge dell’induzione elettromagnetica. Fenomeno dell’autoinduzione e della mutua induzione. Principio di funzionamento di un alternatore e di un trasformatore statico a secondario aperto. Circuito RL in condizioni quasi stazionarie. Densità di energia del campo magnetico. Teorema della circuitazione di Ampere-Maxwell. Equazione delle onde elettromagnetiche. Onde elettromagnetiche piane e loro intensità. Brevi cenni sulla generazione, sulla rilevazione, sullo spettro e sulle applicazioni delle onde elettromagnetiche. Riflessione e rifrazione, indice di rifrazione e fenomeno della dispersione cromatica. Leggi di Snell, fenomeno della riflessione totale e principio di funzionamento delle fibre ottiche.

La valutazione finale si basa sull'esito delle due prove scritte in itinere e della prova orale. Gli esercizi numerici delle prove scritte concorrono alla determinazione del voto finale con un peso complessivo del 60%, mentre la prova orale contribuisce per il restante 40%. Il superamento della parte delle prove scritte relativa agli esercizi numerici è condizione necessaria per l'ammissione alla prova orale.
L'esame si articola in due prove scritte in itinere, ciascuna composta da esercizi numerici e quesiti a risposta libera relativi, rispettivamente, alla prima e alla seconda parte del programma, e in una prova orale finale volta ad accertare la preparazione complessiva dello studente sugli argomenti del corso.

Libri di testo
· Giovanni Cantatore, Gianni Vannini, Lorenzo Vitale, Gettys Fisica 2 - Elettromagnetismo e onde (McGraw-Hill Education, 2024), sesta edizione.
· David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fondamenti di fisica - Elettromagnetismo, Ottica (Casa Editrice Ambrosiana, 2023), ottava edizione.
Altro materiale didattico
Appunti delle lezioni e dispensa manoscritta di esercizi forniti dal docente. Questi appunti non sostituiscono i libri di testo di Fisica, ma offrono approfondimenti e integrazioni.

L'insegnamento si propone di introdurre le principali grandezze elettriche e fornire agli studenti le nozioni di base della teoria dei circuiti in condizioni di funzionamento stazionario, sinusoidale e periodico e dei circuiti dinamici lineari del I e del II ordine; di introdurre sistematicamente le proprietà generali del modello circuitale, i principali teoremi e le principali metodologie di analisi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il percorso formativo fornisce agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare circuiti lineari, in condizioni di funzionamento stazionario, sinusoidale e periodico e per analizzare circuiti dinamici lineari del I e del II ordine. Lo studente saprà riconoscere i limiti di validità e le principali implicazioni dei teoremi fondamentali dei circuiti.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere il significato delle principali grandezze elettriche e di essere in grado di risolvere circuiti lineari, in condizioni di funzionamento stazionario, sinusoidale e periodico e circuiti dinamici lineari del I e del II ordine, individuando il metodo di soluzione più appropriato, e utilizzando ove necessario i principali teoremi dei circuiti. Lo studente dovrà essere in grado di esporre i concetti di base della teoria dei circuiti e di derivare i principali teoremi utilizzando correttamente il linguaggio disciplinare.

1. PRINCIPALI GRANDEZZE ELETTRICHE E MAGNETICHE
Carica elettrica, corrente elettrica, densità di corrente. Campo elettrico, campo magnetico, forza di Lorentz. Legge di conservazione della carica. Conducibilità e resistività elettrica. Lavoro del campo elettrico, Potenza elettrica, energia elettrica. Unità di misura.
2. IL MODELLO CIRCUITALE
I circuiti elettrici in condizioni lentamente variabili. Bipolo: intensità della corrente elettrica, tensione elettrica, potenza elettrica, energia elettrica. Convenzione dell’utilizzatore e del generatore. Circuiti di bipoli: leggi di Kirchhoff. Bipoli canonici: resistore, potenza dissipata dal resistore, interruttore, generatori indipendenti, potenza erogata dai generatori indipendenti, condensatore, energia immagazzinata dal condensatore, induttore energia immagazzinata dall’induttore. Generatori reali. Bipoli attivi, bipoli passivi, bipoli dissipativi e bipoli conservativi. Limiti in frequenza del modello circuitale.
3. LE EQUAZIONI CIRCUITALI
Circuito resistivo semplice; circuito resistivo non lineare e metodo di soluzione grafico; {algoritmo di Newton Raphson}; circuiti dinamici lineari del primo ordine, regime stazionario e sinusoidale. Grafo di un circuito, sottografo, grafo connesso, albero, coalbero, maglia, insieme di taglio; grafi planari ed anelli; insieme delle maglie fondamentale ed insieme di taglio fondamentale; matrice di incidenza e matrice di incidenza ridotta, matrice di maglia e matrice di maglia ridotta, equazioni di Kirchhoff in forma matriciale, equazioni di Kirchhoff indipendenti, il sistema di equazioni fondamentali. Potenziali di nodo. Conservazione delle potenze virtuali (teorema di Tellegen); conservazione delle potenze elettriche.
4. CIRCUITI RESISTIVI
Bipolo equivalente, resistori in serie, resistori in parallelo; partitori di tensione e corrente, serie e parallelo di generatori ideali e casi patologici, equivalenza di generatori reali; circuiti resistivi lineari, sovrapposizione degli effetti; generatore equivalente di Thevénin-Norton; non amplificazione delle tensioni e delle correnti. Trasformazione stella-triangolo.
5. ELEMENTI CIRCUITALI A PIÙ TERMINALI
N-poli, correnti e tensioni descrittive, doppi bipoli, condizione di porta. potenza elettrica assorbita; generatori controllati lineari, trasformatore ideale; giratore, doppi bipoli di resistori, teorema di reciprocità, matrice delle resistenze, matrice delle conduttanze, matrici ibride, matrice di trasmissione, circuiti mutuamente accoppiati (trasformatore), relazioni caratteristiche, accoppiamento perfetto, circuiti equivalenti. Collegamento di doppi bipoli in serie parallelo e cascata. Sintesi di doppi bipoli: configurazioni a T e π.
6. CIRCUITI A REGIME
Circuiti in regime permanente. Circuiti in regime stazionario. Circuiti in regime sinusoidale. Fasori, metodo simbolico; numeri complessi. Impedenza, circuiti di impedenze, proprietà dei circuiti di impedenze. Potenza complessa, potenza media, potenza reattiva. Diagrammi fasoriali dei bipoli elementari. Conservazione della potenza complessa, potenza media e potenza reattiva. Bipoli di impedenze; reti in regime periodico. Circuito risonante, fattore di qualità, bilanci di potenza ed energia, curve universali di risonanza. Risposta in frequenza di un circuito; filtri.
7. CIRCUITI DINAMICI LINEARI
Equazioni di stato di circuiti del primo ordine, equazioni di stato di circuiti del secondo ordine, circuito resistivo associato. Continuità delle grandezze di stato; soluzione di circuiti del primo e del secondo ordine. Evoluzione libera, evoluzione forzata, modi naturali di evoluzione, frequenza naturale, costante di tempo, termine transitorio, termine permanente, circuito dissipativo, circuito tempo-variante, circuito con forzamento impulsivo; soluzione di circuiti del secondo ordine, circuito RLC serie, circuito RLC parallelo, modi naturali aperiodici, modi naturali oscillanti, circuiti RC e circuiti RL del secondo ordine. Soluzione con autovalori ed autovettori. Risposta all’impulso e integrale di convoluzione.

La verifica dell’apprendimento prevede una prova scritta e una prova orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di esercizi numerici, finalizzati a valutare la capacità di applicare i metodi di analisi dei circuiti. La prova orale verifica la comprensione dei concetti teorici, dei principali teoremi e del linguaggio tecnico della disciplina. Il superamento dell’esame richiede una preparazione sufficiente sia sugli aspetti teorici sia su quelli applicativi dell’insegnamento.

Testi di riferimento
M. de Magistris, G. Miano, Circuiti, II edizione, SPRINGER, settembre 2009.
Testi Di Consultazione
[1] L.O. Chua, C.A. Desoer, E.S. Kuh, Circuiti Lineari E Non Lineari, Jackson, 1991.
[2] G. Miano, Lezioni Di Elettrotecnica, Ed. Cuen, 1998;
[3] L. De Menna, Elettrotecnica, Ed. Pironti, Napoli, 1998.
[4] I.D. Mayergoyz, W. Lawson, Elementi Di Teoria Dei Circuiti, Utet, 2000.
[5] H. A. Haus, J.R. Melcher, “Electromagnetic Fields And Energy,” Prentice Hall, 1989 Per Ulteriori Esercizi Svolti

Fornire allo studente: le basi della modellistica matematica di sistemi naturali e/o artificiali a tempo continuo e discreto, le tecniche di analisi di sistemi descritti mediante modelli matematici ingresso-stato-uscita e ingresso-uscita, con particolare riferimento ai sistemi lineari e stazionari, le principali tecniche di analisi dei sistemi in retroazione. Introdurre lo studente all’uso dei principali software per l’analisi e la simulazione di sistemi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il percorso formativo intende fornire agli studenti gli strumenti metodologici per descrivere semplici sistemi ingegneristici mediante un adeguato modello matematico, ricavare i modelli per piccoli segnali di sistemi non lineari, e caratterizzare la risposta nel tempo e le principali proprietà strutturali dei sistemi lineari. A questo scopo, lo studente sarà introdotto alle principali tecniche di analisi dei sistemi dinamici, sia nel dominio del tempo, che nel dominio complesso. Inoltre, verrà trattata l’analisi dei sistemi nel dominio della frequenza presentando i principali parametri che, in questo contesto, caratterizzano i sistemi lineari.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di analizzare schemi a blocchi, ricavandone un modello complessivo, e di valutare la risposta di tale modello a segnali assegnati. Inoltre, lo studente sarà in grado di analizzare le proprietà strutturali di tale modello con particolare riferimento alla stabilità. Sarà, inoltre, in grado di usare il software Matlab/Simulink per l’analisi e la simulazione di sistemi.

Introduzione
Introduzione al corso
Il concetto di sistema [L2, par. 1.1]
Modello matematico di un sistema [L2, par. 1.2]
Modellistica (esempi di sistemi) [L2, cap. 2]
Sistemi dinamici a tempo continuo
Variabili di ingresso, stato e uscita [L1, par. 2.2]
Rappresentazione di stato [L1, par. 2.2]
Classificazione dei sistemi [L1, par. 2.3]
Ritardo di tempo e sistemi a parametri distribuiti [L1, par. 2.4]
Equilibrio [L1, par. 2.5]
Stabilità dell'equilibrio e del movimento [L1, par. 2.6]
Sistemi lineari e stazionari a tempo continuo
Formula di Lagrange [A][L1, par. 3.2.1]
Movimento libero e movimento forzato [L1, par. 3.2.2]
Risposta all'impulso e movimento forzato [L1, par. 3.2.6]
Principio di sovrapposizione degli effetti [L1, par. 3.2.3]
Rappresentazioni equivalenti [L1, par. 3.2.4]
Diagonalizzazione e calcolo della funzione di transizione [A][L1, app. A]
Autovalori e modi naturali nel regime forzato [A][L1, par. 3.2.5]
Risposta all'impulso e movimento forzato [L1, par. 3.2.6]
Equilibrio [L1, par. 3.3]
Stabilità [L1, par. 3.4][L2, par. 4.6.1]
Linearizzazione e stabilità all'equilibrio [L1, par. 3.5]
Raggiungibilità, osservabilità e scomposizione canonica [L1, par. 3.7]
Segnali canonici [L1, app. B.2]
Risposta al gradino mediante convoluzione [A]
Sistemi dinamici a tempo discreto
Rappresentazione di stato, classificazione, equilibrio [L1, par. 8.2]
Stabilità [L1, par. 8.3]
Movimento libero e movimento forzato [L1, par. 8.4.1, 8.4.2]
Principio di sovrapposizione degli effetti [L1, par. 8.4.3]
Rappresentazioni equivalenti [L1, par. 8.4.4]
Calcolo della matrice di transizione [A]
Autovalori e modi [A][L1, par. 8.4.5]
Risposta all'impulso e modi naturali nel movimento forzato [L1, par. 8.4.6]
Equilibrio e guadagno statico [L1, par. 8.4.7]
Stabilità nei sistemi lineari e stazionari [L1, par. 8.5] [L2, par. 7.6]
Linearizzazione e stabilità all'equilibrio [L1, par. 8.6]
Raggiungibilità, osservabilità e scomposizione canonica e forma minima [L1, par. 8.8]
Funzione di trasferimento
Trasformata di Laplace e sviluppo di Heaviside e antitrasformazione di trasformate razionali [A][L1, app. B.3]
Definizione ed proprietà della funzione di trasferimento [A][L1, par. 5.2]
Richiami : Serie e trasformata di Fourier [L1, app. B.4, B.5]
Rappresentazioni e parametri della funzione di trasferimento [L1, par. 5.3]
Caratterizzazione della risposta allo scalino [L1, par. 5.4]
Realizzazione [L1, par. 5.5]
Schemi a blocchi
Componenti di uno schema a blocchi [L1, par. 6.2]
Regole di elaborazione [L1, par. 6.3]
Stabilità dei sistemi interconnessi [L1, par. 6.4]
Raggiungibilità e osservabilità dei sistemi interconnessi [L1, par. 6.5]
Risposta in frequenza
Risposta a regime [A]
Risposta alla sinusoide [L1, par. 7.2]
Risposta a segnali dotati di serie o trasformata di Fourier [L1, par. 7.3]
Risposta a segnali esponenziali [L1, par. 7.4]
Identificazione sperimentale della risposta in frequenza [L1, par. 7.5]
Diagrammi di Bode [L1, par. 7.6]
Diagrammi polari [L1, par. 7.7]
Azione filtrante dei sistemi dinamici [L1, par. 7.8]
Approssimazione a poli dominanti [L1, par. 7.9]
Trasformata Zeta, Serie e Trasformata di Fourier discrete
Segnali canonici nel dominio del tempo discreto [L1, app. C.2]
Trasformata Zeta e sviluppo di Heaviside e lunga divisione [L1, app. C.3]
Serie e trasformata di Fourier discreta [L1, app. C.4, C.5]
Analisi in frequenza dei sistemi a tempo discreto
Funzione di trasferimento [L1, par. 9.2]
Risposta allo scalino [L1, par. 9.3]
Realizzazione [L1, par. 9.4]
Schema a blocchi [L1, par. 9.5]
Risposta in frequenza [L1, par. 9.6]
Sistemi a segnali campionati
Campionatore, aliasing e scelta del periodo di campionamento [L1, par. 18.2.1]
Mantenitore (ZOH) [L1, par. 18.2.2]
Sistemi a segnali campionati [A][L1, par. 19.2.1]
Autovalori del sistema a segnali campionati [A][L1, par. 19.2.3]
Esercitazioni a tema
Risposta in evoluzione libera, linearizzazione e studio della stabilità dei punti di equilibrio [E]
Diagonalizzazione e jordanizzazione [E]
Trasformate ed antitrasformate di Laplace [E]
Tracciamento del diagramma di Bode [E]
Schemi a blocchi [E]
Risposta armonica [E]
Diagrammi di Bode [E]
Impedenza equivalente nel dominio di Laplace [E]
Sistemi non lineari [E]
Sistemi MIMO [E]
Svolgimento di prove di esame [E]
Laboratorio: Introduzione a Matlab/Simulink
Introduzione a Matlab [A]
Introduzione a Simulink [A]

La prova scritta è rivolta a verificare la capacità dello studente di calcolare la risposta di un sistema lineare a segnali assegnati, di tracciare i diagrammi di Bode, e di analizzare le proprietà di stabilità di sistemi interconnessi.
Il colloquio orale, che segue la prova scritta, consta di una discussione sugli argomenti teorici trattati nel corso e su semplici elaborati in Matlab/Simulink, al fine di accertare l’acquisizione dei concetti e dei contenuti trattati durante le lezioni.

L1 - " Fondamenti di controlli automatici ", P. Bolzen, R. Scattolini e N. Schiavoni, McGraw-Hill, IV ed.
L2 - " Fondamenti di sistemi dinamici ", S. Chiaverini, F. Caccavale, L. Villani e L. Sciavicco, McGraw-Hill [testo di approfondimento]
A - Appunti integrativi del corso e traccia scritta delle lezioni in aula
E - Esercitazioni svolte

Obiettivo dell'insegnamento è fornire gli strumenti di base per l’analisi dei segnali deterministici e per la loro elaborazione mediante sistemi (in particolare sistemi lineari) sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza. Ulteriore obiettivo è introdurre i concetti di base della teoria della probabilità.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper classificare e descrivere i segnali d’interesse per l’ingegneria, sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza. Deve dimostrare di saper analizzare semplici schemi di elaborazione dei segnali, in particolare mediante sistemi lineari. Deve inoltre dimostrare di comprendere la natura aleatoria di molti fenomeni d’interesse per l’ingegneria e di conoscere gli aspetti fondamentali della teoria della probabilità.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper riconoscere problemi che prevedono l’analisi e l’elaborazione dei segnali, scegliendo modelli adeguati alla loro descrizione e soluzione. Deve dimostrare di saper dimensionare semplici schemi di elaborazione dei segnali, in particolare mediante sistemi lineari. Deve inoltre dimostrare di saper modellare e risolvere con gli strumenti della teoria della probabilità semplici problemi di natura aleatoria.

Segnali deterministici: segnali a tempo continuo e a tempo discreto, caratterizzazione energetica dei segnali, serie e trasformata di Fourier, banda di un segnale. Classificazione dei sistemi: causalità, stabilità, linearità, tempo-invarianza. Sistemi lineari tempo-invarianti: filtraggio nel dominio del tempo e della frequenza, banda di un sistema, distorsione lineare e non lineare. Conversione analogico/digitale e digitale/analogica. Elementi di teoria della probabilità. Variabili aleatorie: caratterizzazione completa e sintetica di una variabile, di una coppia di variabili, di un vettore di variabili aleatorie. Variabili aleatorie notevoli.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

M. Luise, G. M. Vitetta: “Teoria dei segnali”, III edizione, 2009, McGraw-Hill.

Il corso si prefigge di trasferire le conoscenze di base, le nomenclature e le caratterizzazioni prestazionali dei principali sottosistemi elettronici componenti un moderno sistema di telecomunicazione. Inoltre si prevede che, alla fine del corso, lo studente abbia acquisito padronanza degli schemi circuitali e del principio di funzionamento di alcuni principali sottosistemi elettronici tali da permettergli una loro analisi e progettazione (nel senso del miglior dimensionamento dei componenti elettronici in essi contenuti).
Conoscenza e capacita' di comprensione: Ci si attende che lo studente alla fine del corso abbia acqisito la capacità di analizzare circuiti elettronici in contesti diversificati e applicativi, con particolare attenzione alle problematiche inerenti l'elettronica delle microonde.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente avrà acquisito la capacità di analizzare complessi circuiti non lineari per applicazioni delle radicomunicazioni anche avvalendosi di opportuni tool di simulazione. Conoscerà e comprenderà la nomenclatura e le caratteristiche di targa di tipici sistemi per comunicazioni radio.

Il corso descrive, principalmente dal punto di vista del sistema elettronico, un moderno schema di ricetrasmettitore elettronico per Radio Frequenza. Per fare ciò si analizzano, a diverso livello di dettaglio i principali sottosistemi elettronici che compongono un apparato rice-trasmittente: la sezione di ricezione (amplificatore a basso rumore con le sue problematiche di adattamento all’antenna e minimizzazione del rumore); la sezione di traslazione in frequenza: i mixer di segnale (descrivendo ed analizzando il funzionamento dei moltiplicatori analogici: cella di Gilbert); i circuiti per il filtraggio del segnale: filtri passivi ed attivi (teoria ed analisi di filtri attivi di I e II ordine); i sistemi per la generazione dei segnali di riferimento: oscillatori sinusoidali (concetti di stabilità di ampiezza e purezza spettrale, oscillatori al quarzo e controllati in tensione VCO); i sistemi di demodulazione per le principali forme di modulazione (AM, FM, PM, PSK, etc.): circuiti rivelatori di fase e anelli ad aggancio di fase (PLL) ed applicazioni; cenni per i sottosistemi per la conversione A/D e D/A dei segnali: circuiti sample and hold ( problematiche e dimensionamenti), convertitori a rampa o a scala pesata;

La verifica finale consiste nel rispondere, al meglio delle proprie conoscenze e capacità, in maniera completa, coerente e rigorosa, alla questione posta dal docente valutatore.
Lo studente, anche attraverso l'elaborazione di adeguati schemi elettronici e/o sistemi fiunzinali, utilizzando passaggi analitici matematici e congetture logiche, argomenta e dimostra le ipotesi di partenza.
La valutazione finale è ottenuta considerando la correttezza, il rigore, la completezza e l'efficacia della risposta.

Il materiale didattico è diversificato. Il libro di testo che, in parte, contiene i contenuti del corso è: Elettronica per telecomunicazioni, di Dante Del Corso, McGraw-Hill. Ulteriore materiale è disponibile sul sito web del corso sul sito docenti.unina.it in forma di: slide proiettate a lezione e appunti specifici in formato pdf

L’insegnamento è rivolto (i) a richiamare il funzionamento di amplificatori a singolo stadio in tecnologia bipolare; (ii) a studiare/progettare circuiti analogici bipolari avanzati; (iii) a consolidare i concetti fondamentali di elettronica digitale; (iv) a studiare circuiti digitali integrati in logica MOS; (v) ad analizzare le tecniche di scalamento proposte in letteratura. Il tutto con particolare attenzione al progetto, alla simulazione SPICE, al disegno del set di maschere tramite il layout editor Microwind2.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Al termine del processo di apprendimento lo studente è edotto (i) sul comportamento in un ampio range di frequenze degli amplificatori a singolo stadio, dell’amplificatore Cascode, dell’amplificatore differenziale; (ii) sul funzionamento dei circuiti controreazionati; (iii) sul comportamento e dimensionamento di circuiti integrati digitali in logica a rapporto e logica CMOS; (iv) sul comportamento di circuiti digitali complessi come disaccoppiatori, multiplexer, decodificatori, memorie ROM e RAM; (v) sulle principali tecniche di scalamento proposte in letteratura.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del processo di apprendimento lo studente è in grado (i) di analizzare vari circuiti analogici avanzati in tecnologia bipolare con particolare enfasi sulle scelte progettuali, e (ii) di analizzare, dimensionare e disegnare su wafer tutti i circuiti digitali integrati in logica MOS, con il supporto di simulazioni circuitali tramite il software SPICE e i disegni delle maschere con il layout editor Microwind2.

Elettronica analogica : Cenni sul funzionamento del transistore bipolare a giunzione (BJT). Modello SPICE. Richiami sui principali amplificatori a BJT. Risposta in bassa/alta frequenza dell’amplificatore a BJT ad emettitore comune e simulazioni SPICE. Configurazione Cascode: analisi alle frequenze medio/alte e simulazioni SPICE. Amplificatore differenziale; comportamento alle frequenze medio/alte e simulazioni SPICE. Specchio di corrente semplice e di Widlar. Amplificatori differenziali a carico attivo. Introduzione alla controreazione. Configurazione serie-parallelo, serie-serie, parallelo-parallelo, parallelo-serie.
Introduzione all’elettronica digitale : Cenni sulla fisica dei semiconduttori. Drogaggio. Meccanismi di trasporto. Concetto di mobilità. Richiami sui fondamenti dei circuiti digitali. Fattori di merito di un sistema digitale. Caratteristica di trasferimento di un invertitore e tensioni notevoli. Escursione logica e margini di rumore. Tempi di propagazione. Tecnologie dei circuiti integrati. Processo fotolitografico. Tecniche di ossidazione. Metodi per l’introduzione del drogante. Realizzazione di un diodo e di una resistenza. Analisi del funzionamento di un MOSFET a canale N ad arricchimento. Concetto di auto-isolamento. Modello SPICE. Regole scalabili di progetto e composizione. Introduzione all’uso di Microwind2. Simulazioni del MOSFET.
Logiche a rapporto : Invertitore NMOS a carico resistivo e problematiche. Cenni agli invertitori NMOS EE, ED. Funzionamento del MOSFET ad arricchimento a canale P. Logica pseudo-NMOS. Invertitore. Strategia di dimensionamento. Sistema poco vincolato. Porte NOR, NAND e confronto. Porte complesse. Topologia e dimensionamento. Simulazioni SPICE e layout Microwind2.
Logica CMOS : Invertitore: caratteristica di trasferimento. Simmetrizzazione. Dimensionamento completo. Valutazione del tempo di propagazione esatto ed approssimato. Potenza dissipata dinamica. Layout Microwind2. Porte NAND, NOR e confronto. Progetto e dimensionamento tramite la teoria del grafo ad archi e dei percorsi di Eulero. Esercizi sul dimensionamento di porte CMOS. Simulazioni SPICE e layout Microwind2.
Tecniche di scalamento : Tecniche di scalamento a campo, tensione e frequenza costanti.
Circuiti complessi in logica CMOS : Stadi disaccoppiatori (buffer), porte di trasmissione, multiplexer, decodificatori in logica NOR pseudo-NMOS.
Memorie : Memorie ROM programmate dal costruttore. Tecnica di indirizzamento 2-D. Tempo di accesso minimo se la ROM è quadrata. Memorie ROM programmabili dall’utente. PROM, EPROM, EEPROM, Flash. Memorie RAM. SRAM e DRAM. Topologia, dimensionamento e simulazioni SPICE. Utilizzo dell’amplificatore OBL.

Non applicabile.

Diapositive presentate a lezione più appunti addizionali.
A. S. Sedra, K. C. Smith, Circuiti per la Microelettronica , EdiSES, 3a edizione Italiana, 2005.
S. Daliento, A. Irace, Elettronica Generale , McGraw-Hill, 2011.
P. Spirito, Elettronica Digitale , McGraw-Hill, 3a edizione, 2006.

Il corso di Elettronica per IoT si pone come obiettivo l'apprendimento dei concetti fondamentali relativi ai sistemi elettronici utilizzati nell’ambito dell’Internet of Things. Gli studenti sono posti in condizione di analizzare la struttura di semplici nodi sensoriali basati su microcontrollori, partendo da una schematizzazione a blocchi del nodo fino a giungere alla rete internet che collega questi ultimi a sistemi connessi per la raccolta/elaborazione dei dati (cloud). Sono, quindi, forniti gli strumenti teorici per l’analisi e la sintesi di firmware per: (i) l’implementazione di algoritmi utili all’interfacciamento di circuiti a microcontrollore con sensori analogici e digitali; (ii) elaborazione dei dati raccolti in forma numerica; (iii) comunicazione tramite protocolli digitali di sistemi a microcontrollori con periferiche esterne utili alla connessione alla rete internet. Vengono, altresì, introdotti i concetti base per l’implementazione di elaborazioni real-time tramite RTOS. Il corso prevede, infine, una parte di sintesi circuitale dove verificare il corretto funzionamento hardware/firmware di semplici applicazioni di nodi sensoriali IoT.
Conoscenza e capacita' di comprensione: A seguito del superamento dell’esame, lo studente possiede concetti essenziali sulla struttura di semplici sistemi a microcontrollori e sull’architettura di un nodo sensoriale per applicazioni IoT: dalla rilevazione di grandezze fisiche tramite sensori fino all’immissione di questi ultimi sulla rete internet. Conosce le specifiche circuitali e le tecniche di programmazione fondamentali per l’utilizzo delle più comuni periferiche integrate nei moderni microcontrollori con architettura ARM a 32 bit (input/output digitali, input analogici, periferiche PWM, periferiche di comunicazione seriali, etc.). Conosce le tecniche di interrogazione delle periferiche (i) cicliche (polling); (ii) temporizzate basate su contatori binari (iii) guidate da eventi (event-driven); (iv) basate su meccanismi tipici dei sistemi operativi real-time (RTOS). In ultimo, lo studente possiede una conoscenza di base dei protocolli propri dell’IoT con cui può avvenire lo scambio di dati tra un sistema elettronico a microcontrollore e la rete internet.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: semplici sistemi a microcontrollori utili alla implementazione circuitale e firmware di nodi sensoriali per la rete IoT. Ai fini del superamento dell’esame, quindi, lo studente deve essere in grado di illustrare le specifiche teoriche e tecniche che sono alla base dei sistemi a microcontrollore per applicazioni IoT. Deve in particolare dimostrare di essere in grado di analizzare semplici routine firmware per l’interfacciamento con sensori esterni, elaborare i dati raccolti e inviarli opportunamente alla rete internet tramite uno dei protocolli IoT studiati durante il corso. Deve essere inoltre in grado di implementare firmware per assolvere a particolari funzioni richieste in un contesto IoT. Lo studente deve anche essere in grado di analizzare alcuni aspetti tecnici dei componenti elettronici utilizzati nell’ambito dell’IoT, partendo dai datasheet ed individuando le specifiche rilevanti al fine di una corretta progettazione hardware/firmware.

Definizione di IoT, applicazioni IoT, infrastruttura IoT e concetto di nodo IoT. Cenni di Smart City, Smart Building, Smart Home, Smart Agricolture, Smart Mobility, Manufacturing 4.0. Microcontrollore: definizione, architettura e differenza con microprocessore. Ciclo di sviluppo del firmware. Architetture ARM: storia, CISC vs RISC. Famiglia di microcontrollori STM32. Ambienti di sviluppo (IDE) per microcontrollori STM32. Digital Input e Output per STM32: GPIO Design, registri GPIO e settings/funzionalità. Ingressi analogici: definizione, ADC e caso studio dei micro STM32. Modalità di funzionamento, frequenza di campionamento, tecniche di polling, interrupt e DMA. Utilizzo dell'ADC con la tecnica del polling. Utilizzo di sensori analogici. Conversione D/A: cenni di funzionamento. Utilizzo del DAC. Segnali "pseudo-analogici" PWM: dal segnale digitale al segnale analogico, filtraggio. Segnali PWM. Introduzione ai protocolli seriali: utilizzo dello shift register. Serial Peripheral Interface (SPI). Moduli SPI nei micro STM32. Utilizzo di sensori SPI. Introduzione al protocollo I2C: specifiche di comunicazione, confronto con il protocollo SPI. Utilizzo di sensori I2C. Introduzione al protocollo UART. Diagrammi temporali e differenze con il protocollo USART. Interrupt, Timers e Tasks. Programmazione event-driven e time-driven. Introduzione al concetto di interrupt come evoluzione del polling. Concetto di interrupt prioritised, masked e nested.

Gli esami di accertamento e di valutazione consistono: - in una prova al calcolatore, volta ad accertare la capacità di analisi e sintesi di uno dei seguenti aspetti:
(i) firmware per applicazioni IoT basate su microcontrollori;
(ii) schemi, componenti e circuiti elettronici di sistemi embedded a microcontrollore per IoT.

• in una prova orale, volta ad accertare la comprensione dei metodi teorici per l’analisi e la sintesi di sistemi elettronici a microcontrollori per IoT sia da un punto di vista firmware che hardware.
  Il voto finale è la media aritmetica dei voti conseguiti nelle due prove.
  Ai fine del superamento dell’esame con votazione minima di 18/30 è necessario che le conoscenze/competenze della materia siano almeno ad un livello elementare, sia per la parte di analisi/scrittura firmware che per quella orale. Agli studenti che abbiano acquisito competenze eccellenti sia nella prova al calcolatore che in quella orale può essere attribuita la lode.
  l'esame si articola come riportato in calce

• “Fast and Effective Embedded Systems Design: Applying the ARM mbed” di Rob Toulson, Tim Wilmshurst.
• “Microcontrollers hardware and firmware for 8-bit and 32-bit devices” di Franco Zappa, Società Editrice Esculapio.
• Slide utilizzate durante le lezioni

Il corso intende fornire gli elementi essenziali della meccanica quantistica e gli elementi di base della fisica dei solidi. I temi chiave sono la fisica dei metalli, degli isolanti e dei semiconduttori, con riferimento alle proprietà termiche, ottiche e di trasporto elettrico, al magnetismo e alla superconduttività.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente che avrà seguito con profitto il corso:
avrà le conoscenze essenziali della meccanica ondulatoria, della fotonica e della fisica atomica;
avrà le conoscenze di base sui fenomeni della fisica dello stato solido, anche in riferimento alle tecniche di osservazione sperimentale e alle applicazioni;
sarà in possesso degli strumenti metodologici per comprendere i meccanismi microscopici alla base della fisica della materia.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente che avrà seguito con profitto il corso:
sarà in grado di applicare le nozioni sviluppate nel corso per descrivere le proprietà fisiche dei solidi;
saprà interpretare e rappresentare i risultati sperimentali rilevanti;
saprà individuare e descrivere le grandezze fisiche e i meccanismi fisici che determinano le proprietà dei corpi, con principale riferimento a ciò che interessa il mondo delle applicazioni elettroniche.

1. Nozioni basilari di meccanica quantistica: Dalle equazioni di Maxwell al fotone; le relazioni di de Broglie e l'equazione di Schroedinger; particella nella scatola e oscillatore armonico; orbitali atomici e teoria del legame chimico.
2. Fisica dei solidi, prima parte: Le proprietà strutturali dei cristalli; le proprietà elastiche dei cristalli; i fononi; statistica di Bose; modello di Debye e proprietà termiche.
3. Fisica dei solidi, seconda parte: Il modello a bande per la struttura elettronica: modello di tight-binding e modello di Sommerfeld. Il livello di Fermi. Distribuzione di Fermi ed effetto della temperatura. Relazioni di dispersione e massa efficace. Densità degli stati. Le proprietà ottiche dei metalli e degli isolanti. La fotoemissione.
4. Fisica dei solidi, terza parte: Il trasporto elettrico nei metalli: meccanismi di scattering, libero cammino medio, modello di Drude, mobilità elettronica. La resistività in funzione della temperatura. Comportamento ad alta frequenza. Effetti di interfaccia: il potenziale chimico degli elettroni, il potenziale di contatto, l'effetto tunnel. I semiconduttori intrinseci e il doping; effetto Hall, mobilità e resistività in funzione della temperatura.
5. Il magnetismo. Lo spin e gli ordinamenti magnetici in un atomo; gli ordinamenti magnetici dei solidi: paramagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo; il modello di campo medio.
6. Superconduttività: fenomenologia e teorie di London e Pippard; superconduttori di prima e seconda specie e teoria di Ginzburg Landau; teoria BCS; materiali superconduttori; effetto Josephson.

La prova di esame consta di un colloquio. Saranno valutati l'autonomia nel portare avanti il discorso, la profondità culturale dell'analisi, la correttezza dell'esposizione. I requisiti minimi riguardano la capacità di descrivere almeno qualitativamente gli esperimenti e le osservazioni sperimentali, mettendo correttamente in evidenza le grandezze fisiche e gli aspetti concettuali rilevanti.

Per le nozioni elementari e l'inquadramento generale delle problematiche relative allo studio delle proprietà della materia, il corso adotta il testo
U. Scotti di Uccio, "Basi di meccanica quantistica", TAB ed.
Si tratta di un manuale scritto in modo molto semplice, per accostare il lettore al mondo della meccanica quantistica e della fisica della materia senza l'uso di formalismo complicato.
Per i temi avanzati, saranno invece messi a disposizione degli studenti appunti strutturati e contenenti gli aspetti formali.
Infine, un testo storico di riferimento è C. Kittel, "Introduzione alla fisica dello stato solido", Feltrinelli.

Fornire i fondamenti teorici della metrologia. Informare e formare l’allievo sui concetti fondanti della teoria della misurazione, sulle principali metodologie e procedure di misura e sugli strumenti di base per l’analisi dei segnali nel dominio del tempo e delle ampiezze.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il corso fornisce agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare le principali problematiche della teoria della misurazione. Tali strumenti possono consentire allo studente di cogliere le connessioni causali tra i fenomeni fisici nel mondo empirico e le proprietà delle grandezze fisiche nel mondo simbolico, unitamente alle principali caratteristiche che un adeguato metodo di misurazione indirizzato a tali proprietà deve presentare, e di comprendere le implicazioni delle scelte di misura sugli esiti finali della misurazione.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Il corso fornisce abilità e strumenti necessari per applicare le conoscenze nella pratica, favorendo la capacità di utilizzare strumenti metodologici di base per definire, progettare e implementare un approccio metrologico adeguato ad affrontare ordinarie problematiche di misura nelle applicazioni ingegneristiche tipiche del settore dell’informazione.

Fondamenti teorici della misurazione: concetto di misura e misurazione; misurando, riferimento e loro confronto; unità di misura; riferibilità metrologica; taratura e verifica di taratura; errore di misura; incertezza di misura; legge di propagazione dell’incertezza; espressione e rappresentazione di un risultato di misura; principali caratteristiche metrologiche degli strumenti di misura; principali metodologie e procedure di misura per l’analisi dei segnali nel dominio del tempo (misurazione diretta di frequenza, misurazione diretta di periodo, misurazione di intervallo di tempo, misurazione di differenza di fase) e delle ampiezze (misurazione di tensioni continue, misurazione di tensioni alternate); architettura e modalità di impiego della strumentazione di base per l’analisi dei segnali nel dominio delle ampiezze (voltmetri e multimetri numerici) e nel dominio del tempo (contatori numerici, oscilloscopi numerici); problematiche di inserzione della strumentazione nei circuiti di misura e di collegamento fra diverse apparecchiature.

Sono formulati quesiti orali che vertono sull’intero programma e richiesta la discussione delle risultanze delle esercitazioni sviluppate durante il corso. Il voto finale è determinato dalla media delle valutazioni raggiunte in tali prove.

Dispense del corso, slide proiettate durante il corso, norme internazionali.

Obiettivo del corso è fornire le metodologie e le tecniche fondamentali per l'ingegnerizzazione di sistemi software di qualità, riguardanti: i moderni processi di produzione del software; tecniche e linguaggi per l'analisi e la progettazione orientata agli oggetti; la stima dei costi, l'implementazione in Java e il testing.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere:

• i principali modelli di ciclo di vita del software;
• le tecniche di analisi e specifica dei requisiti;
• il linguaggio di modellazione UML;
• i principi alla base del testing funzionale e strutturale;
• gli aspetti di base del linguaggio Java.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare:
• di essere in grado di specificare i requisiti e di saper progettare un sistema software su piccola scala attraverso il linguaggio UML;
• di saperlo implementare in linguaggio Java;
• di saper effettuare la stima dei costi con i metodi FP e UCP;
• di saper progettare i casi di test.

Introduzione all’ingegneria del software: Breve storia dell’ingegneria del software.
Processo e prodotto.
Fattori di qualità del software.
Principi dell’ingegneria del software.
Il ciclo di vita del software: Modello a cascata; modello con retroazione. Modelli evolutivi. Modello trasformazionale. Modello a ‘V’. Metodologie Agili.
Stima dei costi. Generalità sulla stima dei costi. Analisi dei Function Points (FPA) e Use Case Points (UCP).
Analisi e specifica dei requisiti. Tipologie di requisiti: d’utente, di sistema e di dominio, funzionali e non funzionali. Completezza, consistenza, verificabilità e tracciabilità dei requisiti. Il documento di specifica dei requisiti (SRS). Modellazione dei casi d’uso.
Modellazione a oggetti: Il linguaggio UML: diagrammi delle classi, di interazione, di stato, di attività, dei componenti, dei package, di deployment. Analisi e progettazione in UML.
Pattern architetturali e di progettazione.
Verifica e validazione del software: Principi base. Obiettivi e pianificazione del testing. Tecniche di testing black-box e white-box. Test di unità, di integrazione, di sistema, di accettazione, di regressione, -test, -test. Test strutturale, criteri di copertura. Complessità ciclomatica. Test combinatoriale. Model-based testing. Test di robustezza. Metriche e modelli di qualità del software. Metriche del software.
Modelli di qualità del software; gli standard ISO 9126 e ISO/IEC 25010:2023
Gestione delle configurazioni software (cenni).
Dalla progettazione alla programmazione a oggetti. Il linguaggio Java. Accesso a sistemi RDBMS da programmi Java. Gestione delle eccezioni in Java. Dal progetto UML alla implementazione in Java.

L’esame finale comprende una prova scritta, consistente in un esercizio su un argomento del corso, e una prova orale, alla quale si accede previo superamento dello scritto. La prova orale prevede la discussione di un elaborato progettuale svolto autonomamente e un colloquio sugli argomenti del corso.
La valutazione considera la correttezza e chiarezza della prova scritta, la padronanza dei contenuti, la capacità di applicare e collegare teoria e pratica, la qualità del progetto e la capacità di motivare criticamente le scelte adottate. Il voto finale, espresso in trentesimi, deriva dalla valutazione complessiva delle due prove.

Libri di testo:

• Ian Sommerville, INGEGNERIA DEL SOFTWARE - 10/ED, Pearson.
• Craig Larman, APPLICARE UML E PATTERN - ANALISI E PROG.NE ORIENTATA A OGGETTI 5/ED, Pearson
• Martin Fowler, UML DISTILLED - 4/ED, Pearson
  Lucidi delle lezioni, dispense ed esercitazioni (disponibili sul sito web docente).

Lo studente acquisirà i concetti fondamentali relativi ai principi di funzionamento, le tecniche di analisi teorico-numeriche e la descrizione dei principali componenti alle microonde in cavo, guida e microstriscia. Verranno acquisite conoscenze di natura sperimentale e numerica connesse all’analisi e alla caratterizzazione dei principali componenti alle microonde, nonché al rilievo dei livelli di campo elettromagnetico nell’ambiente.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere i principi operativi, le tecniche di analisi teorico-numerica e la descrizione di principali componenti alle microonde. Deve inoltre conoscere le basi della caratterizzazione alle microonde.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper applicare gli strumenti metodologici acquisiti durante il corso, con particolare riferimento all’analisi e alla caratterizzazione di dispositivi alle microonde.

Richiami di Campi Elettromagnetici. Componenti alle microonde: definizione e descrizione mediante matrice delle impedenze, delle ammettenze e di diffusione. Proprietà relative. [1 CFU] Principali componenti passivi alle microonde in guida, cavo e microstriscia: attenuatori, accoppiatori, isolatori, circolatori, divisori di potenza, sfasatori, terminazioni. Principi di funzionamento e metodi per la loro analisi teorica e numerica. Rappresentazione di un circuito alle microonde mediante grafi e regole di manipolazione. Applicazioni. [2 CFU] Generatori ed amplificatori. Cenni sui dispositivi alle microonde a stato solido e sulla tecnologia dei circuiti integrati monolitici alle microonde(MMIC). [1 CFU] Adattatori a larga banda, filtri. [2 CFU] Esperienze di laboratorio: [3 CFU] · Caratterizzazione sperimentale di componenti alle microonde mediante circuiti tradizionali in guida o cavo. · Analizzatore di reti vettoriale e scalare: principio di funzionamento, calibrazione e cenni al loro pratico utilizzo nella moderna caratterizzazione sperimentale di componenti alle microonde. · Normativa sulla protezione dalla esposizione ai campi elettromagnetici. Radiation monitor e analizzatore di spettro: principio di funzionamento e loro pratico utilizzo nel rilievo dei livelli di campo nell’ambiente. · Utilizzo di CAD elettromagnetici per l’analisi di componenti alle microonde in guida, cavo e microstriscia, ed il progetto delle strutture più semplici.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione
Discussione delle relazioni delle esperienze di laboratorio consegnate alla fine del corso.

Si veda sito docente del titolare dell’insegnamento.

Acquisizione delle competenze di base per la progettazione object-oriented attraverso la comprensione dei concetti di astrazione sui dati, di incapsulamento dell’informazione; comprensione delle differenze tra paradigma object-oriented e paradigma procedurale, conoscenza del linguaggio Java per la definizione di classi e per la promozione del riutilizzo del software.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione delle principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno: analisi di problemi, specifica dei requisiti e definizione di una strategia risolutiva con un approccio orientato agli oggetti, con la sua implementazione nel linguaggio Java, garantendo il giusto equilibrio tra qualità ed efficienza del software.
Conoscenza e capacita' di comprensione: L'obiettivo primario del corso è l’acquisizione da parte degli studenti dei concetti fondanti del paradigma di programmazione ad oggetti, a prescindere dal linguaggio di programmazione.
Gli studenti dovranno dimostrare di avere:

• Acquisito le competenze di base per la progettazione object-oriented attraverso la comprensione dei concetti di astrazione sui dati, di incapsulamento dell’informazione, di coesione e accoppiamento, e di riutilizzo del codice
• Compreso delle differenze tra paradigma object-oriented e il paradigma procedurale
• Conoscenza del linguaggio Java per la definizione di classi e per la promozione del riutilizzo del software
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti dovranno dimostrare competenze pratiche con il paradigma Object Oriented, applicando in modo efficace le conoscenze acquisite per risolvere problemi e affrontare sfide in contesti anche diversi da quelli affrontati durante il corso.
  Gli studenti dovranno quindi essere in grado di:
  Applicare gli strumenti metodologici appresi per progettare un sistema informativo secondo il paradigma Object-Oriented, utilizzando i costrutti di base dell'UML.
  Applicare gli strumenti metodologici appresi per implementare un sistema informativo utilizzando il linguaggio JAVA, con attività individuali e di gruppo

La programmazione orientata agli oggetti
Concetti di astrazione dei dati, di definizione di tipi personalizzati, di incapsulamento e di invarianti di classe.
Oggetti, variabili, classi e metodi
Costruttori
Ereditarietà e polimorfismo
Overloading e Overriding
Le interface e le classi astratte.
This e Super
Il Linguaggio Java
La JVM.
Il JDK
Tipi Primitivi e Riferimenti in Java.
Approfondimenti su Object e String
Approfondimenti su == e .equals().
Il Garbage Collector
Le collezioni in Java. Il framework java.utils.collections. Approfondimenti su List e sue implementazioni. Il for potenziato. Gli Iteratori.
Generics e notazione <T>.
Le classi Wrapper in Java. Autoboxing e Unboxing
Le Eccezioni in Java. Il costrutto Try-Catch. Eccezioni checked e Unchecked. Definizione di eccezioni proprietarie. Utilizzo di eccezioni per la gestione di errori nella definizione di metodi.
Le Swing
Realizzazione di interfacce grafiche ad eventi.
Programmazione event-driven
Differenti tipi di Finestre, pannelli e Component.
Architetture per applicazioni con GUI
Il concetto di classe Controller.
Metodologie di Progettazione e di Sviluppo Object Oriented
UML: Class Diagrams e Sequence Diagrams. Loro corrispondenze con codice sorgente.
Gli ambienti di Sviluppo Integrati (IDE): Eclipse
I Sistemi di Version Control. SubVersioN e GIT
Le CRC Cards
Concetti di Clean Code
I Mock-Up
Design Pattern: Iterator, Data Access Object
JDBC
Il package JDBC per l'aggancio a Basi di Dati Relazionali

Lo scritto ed il progetto pesano ognuno il 50% della valutazione finale

Testi di Riferimento:

• -Programmare in Java. Deitel Paul J.; Deitel Harvey M. PEARSON EDUCATION ITALIA.
• Clean code. Guida per diventare bravi artigiani nello sviluppo agile di software, di Robert C. Martin
• - UML Distilled- Guida rapida al linguaggio di modellazione standard • 4/Ed. PEARSON EDUCATION ITALIA
  Eventuale Complemento:
• C. Larman, Applicare UML e i Pattern - Analisi e Progettazione orientata agli Oggetti, IV ed.

L’insegnamento è rivolto (i) allo studio di elementi di fisica dei semiconduttori, (ii) all’analisi del funzionamento dei principali dispositivi elettronici a semiconduttore, i.e., diodo, transistore bipolare, condensatore MOS, MOSFET; (iii) al progetto dei suddetti dispositivi elettronici. Pertanto l’obiettivo consta nel fornire agli studenti le nozioni e competenze necessarie alla comprensione dei meccanismi fisici e delle problematiche, nonché dei trade-off, progettuali dei dispositivi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Al termine del processo di apprendimento lo studente:

• conosce le tecniche di progettazione di semplici sistemi digitali
• comprende lo schema a blocchi di un circuito digitale
• conosce i costrutti del linguaggio HDL Verilog necessari per la descrizione di un circuito digitale
• conosce i costrutti del linguaggio HDL Verilog necessari per la realizzazione di un testbench
• comprende il funzionamento di un testbench
• conosce le tecniche di progetto utili alla realizzazione di circuiti digitali che implementano operazioni aritmetiche
• conosce la struttura di un componente FPGA (Field Programmable Gate Array)
• comprende il datasheet di un FPGA.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del processo di apprendimento lo studente:
• è in grado di progettare/creare lo schema a blocchi di un circuito digitale sulla base delle specifiche date
• comprende come suddividere un circuito di media complessità in sezioni combinatorie, sequenziali, aritmetiche, e basate su Finite State Machine (FSM) per la gestione dell’intero sistema
• è in grado di descrivere un circuito digitale in linguaggio HDL Verilog
• è in grado di ideare e realizzare un testbench in linguaggio HDL Verilog
• è in grado di implementare un circuito digitale su di uno specifico dispositivo FPGA.

Flusso di progetto per circuiti digitali da implementare su FPGA. Classificazione e caratteristiche delle FPGA in commercio. Package degli FPGA: dimensionamento termico e classificazione in funzione del costo e delle dimensioni. Il linguaggio per la descrizione dell’hardware HDL Verilog. Descrizione di circuiti combinatori in linguaggio Verilog. I testbench in linguaggio Verilog. Addizionatori implementati su FPGA. Circuiti aritmetici implementati in linguaggio Verilog. Circuiti sequenziali implementati in linguaggio Verilog. Temporizzazione dei circuiti sequenziali sincroni. Influenza della temporizzazione su prestazioni ed affidabilità dei circuiti sequenziali sincroni. Descrizione circuitale in linguaggio Verilog di macchine a stati finiti con riferimento alla topologia di Mealy, Moore e Mealy sincronizzata. Codifica dello stato per macchine a stati finiti e tolleranza ai guasti. Macchine a memoria finita. Realizzazione di circuiti combinatori e sequenziali su FPGA disponibili in laboratorio. Potenza dissipata dei circuiti implementati su FPGA, stima e simulazione. Tensioni di alimentazione dei circuiti programmabili, evoluzione storica. Uscite abilitate o three-state. Reiezione del rumore. Effetti dovuti a induttanze parassite ed alle linee di trasmissione. Logiche veloci per trasferimento dati e per collegamento su backplane.

La valutazione tiene conto delle risposte per iscritto data al questionario durante l’esame e delle scelte effettuate per l’implementazione dell’elaborato progettuale. Il peso delle due componenti è 60% per la prova scritta e 40% per la discussione dell’elaborato

E. Napoli “Progetto di sistemi elettronici digitali basati su dispositivi FPGA”, ed. Esculapio, 2011.

Il corso si pone l’obiettivo di fornire competenze sulle architetture di riferimento dei sistemi operativi; sulle metodologie utilizzate per la gestione delle risorse in un sistema operativo moderno; sugli strumenti per la programmazione di sistema; sull’utilizzo di una piattaforma Unix a livello utente e amministratore; sui principi base della programmazione concorrente. Le esercitazioni e le attività di laboratorio sono sviluppate in ambiente Linux e consistono in applicazioni di programmazione concorrente e la programmazione di moduli del kernel Linux.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare: di conoscere le problematiche relative alla gestione delle risorse di calcolo in sistemi multi-utente e multi-programmati, di comprendere gli strumenti metodologici e gli algoritmi di base utilizzati per la realizzazione di sistemi di elaborazione ad alte prestazioni che utilizzino efficientemente le risorse di calcolo, di illustrare le tecniche fondamentali inerenti alla programmazione concorrente e di sistema.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare gli strumenti metodologici appresi ai fini della progettazione dei sistemi di elaborazione, basati sull'utilizzo delle astrazioni fondamentali fornite dai sistemi operativi (es. processi, thread, filesystem, inter-process communication). Inoltre, lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare gli strumenti metodologici ai fini di sviluppare nuovi sistemi, utilizzando le conoscenze e le tecniche di programmazione concorrente e di sistema, e ai fini di diagnosticare i problemi dei sistemi di calcolo dovuti ad errata sincronizzazione e all'utilizzo inefficiente delle risorse di calcolo.

Concetti Introduttivi. Evoluzione storica dei S.O. - Mono e multiprogrammazione - Batch, time sharing, real-time, mobile, cloud computing - Richiami di elementi di architettura a supporto di un S.O. (modalità di I/O, gestione delle interruzioni, modalità utente e supervisore, gerarchie di memoria) - Virtualizzazione delle risorse nei S.O. - Il kernel - Chiamata a supervisore - Architetture a livelli, monolitiche, modulari, microkernel.
Gestione e Scheduling dei Processi e Thread. Concetto di processo – Stati di un processo – Descrittore di un processo – Code di processi – Il cambiamento di contesto – La gestione dei processi nei sistemi operativi Linux e Windows – Scheduling della CPU a breve, medio e lungo termine – Parametri di valutazione degli algoritmi di scheduling – Starvation – Preemption – Algoritmi First Come First Served, Round Robin, Shortest Process Next, Shortest Remaining Time, a code multiple con retroazione – Confronto tra algoritmi di scheduling monoprocessore – Scheduling tradizionale UNIX – Gli Scheduler O(1) e CFS del sistema operativo Linux – Scheduling nel sistema operativo Windows – Scheduling multiprocessore: Architetture SMP, multicore, e hyperthreading, scheduling con load sharing e dynamic load balancing, gang scheduling – Concetto di thread – Processi e thread – Stati di un thread – Thread a livello utente e a livello del nucleo – Modelli di programmazione multithreading – Primitive per la gestione dei threads – Cenni alla gestione dei thread nei sistemi Linux, Windows, Java.
Programmazione Concorrente. Concorrenza e parallelismo – Speed-up nelle architetture concorrenti e parallele – La legge di Amdahl – Le primitive fork/join – Concetti di risorsa e di gestore di risorsa – Competizione, cooperazione, ed interferenza – Race condition e sincronizzazione - I modelli ad ambiente globale e locale – L’interazione tra processi nel modello ad ambiente globale – Il problema della mutua esclusione: requisiti, supporto hardware e soluzione. Il problema della comunicazione – I semafori – La comunicazione tramite memoria condivisa – La soluzione dei problemi di mutua esclusione mediante semafori – Problemi di cooperazione nel modello ad ambiente globale: problema del produttore/consumatore e soluzioni mediante semafori, problema lettori/scrittori e soluzioni mediante semafori – I monitor – Strategie di controllo signal and continue, signal and wait, e la soluzione di Hoare – La realizzazione di un monitor mediante semafori – La soluzione dei problemi di mutua esclusione, produttore/consumatore e lettori/scrittori mediante monitor – L’interazione tra processi nel modello ad ambiente locale – Le primitive per lo scambio di messaggio – Comunicazione diretta e indiretta, simmetrica ed asimmetrica – Comunicazione asincrona e sincrona – Send asincrona e sincrona – Receive bloccante e non bloccante – Realizzazione di send e receive sincrone mediante primitive asincrone – Processo servitore – Il problema del deadlock – Condizioni necessarie per il deadlock – Metodi per la gestione del deadlock – Prevenzione del deadlock – Deadlock Avoidance e algoritmo del banchiere – Rilevazione e recupero del deadlock – Comparazione delle strategie per la gestione del deadlock.
La Gestione della Memoria Centrale. Aspetti caratterizzanti la gestione della memoria: rilocazione, allocazione, organizzazione dello spazio virtuale, caricamento – Lo swapping – La gestione a partizioni multiple – Paginazione: schema di traduzione degli indirizzi, architettura di paginazione, TLB, Struttura della tabella delle pagine – Segmentazione: schema di traduzione degli indirizzi, architettura di segmentazione – Segmentazione con Paginazione – La memoria virtuale – La paginazione su richiesta – Algoritmi per la sostituzione delle pagine – Attività di paginazione degenere (thrashing) – Il modello del working set – Gestione della Memoria nel sistema operativo Linux: allocatori user-space e kernel-space, zone di memoria, buddy system, page cache, algoritmo di page frame reclaim – Cenni sulla gestione della memoria nel sistema operativo Windows.
La gestione dell’I/O. Le operazioni di I/O – La virtualizzazione delle risorse di I/O – Livello indipendente dai dispositivi, livello dipendente dai dispositivi – I driver – Struttura della memoria secondaria – I dischi – Scheduling degli accessi al disco con riferimento ai cilindri ed ai settori – I/O caching e buffering – Algoritmi di I/O scheduling FIFO, SCAN, e varianti – Scheduling del disco nel SO Linux – Architetture RAID – I dischi a stato solido.
La Gestione dei File. Organizzazione logica del file system: directory e file - Operazioni sulle directory e sui file – Metodi di accesso – Descrittore di file – La condivisione dei file – Struttura delle directory per la condivisione di file – Link per la condivisione – La protezione dei file – Organizzazione logica del file system – Metodi di allocazione dei file: allocazione contigua, a lista concatenata e indicizzata – La gestione dei blocchi liberi – inode e gestione dei file in Unix – Il Virtual File System di Linux e i file system ext2, ext3 ed ext4 – Il File System NTFS di Windows – Journaling File Systems – Log-structured File System– Il File System F2FS di Linux per SSD.
Primitive per la gestione dei processi e thread nel SO UNIX/Linux. Primitive per la creazione e terminazione dei processi: fork, exec, exit, wait – Gestione delle risorse IPC – Primitive per la gestione della memoria condivisa – Primitive per la gestione dei semafori. Esempi d’uso: soluzione di problemi di mutua esclusione e comunicazione (produttore/consumatore e lettori/scrittori), realizzazione object-based e object-oriented di un tipo Monitor – Primitive per la gestione delle code di messaggi ed esempi d’uso – Le primitive POSIX Threads per la gestione dei threads, ed esempi d’uso.
Approfondimenti sul sistema operativo UNIX/Linux. Installazione del SO Linux – La shell e i comandi di base (navigazione nel filesystem, assegnazione permessi, installazione del software, compilazione dei programmi) – La compilazione dei programmi: makefile, librerie statiche e dinamiche – I canali di I/O dei processi – Pipe – Variabili d'ambiente – Shell scripting – Segnali UNIX
Approfondimenti su virtualizzazione. Utilizzi della virtualizzazione. Architetture di virtualizzazione. Virtualizzazione della CPU (virtualizzabilità della CPU, tecnica del trap-and-emulate, full virtualization mediante DBT, paravirtualizzazione, supporto hardware Intel VT). Virtualizzazione della memoria (shadow page tables, extended page tables). Virtualizzazione dell’I/O (full virtualization, PV I/O, I/O passthrough, IO-MMU, SR-VIO). Esempio di tecnologie VMware.

La prova scritta consiste in un esercizio di programmazione concorrente. La valutazione terrà conto in modo uniforme sia dello svolgimento della prova scritta, sia dello svolgimento della prova orale.

• Libri di testo adottati
  · Ancillotti, Boari, Ciampolini, Lipari. Sistemi Operativi, McGraw Hill.
  · Stallings. Operating Systems: Internals and Design Principles, 6th ed., Pearson Education
• Libri di testo consigliati
  · Silberschatz, Galvin, Gagne. Sistemi operativi - sesta edizione, Addison Wesley
  · Tanenbaum, I Moderni Sistemi Operativi – terza edizione, Pearson Education
• Dispense didattiche e trasparenze delle lezioni disponibili sul sito web docente.

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti competenze metrologiche riferite ai trasduttori di misura smart basati su intelligenza artificiale embedded e sulle misure elettroniche per la loro sicurezza hardware. A livello metodologico, gli studenti apprenderanno elementi di progettazione delle misure di un esperimento scientifico e della elaborazione dei risultati di misura su basi statistiche. Apprenderanno elementi di programmazione dei microcontrollori di misura per implementare (i) attività crittografiche, (ii) attacchi hardware e (iii) misure di features di segnali elettrici degli attacchi basati sull’impiego di intelligenza artificiale embedded. Realizzeranno soluzioni circuitali funzionali allo scatenamento di attacchi hardware e alle misure elettroniche per il monitoraggio attraverso interfacce software realizzate in ambiente Labview.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative alla vulnerabilità dei trasduttori smart di misura rispetto ad attacchi hardware basati sulla misurazioni di assorbimento di corrente. Lo studente apprenderà le basi della progettazione di circuiti elettrici di misura in grado di collegare l’elemento attaccante con la vittima e la connessione opportuna degli strumenti di misura elettronica. Lo studente dovrà conoscere gli elementi costitutivi di una rete neurale artificiale convoluzionale, le strategie da impiegare per un training efficace della rete in termini di generalizzabilità delle performance di classificazione e le metriche atte a valutarne le performance metrologiche.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Il corso è caratterizzato da una forte integrazione di concetti teorici e parti pratico-applicative. Pertanto lo studente saprà mettere in pratica le modalità operative con cui si passa da un concetto o modello teorico ad un caso pratico-reale con rigore metodologico ed approccio ingegneristico. Lo studente applicherà le conoscenze di base dei vari metodi e delle tecniche di misura fondamentali, combinandole all’impiego delle librerie disponibili di Intelligenza Artificiale embedded. Lo studente, conoscendo le problematiche tipiche della misura, della gestione dell’incertezza nella trasformazione di un’informazione o di una grandezza proveniente dal mondo reale, in un corrispondente dato numerico quantitativamente corretto e qualitativamente adeguato, sarà in grado di applicare autonomamente le conoscenze e i metodi appresi. Ciò sia in vista di un’eventuale prosecuzione degli studi a livello superiore, sia in previsione di una collocazione professionale a fine percorso.

STRUMENTAZIONE DI MISURA. Concetti generali: Inserimento della strumentazione elettronica nei circuiti di misura: massa e terra, segnali bilanciati e sbilanciati, ingressi differenziali. Montaggi e connessioni di set up di misura basati su sistemi di acquisizione dati single-ended e differenziali. Monitoraggio di assorbimento di potenza di un microcontrollore attraverso strumentazione elettronica di misura interfacciata a dashboard utente mediante protocolli standard. Elementi di statistica applicati all’analisi dei risultati di un’attività sperimentale.
Programmazione: richiami di LabVIEW, linguaggio G, sviluppo di applicazioni di misura basate su strumentazione virtuale. Programmazione visuale ed ambiente LabView di National Instruments. Sviluppo di uno strumento virtuale (VI): pannello frontale, diagramma a blocchi, variabili di ingresso uscita, tipi di dati, cluster e array, istruzioni di controllo del flusso, salvataggio dati, diagrammi, procedura sub-VI.
Esercitazioni: Acquisizione dati di un segnale, Analisi statistiche sui risultati sperimentali.
STRUMENTAZIONE DI MISURA BASATA SU EMBEDDED AI
Introduzione al problema della classificazione e alla sua rilevanza metrologica; struttura del neurone artificiale; struttura di una rete neurale; metodi di apprendimento di pesi e bias della rete; metriche di valutazione delle performance metrologiche di una rete neurale per applicazioni di misura; il problema metrologico dell’overfitting e dei dataset sbilanciati; librerie di reti convoluzionali; dimensioni del dataset e numero dei parametri di una rete (maledizione della dimensionalità) e loro conseguenze metrologiche.
Programmazione: basi di programmazione in Python, basi di uso di Pytorch per la implementazione di reti neurali e relativo training, validazione, e test, funzionale e metrologico.
Esercitazione: Creazione di reti neurali convoluzionali, addestramento e validazione delle reti su data set pubblici. Valutazione metrologica delle performance dei classificatori
MISURE DI LEAKAGE E HARDAWARE ATTACK NEI TRASDUTTORI SMART
Elementi di crittografia; Algoritmo AES implementato in ambiente Mbed; soluzioni hardware per generare glitch sulla linea di alimentazione di un microcontrollore;
Programmazione: implementazione di algoritmi crittografici, generazione di attacchi attraverso PWM, acquisizione di segnali con elevato sampling rate attraverso ADC pilotato da DMA.
Esercitazioni: creazione di un dataset di segnali elettrici di attacco deterministici e aleatori; addestramento di una rete neurale convoluzionale per la misura elettronica di attacchi in tempo reale; compattazione della rete e caricamento su microcontrollore; misure per la detection di attacchi a run-time basate su embedded AI.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

Si veda sito web del docente della materia

Il corso fornisce i principi fondamentali e i metodi della trasmissione del calore. Gli obiettivi del corso sono quelli di: insegnare i principi fondamentali e le leggi della trasmissione del calore e di applicare tali principi alla risoluzione di problemi pratici; di formulare i modelli necessari a studiare, analizzare e progettare le apparecchiature di scambio termico; di sviluppare la capacità di risolvere i problemi della trasmissione del calore avvalendosi dell’utilizzo di strumenti e di metodi propri di una formazione tecnica a largo spettro.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza dei principi fondamentali che regolano la trasmissione del calore.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di saper formulare, analizzare e risolvere problemi ingegneristici in cui la trasmissione del calore svolge un ruolo.

Introduzione alla trasmissione del calore. Conduzione: Generalità, Regime stazionario monodimensionale, Sistemi alettati, Regime non stazionario, Esercitazioni. Metodi numerici per la conduzione termica: Regime stazionario mono e bi-dimensionale, Regime non stazionario, Esercitazioni numeriche. Irraggiamento: Generalità, Definizioni di base, Modelli di corpo nero e corpo grigio, Caratteristiche radiative delle superfici, Scambio termico radiativo. Convezione: Generalità, Equazioni di continuità, quantità di moto ed energia, Convezione naturale e forzata, Concetto di strato limite con equazioni fondamentali, Adimensionalizzazione delle equazioni e gruppi adimensionali, Flussi esterni ed interni, Regimi di moto, Correlazioni per la valutazione del coefficiente di scambio termico, Esercitazioni. Scambiatori di calore: Equazioni per la progettazione, Esercitazioni.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

R. Mastrullo, P. Mazzei; V. Naso, R. Vanoli, Fondamenti di trasmissione del calore – Volume primo, Liguori editore
O. Manca, V. Naso, Complementi di trasmissione del calore, E.DI.SU. “NA 1” editore
O. Manca, V. Naso, Applicazioni di trasmissione del calore, E.DI.SU. “NA 1” editore
Dispense del corso