(SSD ING-INF/01, 80 ore, 8 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Nel corso ci si propone di fornire I fondamenti di base di meccanica quantistica necessari per l’analisi delle proprietà fondamentali della struttura della materia. Successivamente, ci si propone di fornire una descrizione fisica del comportamento dei principali dispositivi elettronici basati sul Silicio e sui materiali semiconduttori cristallini.

Prerequisiti

Tutti i corsi di base di Matematica e Fisica, elementi di Chimica.

Contenuti

1) Proprieta’ fisiche dei semiconduttori - Cenni alla meccanica quantistica: il modello energetico di un atomo - Dall’atomo ai cristalli: il modello a bande di energia, popolazione delle bande, livello di Fermi, statistica di Fermi-Dirac - classificazione dei materiali in base alla loro conducibilita’: metalli, semiconduttori, isolanti - Semiconduttori intrinseci ed estrinseci; mobilita’, legge dell’azione di massa - Diffusione, Legge di Einstein
2) La giunzione PN: - generalita’: struttura e distribuzione dei campi elettrici interni, diagramma a bande all’equilibrio, tensione intrinseca - soluzione dell’equazione di Poisson nei casi brusco e a gradiente lineare - Caratteristica C-V; Equazione I-V nel caso ideale - Non idealita’: influenza delle dimensioni dei lati della giunzione, effetti di generazione-ricombinazione, effetti di Resistenza delle regioni neutre e di alto livello di iniezione - Breakdown della giunzione - Circuiti equivalenti: concetto di piccolo segnale, linearizzazione delle curve caratteristiche
3) I contatti metallo-semiconduttore: - generalita’: struttura, diagramma a bande all’equilibrio, classificazione delle interfacce in base alle energie - Contatto Schottky: definizione di altezza di barriera, analisi dei campi elettrici interni e della distribuzione di carica, derivazione della caratteristica corrente-tensione, caratteristica C-V; deviazione dall’idealita’ - Classificazione delle interfacce: effetti chimico-fisici - Caso ohmico, concetto di Resistenza specifica
4) I transistor: Il transistor come dispositivo attivo: funzionalita’ dei transistor, effetto di campo - Struttura MOS: analisi del diagramma a bande, distribuzione di carica, soluzione dell’equazione di Poisson, distribuzione interna dei potenziali; caratteristiche Capacita’ –Tensione - MOSFET: analisi del comportamento fisico, derivazione dell’equazione della corrente, caratteristica C-V, modello circuitale equivalente. – I transistor Bipolari a Giungzione, BJT: analisi del comportamento fisico, regimi di funzionamento; derivazione dell’equazione della corrente; modelli circuitali
5) Circuiti a diodi e a transistor, semplici esempi e soluzione dei circuiti
6) Tecnologie: cenni alle tecnologie per la fabbricazione dei dispositivi a semiconduttore di ultima generazione: Crystal Growth Tecniques , Semiconductors doping, Deposizioni di ossidi e film isolanti, Deposizione di Metalli e Polisilicio, Metodi per l’incapsulamento, Processi di fabbricazione avanzati.

(SSD ING-INF/01, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Conoscenza e capacità di comprensione: approfondire la conoscenza dei sistemi a microprocessore, dei sistemi special-purpose e delle tecniche di sviluppo inerenti.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: capacità di progettazione e ottimizzazione di sistemi elettronici a microcontrollore, comprensione delle tecniche di programmazione e uso dei microcontrollori.
Autonomia di giudizio: sviluppare la capacità di utilizzare criticamente e sinergicamente vari strumenti di programmazione, progettazione e prototipazione di sistemi a microcontrollore.
Abilità comunicative: capacità di esprimere chiaramente concetti tecnici propri del campo, descrivere tramite terminologia adeguata le caratteristiche dei sistemi progettati. 
Capacità di apprendere: saper integrare le conoscenze da varie fonti al fine di un approfondimento della conoscenza dei sistemi a microcontrollore, apprendimento da datasheet commerciali di prodotti industriali.

Prerequisiti

I prerequisiti del corso sono le conoscenze base inerenti la progettazione di sistemi digitali.

Contenuti

Nel corso verranno presentate le basi della progettazione hardware e software orientata ai sistemi a microcontrollore, tra cui istruzioni, architettura, strutture a bus, memory mapping, interazione con le periferiche e flusso di programmazione ed esecuzione. La trattazione sarà seguita da esercitazioni hands-on mirate all'acquisizione di conoscenze pratiche e di una buona manualità nell'utilizzo dei tool di sviluppo.

MODULO: TECNOLOGIE PER I COLLEGAMENTI RADIO

(SSD ING-INF/02, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

MODULO:CAMPI ELETTROMAGNETICI

(SSD ING-INF/02, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Un numero significativo di servizi e sistemi, non solo relativi alla ingegneria dell'informazione, basano il loro funzionamento sull'utilizzo di campi elettromagnetici.
Obiettivo generale del corso è pertanto quello di fornire le conoscenze e abilità fondamentali, relative alla "ingegneria dei campi elettromagnetici", necessarie a comprendere ed analizzare quei sistemi e servizi, collegando le proprietà dei campi alle strutture fisiche che li utilizzano, nonché a sviluppare le prime competenze necessarie a progettarli o a integrarli in sistemi più complessi.
Gli obiettivi dettgliati sono:
Conoscenza e capacità di comprensione: gli allievi dovranno conoscere le proprietà dei campi elettromagnetici e dei principali apparati che li utilizzano e essere in grado di valutare correttamente gli effetti dei fenomeni elettromagnetici sul comportamento degli apparati per l'ICT e, più in generale, degli apparati elettronici.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: grazie al taglio adottato durante il corso, alla fine lo studente avrà sviluppato la capacità di applicare soluzioni standard ai vari casi che possono presentarsi, e sarà capace di costruire un opportuno modello di una situazione fisica, che possa poi essere risolto e interpretare le soluzioni matematiche trovate.
Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di affrontare successivamente, lo studio, l'integrazione e la progettazione di apparati, sistemi e servizi che utilizzano campi elettromagnetici; queste saranno utili anche a chi non si occuperà direttamente di queste attività, in quanto consentirà ai futuri professionisti di interagire in maniera efficiente con i progettisti dei dispositivi elettromagnetici sempre più diffusi in tutti i sistemi elettronici e per l'ICT, nonché in molti sistemi di diagnostica e misura, in particolare in ambito fisico e biomedico.

Prerequisiti

MODULO: TECNOLOGIE PER I COLLEGAMENTI RADIO
Per seguire il corso e superare l'esame si richiede una buona conoscenza degli argomenti di Fisica 2, e di molti argomenti di Matematica 1 e 2 e di Matematica Applicata (in particolare calcolo differenziale e integrale in una e più variabili, algebra e analisi vettoriale, operazioni e funzioni esponenziali di numeri complessi, equazioni differenziali semplici, trasformata di Fourier).
E' inoltre necessaria non solo la conoscenza di argomenti di Elettrotecnica relativi ai fondamenti di teoria dei circuiti, e ai circuiti in alternata ma, in particolare per superare l'esame, anche una buona competenza e abilità negli stessi.

MODULO:CAMPI ELETTROMAGNETICI

Una buona conoscenza e abilità relativa agli argomenti di Tecnologie per i collegamenti radio (e ai suoi prerequisiti) è indispensabile per affrontare lo studio di questo corso.

Contenuti

MODULO: TECNOLOGIE PER I COLLEGAMENTI RADIO
Il corso fornisce le conoscenze di base necessarie alla comprensione, alla analisi ed all'utilizzo di sistemi ed applicazioni che basano il loro funzionamento sui campi elettromagnetici, in particolare alle frequenze radio e delle microonde.
L'articolazione del corso è la seguente.
Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive. Teoremi energetici.
Sorgenti elementari, campo vicino e lontano. Propagazione di onde
Onde piane. Polarizzazione. Propagazione nei mezzi materiali. Incidenza su interfacce piane.
Propagazone in ambienti reali.
Linee di trasmissione ideali. Propagazione di segnali digitali.
Antenne, parametri delle antenne. Comportamento in trasmissione e in ricezione. Radiocollegamenti in spazio libero. Sensori di campo. RFID e NFC.

MODULO:CAMPI ELETTROMAGNETICI

Il corso fornisce le conoscenze di base necessarie alla comprensione, alla analisi ed all'utilizzo di sistemi ed applicazioni che basano il loro funzionamento sui campi elettromagnetici, in particolare alle frequenze radio e delle microonde. Particolare attenzione è rivolta, in alcuni importanti casi applicativi, alle orrelazioni tra le proprietà dei campi e le strutture fisiche che li supportano.
L'articolazione del corso è la seguente:
Linee di trasmissione reali, microstrisce. Adattamenti. Progettazione e simulazione di circuiti in microstriscia.
Teoremi di reciprocità, unicità ed eqivalenza. Risuonatori.
Risposta dieletrica dei materiali. Propagazione in mezzi stratificati. Parametri di Stokes.
Antenne stampate. Antenne filiformi. Antenne piccole. Simulazione di antenne.
Allineamenti. Impedenza mutua. Adattamento di antenne e allineamenti.
Sensori elettromagnetici.

MODULO: ELETTRONICA APPLICATA

(SSD ING-INF/01, 50 ore, 5 CFU, Caratterizzante)

MODULO:PROGETTAZIONE DI CIRCUITI ELETTRONICI

(SSD ING-INF/01, 50 ore, 5 CFU, Caratterizzante)

MODULO: LABORATORIO DI ELETTRONICA

(SSD ING-INF/01, 20 ore, 2 CFU, Altre Attività)

Obiettivi formativi

Obiettivo del corso integrato è fornire allo studente conoscenze sui sistemi elettronici analogici e a segnalo misto (mixed-signal) e sulla loro progettazione. Partendo dalle conoscenze di base di teoria dei circuiti, lo studente sarà in grado di progettare semplici sistemi di acquisizione e condizionamento del segnale. Il costante uso del simulatore e di strumenti di progettazione assistita al calcolatore (CAD) oltre che lo svolgimento di attività pratiche di laboratorio permetterà allo studente di verificare in autonomia le proprie capacità di progetto e di affrontare la sviluppo dei sistemi con continui riferimenti pratici.

Indicatore conoscenza e capacità di comprensione

Grazie al rigore metodologico proprio delle materie scientifiche lo studente maturerà competenze e capacità di comprensione tali da permettergli di acquisire conoscenze di base fondamentali per il proseguimento degli studi.

Indicatore capacità di applicare la conoscenza e capacità di comprensione

L’impostazione didattica prevede che la formazione teorica sia accompagnata da esempi e applicazioni, che sollecitano la partecipazione attiva, l’attitudine propositiva, la capacità di elaborazione autonoma.

Indicatore autonomia di giudizio

Lo studio dei sistemi sviluppa la capacità di valutare i risultati, selezionare quali sono le informazioni rilevanti e quali approssimazioni sono appropriate.

Indicatore abilità comunicative

Lo sviluppo di esercitazioni in gruppo richiede che lo studente acquisisca capacità di comunicare sia i risultati ottenuti sia i problemi incontrati.

Indicatore capacità di apprendere autonomamente

L’utilizzo del simulatore e lo svolgimento di attività pratiche di laboratorio permette allo studente di apprendere in autonomia, simulando e montando i circuiti, provando soluzioni nuove, comprendendo quindi le leggi che regolano i sistemi.

Prerequisiti

Le conoscenze fornite dai corsi di base di fisica 2, teoria dei circuiti e progettazione di sistemi digitali.

Contenuti

Introduzione ai sistemi elettronici
Introduzione ai sistemi elettronici analogici e misti. Riepilogo di conoscenze di base sulla teoria dei circuiti, sui componenti elettronici e sulla rappresentazione dei segnali nel tempo e in frequenza. Strumenti per l’analisi dei circuiti. Componenti passivi a due terminali. Semplici circuiti con componenti passivi (partitore di tensione, filtri passivi, raddrizzatori a semionda e doppiasemionda, rilevatore di picco).
Laboratorio: simulatore circuitale
Amplificazione dei segnali
Amplificatore operazionale ideale. Non idealità dell’amplificatore operazionale (resistenza di ingresso, resistenza di uscita, CMRR). Circuiti con amplificatori (configurazione invertente e non invertente, sommatore, sottrattore, amplificatore a transimpedenza, amplificatore per strumentazione).
Laboratorio: simulazione e realizzazione di semplici circuiti con operazionali
Risposta in frequenza
Risposta in frequenza degli amplificatori. Poli e zeri e analisi della stabilità. Funzione di trasferimento di circuiti con operazionali. Filtri del primo ordine (passa-basso, passa-alto, passa-banda). Non idealità.
Laboratorio: simulazione e realizzazione di semplici filtri
Convertitori
Conversione analogico-digitale e digitale-analogica. Caratteristiche di un convertitore A/D e D/A (risoluzione, linearità, INL e DNL, SNR). Semplici circuiti di conversione.
Laboratorio: simulazione e realizzazione di sistemi di acquisizione completi.
Applicazioni degli amplificatori operazionali
Connessione in cascata di amplificatori. Risposta in frequenza di amplificatori a più stadi. Filtri attivi (Filtro biquadratico Tow-Thomas). Circuiti a capacità commutate
Laboratorio: simulazione dei circuiti analizzati
Amplificazione lineare con transistor
Il transistore come amplificatore.  L’amplificatore a source comune (C-S). Amplificatore a drain comune. Amplificatore a gate comune. Struttura cascode.
Laboratorio: simulazione dei circuiti analizzati
Amplificatori a singolo transistore e multistadio accoppiati in AC
Classificazione degli amplificatori. Risposta in frequenza degli amplificatori a souce comune, a gate comune, a drain comune e cascode.  Amplificatori multistadio accoppiati in AC.
Laboratorio: simulazione dei circuiti analizzati
Amplificatori differenziali e operazionali
Amplificatori differenziali a transistori MOS. Analisi in DC dell’amplificatore differenziale. Analisi in AC dell’amplificatore differenziale. Polarizzazione con generatori di corrente elettronici. Amplificatore operazionale elementare a due stadi.
Laboratorio: simulazione dei circuiti analizzati
Risposta in frequenza
Risposta in frequenza degli amplificatori. Determinazione diretta di poli e zeri in bassa frequenza. Metodo delle costanti di tempo in cortocircuito. Risposta in frequenza degli amplificatori
Multistadio. Amplificatori a transistori retroazionati e oscillatori
Laboratorio: simulazione dei circuiti analizzati
Elettronica applicata
Software di progettazione assistita al calcolatore. Progettazione di schede stampate. Simulazione e realizzazione di schede stampate. Laboratorio di prototipazione.

(SSD ING-INF/04, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi formativi

Questo insegnamento intende presentare i fondamenti per lo studio dei sistemi a tempo discreto e per l'analisi e il progetto di controllori digitali per sistemi dinamici lineari.
Descrittori di Dublino
- Conoscenza e capacità di comprensione relative ai sistemi dinamici digitali, agli strumenti formali usati per descriverli e alle tecniche elementari per la progettazione dei controllori.
- Conoscenza e capacità di comprensione applicate che consentano di risolvere problemi originali di modellazione, analisi e controllo di sistemi dinamici digitali.
- Autonomia di giudizio: gestione della complessità di un sistema dinamico con componenti digitali, astraendo il suo comportamento mediante un modello matematico.
- Abilità comunicative: descrizione formale del comportamento dinamico di un sistema di controllo digitale e di eventuali specifiche.
- Capacità di apprendere: essere in grado di approfondire alcune tematiche relative alla analisi e controllo dei sistemi digitali attraverso la consultazione autonoma di testi e di articoli scientifici.

Prerequisiti
Conoscenza delle proprietà delle serie di funzioni. Trasformata di Fourier e Laplace. Rappresentazione delle funzioni costituite da rapporto di polinomi con radici in campo complesso: diagrammi di Bode e di Nyquist. Soluzione delle equazioni differenziali lineari. Algebra lineare. Proprietà delle matrici e del calcolo matriciale/vettoriale. Calcolo degli autovalori e degli autovettori. Conoscenza delle leggi fondamentali della fisica.
È consigliato il possesso delle competenze fondamentali relativa all'analisi ed al controllo single-loop dei sistemi dinamici lineari a tempo continuo e della loro rappresentazione nel dominio della frequenza.

Contenuti
1 - Introduzione (2h lezione)
2 - Analisi dei sistemi lineari e stazionari a tempo-discreto (4h lezione, 2h esercitazione)
Rappresentazione in variabili di stato e ingresso-uscita, modi, stabilità, risposta al gradino.
3 - Trasformata Z (4h lezione, 2h esercitazione)
Definizione e proprietà, trasformate notevoli, metodi di anti-trasformazione, funzione di trasferimento, filtri.
4 - Sistemi a dati campionati (3h lezione, 2h esercitazione)
Sistemi a dati campionati in presenza di ritardi, zeri e poli dei sistemi a dati campionati.
5- Analisi e sintesi dei sistemi di controllo digitale in tempo continuo (4h lezione, 2h esercitazione)
Campionatore ideale, teorema di Shannon, organo di tenuta di ordine zero (ZOH), sintesi nel continuo e discretizzazione del controllore, metodi di discretizzazione, scelta del periodo di campionamento.
6 - Sintesi nel dominio della variabile complessa z (3h lezione, 2h esercitazione)
Specifiche in z, luogo delle radici, metodo dell'assegnazione del modello, metodo dell'assegnamento dei poli.
7 – Analisi dei sistemi a tempo-discreto nel dominio della frequenza
Diagramma di Bode dei sistemi a tempo discreto. Stabilità dei sistemi in retroazione
8 – Sintesi nel dominio della frequenza
Precisione di un sistema di controllo. Reiezione dei disturbi. Filtri di compensazione in catena diretta.
9 – Proprietà strutturali dei sistemi a tempo-discreto
Calcolo della matrice di trasferimento e della evoluzione libera e forzata dello stato nei sistemi a tempo-discreto. Raggiungibilità e controllabilità. Rilevabilità e osservabilità.
10 – Controllo e stima dello stato
Assegnamento poli mediante retroazione dello stato. Osservatore a tempo discreto.

(SSD ING-INF/07, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi formativi

Il Corso di "Sistemi di misura e strumentazione virtuale" fornisce le conoscenze teoriche e le competenze pratiche per sviluppare sistemi di misura di differente complessità.
In particolare, è prevista la illustrazione dei principi generali, di elementi di dettaglio e di esempi, indispensabili per la traduzione della conoscenza teorica in azioni concrete.
Sono previste esercitazioni in ambiente LabVIEW di diversa complessità.
- Conoscenza e comprensione: Conoscenza e comprensione degli aspetti teorici e applicativi fondamentali dei sistemi di misura.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di comprendere le metodologie di misura di base e di scegliere la strumentazione di misura in base a considerazioni tecniche ed economiche.Capacità di programmare strumenti virtuali base in ambiente LabVIEW
- Autonomia di giudizio: Capacità di interpretare correttamente i risultati forniti da un sistema di misura, sulla base delle caratteristiche dei suoi componenti.
- Abilità comunicative: Capacità di comunicare con gli opportuni termini le informazioni acquisite. Capacità di discutere problemi e soluzioni con interlocutori specialisti e non.
- Capacità di apprendimento: Capacità di apprendimento continuo, mediante la corretta interpretazione di bibliografia tecnica, manuali di costruttori, norme tecniche e di legge.

Prerequisiti

Le propedeuticità obbligatorie sono indicate nel Regolamento didattico del Corso di Studio. Sono richieste in particolare conoscenze dei Corsi di Misure di base.

Contenuti

-Introduzione al corso e ai suoi specifici obiettivi formativi. Descrizione del materiale didattico e delle prove d'esame (2 ore).
-Concetti fondamentali di LabVIEW (30 ore).
-Sistemi di misura (20 ore)
-Laboratorio (8 ore)

(SSD ING-IND/32, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi
Il corso ha come obiettivo quello di fornire le conoscenze di base sui convertitori elettronici di potenza per l’uso efficiente dell’energia elettrica.

Prerequisiti
Conoscenze di Elettrotecnica

Contenuti

Introduzione ai Sistemi Elettronici di Potenza (4 ore di lezione)
Classificazione dei sistemi elettronici di potenza e dei convertitori. Potenza e fattore di potenza in presenza di distorsione armonica.
Dispositivi a semiconduttore di potenza (4 ore di lezione, 2 ore di esercitazione)
Nozioni elementari di fisica dei semiconduttori (Diodi, Tiristori, BJT, MOSFET,GTO, IGBT). Caratteristiche ideali dei semiconduttori di potenza. Potenza dissipata in conduzione e in commutazione.
Raddrizzatori a diodi (7 ore di lezione, 5 ore di esercitazione)
Raddrizzatori monofase e trifase a ponte. Effetto dell'induttanza di linea sulla commutazione della corrente. Raddrizzatori monofase e trifase a ponte con tensione costante lato DC.
Convertitori a tiristori con controllo di fase (7 ore di lezione, 3 ore di esercitazione)
Controllo dell'accensione dei tiristori. Convertitori a tiristori monofase e trifase a ponte. Effetto dell'induttanza di linea durante la commutazione della corrente e influenza sulla rete. Cenni sulle norme raccomandate
Convertitori CC/CC (8 ore di lezione, 5 ore di esercitazione)
Convertitore cc/cc abbassatore (buck) elevatore (boost) e buck-boost. Conduzione continua, conduzione discontinua con tensione di ingresso costante e con tensione di uscita costante. Progettazione dei filtri in uscita. Convertitore cc/cc a quattro quadranti, modulazione di ampiezza di impulso (PWM), modulazione bipolare e unipolare.
Convertitori CC/CA (10 ore di lezione, 5 ore di esercitazione)
Invertitori a tensione impressa e a corrente impressa. Modulazione ad ampiezza di impulso sinusoidale (PWM). Invertitore monofase half-bridge e full-bridge. Modulazione bipolare e unipolare.

MODULO: SISTEMI OPERATIVI

(SSD ING-INF/05, 50 ore, 5 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Il modulo di Sistemi Operativi ha l’obiettivo di presentare agli studenti l’organizzazione e i componenti dei moderni sistemi operativi utilizzati in diversi contesti applicativi: sistemi operativi per computer desktop o portatili, sistemi operativi utilizzati nei server in ambito industriale e all’interno delle strutture di fornitori di servizi, sistemi operativi per dispositivi mobili, sistemi operativi ‘embedded’, per applicazioni real-time e per dispositivi IoT. Saranno inoltre trattati gli aspetti di base delle tecniche di virtualizzazione e del cloud computing. Le lezioni teoriche saranno affiancate da esercitazioni pratiche utilizzando UNIX/Linux come caso d’esempio.
Nel dettaglio, gli obiettivi formativi, declinati secondo i Descrittori di Dublino, e in accordo con gli obiettivi formativi del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica, sono i seguenti.
Conoscenza e comprensione
Lo studente, al termine del corso dovrà conoscere e comprendere:
- l’architettura (componenti e funzionalità) dei sistemi operativi attualmente usati nelle diverse categorie di sistemi;
- i meccanismi di funzionamento del sistema operativo Linux/Unix;
- le caratteristiche dei sistemi operativi per dispositivi mobili, embedded e IoT, con particolare riferimento al sistema Android;
- i meccanismi per la virtualizzazione dei sistemi e il cloud computing;
- le principali attività svolte per la progettazione e gestione di un moderno sistema operativo.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente, al termine del corso, dovrà:
- saper programmare una applicazione utilizzando correttamente gli strumenti di base messi a disposizione dai sistemi operativi;
- saper usare le metodologie per configurare correttamente, anche dal punto di vista della sicurezza informatica e della privacy, un sistema operativo in base alla funzione del computer su cui è installato.
Autonomia di giudizio
Lo studente, al termine del corso, dovrà saper selezionare il sistema operativo più idoneo per una data applicazione in base ai requisiti operativi richiesti.
Abilità comunicative
Lo studente, al termine del corso, dovrà essere capace di illustrare in modo organico l’interdipendenza dei diversi moduli che compongono un sistema operativo, e il loro legame con l’architettura hardware sul quale vengono eseguiti.
Capacità di apprendimento
L’evoluzione dei dispositivi mobili, e ultimamente di quelli per dispositivi IoT, richiede una elevata capacità di aggiornamento autonomo. Il corso metterà gli studenti in condizioni di poter comprendere autonomamente la documentazione tecnica resa disponibile dalle comunità di sviluppatori di sistemi operativi e dalle principali aziende produttrici di software, con particolare riferimento ai sistemi open source basati su Linux.

Prerequisiti

Sono prerequisiti necessari la conoscenza delle architetture dei calcolatori elettronici e la capacità di saper scrivere dei programmi di media complessità utilizzando il linguaggio di programmazione C, linguaggio sviluppato e usato per la programmazione di sistemi UNIX/Linux. Queste conoscenze, abilità e competenze sono di solito acquisite durante i corsi di laurea di primo livello.

Contenuti

Componenti principali di un sistema operativo ed esempi con i sistemi operativi della famiglia Linux/Unix (4 ore teoria - 2 ore esercitazione)
Processi e thread (8 ore teoria - 6 ore esercitazione)
Scheduling dei processi (2 ore teoria - 2 ore esercitazione)
Mutua esclusione, sincronizzazione e stallo dei processi (6 ore teoria - 4 ore esercitazione)
Gestione della memoria principale (6 ore teoria - 2 ore esercitazione)
File system (3 ore teoria - 1 ora esercitazione)
Gestione del sistema ingresso/uscita e dei dischi (2 ore teoria - 1 ora esercitazione)
Sicurezza dei sistemi operativi (3 ore teoria - 2 ore esercitazione)
Virtualizzazione e cloud computing (4 ore teoria - 2 ore esercitazione)
Sistemi operativi embedded e real time (3 ore teoria)
Peculiarità dei sistemi operativi per dispositivi mobili e IoT (3 ore teoria)
Caso di studio: il sistema operativo Android (4 ore esercitazione)

MODULO: LABORATORIO DI SISTEMI OPERATIVI

(SSD ING-INF/05, 20 ore, 2 CFU, Altre attività)

MODULO: BASI DI DATI

(SSD ING-INF/05, 50 ore, 5 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Il corso di Basi di Dati ha l’obiettivo di fornire le conoscenze, competenze e abilità. relative alla progettazione, realizzazione ed esercizio di una base di dati relazionale, fornendo elementi del linguaggio SQL e cenni sui modelli di dati che recentemente stanno affiancando il modello relazionale, noti con il nome NoSQL. Nel dettaglio, gli obiettivi formativi, declinati secondo i Descrittori di Dublino, e in accordo con gli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica, Elettronica e Informatica, sono i seguenti.
Conoscenza e comprensione
L’insegnamento ha l’obiettivo di far conoscere e comprendere allo studente il modello dei dati che sottende i sistemi di gestione di basi di dati relazionali, e le metodologie operative di progettazione, realizzazione, esercizio e manutenzione dei sistemi di basi di dati relazionali. In particolare, per quanto riguarda la fase di progettazione si farà riferimento al modello ER, mentre per la realizzazione e l’esercizio al linguaggio SQL. Verranno inoltre fornite le conoscenze di base relative ai modelli di dati di recente introduzione e utilizzo in ambito operativo, definiti all’interno del cosiddetto movimento NoSQL.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Gli studenti saranno messi in grado di applicare le conoscenze acquisite attraverso la progettazione di semplici schemi di basi di dati relazionali e delle relative interrogazioni, utilizzando il modello ER per la progettazione, e il linguaggio SQL per la formulazione delle interrogazioni. Verranno utilizzati allo scopo strumenti software open-source utilizzati in ambito aziendale. Lo studente dovrà inoltre poter effettuare l’analisi del costo computazionale dell’esecuzione delle interrogazioni e l’occupazione di memoria.
Autonomia di giudizio
Gli studenti saranno in grado di valutare le diverse alternative in fase di progettazione di una base di dati relazionale in tutte le sue fasi: progettazione concettuale, progettazione delle interrogazioni, scelta degli indici. Le alternative saranno valutate in base alla rispondenza ai requisiti di progetto, alla manutenibilità ed evoluzione della base di dati, e alle prestazioni che dovranno essere garantite in fase di esercizio. Inoltre, la conoscenza dei modelli di dati del movimento NoSQL recentemente introdotti, consentirà loro di individuare in quali casi può essere vantaggioso l’uso di uno di questi modelli in sostituzione o in affiancamento al modello relazionale.
Abilità comunicative
In fase di progettazione di una base di dati, il progettista informatico deve dialogare con il committente, che esprimerà i requisiti della applicazione da sviluppare in linguaggio naturale. Compito del progettista informatico è saper tradurre i requisiti espressi in linguaggio naturale, in specifiche rappresentate nel modello dei dati prescelto, evidenziando i casi ambigui o dubbi e formulando le relative domande chiarificatrici al committente. Il corso di basi di dati fornirà agli studenti le basi delle capacità comunicative necessarie a realizzare il dialogo con il committente nelle diverse fasi dello sviluppo.
Capacità di apprendimento
In diverse occasioni del corso lo studente sarà invitato a consultare diversi riferimenti bibliografici e tecnici, soprattutto in lingua inglese, con lo scopo principale di acquisire la capacità di aggiornare continuamente le proprie conoscenze. In particolare, l’ultima parte del corso è dedicata a presentare alcuni degli sviluppi più recenti nell’ambito delle basi dati, attraverso la consultazione dei principali siti Internet di aggiornamento professionale in ambito informatico.

Prerequisiti

Conoscenze
E’ necessario che lo studente abbia completato lo studio del corso di base di informatica relativamente alla rappresentazione dell’informazione, la struttura di base di un elaboratore, la conoscenza degli algoritmi di base per la manipolazione dei dati (ad es., algoritmi di ricerca binaria e di ordinamento) e la programmazione con linguaggi di alto livello.
Abilità
Lo studente deve saper tradurre algoritmi di bassa complessità in istruzioni di linguaggi di alto livello.
Competenze
Lo studente dovrà avere padronanza con il linguaggio e gli strumenti logico-matematici acquisiti nel primo anno del corso di Ingegneria.
E' auspicabile che lo studente abbia superato positivamente l'esame del corso integrato "Sistemi di elaborazione dell’informazione".

Contenuti

Generalità e architettura delle Basi di Dati (4 ore teoria)
Il modello relazionale: definizione di tabelle e interrogazioni usando il linguaggio SQL e l'algebra relazionale (10 ore teoria - 6 ore esercitazione)
Progettazione concettuale attraverso il modello ER e traduzione nel modello logico (tabelle SQL) (7 ore teoria - 3 ore esercitazione)
Normalizzazione di Basi di Dati (4 ore teoria - 2 ore esercitazione)
Integrazione SQL e linguaggi di programmazione (4 ore teoria - 2 ore esercitazione)
Organizzazione dei file e progettazione di indici (6 ore teoria - 2 ore esercitazione)
Esecuzione delle interrogazioni e progettazione fisica (2 ore teoria)
Sicurezza delle Basi di Dati (2 ore teoria)
Generalità sui sistemi DBMS "NoSQL" (4 ore teoria - 2 ore esercitazione)

(SSD ING-INF/03, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Il corso ha l’obiettivo di approfondire i concetti già trattati in corsi base sulle reti di telecomunicazione con un particolare focus sui meccanismi di funzionamento e le tecnologie per la rete Internet: architetture di riferimento, protocolli principali della pila TCP/IP, tecniche di instradamento statico e dinamico e relativi protocolli, principi di sicurezza e configurazione dinamica dei terminali nella Internet, reti LAN virtuali, spanning tree protocol e tecniche di gestione della rete.
Conoscenze e comprensione
Obiettivo dell’insegnamento è far acquisire allo studente conoscenze e capacità di comprensione dei principi di funzionamento della rete Internet, delle principali applicazioni e delle tecnologie di riferimento.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Obiettivo dell’insegnamento è quello di mettere in grado lo studente di applicare le sue conoscenze e capacità di comprensione per: analizzare la configurazione di una rete locale e WAN, comprendere il funzionamento di un dispositivo connesso ad Internet, analizzare il comportamento di un router e di uno switch, analizzare la configurazione architetturale di una rete di piccole e medie dimensioni, individuare la causa di problemi di connessione, valutare le prestazioni di una rete e identificare le soluzioni di rete per diversi scenari applicativi.
Autonomia di giudizio
Gli studenti acquisiranno la capacità di autovalutare la propria capacità di identificare il ruolo e la configurazione degli apparati di rete e quindi di identificare le competenze che dovranno acquisire in futuro.
Abilità comunicative
L’approccio didattico e le modalità di accertamento della conoscenza acquisita abitueranno lo studente a comunicare le nozioni e i metodi appresi, nonché a formalizzare i problemi in termini di protocolli utilizzati e relative configurazioni e a discutere le relative soluzioni ad interlocutori specialisti e non specialisti.
Capacità di apprendimento
Gli studenti avranno maturato la capacità di collegare i contenuti appresi durante questo corso con quelli altri corsi dell’area dell’Ingegneria dell’Informazione.

Prerequisiti

Concetti base di reti di telecomunicazioni: architetture di reti, reti LAN, principi di funzionamento della rete Internet.

Contenuti

Ripasso dei concetti base di funzionamento della rete Internet ed approfondimento: modello protocollare della suite TCP/IP, protocolli IPv4, IPv6, TCP, UDP, DNS, DHCP, ARP e dei livelli applicativi. Verrà data particolare importanza ai principi di funzionamento ed alle motivazione che ne hanno giustificato lo sviluppo e la diffusione (6 ore di teoria e 3 di laboratorio)
Routing nelle reti IP: funzionalità del router, principi di instradamento, instradamento statico, algoritmi di instradamento, tabella di instradamento. Protocollo OSPF. Configurazione dei parametri di instradamento (9 ore di teoria e 6 di laboratorio)
Switching: reti LAN virtuali, interconnessione di reti LAN virtuali, protocollo di routing, configurazioni di reti virtuali, cicli chiusi nelle LAN, protocollo spanning tree, reti EtherChannel (12 ore di teoria e 6 di laboratorio)
Sicurezza e gestione: configurazione degli aspetti principali di sicurezza, configurazione dei dispositivi di rete in modalità automatica e operazioni di natting, configurazione delle reti privati e delle Access Control List, attività di network management e troubleshooting e relativi protocolli, principi di virtualizzazione di rete (9 ore di teoria e 9 di laboratorio)

(SSD ING-INF/02, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Obiettivo generale del corso è di fornire le conoscenze e abilità fondamentali, relative alla "ingegneria dei campi elettromagnetici", necessarie a comprendere ed analizzare quei sistemi e servizi, nonché a sviluppare le prime competenze necessarie a integrarli in sistemi più complessi.
Gli obiettivi dettgliati sono:
Conoscenza e capacità di comprensione
Gli allievi dovranno conoscere le proprietà dei campi elettromagnetici e dei principali apparati che li utilizzano e essere in grado di valutare correttamente gli effetti dei fenomeni elettromagnetici sul comportamento degli apparati per l'ICT e, più in generale, degli apparati elettronici.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Alla fine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di applicare le soluzioni standard a molte situazioni che possono presentarsi nell pratica professionale.
Capacità di apprendimento
Le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di affrontare successivamente, lo studio e l'integrazione di apparati, sistemi e servizi che utilizzano campi elettromagnetici; queste saranno utili anche a chi non si occuperà direttamente di queste attività, in quanto consentirà ai futuri professionisti di interagire in maniera efficiente con i progettisti dei dispositivi elettromagnetici sempre più diffusi in tutti i sistemi elettronici e per l'ICT, nonché in molti sistemi di diagnostica e misura, in particolare in ambito fisico e biomedico.

Prerequisiti

Per seguire il corso e superare l'esame si richiede una buona conoscenza degli argomenti di Fisica 2, e di molti argomenti di Analisi Matematica 1 e 2 e di Matematica Applicata (in particolare calcolo differenziale e integrale in una e più variabili, algebra e analisi vettoriale, operazioni e funzioni esponenziali di numeri complessi, equazioni differenziali semplici, trasformata di Fourier). E' inoltre necessaria non solo la conoscenza di argomenti di Elettrotecnica relativi ai fondamenti di teoria dei circuiti, e ai circuiti in alternata ma, in particolare per superare l'esame, anche una buona competenza e abilità negli stessi.

Contenuti

Il corso fornisce le conoscenze di base necessarie alla comprensione, alla analisi ed all'utilizzo di sistemi ed applicazioni che basano il loro funzionamento sui campi elettromagnetici, in particolare alle frequenze radio e delle microonde.
L'articolazione del corso è la seguente.
Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive. Teoremi energetici.
Sorgenti elementari, campo vicino e lontano. Propagazione di onde.

MODULO: PROGRAMMAZIONE WEB

(SSD ING-INF/05, 70 ore, 7 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente conoscerà i fondamenti delle tecnologie web, i principali linguaggi e le strutture dati utilizzate per il controllo ed i protocolli di comunicazione.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di scrivere semplici architetture web utilizzando i linguaggi e le strutture dati adeguate.
Autonomia di giudizio
Lo studente saprà valutare sia l'adeguatezza di strumenti informatici in ambito professionale, che le strutture dati e gli approcci al loro trattamento per le soluzioni tecnologiche più efficaci.
Abilità comunicative
Lo studente sarà in grado di dialogare con specialisti informatici sull'organizzazione elementare di un moderno sistema informativo, e descrivere il procedimento risolutivo di problemi di gestione e comunicazione di e tra pagine web.
Capacità di apprendimento
Lo studente sarà in grado di apprendere metodologie avanzate e nuovi linguaggi di programmazione orientati al web, applicando con flessibilità i concetti di base forniti nel corso.

Prerequisiti

E’ raccomandato l’avvenuto superamento degli esami di “Sistemi di elaborazione delle informazioni” e “Programmazione avanzata”.

Contenuti

Introduzione: organizzazione e argomenti del corso.
Protocollo HTTP: protocolli di comunicazione, Internet, HTTP.
Elementi di HTML e CSS: linguaggi di marcatura, fondamentali di programmazione, selettori, attributi, container,  proprietà, caratteristiche generali di una pagina, tabelle, link, immagini.
JavaScript: fondamentali, hello world, Document Object Model (DOM), forms, controls, controls, event-handlers, window object, dialog boxes, controllo del flusso ed operatori logici, classi in JavaScript, ereditarietà in JavaScript, istruzione switch, array, funzioni su array.
PHP: fondamentali, modello client/server, variabili, commenti, stampa, stringhe, variabili predefinite, numeri, costanti, form, istruzioni condizionali, operatori logici e di confronto, array, creazione di array, accesso agli array, istruzione foreach, array multidimensionali, istruzioni per il controllo di flusso, uso combinato di JavaScript e PHP.
jQuery: aggiunta della libreria, sintassi jQuery, selettori, metodi per la gestione degli eventi, manipolazione del DOM, analisi di un esempio.
Programmazione di applicazioni web con JavaScript: node.JS e API REST. Programmazione “node”: fondamentali, definizione di template, storing, testing. Sviluppo di REST API con Node.JS: Node.JS e REST. Progettare l’architettura di una REST API. Sviluppo e test. Troubleshooting.

MODULO: LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE ORIENTATA AGLI OGGETTI

(SSD ING-INF/05, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

II corso ha due principali obbiettivi. Il primo è quello di fornire all'allievo la conoscenza dei concetti riguardanti la programmazione orientata agli oggetti. Il secondo, è quello di rendere l’allievo in grado di sfruttare i vantaggi di questo paradigma di programmazione nella progettazione e implementazione di programmi in linguaggio Python.
Conoscenza e capacità di comprensione
lo studente avrà una buona conoscenza e comprensione dei concetti riguardanti la programmazione orientati agli oggetti.
Capacità di applicare la conoscenza e capacità di comprensione
lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze riguardo ai linguaggi di programmazione orientati agli oggetti apprese per prototipare e implementare programmi utilizzando il linguaggio di programmazione Python. Lo studente sarà in oltre in grado di comprendere prototipi e programmi realizzati da terzi.
Autonomia di giudizio
grazie alle conoscenze apprese, lo studente sarà in grado di valutare i pro e i contro di un prototipo o di una implementazione nel linguaggio Python di un programma facente uso di tecniche di programmazione orientate agli oggetti.
Abilità comunicative
lo studente sarà in grado di dialogare con interlocutori con adeguate conoscenze tecniche riguardo i contenuti del corso e di trasmettere gli stessi anche ad interlocutori non tecnicamente competenti.
Capacità di apprendere autonomamente
lo studente sarà in grado di apprendere nuovi linguaggi di programmazione orientati agli oggetti, applicando con flessibilità i concetti illustrati nel corso.

Prerequisiti

Per affrontare i contenuti previsti dall'insegnamento è necessaria la conoscenza di almeno un linguaggio di programmazione procedurale-imperativo (C, Pascal o altri).
Dal regolamento del corso di studio sono inoltre previste le seguenti propedeuticità culturali: Analisi matematica 1; Geometria e algebra; Fisica 1

Contenuti

1. Generalità sulla programmazione ad oggetti: Definizione di oggetto, classe, attributo e metodo. Concetti base: incapsulamento, composizione, ereditarietà.
Metodi di rappresentazione degli oggetti: diagrammi di classe redatti nel linguaggio di modellizzazione unificato (UML).
2. Panoramica del linguaggio Python: Introduzione del linguaggio, tipi di dato, operatori booleani, strutture condizionali, cicli, funzioni, strutture dati.
3. Gli oggetti in Python: Creazione di classi e inizializzazione degli oggetti.
4. I moduli: Utilizzare moduli predefiniti e organizzare il codice mediante la creazione di nuovi moduli.
5. Ereditarietà: Utilizzo dell’ereditarietà singola in Python. Concetti avanzati: ereditarietà multipla, polimorfismo.
6. Gestione delle eccezioni: Sollevamento e gestione di eccezioni. Definire nuove eccezioni estendendo la classe eccezione.
7. Le strutture dati Python: Le caratteristiche degli oggetti di tipo tupla, lista, dizionario.
8. Funzioni: Le caratteristiche di alcuni oggetti predefiniti di tipo funzione.
9. Input/output: Le caratteristiche degli oggetti di tipo file.
10. Stringhe e serializzazione: Le caratteristiche degli oggetti di tipo stringa, le espressioni regolari e la serializzazione degli oggetti utilizzando il modulo pickle.
11. Iteratori: Le caratteristiche degli oggetti di tipo iteratore.
12. Librerie per la visualizzazione scientifica: La libreria matplotlib.

(SSD ING-INF/04, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi formativi

Questo insegnamento intende presentare i fondamenti per lo studio dei sistemi a tempo discreto e per l'analisi e il progetto di controllori digitali per sistemi dinamici lineari.
Descrittori di Dublino
- Conoscenza e capacità di comprensione relative ai sistemi dinamici digitali, agli strumenti formali usati per descriverli e alle tecniche elementari per la progettazione dei controllori.
- Conoscenza e capacità di comprensione applicate che consentano di risolvere problemi originali di modellazione, analisi e controllo di sistemi dinamici digitali.
- Autonomia di giudizio: gestione della complessità di un sistema dinamico con componenti digitali, astraendo il suo comportamento mediante un modello matematico.
- Abilità comunicative: descrizione formale del comportamento dinamico di un sistema di controllo digitale e di eventuali specifiche.
- Capacità di apprendere: essere in grado di approfondire alcune tematiche relative alla analisi e controllo dei sistemi digitali attraverso la consultazione autonoma di testi e di articoli scientifici.

Prerequisiti

Conoscenza delle proprietà delle serie di funzioni. Trasformata di Fourier e Laplace. Rappresentazione delle funzioni costituite da rapporto di polinomi con radici in campo complesso: diagrammi di Bode e di Nyquist. Soluzione delle equazioni differenziali lineari. Algebra lineare. Proprietà delle matrici e del calcolo matriciale/vettoriale. Calcolo degli autovalori e degli autovettori. Conoscenza delle leggi fondamentali della fisica.
È consigliato il possesso delle competenze fondamentali relativa all'analisi ed al controllo single-loop dei sistemi dinamici lineari a tempo continuo e della loro rappresentazione nel dominio della frequenza.

Contenuti

1 - Introduzione (2h lezione)
2 - Analisi dei sistemi lineari e stazionari a tempo-discreto (4h lezione, 2h esercitazione)
Rappresentazione in variabili di stato e ingresso-uscita, modi, stabilità, risposta al gradino.
3 - Trasformata Z (4h lezione, 2h esercitazione)
Definizione e proprietà, trasformate notevoli, metodi di anti-trasformazione, funzione di trasferimento, filtri.
4 - Sistemi a dati campionati (3h lezione, 2h esercitazione)
Sistemi a dati campionati in presenza di ritardi, zeri e poli dei sistemi a dati campionati.
5- Analisi e sintesi dei sistemi di controllo digitale in tempo continuo (4h lezione, 2h esercitazione)
Campionatore ideale, teorema di Shannon, organo di tenuta di ordine zero (ZOH), sintesi nel continuo e discretizzazione del controllore, metodi di discretizzazione, scelta del periodo di campionamento.
6 - Sintesi nel dominio della variabile complessa z (3h lezione, 2h esercitazione)
Specifiche in z, luogo delle radici, metodo dell'assegnazione del modello, metodo dell'assegnamento dei poli.
7 – Analisi dei sistemi a tempo-discreto nel dominio della frequenza
Diagramma di Bode dei sistemi a tempo discreto. Stabilità dei sistemi in retroazione
8 – Sintesi nel dominio della frequenza
Precisione di un sistema di controllo. Reiezione dei disturbi. Filtri di compensazione in catena diretta.
9 – Proprietà strutturali dei sistemi a tempo-discreto
Calcolo della matrice di trasferimento e della evoluzione libera e forzata dello stato nei sistemi a tempo-discreto. Raggiungibilità e controllabilità. Rilevabilità e osservabilità.
10 – Controllo e stima dello stato
Assegnamento poli mediante retroazione dello stato. Osservatore a tempo discreto.

(SSD ING-INF/07, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi formativi

Il Corso di "Sistemi di misura e strumentazione virtuale" fornisce le conoscenze teoriche e le competenze pratiche per sviluppare sistemi di misura di differente complessità.
In particolare, è prevista la illustrazione dei principi generali, di elementi di dettaglio e di esempi, indispensabili per la traduzione della conoscenza teorica in azioni concrete.
Sono previste esercitazioni in ambiente LabVIEW di diversa complessità.
- Conoscenza e comprensione: Conoscenza e comprensione degli aspetti teorici e applicativi fondamentali dei sistemi di misura.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di comprendere le metodologie di misura di base e di scegliere la strumentazione di misura in base a considerazioni tecniche ed economiche.Capacità di programmare strumenti virtuali base in ambiente LabVIEW
- Autonomia di giudizio: Capacità di interpretare correttamente i risultati forniti da un sistema di misura, sulla base delle caratteristiche dei suoi componenti.
- Abilità comunicative: Capacità di comunicare con gli opportuni termini le informazioni acquisite. Capacità di discutere problemi e soluzioni con interlocutori specialisti e non.
- Capacità di apprendimento: Capacità di apprendimento continuo, mediante la corretta interpretazione di bibliografia tecnica, manuali di costruttori, norme tecniche e di legge.

Prerequisiti

Le propedeuticità obbligatorie sono indicate nel Regolamento didattico del Corso di Studio. Sono richieste in particolare conoscenze dei Corsi di Misure di base.

Contenuti

-Introduzione al corso e ai suoi specifici obiettivi formativi. Descrizione del materiale didattico e delle prove d'esame (2 ore).
-Concetti fondamentali di LabVIEW (30 ore).
-Sistemi di misura (20 ore)
-Laboratorio (8 ore)

(SSD ING-IND/33, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi formativi

Il corso si prefigge di fornire i fondamenti del funzionamento, esercizio e pianificazione dei sistemi elettrici con particolare riferimento alla loro gestione intelligente (smart grid). Altresì i contenuti del corso contribuiscono a formare le competenze per valutare l’uso dell’energia elettrica come principale vettore energetico, anche sfruttando competenze trasversali, acquisite dallo studente in altri corsi, con il settore ICT e con l’esigenza di digitalizzazione delle infrastrutture essenziali.
Con riferimento ai descrittori di Dublino gli obiettivi formativi e i risultati attesi del corso sono:
Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente possa raggiungere una conoscenza approfondita e la comprensione degli aspetti teorici relativi alla pianificazione ed alla gestione delle smart grid.
Capacità applicative
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente sia in grado di ideare autonomamente l’architettura di un sistema di gestione intelligente di reti energetiche, con riferimento al paradigma delle smart grid.
Autonomia di giudizio
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente sia in grado autonomamente di valutare e scegliere le soluzioni tecnologiche abilitanti per ottenere obiettivi di gestione intelligente.
Abilità comunicative
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente abbia acquisito un'adeguata proprietà di linguaggio sugli argomenti trattati durante il corso che gli permettano di comunicare informazioni tecniche e discutere problemi e soluzioni, in forma sia orale sia scritta, per la definizione delle scelte progettuali e di pianificazione di una smart grid.
Capacità di apprendere
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente abbia raggiunto un livello di conoscenza, comprensione e autonomia di giudizio che lo invoglino ad approfondire autonomamente la propria preparazione tutte le volte che sarà necessario nell’avanzamento degli studi e nell’attività lavorativa, mediante la corretta interpretazione della normativa e della bibliografia scientifica di settore.

Prerequisiti

Le propedeuticità obbligatorie sono indicate nel Regolamento del Corso di Studi. Sono necessarie competenze di Fisica 1 e 2, Elettrotecnica/teoria dei circuiti.

Contenuti

Introduzione al corso: i sistemi elettrici per l’energia
Basi sui sistemi elettrici: sistemi di trasmissione, di distribuzione ed utilizzazione dell’energia elettrica. Principali elementi costituenti i sistemi elettrici (trasformatori, generatori, linee e carichi)
Fondamenti su esercizio e funzionamento dei sistemi elettrici (sistemi di controllo e gestione, sistema di protezione, sicurezza ed affidabilità, blackout elettrici).
Evoluzione dei sistemi energetici
Domanda energetica e sistemi energetici. Impianti di produzione dell’energia elettrica convenzionali e alimentati da fonti rinnovabili. Generazione distribuita. L’evoluzione della domanda elettrica. Regole di connessione degli utenti attivi e passivi. Integrazione delle fonti rinnovabili e delle risorse distribuite sulla rete elettrica. Sector coupling ed elettrificazione dei consumi.
Le smart grid
Definizioni. Motivazioni per le smart grid. Architettura delle smart grid. Gestione della domanda. Sistemi di controllo e gestione delle smart grid (sistemi centralizzati, decentralizzati, gerarchici, ecc.). Sistemi di telecomunicazione e di digitalizzazione per smart grid. Sistemi di protezione per le smart grid. Tecnologie abilitanti.
Schemi operativi innovativi per i futuri sistemi elettrici (microreti, comunità energetiche, ecc.).
Pianificazione delle smart grid.
Cenni su economia delle smart grid (regolazione e modelli di mercato).

(SSD ING-INF/03, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Il corso ha l’obiettivo di approfondire i concetti già trattati in corsi base sulle reti di telecomunicazione con un particolare focus sui meccanismi di funzionamento e le tecnologie per la rete Internet: architetture di riferimento, protocolli principali della pila TCP/IP, tecniche di instradamento statico e dinamico e relativi protocolli, principi di sicurezza e configurazione dinamica dei terminali nella Internet, reti LAN virtuali, spanning tree protocol e tecniche di gestione della rete.
Conoscenze e comprensione
Obiettivo dell’insegnamento è far acquisire allo studente conoscenze e capacità di comprensione dei principi di funzionamento della rete Internet, delle principali applicazioni e delle tecnologie di riferimento.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Obiettivo dell’insegnamento è quello di mettere in grado lo studente di applicare le sue conoscenze e capacità di comprensione per: analizzare la configurazione di una rete locale e WAN, comprendere il funzionamento di un dispositivo connesso ad Internet, analizzare il comportamento di un router e di uno switch, analizzare la configurazione architetturale di una rete di piccole e medie dimensioni, individuare la causa di problemi di connessione, valutare le prestazioni di una rete e identificare le soluzioni di rete per diversi scenari applicativi.
Autonomia di giudizio
Gli studenti acquisiranno la capacità di autovalutare la propria capacità di identificare il ruolo e la configurazione degli apparati di rete e quindi di identificare le competenze che dovranno acquisire in futuro.
Abilità comunicative
L’approccio didattico e le modalità di accertamento della conoscenza acquisita abitueranno lo studente a comunicare le nozioni e i metodi appresi, nonché a formalizzare i problemi in termini di protocolli utilizzati e relative configurazioni e a discutere le relative soluzioni ad interlocutori specialisti e non specialisti.
Capacità di apprendimento
Gli studenti avranno maturato la capacità di collegare i contenuti appresi durante questo corso con quelli altri corsi dell’area dell’Ingegneria dell’Informazione.

Prerequisiti

Concetti base di reti di telecomunicazioni: architetture di reti, reti LAN, principi di funzionamento della rete Internet.

Contenuti

Ripasso dei concetti base di funzionamento della rete Internet ed approfondimento: modello protocollare della suite TCP/IP, protocolli IPv4, IPv6, TCP, UDP, DNS, DHCP, ARP e dei livelli applicativi. Verrà data particolare importanza ai principi di funzionamento ed alle motivazione che ne hanno giustificato lo sviluppo e la diffusione (6 ore di teoria e 3 di laboratorio)
Routing nelle reti IP: funzionalità del router, principi di instradamento, instradamento statico, algoritmi di instradamento, tabella di instradamento. Protocollo OSPF. Configurazione dei parametri di instradamento (9 ore di teoria e 6 di laboratorio)
Switching: reti LAN virtuali, interconnessione di reti LAN virtuali, protocollo di routing, configurazioni di reti virtuali, cicli chiusi nelle LAN, protocollo spanning tree, reti EtherChannel (12 ore di teoria e 6 di laboratorio)
Sicurezza e gestione: configurazione degli aspetti principali di sicurezza, configurazione dei dispositivi di rete in modalità automatica e operazioni di natting, configurazione delle reti privati e delle Access Control List, attività di network management e troubleshooting e relativi protocolli, principi di virtualizzazione di rete (9 ore di teoria e 9 di laboratorio)

MODULO: DIGITAL MEDIA

(SSD ING-INF/03, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)
 

Obiettivi

Il corso si propone di illustrare e approfondire le principali tecnologie e soluzioni per la rappresentazione e codifica dei media digitali (Digital Media) e loro applicazioni, con particolare riferimento a: algoritmi e strumenti matematici per eseguire l’elaborazione e l’analisi dei segnali digitali, la codifica e decodifica dei segnali multimediali; strumenti di Machine Learning per l’analisi e l’elaborazione del segnale multimediale; sistemi per le comunicazioni multimediali, sfruttando differenti interfacce di input/output come, per esempio, i visori per l’Extended Reality (XR).

Conoscenze e capacità di comprensione
L’obbiettivo del corso è far acquisire allo studente le conoscenze e le capacità di comprensione delle tecniche di elaborazione dei segnali multimediali. Conoscerà i principali sistemi di acquisizione e rappresentazione dei segnali digitali, i principi di funzionamento dei principali standard di codifica e i sistemi di interfacciamento e sviluppo per le comunicazioni XR.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Obiettivo del corso è anche quello di mettere in grado lo studente di applicare le sue conoscenze e capacità di comprensione per: valutare le componenti da utilizzare per creare un sistema di elaborazione di segnali multimediali, analizzare le prestazioni degli algoritmi per l’analisi dei segnali digitali, individuare le principali caratteristiche per eseguire l’analisi degli elementi multimediali, applicare gli strumenti studiati a diverse casistiche relative al mondo multimediale.
Autonomia di giudizio
Le competenze acquisite consentiranno allo studente di applicare gli approcci e le tecnologie ottimali per l’analisi e l’elaborazione dei digital media, di comprendere e gestire strumenti di Intelligenze Artificiali per l’elaborazione dei digital media.
Abilità comunicative
L’approccio didattico e le modalità di accertamento della conoscenza acquisita abitueranno lo studente a comunicare le nozioni e i metodi appresi, analizzare le corrette azioni da eseguire per l’analisi dei contenuti multimediali e a discutere le soluzioni ottimali per la costruzione di framework per l’analisi dei contenuti ed applicazioni multimediali.
Capacità di apprendimento
Tramite il corso gli studenti integreranno le conoscenze acquisite negli altri corsi con riferimento alla programmazione software e all’analisi matematica. Inoltre, lo svolgimento di attività di studio e presentazione in classe di nuovi argomenti attinenti le tematiche del corso darà agli studenti la capacità di integrare in autonomia le conoscenze apprese con il corso con ulteriori argomenti e di sintetizzare tali argomenti al fine di impostare con chiarezza una presentazione alla platea di colleghi sulle recenti tecnologie utilizzate nel campo del digital media.

Prerequisiti

Conoscenze: lo studente deve avere una conoscenza base dei linguaggi di programmazione C e Python. Elementi di base di algebra lineare. Funzioni trigonometriche, esponenziali e logaritmiche e loro proprietà. Equazioni differenziali lineari ordinarie. Integrali. Numeri complessi. Proprietà dei polinomi. Trasformate di Fourier.

Abilità: Calcolo algebrico, matriciale e differenziale. Studio e rappresentazione di funzioni a una e più variabili.

Competenze: Le competenze acquisite nei precedenti insegnamenti propedeutici sono indispensabili alla comprensione, interpretazione e analisi dei singoli componenti di un sistema multimediale

Contenuti

• Introduzione (1 ora, lezione; 1 test di ingresso): presentazione degli obiettivi, dei prerequisiti, dei contenuti, dei metodi didattici, della modalità di verifica dell’apprendimento e del calendario delle lezioni frontali e delle esercitazioni. Test di auto-verifica delle conoscenze preliminari • Acquisizione audio, rappresentazione e memorizzazione (3 ore lezione)
• Tecniche per il miglioramento qualitativo dell’audio (2 ore di lezione; 2 ore di laboratorio) • Acquisizione immagini e video, rappresentazione e memorizzazione, (3 ore lezione) • Codifica lineare, per trasformate e di immagini (8 ore di lezione, 2 ore di laboratorio) • Tecniche per migliorare la qualità dell’immagine (3 ore di lezione, 2 ore di laboratorio) • Elaborazione delle immagini attraverso operatori di matematica morfologica (6 ore di lezione, 2 ore di laboratorio) • Introduzione alle tecniche di analisi delle immagini e dell’audio (5 ore lezione) • Preprocessing dei dati e analisi delle features (4 ore di lezione, 2 ore di laboratorio) • Intelligenza artificiale per elaborazione di immagini, video e audio (5 ore, 2 ore di laboratorio) • Digital media immersivi: realtà virtuale (VR), realtà aumentata (AR) (2 ore di lezione) • Sviluppo di applicazioni immersive (5 ore di laboratorio).

MODULO: LABORATORIO DI DIGITAL MEDIA

(SSD ING-INF/03, 20 ore, 2 CFU, Altre Attività)

Il corso si propone di fornire agli studenti gli strumenti e le nozioni teoriche e pratiche volte alla creazione di un’applicazione per la realtà virtuale (VR). Attraverso le lezioni del corso di studio lo studente sarà in grado di realizzare tramite programmazione in linguaggio C# su motore grafico multipiattaforma Unity, un’applicazione per i più recenti visori per la VR.

Conoscenze e capacità di comprensione
L’obbiettivo del corso è far acquisire allo studente le conoscenze e le capacità di comprensione delle tecniche di sviluppo delle applicazioni VR. Conoscerà il principale motore grafico Unity orientato allo sviluppo gaming e conoscerà le librerie in linguaggio C# per lo sviluppo delle applicazioni per la VR.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Obiettivo del corso è anche quello di mettere in grado lo studente di applicare le sue conoscenze e capacità di comprensione per: valutare le librerie da utilizzare per creare un’applicazione per la VR, analizzare le prestazioni del codice in modo da poterlo eseguire in maniera efficiente sul visore.
Autonomia di giudizio
Le competenze acquisite consentiranno allo studente di applicare gli approcci e le tecnologie ottimali per lo sviluppo dell’applicazione software da eseguire sul visore, di comprendere e gestire le librerie volte a sviluppare il codice sul motore grafico Unity.
Abilità comunicative
L’approccio didattico e le modalità di accertamento della conoscenza acquisita abitueranno lo studente a comunicare le nozioni e i metodi appresi, analizzare le corrette azioni da eseguire per realizzare il codice volto alla realizzazione dell’applicazione VR e a discutere le soluzioni ottimali per lo sviluppo di applicazione che sia efficiente e graficamente adatta al suo scopo.
Capacità di apprendimento
Tramite il corso, gli studenti integreranno le conoscenze acquisite negli altri corsi con riferimento alla programmazione software. Inoltre, lo svolgimento di attività di studio di nuovi argomenti attinenti le tematiche del corso darà agli studenti la capacità di integrare in autonomia le conoscenze apprese con il corso con ulteriori argomenti e di sintetizzare tali argomenti al fine di impostare con chiarezza una presentazione alla platea di colleghi sulle recenti tecnologie utilizzate nel campo dello sviluppo software per le applicazioni VR.

Prerequisiti

Conoscenze: lo studente deve avere una conoscenza adeguata dei linguaggi di programmazione a oggetti e aver seguito e superato il Modulo - Digital Media.
Abilità: Le abilità acquisite da precedenti insegnamenti riguardano la capacità di saper analizzare e implementare le principali tecnologie riguardanti la VR.
Competenze: Le competenze acquisite nei precedenti insegnamenti propedeutici sono indispensabili alla comprensione e implementazione del software.

Contenuti

• Introduzione al motore grafico Unity e al linguaggio C# (1 ora di lezione, 4 ore di esercitazione guidata)

• Interfacciamento del visore con la piattaforma di sviluppo (5 ore di esercitazione guidata)

• Realizzazione dell’applicazione per la VR (10 ore di esercitazione guidata)

MODULO: xG mobile networks

(SSD ING-INF/03, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Il corso di xG Mobile Networks è pensato per fornire agli studenti gli strumenti per poter conoscere e valutare i principali sistemi di telecomunicazione cellulare nel corso della loro evoluzione storica dai sistemi di prima sino alla sesta generazione (6G).

Conoscenza e comprensione
Lo studente, al termine del corso dovrà conoscere e comprendere:
- l’architettura (componenti e funzionalità) delle reti radiomobili;
- i meccanismi di funzionamento dei sistemi di modulazione utilizzati;
- le principali attività svolte per la progettazione e gestione di una rete radiomobile
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente, al termine del corso, dovrà:
- saper analizzare il comportamento di una rete radiomobile
- saper individuare le caratteristiche di una rete radiomobile al fine di progettarne una parte per soddisfare le specifiche.
- saper usare le metodologie configurare correttamente una rete radiomobile in base alle caratteristiche del canale.
- saper applicare gli strumenti ed i criteri per l'analisi delle proprietà delle reti radiomobili.
- saper definire i parametri di una rete radiomobile sulla base di specifiche standard.
- saper progettare sistemi di telecomunicazione digitale avanzati e comprendere le specifiche di progetto richieste per la realizzazione dei reti radiomobili e fornire adeguate soluzioni.
Autonomia di giudizio
Alla fine del corso lo studente conoscerà le principali soluzioni ad oggi esistenti per le reti cellulari in termini di architettura di rete, protocolli, interfacce, procedure e gestione delle risorse radio.
Abilità comunicative: Lo studente, al termine del corso, dovrà essere capace di illustrare in modo organico l’interdipendenza dei diversi moduli che compongono una rete radiomobile, gli scenari di utilizzo e i servizi forniti.
Capacità di apprendimento: L’evoluzione dei dispositivi mobili richiede una elevata capacità di aggiornamento autonomo. Il corso metterà gli studenti in condizioni di poter comprendere autonomamente la documentazione tecnica resa disponibile dalle comunità di produttori di sistemi di telecomunicazione e dalle principali aziende produttrici di software di sviluppo con particolare riferimento ai sistemi a radiofrequenza per reti radiomobili.

Prerequisiti

Lessicali: comprensione e capacità di utilizzo del linguaggio tecnico-scientifico, in particolare riguardo la fisica e la matematica
Informatici: capacità di utilizzo/apprendimento di strumenti e software di base per il calcolo scientifico
Comunicativi: saper presentare concetti ed informazioni in forma orale, scritta e grafica
Organizzativi: saper organizzare le attività nell'arco della giornata e programmare un piano di lavoro/studio a medio termine
Conoscitivi: trasformata di Fourier, teoria dei segnali, teoria della probabilità.
Competenze: capacità di definire il legame tra fenomeni fisici, le loro proprietà e la loro rappresentazione sia matematica che in forma grafica.
 

Contenuti

Cenni di radio propagazione e fading
• Multipath e effetto Doppler.
• Fading “Slow” e “Fast”
• Fading selettivo in frequenza e nel tempo
• Fading di Rayleigh e di Rice

Modulazioni digitali:
• A portante singola ASK, PSK, FSK, QAM, APSK, OQPSK, p/4 QPSK, CPM, MSK, GMSK
• A portante multipla OFDM

Cenni alle tecniche di accesso radio, allocazione di canali radio, tecniche di multiplazione e di accesso al mezzo:
• TDM/TDMA
• FDM/FDMA
• CDM/CDMA
• OFDM/OFDMA

GSM
• Specifiche, architettura.
• Protocollo con particolare attenzione al livello 2 e livello 3 di GSM
• GSM Handover, Location Update, Connection set-up, Data transmission and Rate adaptation
• I canali di GSM
• I servizi del sistema GSM

GPRS/EDGE
• Specifiche ed architettura del sistema
• Il protocollo di GPRS
• La gestione della Qualità di Servizio in GPRS
• I canali GPRS
• EGPRS
• EDGE

UMTS
• Standardizzazione e 3GPP
• Architettura
• L’UTRAN di UMTS
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Introduzione alle reti 6G
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MODULO: TECNOLOGIE PER I COLLEGAMENTI RADIO

(SSD ING-INF/02, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

MODULO:CAMPI ELETTROMAGNETICI E ANTENNE

(SSD ING-INF/02, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Un numero significativo di servizi e sistemi, non solo relativi alle comunicazioni radio e all'ingegneria dell'informazione, basano il loro funzionamento sull'utilizzo di campi elettromagnetici.
Obiettivo generale del corso è pertanto quello di fornire le conoscenze e abilità fondamentali,relative alla "ingegneria dei campi elettromagnetici", necessarie a comprendere ed analizzare quei sistemi e servizi, collegando le proprietà dei campi alle strutture fisiche che li utilizzano, nonché a sviluppare le prime competenze necessarie a progettarli o a integrarli in sistemi più complessi.
Gli obiettivi dettgliati sono:
Conoscenza e capacità di comprensione
Gli allievi dovranno conoscere le proprietà dei campi elettromagnetici e dei principali apparati che li utilizzano e essere in grado di valutare correttamente gli effetti dei fenomeni elettromagnetici sul comportamento degli apparati per l'ICT e, più in generale, degli apparati elettronici.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Grazie al taglio adottato durante il corso, alla fine lo studente avrà sviluppato la capacità di applicare soluzioni standard ai vari casi che possono presentarsi, e sarà capace di costruire un opportuno modello di una situazione fisica, che possa poi essere risolto e interpretare le soluzioni matematiche trovate.
Capacità di apprendimento
Le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di affrontare successivamente, lo studio, l'integrazione e la progettazione di apparati, sistemi e servizi che utilizzano campi elettromagnetici; queste saranno utili anche a chi non si occuperà direttamente di queste attività, in quanto consentirà ai futuri professionisti di interagire in maniera efficiente con i progettisti dei dispositivi elettromagnetici sempre più diffusi in tutti i sistemi elettronici e per l'ICT, nonché in molti sistemi di diagnostica e misura, in particolare in ambito fisico e biomedico.

Prerequisiti

MODULO: TECNOLOGIE PER I COLLEGAMENTI RADIO
Per seguire il corso e superare l'esame si richiede una buona conoscenza degli argomenti di Fisica 2, e di molti argomenti di Matematica 1 e 2 e di Matematica Applicata (in particolare calcolo differenziale e integrale in una e più variabili, algebra e analisi vettoriale, operazioni e funzioni esponenziali di numeri complessi, equazioni differenziali semplici, trasformata di Fourier).
E' inoltre necessaria non solo la conoscenza di argomenti di Elettrotecnica relativi ai fondamenti di teoria dei circuiti, e ai circuiti in alternata ma, in particolare per superare l'esame, anche una buona competenza e abilità negli stessi.

MODULO:CAMPI ELETTROMAGNETICI

Una buona conoscenza e abilità relativa agli argomenti di Tecnologie per i collegamenti radio (e ai suoi prerequisiti) è indispensabile per affrontare lo studio di questo corso.

Contenuti

MODULO: TECNOLOGIE PER I COLLEGAMENTI RADIO
Il corso fornisce le conoscenze di base necessarie alla comprensione, alla analisi ed all'utilizzo di sistemi ed applicazioni che basano il loro funzionamento sui campi elettromagnetici, in particolare alle frequenze radio e delle microonde.
L'articolazione del corso è la seguente.
Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive. Teoremi energetici.
Sorgenti elementari, campo vicino e lontano. Propagazione di onde
Onde piane. Polarizzazione. Propagazione nei mezzi materiali. Incidenza su interfacce piane.
Propagazone in ambienti reali.
Linee di trasmissione ideali. Propagazione di segnali digitali.
Antenne, parametri delle antenne. Comportamento in trasmissione e in ricezione. Radiocollegamenti in spazio libero. Sensori di campo. RFID e NFC.

MODULO:CAMPI ELETTROMAGNETICI E ANTENNE

Il corso fornisce le conoscenze di base necessarie alla comprensione, alla analisi ed all'utilizzo di sistemi ed applicazioni che basano il loro funzionamento sui campi elettromagnetici, in particolare relativi ale comunicazioni radio. Particolare attenzione è rivolta, in alcuni importanti casi applicativi, alle orrelazioni tra le proprietà dei campi (alle frequenza radioe delle microonde) e le strutture fisiche che li supportano.
L'articolazione del corso è la seguente:
Linee di trasmissione reali, microstrisce. Adattamenti. Analisi e progettazione di circuiti in microstriscia.
Teoremi di reciprocità, unicità ed eqivalenza.
Antenne stampate. Antenne filiformi. Antenne piccole. Simulazione di antenne.
Allineamenti. Impedenza mutua. Adattamento di antenne e allineamenti.
Antenne su piani conduttori e nell'ambiente terrrestre.
Sistemi e antenne UltraWideBand
Introduzione ai sistemi radar e GPS

(SSD ING-INF/03, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Il corso ha l’obiettivo di illustrare: le tecnologie e le soluzioni architetturali di cloud networking; modelli e architetture di cloud computing; tecnologie di virtualizzazione e container; sistemi distribuiti per data storage; sistemi distribuiti per data processing.

Conoscenze e capacità di comprensione
Obiettivo dell’insegnamento è far acquisire allo studente conoscenze e capacità di comprensione: delle tecnologie di cloud networking e cloud computing; delle tecnologie di virtualizzazione e container; dei sistemi distribuiti per data storage e data processing.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Obiettivo dell’insegnamento è anche quello di mettere in grado lo studente di applicare le sue conoscenze e capacità di comprensione per: gestione e manipolazione di sistemi e applicazioni di cloud networking e cloud computing; gestione e manipolazione di sistemi virtualizzati e container; gestione e manipolazione di sistemi distribuiti per applicazioni di data storage e data processing.
Autonomia di giudizio
Le competenze acquisite dallo studente lo metteranno in grado di: scegliere e gestire sistemi basati su tecnologie di cloud networking e cloud computing; di gestire tecnologie di virtualizzazione e container; di valutare l’applicabilità delle piattaforme e dei software per la gestione dei sistemi distribuiti per soluzioni di data storage e data processing.
Abilità comunicative
L’approccio didattico e le modalità di accertamento della conoscenza acquisita abitueranno lo studente a comunicare le nozioni e i metodi appresi, nonché a formalizzare i problemi in termini di tecnologie di cloud networking e cloud computing, tecnologie di virtualizzazione e container, soluzioni distribuite di data storage e data processing, architetture e piattaforme utilizzate e relative configurazioni e a discutere le relative soluzioni ad interlocutori specialisti e non specialisti.
Capacità di apprendimento
Tramite il corso gli studenti integreranno le conoscenze acquisite negli altri corsi con riferimento alle architetture di reti di telecomunicazioni e ai protocolli della rete Internet. Inoltre, lo svolgimento di attività di studio e presentazione in classe di nuovi argomenti attinenti alle tematiche del corso darà agli studenti la capacità di integrare in autonomia le conoscenze apprese con il corso con ulteriori argomenti e di sintetizzare tali argomenti al fine di impostare con chiarezza una presentazione alla platea di colleghi.

Prerequisiti

Conoscenze: Lo studente deve avere una conoscenza adeguata delle reti di telecomunicazioni, delle tecnologie di accesso alla rete Internet e dei protocolli della rete Internet. Inoltre, è necessaria la conoscenza dell’inglese tecnico e dei modelli di dati relazionali e architetture DBMS. Non necessarie, ma consigliabili: basi di programmazione Python.
Abilità: Le abilità acquisite da precedenti insegnamenti riguardano la capacità di capire e saper analizzare le architetture base delle reti di telecomunicazioni e i protocolli della rete Internet.
Competenze: Le competenze acquisite nei precedenti insegnamenti propedeutici sono indispensabili alla comprensione, interpretazione, analisi critica e risoluzione architetture di rete e ai sistemi distribuiti.

Contenuti

Tecnologie e soluzioni architetturali per il Cloud networking (6 ore di teoria)
Modelli e architetture per il Cloud Computing (9 ore di teoria e 3 di esercitazione)
Tecnologie di virtualizzazione e container (6 ore di teoria e 6 di esercitazione)
Sistemi distribuiti per data storage (9 ore di teoria e 6 di esercitazione)
Sistemi distribuiti per data processing (9 ore di teoria e 6 di esercitazione)

(SSD ING-INF/04, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi formativi

Questo insegnamento intende presentare i fondamenti per lo studio dei sistemi a tempo discreto e per l'analisi e il progetto di controllori digitali per sistemi dinamici lineari.
Descrittori di Dublino
- Conoscenza e capacità di comprensione relative ai sistemi dinamici digitali, agli strumenti formali usati per descriverli e alle tecniche elementari per la progettazione dei controllori.
- Conoscenza e capacità di comprensione applicate che consentano di risolvere problemi originali di modellazione, analisi e controllo di sistemi dinamici digitali.
- Autonomia di giudizio: gestione della complessità di un sistema dinamico con componenti digitali, astraendo il suo comportamento mediante un modello matematico.
- Abilità comunicative: descrizione formale del comportamento dinamico di un sistema di controllo digitale e di eventuali specifiche.
- Capacità di apprendere: essere in grado di approfondire alcune tematiche relative alla analisi e controllo dei sistemi digitali attraverso la consultazione autonoma di testi e di articoli scientifici.

Prerequisiti
Conoscenza delle proprietà delle serie di funzioni. Trasformata di Fourier e Laplace. Rappresentazione delle funzioni costituite da rapporto di polinomi con radici in campo complesso: diagrammi di Bode e di Nyquist. Soluzione delle equazioni differenziali lineari. Algebra lineare. Proprietà delle matrici e del calcolo matriciale/vettoriale. Calcolo degli autovalori e degli autovettori. Conoscenza delle leggi fondamentali della fisica.
È consigliato il possesso delle competenze fondamentali relativa all'analisi ed al controllo single-loop dei sistemi dinamici lineari a tempo continuo e della loro rappresentazione nel dominio della frequenza.

Contenuti
1 - Introduzione (2h lezione)
2 - Analisi dei sistemi lineari e stazionari a tempo-discreto (4h lezione, 2h esercitazione)
Rappresentazione in variabili di stato e ingresso-uscita, modi, stabilità, risposta al gradino.
3 - Trasformata Z (4h lezione, 2h esercitazione)
Definizione e proprietà, trasformate notevoli, metodi di anti-trasformazione, funzione di trasferimento, filtri.
4 - Sistemi a dati campionati (3h lezione, 2h esercitazione)
Sistemi a dati campionati in presenza di ritardi, zeri e poli dei sistemi a dati campionati.
5- Analisi e sintesi dei sistemi di controllo digitale in tempo continuo (4h lezione, 2h esercitazione)
Campionatore ideale, teorema di Shannon, organo di tenuta di ordine zero (ZOH), sintesi nel continuo e discretizzazione del controllore, metodi di discretizzazione, scelta del periodo di campionamento.
6 - Sintesi nel dominio della variabile complessa z (3h lezione, 2h esercitazione)
Specifiche in z, luogo delle radici, metodo dell'assegnazione del modello, metodo dell'assegnamento dei poli.
7 – Analisi dei sistemi a tempo-discreto nel dominio della frequenza
Diagramma di Bode dei sistemi a tempo discreto. Stabilità dei sistemi in retroazione
8 – Sintesi nel dominio della frequenza
Precisione di un sistema di controllo. Reiezione dei disturbi. Filtri di compensazione in catena diretta.
9 – Proprietà strutturali dei sistemi a tempo-discreto
Calcolo della matrice di trasferimento e della evoluzione libera e forzata dello stato nei sistemi a tempo-discreto. Raggiungibilità e controllabilità. Rilevabilità e osservabilità.
10 – Controllo e stima dello stato
Assegnamento poli mediante retroazione dello stato. Osservatore a tempo discreto.

(SSD ING-INF/07, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi formativi

Il Corso di "Sistemi di misura e strumentazione virtuale" fornisce le conoscenze teoriche e le competenze pratiche per sviluppare sistemi di misura di differente complessità.
In particolare, è prevista la illustrazione dei principi generali, di elementi di dettaglio e di esempi, indispensabili per la traduzione della conoscenza teorica in azioni concrete.
Sono previste esercitazioni in ambiente LabVIEW di diversa complessità.
- Conoscenza e comprensione: Conoscenza e comprensione degli aspetti teorici e applicativi fondamentali dei sistemi di misura.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di comprendere le metodologie di misura di base e di scegliere la strumentazione di misura in base a considerazioni tecniche ed economiche.Capacità di programmare strumenti virtuali base in ambiente LabVIEW
- Autonomia di giudizio: Capacità di interpretare correttamente i risultati forniti da un sistema di misura, sulla base delle caratteristiche dei suoi componenti.
- Abilità comunicative: Capacità di comunicare con gli opportuni termini le informazioni acquisite. Capacità di discutere problemi e soluzioni con interlocutori specialisti e non.
- Capacità di apprendimento: Capacità di apprendimento continuo, mediante la corretta interpretazione di bibliografia tecnica, manuali di costruttori, norme tecniche e di legge.

Prerequisiti

Le propedeuticità obbligatorie sono indicate nel Regolamento didattico del Corso di Studio. Sono richieste in particolare conoscenze dei Corsi di Misure di base.

Contenuti

-Introduzione al corso e ai suoi specifici obiettivi formativi. Descrizione del materiale didattico e delle prove d'esame (2 ore).
-Concetti fondamentali di LabVIEW (30 ore).
-Sistemi di misura (20 ore)
-Laboratorio (8 ore)

(SSD ING-IND/33, 60 ore, 6 CFU, Affine opzionale)

Obiettivi formativi

Il corso si prefigge di fornire i fondamenti del funzionamento, esercizio e pianificazione dei sistemi elettrici con particolare riferimento alla loro gestione intelligente (smart grid). Altresì i contenuti del corso contribuiscono a formare le competenze per valutare l’uso dell’energia elettrica come principale vettore energetico, anche sfruttando competenze trasversali, acquisite dallo studente in altri corsi, con il settore ICT e con l’esigenza di digitalizzazione delle infrastrutture essenziali.
Con riferimento ai descrittori di Dublino gli obiettivi formativi e i risultati attesi del corso sono:
Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente possa raggiungere una conoscenza approfondita e la comprensione degli aspetti teorici relativi alla pianificazione ed alla gestione delle smart grid.
Capacità applicative
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente sia in grado di ideare autonomamente l’architettura di un sistema di gestione intelligente di reti energetiche, con riferimento al paradigma delle smart grid.
Autonomia di giudizio
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente sia in grado autonomamente di valutare e scegliere le soluzioni tecnologiche abilitanti per ottenere obiettivi di gestione intelligente.
Abilità comunicative
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente abbia acquisito un'adeguata proprietà di linguaggio sugli argomenti trattati durante il corso che gli permettano di comunicare informazioni tecniche e discutere problemi e soluzioni, in forma sia orale sia scritta, per la definizione delle scelte progettuali e di pianificazione di una smart grid.
Capacità di apprendere
Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente abbia raggiunto un livello di conoscenza, comprensione e autonomia di giudizio che lo invoglino ad approfondire autonomamente la propria preparazione tutte le volte che sarà necessario nell’avanzamento degli studi e nell’attività lavorativa, mediante la corretta interpretazione della normativa e della bibliografia scientifica di settore.

Prerequisiti

Le propedeuticità obbligatorie sono indicate nel Regolamento del Corso di Studi. Sono necessarie competenze di Fisica 1 e 2, Elettrotecnica/teoria dei circuiti.

Contenuti

Introduzione al corso: i sistemi elettrici per l’energia
Basi sui sistemi elettrici: sistemi di trasmissione, di distribuzione ed utilizzazione dell’energia elettrica. Principali elementi costituenti i sistemi elettrici (trasformatori, generatori, linee e carichi)
Fondamenti su esercizio e funzionamento dei sistemi elettrici (sistemi di controllo e gestione, sistema di protezione, sicurezza ed affidabilità, blackout elettrici).
Evoluzione dei sistemi energetici
Domanda energetica e sistemi energetici. Impianti di produzione dell’energia elettrica convenzionali e alimentati da fonti rinnovabili. Generazione distribuita. L’evoluzione della domanda elettrica. Regole di connessione degli utenti attivi e passivi. Integrazione delle fonti rinnovabili e delle risorse distribuite sulla rete elettrica. Sector coupling ed elettrificazione dei consumi.
Le smart grid
Definizioni. Motivazioni per le smart grid. Architettura delle smart grid. Gestione della domanda. Sistemi di controllo e gestione delle smart grid (sistemi centralizzati, decentralizzati, gerarchici, ecc.). Sistemi di telecomunicazione e di digitalizzazione per smart grid. Sistemi di protezione per le smart grid. Tecnologie abilitanti.
Schemi operativi innovativi per i futuri sistemi elettrici (microreti, comunità energetiche, ecc.).
Pianificazione delle smart grid.
Cenni su economia delle smart grid (regolazione e modelli di mercato).