ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI E LABORATORIO A - L

Obiettivi formativi

• ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI

  Conoscenza e capacità di comprensione: acquisire conoscenza e capacità di comprensione dei concetti fondamentali di architettura dei sistemi di calcolo e dei principi metodologici che ne ispirano lo sviluppo, nella prospettiva storica della loro evoluzione;

  Capacità di applicare conoscenza e comprensione: acquisire capacità di risolvere problemi di progetto di sistemi di calcolo, cimentandosi con esercizi proposti a tal fine, e di adoperare, progettare e realizzare strumenti software, quali simulatori ed interpreti, per macchine astratte relative ai livelli più bassi della organizzazione dei sistemi di calcolo.

  Autonomia di giudizio: essere in grado di confrontare e valutare la qualità di soluzioni a problemi di progetto di sistemi di calcolo.

  Abilità comunicative: acquisire abilità comunicativa e proprietà di linguaggio utili alla comunicazione di problematiche inerenti il funzionamento, la progettazione, la realizzazione e la valutazione di sistemi di calcolo, anche con interlocutori non esperti.

  Capacità di apprendimento: sviluppare capacita di adattamento delle proprie conoscenze alla rapida evoluzione della disciplina e di aggiomamento mediante la consultazione di fonti specialistiche del settore.

• LABORATORIO

  Conoscenza e capacità di comprensione: acquisire conoscenza e capacità di comprensione dei concetti fondamentali di architettura dei sistemi di calcolo e dei principi metodologici che ne ispirano lo sviluppo, nella prospettiva storica della loro evoluzione;

  Capacità di applicare conoscenza e comprensione: acquisire capacità di risolvere problemi di progetto di sistemi di calcolo, cimentandosi con esercizi proposti a tal fine, e di adoperare, progettare e realizzare strumenti software, quali simulatori ed interpreti, per macchine astratte relative ai livelli più bassi della organizzazione dei sistemi di calcolo.

  Autonomia di giudizio: essere in grado di confrontare e valutare la qualità di soluzioni a problemi di progetto di sistemi di calcolo.

  Abilità comunicative: acquisire abilità comunicativa e proprietà di linguaggio utili alla comunicazione di problematiche inerenti il funzionamento, la progettazione, la realizzazione e la valutazione di sistemi di calcolo, anche con interlocutori non esperti.

  Capacità di apprendimento: sviluppare capacita di adattamento delle proprie conoscenze alla rapida evoluzione della disciplina e di aggiomamento mediante la consultazione di fonti specialistiche del settore.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI

  • Lezioni frontali

  • Esercitazioni in aula

  • Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

• LABORATORIO
  • Lezioni frontali
  • Esercitazioni in aula

Prerequisiti richiesti

• ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI

  Nessun prerequisito è richiesto.

• LABORATORIO

  Nessun prerequisito è richiesto.

Frequenza lezioni

• ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI

  Per una piena comprensione degli argomenti del corso e delle tecniche presentate, la frequenza delle lezioni e delle esercitazioni è fortemente consigliata.

• LABORATORIO

  Per una piena comprensione degli argomenti del corso e delle tecniche presentate, la frequenza delle lezioni e delle esercitazioni è fortemente consigliata.

Contenuti del corso

• ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
  1. Finalità e organizzazione dello studio. Macchine da calcolo: cenni storici.
  2. Macchine da calcolo: unità funzionali, architetture.
  3. Strutture algebriche, algebre di Boole.
  4. Realizzazione di porte logiche, circuiti sequenziali, flip-flop.
  5. Architetture RISC e CISC, modi d'indirizzamento, esempi di ISA reali.
  6. Tipi e formati di istruzioni, esempi di linguaggi assemblativi reali.
  7. Operazioni di I/O, controllo e servizio delle interruzioni.
  8. Software di supporto, linguaggi assemblativi e C, sistema operativo.
  9. Struttura di base del processore, microarchitetture RISC e CISC.
  10. Processori ad alte prestazioni, tecniche predittive, processori superscalari.
  11. Dispositivi di memoria principale, DMA, gerarchia delle memorie.
  12. Circuiti efficienti per l'aritmetica binaria.
• LABORATORIO
  1. Rappresentazione binaria dei numeri e dell'informazione.
  2. Logica della commutazione, porte logiche
  3. Analisi e sintesi di funzioni logiche.
  4. Registri, componenti di chip di memoria e del processore, ALU.
  5. Linguaggio assemblativo, direttive di assemblatore, pile e sottoprogrammi.
  6. Modi di indirizzamento complessi, esempi di programmi assemblativi.
  7. Gestione di interruzioni ed eccezioni in architetture reali.
  8. Esempi di programmi con integrazione di linguaggi C e assemblativi.
  9. Progetto di microarchitetture, microprogrammazione, pipelining.
  10. Bus e circuiti d'interfaccia, standard d'interconnessione (cenni).
  11. Memorie cache, miglioramento delle prestazioni, memoria secondaria.
  12. Moltiplicazione veloce, aritmetica binaria in virgola mobile (IEEE 754).

Testi di riferimento

• ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
  1. C. Hamacher, Z. Vranesic, S. Zaky & N. Manjikian : Introduzione all'architettura dei calcolatori. Terza edizione, McGraw-Hill Education (Italy), 2013
  2. Note integrative fornite dal docente durante lo sviluppo delle lezioni.
• LABORATORIO
  1. C. Hamacher, Z. Vranesic, S. Zaky & N. Manjikian : Introduzione all'architettura dei calcolatori. Terza edizione, McGraw-Hill Education (Italy), 2013
  2. Note integrative fornite dal docente durante lo sviluppo delle lezioni.

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
  1. prova scritta
  2. colloquio orale di convalida
  3. presentazione e discussione di un progetto (opzionale)

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

• LABORATORIO
  1. prova scritta
  2. colloquio orale di convalida
  3. presentazione e discussione di un progetto (opzionale)

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
  • Conversione binario/decimale, binario/esadecimale, decimale/esadecimale
  • Somma in complemento a 2
  • Analisi di funzioni logiche (da funzione a tabella della verita')
  • Sintesi di funzioni logiche (da tabella della verita' a funzione), mappe di Karnaugh
  • Circuito sommatore binario
  • Allineamento delle word in memoria
  • Instruction-Set Architecture
  • Data Path
  • Pipeline
  • Cache Memory
  • Somma di vettori
  • Ricerca all'interno di un vettore
  • Filtraggio di un vettore
• LABORATORIO
  • Algoritmo della moltiplicazione intera
  • Algoritmo della divisione intera
  • Algoritmo del massimo comun divisore
  • Somma degli elementi di un vettore
  • Ricerca lineare in un vettore
  • Filtraggio degli elementi di un vettore