ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI E LABORATORIO F - NModulo ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
Anno accademico 2024/2025 - Docente: Massimo Orazio SPATARisultati di apprendimento attesi
- ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
Conoscenza e capacità di comprensione: acquisire conoscenza e capacità di comprensione dei concetti fondamentali delle principali architetture hardware 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 progettazione 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.
Capacità di apprendimento: sviluppare la capacita di capire le caratteristiche innovative e migliorative dell'hardware futuro.
- 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, esempi e esercizi svolti 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 richiesto.
- LABORATORIO
Nessun prerequisito è richiesto.
Frequenza lezioni
Per una piena comprensione degli argomenti del corso e delle tecniche presentate, la frequenza delle lezioni e delle esercitazioni è obbligatoria.
Per una piena comprensione degli argomenti del corso e delle tecniche presentate, la frequenza delle lezioni e delle esercitazioni è obbligatoria.
Contenuti del corso
- ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
- Finalità e organizzazione dello studio. Macchine da calcolo: cenni storici.
- Macchine da calcolo: unità funzionali, architetture.
- Strutture algebriche, algebre di Boole.
- Realizzazione di porte logiche, circuiti sequenziali, flip-flop.
- Architetture RISC e CISC, modi d'indirizzamento, esempi di ISA reali.
- Tipi e formati di istruzioni, esempi di linguaggi assemblativi reali.
- Operazioni di I/O, controllo e servizio delle interruzioni.
- Software di supporto, linguaggi assemblativi e C, sistema operativo.
- Struttura di base del processore, microarchitetture RISC e CISC.
- Processori ad alte prestazioni, tecniche predittive, processori superscalari.
- Dispositivi di memoria principale, DMA, gerarchia delle memorie, memoria cache.
- Circuiti efficienti per l'aritmetica binaria.
- LABORATORIO
- Esercitazione su sistema binario e sui sistemi di rappresentazione
- Esercitazione su analisi e sintesi di funzioni logiche
- Esercitazione su circuiti sequenziali
- Esempio di ALU
- Esercitazione programmi assembly calcolo prodotto scalare e ricerca minimo
- Esercitazione di programmazione assembly per chiamata a sottoprogramma
- Esercitazione sulla struttura dei processori RISC e CISC
- Esercitazione sul pipelining
- Esercitazione interfacce di I/O
- Esercitazione Circuiti aritmetici
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.
Testi di riferimento
- ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
C. Hamacher, Z. Vranesic, S. Zaky & N. Manjikian : Introduzione all'architettura dei calcolatori. Terza edizione, McGraw-Hill Education (Italy), 2013
- LABORATORIO
- C. Hamacher, Z. Vranesic, S. Zaky & N. Manjikian : Introduzione all'architettura dei calcolatori. Terza edizione, McGraw-Hill Education (Italy), 2013
- Note integrative fornite dal docente durante lo sviluppo delle lezioni.
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Esercitazione su sistema binario e sui sistemi di rappresentazione | Capitolo 1 (1.4-1.5) |
2 | Esercitazione su analisi e sintesi di funzioni logiche | Appendice A (A.1-A4) |
3 | Esercitazione su circuiti sequenziali | Appendice A (A.5-A.10) |
4 | Esercitazione programmi assembly calcolo prodotto scalare e ricerca minimo | Capitolo 2 (2.1-2.5, 2.11, App 2.1-2.2(ARM)) |
5 | Esercitazione di programmazione assembly per chiamata a sottoprogramma | Capitolo 2 (2.6-2.10, 2.12-2.13 App 2.3-2.4(ARM)) |
6 | Esercitazione sulla struttura dei processori RISC | Capitolo 5 |
7 | Esercitazione sul pipelining | Capitolo 6 |
8 | Esercitazione interfacce di I/O | Capitolo 7 |
9 | Esercitazione circuiti aritmetici | Capitolo 9 (9.1-9.4, 9.6-9.8) |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
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Prova scritta e colloquio orale.
Opzionale lo svolgimento e la presentazione di un progetto.La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
- LABORATORIO
- prova scritta
- colloquio orale di convalida
- presentazione e discussione di un progetto (opzionale)
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
La prova è strutturata in modo che ad ogni studente sia attribuito un voto secondo il seguente schema:
- Non approvato: lo studente non ha acquisito i concetti di base e non è in grado di rispondere ad almeno il 60% delle domande né di svolgere gli esercizi..
- 18-23: lo studente dimostra una padronanza minima dei concetti di base, le sue capacità di collegamento dei contenuti sono modeste, riesce a risolvere semplici esercizi.
- 24-27: lo studente dimostra una buona padronanza dei contenuti del corso, le sue capacità di collegamento dei contenuti sono buone, risolve gli esercizi con pochi errori.
- 28-30 e lode: lo studente ha acquisito tutti i contenuti del corso ed è in grado di padroneggiarli compiutamente e di collegarli con spirito critico; risolve gli esercizi in modo completo e senza errori.
Informazioni per studenti con Disabilità e/o DSA
A garanzia delle pari opportunità gli studenti interessati possono richiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze di ciascuno. Per ulteriori informazioni rivolgersi al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del DMI.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
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Conversioni di numeri in basi decimale, binario e esadecimale
Sintesi di funzioni logiche
Tabelle di verità di porte logiche
Istruzioni assembly, e programmi elementari
Esecuzione di istruzioni assembly tramite percorso dati
Organizzazione della memoria cache
Esecuzione in pipeline e problematiche
- LABORATORIO
Home page del Docente: https://nigno17.github.io/