SSD

Crediti

ING-INF05

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Obiettivi Formativi

Il corso permette di acquisire i fondamenti teorici e le tecniche per la progettazione di un elaboratore nelle sue componenti principali: Processore – Input/Output – Memoria.
Permette altresì di approfondire la conoscenza sui livelli macchina/assembler di un calcolatore convenzionale.
Vengono inoltre fornite le conoscenze sulle misure e le tecniche usate per valutare le prestazioni di un calcolatore. Il corso enfatizza infine l’interfaccia tra l’hardware e il software di un elaboratore.

Competenze acquisite

Lo studente avrà acquisito padronanza della terminologia tecnica specifica.
Sarà in grado di riconoscere e comprendere le basi teoriche per la progettazione delle componenti principali di un elaboratore.
Avrà conoscenze sulla rappresentazione dell’informazione e sulle misure di valutazione delle prestazioni. Comprenderà la complessità delle moderne architetture degli elaboratori, e la loro influenza sulla progettazione e prestazione del software. Inoltre  sarà in grado di svolgere esercizi finalizzati ad applicare le conoscenze acquisite nei vari argomenti del corso; in particolare, sulla rappresentazione di valori numerici e reali, sulla progettazione logica dei circuiti, sul parallelismo a livello di istruzioni, sulla realizzazione dei vari livelli delle gerarchie di memoria, sulla valutazione delle prestazioni processori e dei sottosistemi di I/O, sulla traduzione in assembly di programmi imperativi ad alto livello, sarà in grado di fare scelte hardware/software applicando i principi della valutazione delle prestazioni.

Programma

FUNZIONAMENTO DEL CALCOLATORE
– Architettura di riferimento. La macchina di Von Neumann. Struttura funzionale delle componenti principali.
– Il linguaggio macchina. Il linguaggio Assembly. Esercizi.
ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE
– Principi di funzionamento dei sistemi elettronici digitali. Codifica digitale delle informazioni. Algebra di commutazione, porte logiche, bistabili. Reti combinatorie e sequenziali.
– I principali componenti dell’architettura del microcalcolatore. Circuiti per la realizzazione delle principali funzioni di memoria. Elementi di memoria (ROM, SRAM, DRAM).
– Architettura delle periferiche di I/O (Input/Output). Tipi e caratteristiche dei dispositivi di I/O. Il bus: struttura e modalità di connessione. La gestione software dell’I/O.
– Il processore: progetto del Data Path. Circuiti per le principali operazioni aritmetiche. Progettazione di un modello di ALU.
– Il processore: progetto del Control Path. Progetto di un’unità di controllo. – – Unità di controllo cablate e microprogrammate.
– Principali direttrici di evoluzione architetturale. Memorie cache. Memoria virtuale. Pipelining.

Testi Consigliati

– David A. Patterson, John L. Hennessy. “Struttura e Progetto dei Calcolatori” Quarta edizione italiana condotta sulla Quinta Edizione americana. Zanichelli, 2015.
– David A. Patterson, John L. Hennessy. “Computer Organization and Design. The hardware/software interface. ARM edition.”. Morgan Kaufmann, 2017.  – – David Money Harris Sarah L. Harris. “Sistemi digitali e architettura dei calcolatori. Progettare con tecnologia ARM”, Trad. di O. Scarabottolo, rev. di N. Scarabottolo, Zanichelli, 2017
– Note del docente

Modalità di Verifica

–         Prova scritta con domande aperte e scelta multipla

–         La durata della prova e di massimo 3 ore

–         La valutazione viene espressa in trentesimi