COMPUTER ARCHITECTURE & LABORATORY

9 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

DOCENTE NON ANCORA ASSEGNATO - Modulo COMPUTER ARCHITECTURE - INF/01 - 6 CFU
DOCENTE NON ANCORA ASSEGNATO - Modulo LABORATORY - INF/01 - 3 CFU

Obiettivi formativi

COMPUTER ARCHITECTURE
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.
LABORATORY
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

COMPUTER ARCHITECTURE
- Lezioni frontali
- Esercitazioni in aula
LABORATORY
- Lezioni frontali
- Esercitazioni in aula

Prerequisiti richiesti

COMPUTER ARCHITECTURE
Nessun prerequisito è richiesto.
LABORATORY
Nessun prerequisito è richiesto.

Frequenza lezioni

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

COMPUTER ARCHITECTURE
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).
LABORATORY
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.

Testi di riferimento

COMPUTER ARCHITECTURE
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.
LABORATORY
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.

Altro materiale didattico

COMPUTER ARCHITECTURE
Su Studium
LABORATORY
Su Studium

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

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

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

LABORATORY
Su Studium

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