ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI E LABORATORIO A - L

9 CFU - 1° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

CORRADO SANTORO - Modulo ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI - INF/01 - 6 CFU
NINO CAULI - Modulo LABORATORIO - INF/01 - 3 CFU

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. Esercitazione su sistema binario e sui sistemi di rappresentazione
2. Esercitazione su analisi e sintesi di funzioni logiche
3. Esercitazione su circuiti sequenziali
4. Esempio di ALU
5. Esercitazione programmi assembly calcolo prodotto scalare e ricerca minimo
6. Esercitazione di programmazione assembly per chiamata a sottoprogramma
7. Esercitazione sulla struttura dei processori RISC e CISC
8. Esercitazione sul pipelining
9. Esercitazione interfacce di I/O
10. 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
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.

Altro materiale didattico

ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
Slide del corso:
- https://www.dmi.unict.it/santoro/index.php?p=15
LABORATORIO
Home page del Docente: https://nigno17.github.io/

Programmazione del corso

ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Finalità e organizzazione dello studio. Macchine da calcolo: cenni storici.	1: 1.7
2	Macchine da calcolo: unità funzionali, architetture	1: 1.0-3, 1.6
3	Strutture algebriche, algebre di Boole.	2
4	Realizzazione di porte logiche, circuiti sequenziali, flip-flop.	1: A.5-6
5	Architetture RISC e CISC, modi d'indirizzamento, esempi di ISA reali.	1: 2.0-4, A2.1-2
6	Tipi e formati di istruzioni, esempi di linguaggi assemblativi reali.	1: 2.8, 2.10.2, A2.4-5
7	Operazioni di I/O, controllo e servizio delle interruzioni.	1: 3.0-2.5, A3.1
8	Software di supporto, linguaggi assemblativi e C, sistema operativo.	1: 4.0-9.2
9	Struttura di base del processore, microarchitetture RISC e CISC.	1: 5.0-4
10	Processori ad alte prestazioni, tecniche predittive, processori superscalari.	1: 6.6-10
11	Dispositivi di memoria principale, DMA, gerarchia delle memorie.	1: 8.0-5
12	Circuiti efficienti per l'aritmetica binaria.	1: 9.2-4, 9.6
LABORATORIO
	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	Esempio di ALU	Capitolo 9 (9.1)
5	Esercitazione programmi assembly calcolo prodotto scalare e ricerca minimo	Capitolo 2 (2.1-2.5, 2.11, App 2.1-2.2(ARM))
6	Esercitazione di programmazione assembly per chiamata a sottoprogramma	Capitolo 2 (2.6-2.10, 2.12-2.13 App 2.3-2.4(ARM))
7	Esercitazione sulla struttura dei processori RISC e CISC	Capitolo 5
8	Esercitazione sul pipelining	Capitolo 6
9	Esercitazione interfacce di I/O	Capitolo 7
10	Esercitazione Circuiti aritmetici	Capitolo 9 (9.1-9.4, 9.6-9.8)

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

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
Home page del Docente: https://nigno17.github.io/

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