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CALCOLATORI ELETTRONICI

Attività formativa monodisciplinare

Scheda dell'insegnamento

Codice attività didattica:

703012

Anno accademico di immatricolazione:

2012/2013

Anno accademico di erogazione:

2013/2014

Tipologia di insegnamento:

Caratterizzante

Afferenza:

Corso di Laurea triennale in INGEGNERIA INFORMATICA

Settore disciplinare:

SISTEMI DI ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI (ING-INF/05)

Lingua:

Italiano

Crediti:

Anno di corso:

Docente e Collaboratori:

GIACOMIN Massimiliano Responsabile

Ciclo:

Secondo Semestre

Ore di attivita' frontale:

Ore di studio individuale:

Prerequisiti:

Codifica binaria. Conoscenza di base dell'organizzazione del calcolatore. Elementi di C.

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire agli allievi gli elementi necessari per la comprensione e la valutazione della struttura e dell'organizzazione di un moderno sistema di calcolo. A questo scopo, verranno introdotte per mezzo di esempi reali (MIPS e Intel) le caratteristiche fondamentali dei linguaggi assembler, verranno illustrate le tecniche di specifica e realizzazione del controllo del processore, i concetti fondamentali che riguardano la gerarchia di memoria e le tecniche di gestione dell'Input-Output. Nella trattazione dei suddetti argomenti, verranno inoltre forniti gli elementi che consentono di valutare le prestazioni di un sistema di calcolo.

Contenuti

Linguaggio assemblee e linguaggio macchina.
Reti combinatorie.
Reti sequenziali.
Memorie, registri e connessioni.
Il processore: unità di elaborazione dati e unità di controllo.
Pipelining.
Gerarchia di memoria.

Programma esteso

Introduzione
Il modello di Von Neumann - Tecnologie per la costruzione di processori e memorie
Assembler
ISA - Linguaggio macchina - Linguaggio assembler - Assembler MIPS - Assembler Intel (cenni).
Reti combinatorie
Circuiti e tabelle di verità - Porte logiche - Algebra booleana - Rappresentazioni canoniche e cenni di sintesi mediante PLA e ROM - Esempi: codificatori, decodificatori, multiplexer, sommatore, Unità Logico Aritmetica (ALU)
Macchine sequenziali
Bistabili - Temporizzazione - Automi a stati finiti di Moore e di Mealy - Sintesi di macchine sequenziali
Memorie
Registri e connessioni - Il register file - Tipi di memorie - SRAM - DRAM
Il processore: unità di elaborazione dati e unità di controllo
Implementazione a singolo ciclo (unità di controllo e datapath) - Implementazione multi-ciclo (unità di controllo e datapath) - Microprogrammazione - Eccezioni - Valutazione delle prestazioni
Pipelining
Unità di elaborazione e di controllo con pipeline - Criticità strutturale - Criticità sui dati, stalli e propagazione - Criticità sui salti, salto ritardato, tecniche di predizione statica e dinamica - Valutazione delle prestazioni in presenza di criticità - Cenni alle pipeline avanzate: multiple-issue statico e dinamico
Gerarchia di memoria
Principio di località - Cache (a corrispondenza diretta, set-associativa e a più livelli) - Frequenza di hit/miss - Penalità di miss - Accesso in lettura e scrittura (write-through e write-back) - Prestazioni (tempo medio di accesso alla memoria) - Memoria virtuale (cenni)
Gestione dell'Input/Output (cenni)

Bibliografia consigliata

D.A. Patterson & J.L. Hennessy, "Computer Organization and Design - The Hardware/Software Interface" (4th/ed), Morgan Kaufmann - Elsevier, 2009.
Ed. It. basata sulla terza edizione inglese: "Struttura e progetto dei calcolatori - L'interfaccia Hardware/Software", Zanichelli, 2006.

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in aula.

Metodi di valutazione

Modalita' di verifica dell'apprendimento:

L'esame consiste in una prova scritta, che può essere completata da una prova orale facoltativa.

Valutazione:

Voto Finale

Calendario attività didattiche

Data di inizio del periodo didattico:

Lunedì, 17 Febbraio, 2014

Data di fine del periodo didattico:

Venerdì, 6 Giugno, 2014