03716 - CALCOLATORI ELETTRONICI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente dispone del metodo e degli strumenti con cui affrontare con consapevolezza il progetto di semplici sistemi a microprocessore. Lo studente impara ad analizzare e fare la sintesi di reti logiche combinatorie e sequenziali (sincrone e asincrone). Queste conoscenze costituiscono la base per lo studio delle architetture dei moderni calcolatori elettronici, delle quali lo studente ne apprende i principi generali di funzionamento, l'impatto sulle prestazioni, il progetto dell'unità di elaborazione e la mutua relazione esistente tra hardware e software. Al di là dei contenuti specifici, lo studente acquisisce una delle principali abilità che l'industria chiede oggi a un ingegnere dell'informazione, e cioè la capacità di gestire la complessità di un progetto, abituandolo alla pratica dell'astrazione, intesa come attività volta a rappresentare in modo efficace e gerarchico l'essenza del sistema di elaborazione.

Contenuti

• Codifica binaria dell'informazione
• Analisi e sintesi di reti logiche combinatorie, sequenziali asincrone e sequenziali sincrone
• Modello della macchina a stati finiti
• Principi di funzionamento di un calcolatore
• Macchina di Von Neumann
• Modello di esecuzione di un programma
• Indirizzamento della memoria e dei dispositivi di I/O
• Architettura dell'hardware dei calcolatori
• ISA (Instruction Set Architecture)
• Considerazioni generali sui linguaggi macchina
• Architetture R-R (RISC) e Architetture M-R (CISC)
• Misura delle prestazioni di un calcolatore
• Impatto dell'architettura sulla prestazioni
• Struttura interna di una CPU ed implementazione tramite struttura sequenziale (DLX)
• Progetto di sistemi a microprocessore

Testi/Bibliografia

R. Laschi, M. Prandini: "Appunti di Reti Logiche", Esculapio 2007
Hennessy Patterson: "Computer architecture: a quantitative approach" - Morgan Kaufmann pub. Inc., second edition
Giacomo Bucci: ìArchitetture dei calcolatori elettroniciî McGraw-Hill

Metodi didattici

Verranno inizialmente introdotti i principi di funzionamento di un calcolatore. Si seguir‡ in un primo momento un approccio "top-down" volto ad evidenziare le parti fondamentali che costituiscono l'hardware di un calcolatore. Verranno quindi studiate le reti logiche come parti fondamentali dell'hardware del calcolatore, dalle quali seguendo un approccio "bottom-up", si giunger‡ a delineare la struttura interna di una CPU. Infine, si mostrer‡ come la CPU possa interagire con gli altri elementi fondamentali del calcolatore (memoria e dispositivi di I/O) e come il suo funzionamento sia strettamente legato all'architettura del set di istruzioni da essa supportato.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova scritta svolta interamente su EOL

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni verranno supportate da slides e altro materiale reso disponibile dal docente sulla piattaforma Virtuale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Luca Roffia