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Architettura degli elaboratori I

Titolo insegnamento in inglese: Computer Architecture I

Lingua Italiano

Insegnamento: Architettura degli elaboratori I

Anno di corso: I

CFU: 6

SSD: INF/01

Ore di lezione: 48

Semestre: 1

Modulo:  Modulo A 

Codice: 01570-26363

Obiettivi formativi:

Conoscere e applicare le principali codifiche digitali dei dati. Saper interpretare e manipolare espressioni dell’algebra di Boole. Saper tradurre un’espressione booleana in circuito combinatorio e viceversa. Saper minimizzare espressioni booleane usando teoremi dell’algebra o mappe di Karnaugh. Conoscere le macchine di Moore e Mealy e la loro implementazione come circuiti sequenziali. Conoscere la struttura dei principali circuiti logico-aritmetici e delle ALU.

Contenuti:

Cenni storici sulle macchine calcolatrici.

Rappresentazioni digitale dei dati: numeri interi e frazionari, caratteri. Operazioni aritmetiche e overflow.

L’algebra di Boole, assiomi e teoremi fondamentali.

Funzioni booleane, circuiti combinatori e porte logiche.

Minimizzazione tramite teoremi o mappe di Karnaugh.

Multiplexer e decoder. Elementi di timing: tempo di contaminazione e di propagazione.

Circuiti sequenziali: latch SR, latch D, flip-flop D, flip-flop T. Memorie level-sensitive e edge-triggered.

Macchine di Mealy e Moore: analisi e sintesi.

Addizionatori: half-adder, full-adder, ripple-carry e carry look-ahead.

Struttura di una ALU con quattro operazioni di base.

Shifter, rotatori, contatori e shift register.

Banchi di memorie e di registri. Tecnologie SRAM, DRAM e ROM. Array logici e PLA.

Prerequisiti: Conoscenze di algebra elementare, Insiemi numerici, Insiemistica, Logica elementare

Modalità didattiche: Lezioni frontali.

Materiale didattico: 

  • D. Harris e S. Harris. Digital Design and Computer Architecture: ARM Edition. Morgan Kaufmann 2015

  • Inoltre, trasparenze delle lezioni

Modalità di esame:

L'esame si articola in prova

Scritta e orale

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In caso di prova scritta i quesiti sono

A risposta multipla

 

 

A risposta libera

 

 

Esercizi numerici

 

Altro

 

 

Docente (canale A-G): Sauro Luigi 

Docente (canale H-Z): Faella Marco 

 

 

Titolo insegnamento in inglese: Computer Architecture I

Lingua italiano

Insegnamento: Architettura degli elaboratori I

Anno di corso: I

CFU: 6

SSD: INF/01

Ore di lezione: 48

Semestre: 1

Modulo:  Modulo B

Codice: 01570-26365

Obiettivi formativi:

Applicare le conoscenze di elettronica digitale acquisite nel modulo A allo sviluppo di una architettura di microprocessore basata sul paradigma ARM. Approfondire le tecniche di elaborazione basate su pipeline. Esaminare le principali architetture di memoria, introducendo il concetto di caching e memoria virtuale. Fornire metodi quantitativi per valutare l’incremento di prestazioni ottenibile con diversi schemi di cache e di virtualizzazione degli indirizzi.

Programmazione in linguaggio assembly di un processore ARM.

Progettazione e simulazione di building block di base del datapath di una CPU ARM.

Contenuti:

L’architettura ARM: elementi hardware, formato istruzione, architettura interna, tecniche di programmazione assembly;

Introduzione alle memorie cache: analisi generale e trattazione dettagliata delle principali architetture oggi utilizzate: indirizzamento diretto, set associativo, completamente associativo. Analisi delle prestazioni di sistemi con cache.

Introduzione al concetto di memoria virtuale. Trattazione degli elementi hardware/software presenti in un sistema basato su memoria virtuale (MMU, TLB, cenni ai sistemi operativi).

Introduzione a strumenti per la progettazione e programmazione di circuiti digitali.

Attività di laboratorio: progettazione e simulazione di building block semplici del datapath di una CPU ARM. Introduzione alla programmazione assembly di un processore ARM.

Banchi di memorie e di registri. Tecnologie SRAM, DRAM e ROM. Array logici e PLA.

Prerequisiti: Conoscenze di algebra elementare, Insiemi numerici, Insiemistica, Logica elementare

Modalità didattiche: Lezioni frontali.

Materiale didattico: 

  • D. Harris e S. Harris. Digital Design and Computer Architecture: ARM Edition. Morgan Kaufmann 2015.

Modalità di esame:

L'esame si articola in prova

Scritta e orale

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In caso di prova scritta i quesiti sono

A risposta multipla

 

 

A risposta libera

 

 

Esercizi numerici

 

Altro

 

 

Docente (canale A-G): Riccio Daniel

DanielDocente (canale H-Z): Aloisio Alberto