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Docente
FABIO ROLI (Tit.)
GIAN LUCA MARCIALIS
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/75]  INGEGNERIA BIOMEDICA [75/00 - Ord. 2017]  PERCORSO COMUNE 6 60
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/10 - Ord. 2016]  ELETTRICA 6 60
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/20 - Ord. 2016]  ELETTRONICA 6 60
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/30 - Ord. 2016]  INFORMATICA 6 60

Obiettivi

Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente conoscerà i principali concetti sulle moderne architetture dei calcolatori e ne comprenderà il funzionamento basilare. Conoscerà i principali concetti del linguaggio macchina e del linguaggio assembly MIPS.

Capacità di applicare la conoscenza e capacità di comprensione: lo studente sarà capace di risolvere elementari esercizi di progetto e/o dimensionamento di semplici reti logiche (combinatorie e sequenziali) e dei principali componenti dell'architettura di un moderno calcolatore. Sarà in grado di analizzare, e quindi comprendere, il funzionamento di semplici reti logiche (combinatorie e sequenziali) e dei principali componenti dell'architettura di un calcolatore. Sarà in grado di leggere e scrivere semplici programmi in linguaggio assembly MIPS.

Autonomia di giudizio: dato un problema di progetto e/o dimensionamento di semplici reti logiche (combinatorie e sequenziali) e dei principali componenti dell'architettura di un moderno calcolatore, lo studente sarà in grado tra le diverse soluzioni architetturali apprese di individuare autonomamente quella più adatta. Sarà in grado di verificare la correttezza sintattica e semantica di semplici programmi in linguaggio assembly MIPS.

Abilità comunicative: lo studente avrà la padronanza della terminologia di base sulle architetture dei calcolatori.

Capacità di apprendere autonomamente: lo studente sarà in grado di approfondire autonomamente le conoscenze sulle architetture di un moderno calcolatore ed i linguaggi macchina utilizzati.

Prerequisiti

Conoscenze richieste per l'ammissione al corso di studi senza debiti formativi. Si tratta di esame del primo anno impartito in modo integrato con il corso di Elementi di Informatica.

Contenuti

Concetti base sui calcolatori elettronici. Architettura e organizzazione. Struttura e Funzione. Struttura di un calcolatore. Breve storia dei calcolatori. Misura delle prestazioni. (1,5 ore)
Funzionamento della macchina di Von Neumann: memoria centrale, bus, CPU, input/output. Esecuzione dei programmi (2 ore)
Fondamenti di Reti Logiche. Algebra Booleana. Definizione ed elementi di base. Porte logiche. Funzioni booleane. Reti combinatorie. Analisi e sintesi di reti combinatorie. Esempi di reti combinatorie. Reti sequenziali sincrone. Elementi di memoria e sincronizzazione. Analisi e sintesi di reti sequenziali sincrone. Esempi di reti sequenziali sincrone. (12 ore, di cui 6 di esercitazione)
L’unità di memoria di un calcolatore. Concetti generali. Caratteristiche di un sistema di memoria. Gerarchia di memoria. Memorie interne. Memoria Cache. Memorie esterne. Codici a correzione d’errore (Hamming).(13 ore, di cui 6 di esercitazione)
L’unità centrale di elaborazione: istruzioni macchina. Principali elementi di un’istruzione di macchina. Ciclo di esecuzione di un’istruzione. Formato delle istruzioni. Classi di istruzioni. Operandi. Indirizzamento degli operandi. La “pipeline”. Temporizzazione della pipeline. Speed-up. (5 ore, di cui 2 di esercitazione)
Il linguaggio assembly. Introduzione al linguaggio Assembly: il MIPS. Le operazioni fondamentali: add, sub. Le istruzioni di memorizzazione: lw, sw. Salti condizionati e incondizionati: beq, bne, j. Salti a sottoprogrammi: jal, jr. Salvataggio e ripristino del contesto con tecnica “callee save” e “caller save”. (13,5, di cui 7 di esercitazione ore)
Unità centrale di elaborazione: aritmetica dei calcolatori. L’unità aritmetico-logica (ALU). Rappresentazione dei numeri interi. Aritmetica dei numeri interi. Rappresentazione in virgola mobile. Aritmetica in virgola mobile. Hardware della ALU. (6 ore, di cui 3 di esercitazione)
Unità di ingresso uscita. Concetti generali. Periferiche. Modulo di I/O. I/O da programma. I/O con interruzioni. Direct Memory Access (DMA). Processori I/O. Interfacciamento. (7 ore, di cui 3 di esercitazione).

Metodi Didattici

Il corso è strutturato in:
Lezioni frontali di illustrazione degli argomenti teorici con esemplificazione mediante esercizi: 33 ore
Esercitazioni: 27 ore
Tutoraggio: mediamente 30 ore durante il corso.

Verifica dell'apprendimento

Emergenza Covid-19: Modalità in vigore per la prova d’esame online: si veda il sito https://unica.it/static/resources/cms/documents/CalcolatoriModalitEsamionline.pdf
Modalità per la prova d’esame in presenza (saranno di nuovo in vigore al termine dell'emergenza Covid-19)
La verifica ha l''obiettivo di accertare il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento attesi mediante una prova scritta composta di 4 o 5 esercizi, con punteggi variabili fra 4 e 12 trentesimi, in cui ciascuno degli esercizi è relativo ad uno degli obiettivi di apprendimento attesi.
La prova scritta è obbligatoria ed è sostenibile durante i normali appelli di esame oppure mediante due prove intermedie in corso di semestre.
La prova orale è facoltativa se il voto della prova scritta è maggiore od uguale a 21/30. Nel caso in cui si sostenga la prova orale: voto finale = 70% prova scritta, 30% prova orale.

Testi

Patterson A.D., Hennessy J., “Struttura, organizzazione e progetto dei calcolatori elettronici”, Jackson Libri, Collana Università, 2000 (ISBN: 8825615175)
Tanenbaum A., “Architettura dei computer: un approccio strutturato – quarta edizione”, UTET Libreria, 2000 (ISBN: 8877505931).

Altre Informazioni

Sul sito web del corso sono disponibili tutte le trasparenze e il materiale utilizzato a lezione.

Altre Informazioni

Sul sito web del corso sono disponibili tutte le trasparenze e il materiale utilizzato a lezione e i testi d'esame.

Questionario e social

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