COMPUTER ARCHITECTURES-FOUNDATIONS

L'insegnamento ricade tra le attività formative di base del corso di laurea in Informatica.
Il corso enfatizza l'interfaccia tra l'hardware e il software di un elaboratore, e permette di acquisire i fondamenti teorici e le tecniche di base per la progettazione di un elaboratore nelle sue componenti principali: Processore - Input/Output - Memoria.
Permette altresì di approfondire la conoscenza sui livelli macchina/assembler di un calcolatore convenzionale.

Al termine del corso sono previsti i seguenti risultati.

Conoscenza e comprensione. Lo studente:
- Avrà acquisito padronanza della terminologia tecnica specifica.
- Sarà in grado di riconoscere e comprendere le basi teoriche per la progettazione delle componenti principali di un elaboratore.
- Avrà conoscenze sulla rappresentazione dell'informazione numerica e sulle operazioni della logica Booleana.
- Comprenderà la complessità delle moderne architetture degli elaboratori, e la loro influenza sulla progettazione e prestazione del software.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

Lo studente sarà in grado di svolgere esercizi finalizzati ad applicare le conoscenze acquisite nei vari argomenti del corso; in particolare, sulla rappresentazione e conversione di valori numerici interi, sull'implementazione di circuiti logici, sul parallelismo a livello di istruzioni (pipeline), sulla realizzazione dei vari livelli delle gerarchie di memoria.

- Conoscenze base di matematica e logica.

- Organizzazione del calcolatore e livelli di astrazione
- Rappresentazione dell'informazione, aritmetica dei calcolatori, algebra booleana
- Istruzioni macchina: processore MIPS, nozioni di base
- Circuiti combinatori/sequenziali
- Progetto avanzato della CPU e parallelismo a livello di istruzioni: pipeline
- Gerarchie di memoria: cache
- Memoria virtuale
- Input e Output

- David A. Patterson, John L. Hennessy. "Computer Organization and Design MIPS Edition: The Hardware/Software Interface", 6th edition (2020). ISBN: 9780128201091
- Note del docente e del tutor.

L'esame è scritto, dalla durata totale di 2 ore.
L'obiettivo è quello di verificare le conoscenze acquisite durante il corso attraverso quesiti teorici e la risoluzione di esercizi pratici che richiedono di applicare le nozioni apprese.

L'esame è composto da esercizi e domande teoriche a risposta aperta. Il punteggio totale (30 punti) è così suddiviso:
- Esercizio (4 punti): Rappresentazione dell'informazione, circuiti combinatori e sequenziali
- Esercizio (5 punti): Funzionamento della memoria cache
- Esercizio (5 punti): Dipendenze tra istruzioni in CPU con pipeline, performances
- Domande teoriche (16 punti totali) sugli argomenti visti durante il corso.

L'assegnazione della lode è a discrezione del docente.

- Lezioni teoriche
- Esempi ed esercizi pratici svolti dal docente su emulatori
- Esercitazioni

Inglese

scritto