Insegnamento ARCHITETTURA DEGLI ELABORATORI

Corso
Informatica
Codice insegnamento
20009205
Curriculum
Comune a tutti i curricula
Docente
Alfredo Navarra
Docenti
  • Alfredo Navarra
Ore
  • 42 ore - Alfredo Navarra
CFU
6
Regolamento
Coorte 2022
Erogato
2022/23
Attività
Caratterizzante
Ambito
Discipline informatiche
Settore
INF/01
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento
ITALIANO
Contenuti
Richiami sulla codifica dei numeri: rappresentazione posizionale; modulo e segno; complemento a due; Addizionatore: somma; sottrazione; moltiplicazione; divisione; Numeri in virgola mobile: addizione; moltiplicazione; standard IEEE 754 a 16 bit; Automi Cellulari: cenni sul Game of Life. Scintillae e sistemi di computazione; Livelli di Astrazione: Livello Funzionale, RTL. Micro-operazioni. Controllo elaboratore. Ciclo di macchina. L'elaboratore PDP8: livello registri, livello funzionale, unità di controllo, linguaggio Assembly. Memoria Cache; Tecnica del Pipelining.
Testi di riferimento
1. F. Barsi: Architettura degli elaboratori, parte seconda: struttura dei sistemi. Margiacchi-Galeno

2. C. Hamacher, Z. Vranesic, S. Zaky, Naraig Manjikian: Introduzione all'architettura dei calcolatori III edizione. McGraw-Hill
Obiettivi formativi
Conoscenza e comprensione delle caratteristiche di base di un elaboratore elettronico, incluso la programmazione di basso livello
Prerequisiti
Elementi di logica e algebra di Boole
Metodi didattici
Lezioni frontali
Esercitazioni
Seminari
Modalità di verifica dell'apprendimento
prova scritta
Programma esteso
La rappresentazione dell'Informazione nell'elaboratore. Rappresentazioni dei numeri. Posizionale semplice. Modulo e segno. Complemento alla base. Complemento alla base diminuita. Rappresentazioni numeri frazionari. Rappresentazione in virgola mobile standard (half-precision). Binarie. Ottali esadecimali. BCD. Conversioni tra le basi e operazioni nelle varie rappresentazioni. Caratteri ASCI. Somma, sottrazione, moltiplicazione e divisione dei numeri binari, in complemento a due e in virgola mobile.

Cenni sugli automi cellulari: The game of life; Scintillae. Applicazioni degli automi cellulari nell'architettura degli elaboratori.

Componenti di un elaboratore e loro funzionalita'. Unità di Ingresso/Uscita. Unità di Memoria. Unità Aritmetico-Logica. Unità di Controllo. Livelli di Astrazione. Livello Funzionale, RTL. Micro-operazioni. Trasferimenti tra registri e possibili circuiti. Trasferimenti con memoria. Micro-operazioni aritmetiche e logiche. Controllo elaboratore. Ciclo di macchina.

Esempio di architettura RISC: l'elaboratore PDP8. Interpretazione dell'informazione. Codifica delle istruzioni. Cicli di fetch, indirizzamento indiretto, execute.
Set di istruzioni del PDP8 e corrispondenti cicli di execute. Pseudo istruzioni e Commenti. Metodi di indirizzamento. Programmazione Assembly. Cenni sull'architettura x86

La memoria Cache. Principi di località Spaziale e Temporale. Eventi di Miss e di Hit. Metodi di Indirizzamento. Algoritmi di Sostituzione. Tecniche di ottimizzazione della memoria cache. Programmazione Cache-friendly.

Metodologia del Pipelining. Approccio a 2 e 4 stadi. Analisi delle Prestazioni. Categorie di Conflitti. Tecniche di Ottimizzazione delle pipeline.
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