Il Corso ha lo scopo di illustrare le tecniche e i criteri di progettazione e dimensionamento di sistemi di elaborazione a microprocessore, con particolare riferimento alle conoscenze necessarie per confrontare diversi microprocessori, diverse architetture di memoria, diverse periferiche e diversi schemi di comunicazione tra i componenti del sistema, e per comprendere i concetti di microarchitettura e instruction set e la relazione tra linguaggio macchina e linguaggi ad alto livello.

01. Introduzione:
01.01 Contesto: tendenze tecnologiche e tendenze di mercato.
01.02 Parametri di progetto di un sistema di elaborazione.
01.03 Spazio di progetto e curve di Pareto.
01.04 Stime di parametri e benchmark.
01.05 Elementi di un sistema a microprocessore.

02. Il microprocessore:
02.01 Il microprocessore come componente di un sistema.
02.02 Specifica funzionale: il repertorio delle istruzioni.
02.03 Specifiche parametriche: prestazioni, consumo.
02.04 Ottimizzazioni dinamiche: out-of-order execution, speculazione.
02.05 Laboratorio: Sviluppo di microbenchmark per la caratterizzazione della microarchitettura.

03. La gerarchia di memoria:
03.01 Politiche di gestione della gerarchia di memoria.
03.02 Strategie per aumentare le prestazioni della cache.
03.03 Strategie per aumentare la larghezza di banda della memoria principale.
03.04 Memoria virtuale.
03.05 Laboratorio: Sviluppo di microbenchmark per la caratterizzazione della gerarchia di memoria.

04. Sistemi multiprocessore:
04.01 Tassonomia: memoria condivisa vs. memoria distribuita.
04.02 Comunicazione.
04.03 Consistenza e coerenza delle cache.
04.04 Sincronizzazione.

05. Memoria di massa e I/O:
05.01 Dispositivi di memoria di massa.
05.02 Prestazioni e affidabilità.
05.03 Ridondanza: RAID.
05.04 Dispotivi di memoria non volatile.
05.05 Dispositivi di I/O.

06. Tecniche di codifica per l'ottimizzazione di metriche di progetto:
06.01 Classificazione.
06.02 Codici a rivelazione d'errore.
06.03 Codici a correzione d'errore.
06.04 Codici a basso consumo.
06.05 Tecniche di compressione.

07. Sistemi a basso consumo di potenza:
07.01 Tecniche di riduzione del consumo di potenza.
07.02 Dynamic power management.
07.03 Energy scavenging.

Modalità didattiche

Lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio

Obblighi

Nessuno.

Testi di studio

Hennessy, Patterson, "Computer Architecture: A Quantitative Approach", Morgan Kaufmann, 2001
(Hennessy, Patterson, "Architettura dei Computer: Un Approccio Quantitativo", Jackson Libri, 2001).

Modalità di
accertamento

Prova scritta, tesina individuale e prova orale

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.