Il Corso ha lo scopo di descrivere l'architettura di base di un calcolatore, di illustrare gli aspetti architetturali che influenzano il nucleo del sistema operativo e di presentare le regole di corrispondenza tra linguaggio assembly e linguaggio ad alto livello.

01. Introduzione:
01.01 Automazione.
01.02 Breve storia del calcolo automatico.

02. Codifica delle informazioni:
02.01 Il problema della codifica digitale.
02.02 Rappresentazione digitale di insiemi numerici e aritmetica binaria.
02.03 Rappresentazione digitale di insiemi non numerici e segnali.
02.04 Codici ridondanti a rivelazione e a correzione d'errore.

03. Reti logiche:
03.01 Porte logiche e reti di interruttori, algebra di Boole, reti logiche.
03.02 Sintesi di reti logiche combinatorie.
03.03 Reti logiche sequenziali.
03.04 Progettazione di circuiti logici a livello gate.
03.05 Sistemi digitali.
03.06 Laboratorio: progetto e simulazione di reti logiche con TkGate.

04. Sistemi a microprocessore:
04.01 Il modello di Von Neumann.
04.02 Il repertorio delle istruzioni e la classificazione delle architetture.

05. L'architettura interna della CPU:
05.01 Pipelining e prestazioni.
05.02 Architettura di riferimento: DLX.
05.03 Conflitti e stalli.
05.04 Laboratorio: simulazione della pipeline del DLX con WinDLX.

06. Ottimizzazione delle prestazioni di un microprocessore:
06.01 Ottimizzazione statica del codice.
06.02 Laboratorio: esempi di ottimizzazione statica.
06.03 Parallelismo: Microprocessori multiple-issue.
06.04 Ottimizzazione dinamica: esecuzione fuori ordine e speculazione.
06.05 Laboratorio: sviluppo e impiego di benchmark

07. La memoria:
07.01 Dispositivi di memoria volatili: RAM statiche e dinamiche.
07.02 Dispositivi di memoria non volatili: ROM, Flash, HD.
07.03 La gerarchia di memoria: caching e memoria virtuale.

08. La comunicazione:
08.01 I bus e i dispositivi di I/O.
08.02 Le interruzioni e il DMA.

Non vi sono propedeuticita' obbligatorie.

Modalità didattiche

Lezioni frontali in aula e in laboratorio.

Obblighi

Nessuno.

Testi di studio

Hennessy, Patterson, "Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface", 3rd edition, Elsevier (Morgan Kauffman Series), 2006.
Hennessy, Patterson, "Struttura e progetto dei calcolatori: L'interfaccia hardware-software", Zanichelli, 2006.

Modalità di
accertamento

Prova scritta, progetto individuale e prova orale facoltativa.

La prova scritta puo' essere sostenuta anche prima di presentare la relazione del progetto individuale. Il progetto individuale deve essere presentato oralmente dopo aver predisposto una relazione scritta.

La prova scritta e il progetto individuale sono valutati in trentesimi. La media dei due voti costituisce il voto di ammissione all'orale (facoltativo). L'esito dell'orale incide per + o - 5 punti sul voto finale.

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.

Il corso è erogato anche avvalendosi di strumenti di e-learning per permetterne la frequenza a studenti lavoratori.