Computer Architecture - Teoria (2004/2005)

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Course code
4S00011
Name of lecturer
Franco Fummi
Number of ECTS credits allocated
8
Other available courses
Academic sector
ING-INF/05 - INFORMATION PROCESSING SYSTEMS
Language of instruction
Italian
Location
VERONA
Period
Second four-month term, Third four-month term

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Lesson timetable

Second four-month term
Day Time Type Place Note
Monday 2:30 PM - 4:30 PM practice session Lecture Hall Gino Tessari  
Thursday 9:30 AM - 11:30 AM lesson Lecture Hall Gino Tessari  
Friday 11:30 AM - 1:30 PM lesson Lecture Hall Gino Tessari  
Third four-month term
Day Time Type Place Note
Tuesday 9:30 AM - 11:30 AM lesson Lecture Hall Gino Tessari  
Thursday 9:30 AM - 11:30 AM lesson Lecture Hall Gino Tessari  

Learning outcomes

Il corso si propone di dare allo studente la conoscenza necessaria alla realizzazione in forma digitale di un algoritmo presentando le possibili alternative comprese tra l'utilizzo di un sistema di calcolo automatico general purpose e la costruzione di un dispositivo digitale dedicato. Queste conoscenze costituiscono i prerequisiti necessari alla comprensione dei meccanismi di funzionamento di un sistema informativo e del processo di codifica di un programma a partire da una sua descrizione ad alto livello.

Syllabus

l corso viene svolto in 64 ore di lezione e 24 ore di laboratorio. Le attività pratiche vengono svolte utilizzando le attrezzature hardware e software presenti nei laboratori didattici del Dipartimento.

Fondamenti:
+ Codifica dell'informazione:
- Dall'informazione analogica a quella digitale.
- I sistemi numerici posizionali.
- La codifica alfanumerica.
- La codifica dei numeri relativi.
+ Funzioni Booleane:
- Algebra di commutazione.
- Forme canoniche (mintermini e maxtermini).
- Operatori universali.
+ Aritmetica:
- La codifica dei numeri in virgola mobile (IEEE 754).
- Le operazioni tra numeri in virgola mobile.
- I sommatori ripple-carry e carry-lookahead.
- Moltiplicatori combinatori.
- La struttura di una ALU.
Progettazione digitale:
+ Circuiti combinatori:
- Le porte logiche elementari.
- Componenti logici combinatori.
- Minimizzazione di funzioni mediante Mappe di Karnaugh.
- Algoritmo di Quine-McCluskey.
- Cenni di minimizzazione a piu` livelli.
- Mapping tecnologico.
+ Circuiti sequenziali:
- Definizione.
- Elementi di memoria.
- Macchine a stati finiti.
- Modellazione di circuiti sequenziali mediante FSM.
- Minimizzazione degli stati di una FSM.
- Cenni all'assegnamento delle codifiche degli stati.
+ Circuiti sequenziali con unità di elaborazione:
- Limiti del modello FSM.
- Il modello FSMD.
- La progettazione di una unità di elaborazione.
- Interazione unità di controllo/unità di elaborazione.
L'architettura del calcolatore:
+ Principi di base:
- Il modello di Von Neumann.
- Il modello a macchine virtuali.
- La CPU.
- Le memorie.
- I BUS.
- I dispositivi di I/O.
- Le prestazioni.
+ Il set di istruzioni:
- Modalita` di indirizzamento.
- Il linguaggio assemblatore.
- Operazioni di I/O.
- Procedure.
- Il set di istruzioni Intel 80xx86.
+ L'unità di Elaborazione:
- Fetch/Decodifica/Esecuzione.
- Controllo cablato.
- Prestazioni, organizzazione a BUS multipli.
- Cenni sul controllo microprogrammato.
+ La gerarchia di memoria:
- Principi generali.
- Classificazione delle Memorie.
- Le memorie cache.
- Analisi delle prestazioni.
- La memoria virtuale.
+ Organizzazione dell'input/output:
- Interrupt.
- Accesso diretto alla memoria, l'arbitraggio.
- Interfacce standard di I/O.
- Le periferiche.
+ Dal modello alla realtà:
- Classificazione dei sistemi di elaborazione.
- Gli approcci CISC e RISC.
- Pipelining.
- Intel 80X86.

Reference books
Author Title Publisher Year ISBN Note
V.C. Hamacher, Z.G. Vranesic, S.G. Zaky Introduzione all'Architettura dei Calcolatori (Edizione 1) McGraw-Hill 1997 8838607486
Franco Fummi, Mariagiovanna Sami, Cristina Silvano Progettazione Digitale (Edizione 2) McGraw-Hill 2007 8838663521

Assessment methods and criteria

Le competenze teoriche vengono verificate con una prova scritta scomposta durante il corso in due prove intermedie. Per la verifica delle attività di laboratorio si veda il relativo corso. Il peso del voto di laboratorio incide per un massimo di 4/30 sul voto finale.

Teaching aids

Documents