Materia:Architetture degli elaboratori

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Architetture degli elaboratori

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Aree di riferimento

Area di Ingegneria

Area di Scienze matematiche, fisiche e naturali

Corsi

Questa materia fa parte dei seguenti corsi:
Corso di Ingegneria informatica
Corso di Informatica

Dipartimenti

Questa materia è curata dagli utenti del
Dipartimento: Tecnologie dell'informazione

Presentazione

Uno degli elementi fondamentali che ha permesso ai personal computer di entrare nelle case di tutto il mondo è la sua relativa facilità di utilizzo. L'utente moderno è abituato a lavorare con interfacce user-friendly che mascherano la complessa serie di eventi che ha luogo all'interno del calcolatore. Tuttavia, per comprendere il modo di procedere e le problematiche relative alla costruzione e all'utilizzo di queste macchine, è necessario analizzarne il comportamento più in profondità.

Questa materia si propone di fornire le nozioni di base riguardo alla logica digitale, al linguaggio macchina, alla struttura dei componenti e al loro impiego all'interno di un sistema a microprocessore. Risulta quindi essere una tappa fondamentale per chiunque volesse approfondire gli argomenti legati ad un calcolatore elettronico moderno.

Prerequisiti

Per la comprensione approfondita del corso occorre aver acquisito dimestichezza con le modalità di codifica dei dati e aver appreso i fondamenti di programmazione di alto livello. In particolare sono indispensabili le nozioni riguardanti la codifica binaria ed esadecimale. È consigliata inoltre la conoscenza del linguaggio C che, pur essendo un linguaggio di alto livello, presenta molte caratteristiche che lo accomunano ad un linguaggio Assembly.

Lo studente imparerà a conoscere gli elementi costituenti di un calcolatore elettronico e ne conoscerà sommariamente la composizione fisica e logica. Il corso é molto lungo e complesso, ma al suo termine molte delle problematiche che quotidianamente rallentano il computer non saranno più un mistero per lo studente che saprà non solo descrivere e conoscere al meglio i componenti del proprio computer, ma sarà anche in grado di acquistarne uno adatto alle proprie esigenze di studio/lavoro.

Programma

Introduzione ai calcolatori elettronici
Modello di Von Neumann architecture
Cenni di storia dei calcolatori
Complementi di reti logiche
- Rappresentazioni logiche
- ALU
- RAM
- EPROM
Componenti fisiche di un computer
Architettura dell'hardware
- L'architettura a livelli
- Il Livello 0 (hardware)
- Il Livello 1 (micro-programmazione)
- Il Livello 2 (ISA)
- Il Livello 4 (Assembly)
Linguaggio Assembly
- Architettura del set di istruzioni
  - Architetture Register-Register (DLX) e Memory-Register (IA16 e IA32).
- ISA e Linguaggio Assemby MIPS
La CPU
- Struttura interna di una CPU ad esecuzione sequenziale
  - Controllo e datapath
  - Datapath del DLX
  - Diagramma degli stati dell’unità di controllo del DLX
  - Prestazioni
- Struttura interna di una CPU in pipeline
  - Datapath in pipeline del DLX
  - Dipendenze e alee
  - Stalli e unità di forwarding
  - Prestazioni
La memoria
- Mapping dei chip di memoria e delle periferiche di ingresso/uscita
- Decodifica degli indirizzi
- Decodifica semplificata
- Decodificatori e PAL
- Prestazioni
Gestione dell’input/output
- Polling ed interrupt
- Interfacce per comunicazioni seriali e parallele
Progetto di semplici sistemi basati su CPU IA16
- Cicli di bus
- Generazione del segnale di ready
- Calcolo degli stati di wait

Verifiche d'apprendimento

È possibile, e fortemente consigliato, integrare le lezioni e valutare la propria preparazione attraverso queste esercitazioni. È possibile verificare la conoscenza di un argomento specifico o dell'intero programma.

Questa materia al momento non prevede verifiche d'apprendimento.

Risorse

La Biblioteca del Dipartimento di Informatica contiene risorse utili per approfondire.

Wikibook

Personal computer

Wikipedia

Storia del personal computer