Materia:Architetture degli elaboratori

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

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

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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.

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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.

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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
  • 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
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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.

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Risorse

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

Wikibook

Wikipedia