OBIETTIVI FORMATIVI

Fornire una visione complessiva dei moderni sistemi di elaborazione e del loro funzionamento, identificando i livelli principali della loro organizzazione interna e presentando per ciascuno di tali livelli le problematiche tipiche e le tecniche di base che sottendono le soluzioni utilizzate nella pratica. Introduzione dei principali codici per la rappresentazione delle informazioni in un sistema e delle loro caratteristiche; introduzione dei livelli di macchina convenzionale, di architettura a trasferimento tra registri e di microprogrammazione; introduzione alla programmazione in codice macchina e in linguaggio assembler; cenni alla struttura di un processore moderno con gerarchia di memorie cache. Introduzione alla strutturazione del nucleo di un sistema operativo (virtualizzazione della memoria, gestione delle interruzioni e struttura del nucleo di sicurezza).

MODALITA' DIDATTICHE

Mista: In aggiunta alle lezioni e laboratori negli orari previsti, sono assegnati esercizi di laboratorio da svolgere autonomamente tramite Aulaweb volti a integrare lo studio teorico con applicazioni pratiche.

A causa delle incertezze relative all'evoluzione dell'emergenza sanitaria tutt'ora in corso, parte delle attivita` didattiche e degli esami potrebbero dover essere svolte a distanza per via telematica, pur nella piena consapevolezza della maggiore efficacia didattica delle attivita` in presenza.

PROGRAMMA/CONTENUTO

l corso si articola in quattro parti. Nella prima parte si introducono i concetti fondamentali relativi alla codifica binaria delle informazioni e alla logica circuitale (circuiti combinatori e sequenziali) per la realizzazione delle principali componenti a livello hardware. Nella seconda parte si introduce il modello computazione della cosiddetta Macchina di Von Neumann, con una panoramica della evoluzione tecnologica dalla meta` degli anni '50 del secolo scorso ad oggi, introducendo in particolare i concetti di efficienza, virtualizzazione e di sicurezza, sia a livello hardware che a livello di nucleo del sistema operativo (interruzioni, trap, MMU, protocolli per Bus, trasferimenti DMA, memorie cache, etc.). La terza parte e` dedicata specificamente allo studio delle architetture RISC, introducendo i concetti fondamentali di pipeline, insiemi di istruzioni di tipo Load/Store e ottimizzazioni del codice introdotte da un compilatore, e prendendo come riferimento un processore open-source della famiglia ARM.
La quarta e ultima parte introduce le nozioni principali utili ad affrontare le tematiche dei sistemi operativi, con particolare riferimento ai sistemi POSIX, quali System Call, Buffer per la gestione dei dispositivi di ingresso e uscita, rappresentazione e gestione dell'avanzamento del tempo (clock a livello hardware e software), programmazione sotto interruzione, tecniche di virtualizzazione, sinergia tra hardware firmware e software di base, ecc.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

 Verranno fornite dal docente mediante Aulaweb dispense, manuali e programmi di simulazione.