Nel corso degli ultimi 50 anni i sistemi elettronici programmabili sono stati protagonisti di una incredibile evoluzione. Nel 1960 un computer occupava un'intera stanza; oggi un computer é piccolo, molto piú potente e in grado di consumare molto meno (smartphone e tablet sono un esempio). Questo insegnamento vuole fornire agli studenti le competenze necessarie per capire ed analizzare questa evoluzione tecnologica.
L’insegnamento vuole fornire le conoscenze essenziali per comprendere il funzionamento dei sistemi elettronici basati su microprocessore. Queste tematiche vengono affrontate analizzando gli aspetti architetturali, progettuali e implementativi che caratterizzano le diverse tipologie di processore disponibili sul mercato.
La progettazione e realizzazione di un calcolatore digitale richiede essenzialmente di rispettare obiettivi ben definiti in termini di capacitá di calcolo, dimensioni, consumi e costi. In tal senso, il calcolatore digitale ospitato in un drone é diverso da quello destinato ad un centro di calcolo. Questo insegnamento vuole fornire a studenti e studentesse gli strumenti per comprendere ed analizzare le scelte progettuali e implementative che conducono al raggiungimento dei diversi obiettivi. Allo stesso tempo, si vuole offrire l'opportunitá di applicare le conoscenze acquisite affrontando esempi pratici di progettazione dei sistemi digitali; questo scopo viene perseguito attraverso una serie di esercitazioni distribuite lungo il semestre. Gli studenti avranno quindi modo di proseguire percorso di formazione relativo ai sistemi elettronici digitali e alla loro progettazione iniziato nel primo anno, affrontando specificamente gli aspetti legati ai sistemi basati su microprocessori programmabili.
Al termine del semestre studentesse e studenti saranno in grado di:
- comprendere, descrivere e analizzare l'architettura di un calcolatore digitale;
- utilizzare linguaggi di descrizione dell'hardware (VHDL) per progettare e simulare sistemi digitali.
Il pecorso formativo si sviluppa lungo due itinerari. I contenuti dell'insegnamento sono presentati ed esemplificati nelle lezioni frontali che gli studenti sono invitati a frequentare. Inoltre, una serie di esercitazioni pratiche distribuite lungo il semestre mira a favorire la partecipazione attiva di studentesse e studenti proponendo esercizi di progettazione e simulazione di un sistema elettronico digitale utilizzando strumenti professionali.
Il programma è strutturato come segue: 1) Introduzione alla progettazione dei calcolatori digitali: dalla architettura al dispositivo fisico; 2) Il livello tecnologico: il transitor come elemento base per la realizzazione di porte digitali; 3) Definizione e analisi dei parametri fondamentali: capacitá di calcolo, consumi, costi, dimensioni; 4) Aritmetica nei sistemi digitali: numeri interi e numeri reali; 5) Livello architetturale: analisi delle scelte progettuali e di architetture commerciali; 6) Dalla architettura al processore: datapath e unità di controllo; 7) Pipeline; 8) Organizzazione gerarchica della memoria.
Questo insegnamento, trattando temi di interesse scientifico-tecnologico quali l'evoluzione dell'elettronica e dei microprocessori a supporto della Società e dell'Industria, contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030:
8.2 (Raggiungere standard più alti di produttività economica attraverso la diversificazione, il progresso tecnologico e l’innovazione, anche con particolare attenzione all’alto valore aggiunto e ai settori ad elevata intensità di lavoro)
9.4 (Migliorare entro il 2030 le infrastrutture e riconfigurare in modo sostenibile le industrie, aumentando l’efficienza nell’utilizzo delle risorse e adottando tecnologie e processi industriali più puliti e sani per l’ambiente, facendo sì che tutti gli stati si mettano in azione nel rispetto delle loro rispettive capacità)
9.5 (Aumentare la ricerca scientifica, migliorare le capacità tecnologiche del settore industriale in tutti gli stati – in particolare in quelli in via di sviluppo – nonché incoraggiare le innovazioni e incrementare considerevolmente, entro il 2030, il numero di impiegati per ogni milione di persone, nel settore della ricerca e dello sviluppo e la spesa per la ricerca – sia pubblica che privata – e per lo sviluppo)
materiale messo a disposizione dal docente su Aulaweb
G. Conte, A. Mazzeo, N. Mazzocca, P. Prinetto, Architettura dei Calcolatori, Cittá Studi Edizioni
D.A. Patterson, J.L. Hennessy, Struttura e Progetto dei Calcolatori, Zanichelli
S.L. Harris, D.M. Harris, Sistemi Digital e Architettura dei Calcolatori, Zanichelli
Ricevimento: ricevimento su appuntamento email: paolo.gastaldo@unige.it
RODOLFO ZUNINO (Presidente)
CHRISTIAN GIANOGLIO
EDOARDO RAGUSA
PAOLO GASTALDO (Presidente Supplente)
https://corsi.unige.it/9273/p/studenti-orario
L'esame prevede una prova scritta, che include domande in formato di test a risposta multipla e domande a risposta aperta.
Nel corso del semestre verranno inoltre organizzate prove intermedie con valutazione individuale. Tale valutazione contribuirá a definire il voto finale.
Agli studenti con disturbi specifici di apprendimento (DSA) sarà consentita l’adozione di specifiche modalità e supporti che saranno stabiliti caso per caso in accordo col Delegato dei corsi d’ingegneria nella Commissione per l’inclusione di studenti con disabilità.
I risultati di apprendimento raggiunti dallo studente verranno accertati in due modi
1) Durante il semestre, attraverso le prove intermedie organizzate sotto forma di esercizi pratici da risolvere. Lo studente verrá valutato in base alla capacitá di saper utilizzare correttamente gli strumenti concettuali introdotti a lezione. In particolare:
2) A semestre concluso attraverso la prova d'esame. La prova scritta include domande a test e domande a risposta aperta. L'obiettivo é valutare la comprensione degli aspetti teorici/concettuali affrontati a lezione nel corso del semestre e la capacitá di comprendere, descrivere e analizzare l'architettura di un calcolatore digitale. La validazione delle competenze si attua in modo progressivo:
