PRESENTAZIONE

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.  

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

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.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La progettazione e realizzazione di un calcolatore digitale richiede di rispettare obiettivi ben definiti in termini di capacità di calcolo, dimensioni, consumi e costi: il calcolatore digitale ospitato in un drone è diverso da quello destinato a un centro di calcolo. L'insegnamento fornisce gli strumenti per comprendere e analizzare le scelte progettuali e implementative che conducono al raggiungimento di questi diversi obiettivi, offrendo allo stesso tempo l'opportunità di applicare le conoscenze acquisite attraverso una serie di esercitazioni pratiche distribuite lungo il semestre. In questo modo, gli studenti proseguono il percorso di formazione sui sistemi elettronici digitali e sulla loro progettazione iniziato nel primo anno, affrontando in particolare gli aspetti legati ai sistemi basati su microprocessori programmabili.

Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:

• descrivere l'architettura di un calcolatore digitale e i suoi livelli di rappresentazione, dal dispositivo fisico al livello architetturale;
• analizzare l'impatto delle scelte progettuali su capacità di calcolo, consumi, dimensioni e costi di un sistema digitale;
• applicare le regole dell'aritmetica binaria alla rappresentazione di numeri interi e reali nei sistemi digitali;
• analizzare l'organizzazione del datapath e dell'unità di controllo di un processore, anche in presenza di pipeline;
• descrivere l'organizzazione gerarchica della memoria in un sistema di calcolo;
• utilizzare un linguaggio di descrizione dell'hardware (VHDL) per progettare e simulare sistemi digitali.

MODALITA' DIDATTICHE

Il percorso formativo si sviluppa lungo due itinerari complementari. Nelle lezioni frontali, alla cui frequenza gli studenti sono invitati, i contenuti dell'insegnamento vengono presentati ed esemplificati, anche attraverso casi di studio relativi ad architetture commerciali. Una serie di esercitazioni pratiche, distribuite lungo il semestre, propone esercizi di progettazione e simulazione di sistemi digitali con strumenti professionali, favorendo la partecipazione attiva di studentesse e studenti e l'applicazione concreta dei concetti teorici, in particolare per quanto riguarda l'utilizzo del VHDL.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali. I contatti del docente e referente di Scuola per la disabilità sono disponibili al seguente link Comitato di Ateneo per l’inclusione delle studentesse e degli studenti con disabilità o con DSA | UniGe | Università di Genova

 

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma è strutturato come segue:

1) Introduzione alla progettazione dei calcolatori digitali: dalla architettura al dispositivo fisico;

2) Il livello tecnologico: il transistor come elemento base per la realizzazione di porte digitali;

3) Definizione e analisi dei parametri fondamentali: capacità 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.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

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

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/9273/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova scritta, che prevede domande a risposta multipla e domande a risposta aperta, con un punteggio massimo di 30/30.

Durante il semestre sono previste due prove intermedie, organizzate sotto forma di esercizi pratici. Il superamento di ciascuna prova intermedia consente di accumulare punti bonus, fino a un massimo di 4, da aggiungere al voto della prova scritta. Questa possibilità è riservata ai primi due tentativi della prova scritta; dal terzo tentativo in poi, il voto finale corrisponde unicamente al risultato della prova scritta.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente DITEN per la disabilità per concordare l’adozione di specifiche modalità e supporti che saranno stabiliti caso per caso, in base al Regolamento dell'Ateneo per l'inclusione e il diritto allo studio delle studentesse e degli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA). 

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

I risultati di apprendimento raggiunti dallo studente vengono accertati in due fasi.

Durante il semestre, attraverso due prove intermedie organizzate sotto forma di esercizi pratici. Lo studente viene valutato in base alla capacità di utilizzare correttamente gli strumenti concettuali introdotti a lezione. In particolare, la prima prova intermedia valuta le competenze acquisite a metà semestre sugli aspetti architetturali del calcolatore digitale, mentre la seconda valuta le competenze acquisite a fine semestre sull'utilizzo del VHDL per la progettazione e simulazione di un sistema elettronico digitale.

A semestre concluso, attraverso la prova scritta, che include domande a risposta multipla e domande a risposta aperta. L'obiettivo è valutare la comprensione degli aspetti teorici e concettuali affrontati durante il semestre e la capacità di descrivere e analizzare l'architettura di un calcolatore digitale. La validazione delle competenze si attua in modo progressivo:

• un gruppo di domande di base verifica l'acquisizione delle conoscenze fondamentali, requisito minimo per il superamento dell'esame (18-22);
• un gruppo di domande di riferimento verifica il livello medio atteso di conoscenze e competenze (23-28);
• un gruppo di domande selezionate evidenzia l'acquisizione di contenuti di livello elevato, elaborati in modo autonomo dallo studente (29-30 e lode).

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento