OBIETTIVI FORMATIVI:
1. Conoscenza delle caratteristiche di funzionamento dei dispositivi all’interno di un calcolatore elettronico.
2. Conoscenza dell’architettura generale dei sistemi a microprocessore e del legame tra hardware e software
3. Utilizzo delle conoscenze acquisite per formulare ipotesi di progetto nell’ambito di sistemi a microprocessore

OBIETTIVI IN TERMINI DI RISULTATI ATTESI:
Conoscenze:
- La conoscenza dei metodi di analisi e sintesi di circuiti logici consentirà allo studente di orientarsi nello studio di sistemi di elaborazione più complessi, di comprenderne il funzionamento e di discuterne le caratteristiche generali.
- La conoscenza degli elementi che caratterizzano le architetture dei calcolatori elettronici permetterà agli studenti di riconoscerne i principali punti di forza e di maturare consapevolezza nei confronti del funzionamento dei sistemi di elaborazione che vengono utilizzati.
Competenze:
- Le conoscenze acquisite permetteranno allo studente di analizzare e confrontare criticamente le caratteristiche di diversi sistemi a microprocessore, nonché di proporre una scelta tra diverse soluzioni in relazione a uno specifico utilizzo.
- L’utilizzo delle conoscenze acquisite permetterà allo studente di avanzare scelte e ipotesi di progetto riguardanti sistemi di elaborazione a microprocessore, in base a specifiche fornite a priori.


PROGRAMMA DL CORSO (9 moduli):

1. Elementi di Sistemi Digitali Combinatori
Rappresentazione binaria, Porte logiche, Implementazione e minimizzazione di funzioni logiche. Circuiti di indirizzamento. Dispositivi programmabili.
2. Elementi di Sistemi Digitali Sequenziali
Circuiti per la memorizzazione di bit: latch, flip-flop. Registri. Contatori. Macchina a Stati Finiti.
3. Introduzione ai Calcolatori Elettronici
Generalità e cenni storici sui sistemi di calcolo. Calcolatori Elettronici: definizione di datapath e unità di controllo. Istruzioni: esecuzione e legame con l’architettura. Classificazione delle architetture.
4. Architettura dei Calcolatori Elettronici
Architettura e istruzioni: banco registri, registri speciali, Stack. Formato istruzioni, indirizzamenti. Pipeline e ottimizzazione delle prestazioni. Principali indici di valutazione delle prestazioni.
5. Progetto di Calcolatori Elettronici
Progetto a partire dal Set Istruzioni: datapath, ALU, Unità di controllo. Periferiche e loro gestione. Architetture di Bus.
6. Gerarchia di memoria
I principi di località. Gerarchia della memoria. Memorie RAM, SRAM, DRAM. Memoria Cache: definizione, utilizzo e ottimizzazione. Memorie di massa.
7. Il processore Mu0
Generalità. Definizione del Set Istruzioni. Progetto di Datapath, ALU e Unità di Controllo. Configurazione finale e esecuzione delle istruzioni.
8. Microprocessori ARM (Architettura)
Generalità sui processori ARM. Componenti Hardware: memoria, banco registri, ALU, Shifter. Supporto hardware per linguaggi ad alto livello.
9. Microprocessori ARM (Set Istruzioni)
Set Istruzioni ARM: linguaggio macchina e ARM Assembly. Istruzioni di elaborazione, di trasferimento dati, di controllo di flusso. Il Set Istruzioni Thumb.


PROVA D'ESAME:
Prova scritta composta da domande a risposta aperta e/o chiusa.

La prova mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi:
a) lo studente dovrà dimostrare di saper utilizzare i dispositivi logici elementari per implementare funzioni logiche complesse;
b) lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di descrivere l’architettura generale e il funzionamento di base di un calcolatore elettronico;
c) lo studente dovrà dimostrare di conoscere i vari dispositivi che compongono un sistema a microprocessore e le loro interazioni;
d) lo studente dovrà dimostrare di conoscere le principali tecniche di ottimizzazione delle prestazioni e le rispettive ripercussioni sull’architettura di un calcolatore elettronico;
e) lo studente dovrà dimostrare di saper effettuare scelte progettuali nell’ambito dei sistemi a microprocessore sulla base di specifiche fornite.

Per le architetture di calcolatori:
- Giacomo Bucci “Calcolatori Elettronici - Architettura e organizzazione”, McGraw-Hill
- David A. Patterson, John L. Hennessy “Struttura e Progetto dei calcolatori”, Zanichelli

Per le architetture ARM:
- Stephen B. Furber “ARM System-On-Chip Architecture”, Pearson education