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

ORGANIZZAZIONE DELLA DIDATTICA
DIDATTICA EROGATIVA
N. 72 VIDEOLEZIONI ON-LINE (N.9 UNITA’ DIDATTICHE - DELLA DURATA DI DUE ORE PER OGNI CFU)

DIDATTICA INTERATTIVA
N. 2 LEZIONI INTERATTIVE PER CFU
N. 5 DISCUSSIONI TEMATICHE SUL FORUM DIDATTICO (TOPIC) E N. 2 POST PER CFU COME DAL LINEE GUIDA SULLA DIDATTICA DEL PQA
N. 2 E-TIVITY OGNI 5 CFU
N. 2 TEST PER OGNI CFU CON 8 DOMANDE A RISPOSTA MULTIPLA

PROGRAMMA DEL CORSO:
Modulo 1. Elementi di Sistemi Digitali Combinatori
Porte logiche, Implementazione e minimizzazione di funzioni logiche. Circuiti di indirizzamento. Dispositivi programmabili
Modulo 2. Elementi di Sistemi Digitali Sequenziali
Circuiti per la memorizzazione di bit: latch, flip-flop. Registri contatori. Macchina a Stati Finiti.
Modulo 3. Introduzione ai Calcolatori Elettronici
Definizione di datapath e unità di controllo. Istruzioni e legame con l’architettura. Classificazione delle architetture.
Modulo 4. Architettura dei Calcolatori Elettronici
Architettura e istruzioni: registri speciali, Stack. Pipeline e ottimizzazione delle prestazioni. Principali indici di valutazione delle prestazioni.
Modulo 5. Progetto di Calcolatori Elettronici
Progetto a partire dal Set Istruzioni: datapath, ALU, Unità di controllo. Periferiche e loro gestione. Architetture di Bus.
Modulo 6. Gerarchia di memoria
I principi di località. Gerarchia della memoria: memoria RAM, memoria Cache, utilizzo e ottimizzazione. Memoria di massa.
Modulo 7. Il processore Mu0
Generalità. Il Set Istruzioni. Progetto di Datapath, ALU e Unità di Controllo. Configurazione finale.
Modulo 8. Microprocessori ARM (Architettura)
Generalità sui processori ARM. Componenti Hardware: memoria, banco registri, ALU, Shifter. Supporto hardware per linguaggi ad alto livello.
Modulo 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.


MODALITA' DI VERIFICA
Il grado di apprendimento degli studenti è monitorato costantemente attraverso gli strumenti e le metodologie di verifica.
In particolare, al fine di rendere fattibile la verifica e la certificazione degli esiti formativi il docente ed il tutor terranno conto del:
1. tracciamento automatico delle attività formative da parte del sistema - reporting;
2. il monitoraggio didattico e tecnico (a livello di quantità e qualità delle interazioni, di rispetto delle scadenze didattiche, di consegna degli elaborati previsti, ecc.).
3. le verifiche di tipo formativo in itinere, anche per l'autovalutazione (p. es. test multiple choice, vero/falso, sequenza di domande con diversa difficoltà, simulazioni, mappe concettuali, elaborati, progetti di gruppo, ecc.);
4. l'esame finale di profitto, nel corso del quale si tiene conto e si valorizza il lavoro svolto in rete (attività svolte a distanza, quantità e qualità delle interazioni on line, ecc.).
La valutazione, in questo quadro, tiene conto di più aspetti:
a. il risultato di un certo numero di prove intermedie (test on line, sviluppo di elaborati, ecc.);
b. la qualità e quantità della partecipazione alle attività on line (frequenza e qualità degli interventi monitorabili attraverso la piattaforma);
c. i risultati della prova finale.

Pertanto i dati raccolti saranno oggetto di valutazione da parte del docente per l'attività di valutazione dello studente.
L’accesso all’esame è subordinato al riconoscimento di frequenza, che verrà attestato con l'apposito certificato al momento della prenotazione dell'esame, che attesterà lo svolgimento delle attività didattiche di verifica in itinere e al livello del lavoro svolto nelle varie esercitazioni.

MODALITA' DI VALUTAZIONE E OBIETTIVI DELLA PROVA FINALE
L'esame consisterà in una prova scritta e la votazione sarà espressa in 30/30.

L'esame di profitto viene svolto in forma scritta. Lo studente riceverà dalla commissione almeno tre domande sugli argomenti descritti nel programma del Corso.
L’esame mira a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici. In particolare:
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, anche attraverso la programmazione a basso livello;
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.

In riferimento alla valutazione, verrà assegnato e indicato nel testo d’esame il punteggio massimo per ogni quesito.
La valutazione terrà inoltre conto della partecipazione degli/delle studenti alle attività interattive, con particolare riferimento alle e-tivity, dove la loro corretta esecuzione potrà aggiungere un massimo di due punti sul punteggio finale.
Ai fini del superamento dell’esame è richiesto un punteggio minimo pari a 18/30 punti.
La lode verrà assegnata nel caso in cui lo studente acquisisca il punteggio massimo assegnato a tutte le domande e che abbia partecipato alle attività di didattica interattiva.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO
Conoscenze e capacità di comprensione:
● 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 al fine di applicare conoscenza e comprensione:
● 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.

PREREQUISITI
Per affrontare in maniera proficua lo studio del corso, si consiglia di aver superato l'esame del corso di Fondamenti di Informatica.

RICEVIMENTO
In presenza: Lunedi 12:00-13:00
On-line: Venerdì 18:30-19:30

• David A. Patterson, John L. Hennessy “Struttura e Progetto dei calcolatori”, Zanichelli (Testo consigliato)
• Stephen B. Furber “ARM System-On-Chip Architecture”, Pearson education (per la parte di architettura ARM)
• Giacomo Bucci “Calcolatori Elettronici - Architettura e organizzazione”, McGraw-Hill (Testo complementare)