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Argomenti dell'insegnamento
- Aritmetica binaria (complemento a due, formato in virgola mobile IEEE 754, problemi con i calcoli in virgola mobile) - Architettura generale del computer (architettura di Von Neumann; CPU; bus; memoria; periferiche) - Architettura del set di istruzioni (architettura CISC vs RISC; istruzioni: movimento dei dati, flusso di controllo, aritmetica/logica; ISA comuni: introduzione a x86, ARM, RISC-V; programmazione assembly). - Architettura della CPU (unità di controllo, registri, ALU; ciclo fetch-decode-execute; pipelining; architettura superscalare; branch prediction; esecuzione fuori ordine; cache). - Memoria e bus (memoria statica e dinamica; bus seriali/paralleli; bus sincroni/asincroni; strategie di arbitraggio dei bus; esempi di bus: PCI, PCIExpress, USB). - Altri argomenti (architetture multiprocessore e multi-core; introduzione alle GPU).

Modalità di insegnamento
Lezioni frontali, esercitazioni e laboratori

Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali sull'organizzazione e l'architettura dei moderni sistemi informatici. Gli studenti acquisiranno innanzitutto le conoscenze di base sulla progettazione e l'implementazione di circuiti logici sequenziali, per poi procedere all'apprendimento dell'organizzazione e della struttura delle moderne CPU. Gli studenti impareranno a interfacciarsi con la CPU al livello più basso possibile attraverso la programmazione Assembly. Vengono introdotte le architetture moderne e comuni, come x86, ARM e RISC-V. Viene fornita una comprensione architetturale di come la CPU interagisce con la memoria principale e le periferiche attraverso il bus di sistema.

Obiettivi formativi e risultati di apprendimento (ulteriori info.)
Conoscenza e comprensione Lo studente sa come sono strutturati e progettati i circuiti digitali sequenziali. Sa come sono strutturate e organizzate le moderne architetture di CPU e sa come scrivere programmi Assembly per almeno un'architettura comune. Applicazione delle conoscenze e della comprensione Lo studente è in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per creare circuiti sequenziali, scrivere programmi Assembly e comprendere come i compromessi nella progettazione dell'architettura della CPU influenzino le prestazioni dei propri programmi. Abilità comunicative Lo studente è in grado di presentare le competenze acquisite con un lessico appropriato all'argomento. Capacità di apprendimento Lo studente è in grado di utilizzare gli strumenti e le tecniche di ragionamento acquisite per ampliare le proprie conoscenze.

Modalità d'esame
Esame scritto, esame orale e progetto di laboratorio. La modalità di esame per studenti non frequentanti è la stessa.

Criteri di valutazione
La valutazione dell'esame scritto, dell'esame orale e del progetto di laboratorio terrà conto della chiarezza espositiva, del livello di comprensione degli argomenti trattati, delle abilità acquisite e della capacità di risoluzione dei problemi.