Fondamenti di Informatica II

Lezioni: unita' didattiche

Unita' didattica 1

La struttura di base dell'hardware e del software di un calcolatore:

- unita' funzionali;

- concetti operativi di base;

- la struttura del bus;

- il software;

- le prestazioni;

- l'elaborazione distribuita.

Riferimenti bibliografici:

Unita' didattica 2

Circuiti logici:

- segnali analogici e valori logici;

- funzioni logiche di base;

- reti combinatorie vs. rete sequenziali;

- sintesi di funzioni logiche con AND, OR e NOT:
 

- prima forma canonica;

- seconda forma canonica;
 

- minimizzazione di espressione logiche:
 
- mediante mappe Karnaugh;

- condizioni di indifferenza;
 

- sintesi con porte NAD e NOR;

- bistabili;

- registri e registri a scorrimento;

- contatori;

- decoder;

- multiplexer;

- dispositivi logici programmabili:
 

- PLA;

- PAL;

- FPGA;
 

- circuiti sequenziali:
 
- esempio di contatore bidirezionale;

- diagrammi temporali;

- reti sincrone: come evitare il problema del transitorio;

- modello di macchina a stati finiti;

- sintesi di macchina a stati finiti;
 

- introduzione a RTL e cenni sul rationale di RTL.

Riferimenti bibliografici:

Unita' didattica 3

Aritmetica:

- rappresentazione dei numeri interi:
 
- modulo e segno;

- in complemento a uno;

- in complemento a due;
 

- addizionatore di numeri positivi;

- sommatori veloci;

- addizione e sottrazione con segno;

- aritmetica e condizioni di salto;

- moltiplicazione di numeri positivi e di numeri con segno;

- moltiplicatore parallelo-parallelo e moltiplicatore parallelo-seriale;

- divisione di numeri positivi;

- rappresentazione dei numeri in virgola mobile;

- operazioni su numeri in virgola mobile;

- ALU a virgola mobile.

Riferimenti bibliografici:

Lavazza, Pezze', Pozzi: Fondamenti di Informatica II, esercizi e temi d'esame risolti, parte II

Unita' didattica 4

Unita' di elaborazione e struttura di un sistema digitale:

- concetti fondamentali;

- CPU a bus singolo;

- fetch di una istruzione;

- svolgimento dell'istruzione (richiami da AS11X) e attivita' interne alla CPU durante l'esecuzione di una istruzione;

- esecuzione di istruzioni di trasferimento da memoria a registri, traferimento tra registri, salto;

- CPU a bus multiplo;

- controllo cablato;

- controllo microprogrammato;

- considerazioni conclusive;

Riferimenti bibliografici:

Pelagatti: Sistemi di elaborazione delle informazioni, capitolo 10, capitolo 13

Unita' didattica 5

La memoria:

- concetti fondamentali;

- memoria RAM;

- memoria ROM;

- velocita', dimensioni e costo;

- memoria cache.

Riferimenti bibliografici:

Unita' didattica 6

Sistemi di comunicazione:

- problemi tecnologici nei bus paralleli;

- arbitraggio: centralizzato, distribuito: daisy-chaining, a linee indipendenti;

- indirizzamento-selezione dello slave;

- trasferimento dei dati: asincrono (non-interlocked, half-interlocke, fully-interlocked) e sincrono;

- cenni alla comunicazione seriale su grandi distanze;

- il sistema di comunicazione interno BUS11X;

- esempi di funzionamento del bus durante l'esecuzione di una istruzione;

- un adattatore per terminale;

- un adattatore DMA.
 

Riferimenti bibliografici:

Unita' didattica 7

RTL (register transfer language):

- progettazione di circuiti complessi mediante linguaggio di descriz. hw: parte operativa+ parte di controllo;

- struttura della parte operativa (RTL);

- struttura della parte di controllo (PC);

- il linguaggio RTL;

- esercizi;

- codice RTL per i moduli di interfacciamento ed arbitraggio del bus.

Riferimenti bibliografici:

Lavazza, Pezze', Pozzi: Fondamenti di Informatica II, esercizi e temi d'esame risolti, parte II

Bolchini, Sciuto: Fondamenti di Informatica II - Progettazione hardware

Unita' didattica 8

Gestione della memoria:

- swapping;

- paginazione;

- segmentazione;

- memoria virtuale.

Riferimenti bibliografici:

Pelagatti: Sistemi di elaborazione delle informazioni, capitolo 9

Unita' didattica 9

File system e device driver:

- il file system;

- la gestione delle periferiche;

- un esempio di gestore di periferiche: la stampante.

Riferimenti bibliografici:

Unita' didattica 10

CPU a pipeline:

Aumento del parallelismo sulla CPU:

Riferimenti bibliografici:

Unita' didattica 11

Reti di calcolatori:

- TCP/IP;

- socket di Unix.

Riferimenti bibliografici:

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