Calcolatori Elettronici
(Ingegneria delle Telecomunicazioni)
Prof. Silvio Salza
Programma svolto nell’a.a. 2001 - 2002
¯ Evoluzione dei sistemi di elaborazione.
Struttura a livelli dell’organizzazione hardware e software del sistema di elaborazione – Evoluzione storica
dei sistemi di elaborazione – Generazioni di sistemi di elaborazione – Dalla macchina di Babbage al Personal
Computer – Leggi di Moore e di Nathan – Tipologie di computer – La famiglie Intel – Java e la Java Virtual
Machine
¯ Struttura del sistema di elaborazione.
Il processore e la sua organizzazione interna – Esecuzione ed interpretazione delle istruzioni – Il ciclo fetchdecode-execute – Architetture CISC E RISC – Forme di parallelismo, pipelining, architetture superscalari,
architetture multiprocessore. – La memoria centrale, organizzazione interna, ordinamento dei dati – Codici
a rilevazione e correzione di errore – Gerarchie di memoria, memorie cache – Dischi magnetici, dischi IDE,
EIDE e SCSI – Dischi RAID – Dischi ottici, CD ROM e DVD – Monitors e Diplay Flat-Panel – Terminali a
mappa di caratteri e di bit – Stampanti ink-jet e laser – Tastiere e mouse – Modem e linee ISDN – Codifica di
caratteri, codici ASCII e UNICODE.
¯ Sistemi di numerazione binaria.
Numeri e numerali – Rappresentazioni a precisione finita – Sistemi di numerazione posizionale – Conversioni
di base, binario, decimale esadecimale – Rappresentazione degli interi negativi, notazioni in complemento a
uno e a due, in eccesso ¾ e relative conversioni – Addizioni e moltiplicazioni fra interi – Rappresentazioni in
virgola mobile, overflow, underflow – Addizioni e moltiplicazioni in virgola mobile – Lo standard IEEE 754,
numeri denormalizzati – Errore assoluto e relativo
¯ Logica digitale, memorie, microprocessori e bus.
Richiami sull’algebra booleana, porte logiche – Circuiti logici di base: multiplexer, decodificatori, comparatori,
PLA – I circuiti dell’Unità Aritmetico Logica, latch, flip-flop, registri, shifter, addizionatori – La memoria
centrale e la sua organizzazione interna, RAM statiche e dinamiche, ROM, EPROM, memorie flash – Chip
di memoria e schede di memoria, SIMM e DIMM – Bus sincroni ed asincroni – Arbitraggio centralizzato e
decentralizzato – Controllori di interruzioni – Il microprocessore Pentium II – Il bus ISA del PCI/AT – Il bus
PCI, segnali, transazioni, arbitraggio – Il bus USB, specifiche e struttura dei frame – Chip di I/O
¯ Microrchitetture, cache e pipeline.
La microarchitettura, il cammino dei dati – Ciclo di esecuzione delle microistruzioni – Accesso alla memoria –
Formato delle microistruzioni – La sezione di controllo – Memorie cache, memorie associative pure, a mappa
diretta, associative ad insiemi – Gestione della cache in lettura e scrittura – Pipeline e architetture superscalari –
Gestione dei salti, previsione statica e dinamica – Esecuzione in-order – Esecuzione out-of-order – Esecuzione
speculativa – Microachitettura del Pentium II, unità di fetch-decode, dispatch e retire
¯ Il livello delle istruzioni macchina.
Registri, Program Status Word e modello della memoria – Il livello ISA del Pentium II – Formato delle istruzioni
– Espansione dei codici operativi – Formato delle istruzioni nel Pentium II – Modalità di indirizzamento – Indirizzamento a stack – Ortogonalità – Gestione dell’I/O, I/O programmato, con interruzioni e DMA – Repertorio
di istruzioni del Pentium II – Chiamate di procedura e passaggio dei parametri, gestione dello stack frame –
Gestione delle trap e delle interruzioni
¯ Struttura e funzioni del sistema operativo.
Il sistema operativo come interfaccia utente e gestore delle risorse – Virtualizzazione delle risorse – La memoria
virtuale, traduzione degli indirizzi, tavola delle pagine – Paginazione a richiesta, politiche di rimpiazzamento
– Località spaziale e temporale – Memoria virtuale e multiprogrammazione, il controllo del thrashing – Segmentazione, motivazioni, vantaggi, problemi, frammentazione – I/O virtuale, il file system – File sequenziali e
ad accesso casuale, indici hash e ISAM – Gestione del disco, lista libera e bitmap – File allocation table, FAT
16 e FAT 32 – Partizionamento di dischi – Organizzazione delle directory in NTFS – Stati di un processo, la
gestione della CPU, discipline di scheduling, round-robin.
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¯ Traduzione e collegamento di programmi.
Linguaggi ad alto livello e linguaggi asseblativi, costi di sviluppo ed efficienza del software – Traduzione ed
interpretazione – Compiti del linker, struttura dei moduli oggetto, gestione dei riferimenti esterni, rilocazione –
Linking dinamico – Dynamic Link Libraries (DLL)
¯ Programmazione in C.
Nelle esercitazioni è stato illustrato il linguaggio C, evidenziando gli aspetti relativi alle operazioni di input/output, alla manipolazione di stringhe, alla gestione di puntatori, alla gestione dei file ed alla allocazione
dinamica della memoria.
RIFERIMENTI
– A.S. Tanembaum, Structured Computer Organization, 4th Ed., Prentice Hall 1999 (disponibile anche nella traduzione
italiana).
– Darnell-Margolis, C Manuale di Programmazione, Mc Graw Hill 1996.
– Materiale distribuito dal docente.
Materiale didattico in formato elettronico Testi e soluzioni di esercizi di esame ed altro materiale didattico sono
disponibili ai seguenti indirizzi:
http://www.dis.uniroma1.it/˜salza/calcolatori.htm
http://www.dis.uniroma1.it/˜santucci/didattica.html
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