Programma preliminare del corso

Calcolatori Elettronici II

(C.L. Ing. Informatica – gruppo A-L)

A/A 2003/2004

Prof. Bruno Ciciani

1.   Interfaccia tra processore e periferiche

            Tipi e caratteristiche delle periferiche

            Tecniche di interfacciamento dei processori con le unità esterne

                        Busy waiting

                        Polling

                        Interruzione

                        Tecnica di trasferimento dei dati tra memoria e periferiche di tipo

                                   Direct Memory Access

Gestione dell’I/O del “PD32”

                        Istruzioni di I/O

Gestione eventi asincroni

                                   Gestione dell’interrupt

                                   Gestione dell’hold

                        Diagramma di stato del microprogramma

                        Segnali di controllo

                        Temporizzazioni tra PD32 e memoria di lavoro

                        Temporizzazioni tra PD32 e dispositivi di I/O

                        Una possibile organizzazione del microcodice

                        Esempi di microcodice

Dischi magnetici ed architetture RAID

            Bus

                        Tipi di bus: processore-memora, di I/O, generici

                        Bus sincroni e asincroni

                        Arbitraggio del bus

                        Bus standard

2. Metriche di misura delle prestazioni dei sistemi di elaborazione e delle CPU

            Concetto di prestazione (tempo di esecuzione di un programma e throughput)

Clock Per Instruction (CPI)

I MIPS e i loro limiti

            I MFLOPS e i loro limiti

            Analisi del carico e “benchmarks”

            Dai processori CISC ai processori RISC

3. Organizzazione del processore “MIPS” (di tipo RISC)

            Set delle istruzioni

            Formato dell’istruzione

            Architettura nel caso di realizzazione a ciclo singolo

                        Architettura del SCA

                        Organizzazione del SCO

                        Temporizzazioni

            Architettura nel caso di realizzazione a cicli di clock multipli

                        Architettura del SCA

                        Organizzazione del SCO

                        Temporizzazioni

                        Gestione delle eccezioni

            Architettura nel caso di SCA organizzata a pipeline

                        Vantaggi dell’organizzazione pipeline

                        Architettura del SCA

                        Organizzazione del SCO

                        Conflitti di dati e loro controllo

                        Come limitare i conflitti di dati

                        Conflitti di salto condizionato e loro controllo

                        Gestione delle eccezioni

            Considerazioni costo/prestazioni delle tre architetture analizzate

4. Gestione della memoria

            Memorie RAM statiche

            La gerarchia di memoria

            Memoria cache

                        Gestione dei fallimenti di accesso alla cache

                        Organizzazione della memoria principale

                        Bus cache-memoria principale

                        Trasferimento dati in modalità DMA

                        Prestazioni della cache

            Memoria virtuale a paginazione

            Gestione della gerarchia di memoria

                        (a indirizzamento diretto, set-associativa, completamente

                        associativa)

5. Architetture avanzate

            Classificazione di Flynn

            Caratteristiche delle architetture SIMD

            Caratteristiche delle architetture MIMD

            Programmazione dei calcolatori MIMD

            Architetture MIMD a bus singolo

                        Gestione della coerenza delle cache

            Architetture MIMD con strutture di interconnessione

                        Strutture di interconnessione

                                   Architetture

                                   Tecniche di instradamento

                                   Politiche di routing

            Cluster di workstations

Libri consigliati:

Ciciani: Dispense “Complementi sull’architettura del PD32”

Cioffi, Jorno, Villani: Il Processore PD32, Masson

Patterson, Hennessy: Struttura, organizzazione e progetto dei calcolatori, Jackson libri 1999, oppure, Computer Organization & Design: the hardware/software Interface, Second Edition, Morgan Kaufmann Publishers, 1998.

AA.VV: Appunti integrativi