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Diario delle lezioni ed esercizi del giorno
Questa pagina riporta l'elenco delle lezioni svolte in aula.
Lunedì 3 marzo 2015 (180 min)
- Modalità di esame.
- Panoramica preliminare degli argomenti che verranno trattati nel corso:
- Introduzione al linguaggio C
- Mapping costrutti di alto livello del C su codice x86
- Analisi e ottimizzazione delle prestazioni dei programmi
- Gestione efficiente della memoria
- Programmazione di schede grafiche GPU
- Esempio motivazionale: somma degli elementi di una matrice
- Hello world in C -- differenze con Java
- Nozione di oggetto C∞ come regione di memoria contenente un valore.
- Variabile come esempio tipico di oggetto.
- Anatomia dello spazio logico di un processo: TEXT, DATA, HEAP, STACK
- Tipi primitivi: void, char, short, int, long, long long, float, double, long double.
- Tipi interi con e senza segno.
- Tipi come interpretazione dei byte di un oggetto.
- Introduzione alle funzioni di output: funzione printf∞. Stringhe di formato e specificatori %c, %d, %u, %ld, %lu %f.
Materiale didattico: [
Appunti sul linguaggio C |
Anatomia di un programma in memoria∞]
Giovedì 5 marzo 2015 (90 min)
Materiale didattico: [
Appunti sul linguaggio C |
Esercizi sul linguaggio C (1-4)]
Lunedì 9 marzo 2015 (180 min)
- Aritmetica dei puntatori∞: somma puntatore-intero e differenza di puntatori.
- Uso di v[i] come espressione equivalente a *(v+i).
- Puntatori generici void* e conversioni fra puntatori∞.
- Regole di compatibilità tra puntatori∞
- Tipi array∞:
- LValue che denotano oggetti array sono non modificabili
- Parametri formali di tipo array interpretati come puntatori
- Conversione automatica di una variabile array a un RValue di tipo puntatore
- Esempi: ricerca binaria su array
Materiale didattico: [
Appunti sul linguaggio C |
Esercizi sul linguaggio C (5-16)]
Giovedì 12 marzo 2015 (90 min)
- Panoramica su materiale utile online sul linguaggio C:
- Precedenze e associatività degli operatori
- Stringhe C:
- Rappresentazione in memoria
- Letterali carattere∞ '.' e letterali stringa∞ "..."
- Specificatori di formato %s e %c per la printf
- Esempi:
- definizione funzione per calcolare la lunghezza di una stringa
Materiale didattico: [
Appunti sul linguaggio C |
Esercizi sul linguaggio C (17-24)]
Lunedì 16 marzo 2015 (180 min)
- Array multidimensionali (ISO C90): matrici con ordine row-major∞ e matrici allocate dinamicamente
- Strutture in C:
- costrutto struct: dichiarazione e tag
- accesso ai campi di una struttura:
- assegnazione e passaggio di parametri di oggetti di tipo struct
- esempio: lista collegata
- Dichiarazioni di identificatori di tipo mediante typedef
- Espressioni che denotano tipi
- Puntatori a funzione
- Esempi di funzioni generiche mediante uso di puntatori a funzione
Materiale didattico: [
Appunti sul linguaggio C |
Esercizi sul linguaggio C (25-29)]
Giovedì 19 marzo 2015 (90 min)
- Debugging dell'uso della memoria: il tool valgrind
- Macro e compilazione condizionale in C:
- Definizione di macro senza e con parametri: direttiva #define
- Tranelli nell'uso delle macro: precedenze degli operatori
- Compilazione condizionale: direttive #ifdef, #ifndef, #if, #endif, defined()
- Problema delle inclusioni multiple e soluzione mediante uso di macro
- Modularizzazione di programmi C
- Realizzazione di tipi di dato astratti in C
Materiale didattico: [
Appunti sul linguaggio C |
Esercizi sul linguaggio C]
Lunedì 23 marzo 2015 (180 min)
- Esercizi sul linguaggio C
- Compilazione di programmi in linguaggio assembly:
- Nozione di Instruction Set Architecture (ISA) e Application Binary Interface (ABI)
- Concetti base dell'ISA IA32 (x86):
- tipi di dato primitivi Byte, Word, Double Word, Single Precision, Double Precision, Extende Precision
- registri dati: A, B, C, D, DI, SI, BP, SP
- registri EIP e EFLAGS
Materiale didattico: [
Dispensa didattica corso di Sistemi di Calcolo - Capitolo 4∞]
Mercoledì 25 marzo 2015 (90 min)
- Modi di indirizzamento IA32 (immediato, registro, memoria)
- Sintassi AT&T (GAS)
- Traduzione istruzioni di assegnazione da C a IA32
- Conversione interi con estensione del numero di bit, istruzione MOVS
Materiale didattico: [
Dispensa didattica corso di Sistemi di Calcolo - Capitolo 4∞]
Lunedì 30 marzo 2015 (180 min)
- Traduzione espressioni aritmetico-logiche da C a IA32
- Azzeramento di registri con XOR
- Istruzione LEA (Load Effective Address)
- Registro EFLAGS e codici di condizione ZF, SF, CF, OF
- Suffissi di condizione (e, ne, g, ge, l, le, a, ae, b, be, ecc.)
- Istruzione di confronto CMP
- Traduzione costrutti di selezione da C a IA32
- Esempi: somma di due interi, massimo di due interi
Materiale didattico: [
Dispensa didattica corso di Sistemi di Calcolo - Capitolo 4∞]
Mercoledì 1 aprile 2015 (90 min)
- Traduzione costrutti di iterazione da C a IA32
- Accesso ai parametri passati a una funzione: convenzione System V ABI
- Esempi: somma degli elementi di un array di interi
Materiale didattico: [
Dispensa didattica corso di Sistemi di Calcolo - Capitolo 4∞]
Mercoledì 8 aprile 2015 (90 min)
- Assegnamento condizionale: istruzione CMOV
- Altre istruzioni utili: TEST, MOVZ
- Analisi della documentazione ufficiale Intel per l'ISA IA32 e x86-64
Materiale didattico:
Lunedì 13 aprile 2015 (180 min)
- Esercizi sulla compilazione di programmi da C a IA32
- Tecniche di ottimizzazione dei programmi: logica di calcolo
- Constant propagation
- Constant folding
- Copy propagation
- Common subexpression elimination
- Cortocircuitazione
- Identità algebriche
- Ottimizzazione dimensione struct in C
Materiale didattico: [
Slide lezione 2 corso MIT 6.172∞]
Mercoledì 15 aprile 2015 (90 min)
- Tecniche di ottimizzazione dei programmi: cicli
- Loop-invariant code motion
- Loop fusion
- Loop unrolling
- Sentinelle
Materiale didattico: [
Slide lezione 2 corso MIT 6.172∞]
Lunedì 20 aprile 2015 (180 min)
- Tecniche di ottimizzazione basate su strutture dati:
- Matrici sparse
- Lookup table e metaprogrammazione
- Bit tricks:
- Scambio variabili senza variabile di appoggio mediante xor
- Calcolo del minimo/massimo senza alterare il flusso del controllo (branchless) mediante xor e and
- Calcolo della potenza di due superiore più vicina mediante shift e or con doubling
- Tecniche di ottimizzazione delle funzioni:
- Function inlining
- Tail call
- Tail recursion
- Esempi al calcolatore di ottimizzazioni effettuate dal compilatore gcc
Materiale didattico:
Lunedì 27 aprile 2015 (180 min)
- Packing di bit (stealing)
- Tecniche per sfruttare il parallelismo
- Instruction-level parallelism: pipeline, vettorizzazione
- Task-level parallelism: thread
- Caso di studio: prodotto di matrici
Materiale didattico:
Mercoledì 29 aprile 2015 (90 min)
- Performance profiling tools: gprof
- Legge di Amdahl per programmi sequenziali
Materiale didattico:
Lunedì 4 maggio 2015 (180 min)
- Makefile
- Allocazione dinamica della memoria
Materiale didattico:
Mercoledì 6 maggio 2015 (90 min)
- Allineamento dei blocchi allocati dinamicamente
- Fattore di carico di una struttura dati
- Uso del tool massif per il profiling dell'heap
Materiale didattico:
- Paul R. Wilson, Mark S. Johnstone, Michael Neely, and David Boles: Dynamic Storage Allocation: A Survey and Critical Review. In Proceedings of the 2nd International Workshop on Memory Management (IWMM 95), Kinross, Scotland, LNCS 986, 1995 [scarica pdf, 740 KB∞]:
- [Manuale massif∞]
Lunedì 11 maggio 2015 (180 min)
- Liste di blocchi liberi con classi dimensionali (segregated free lists):
- Liste con classi dimensionali lineari esatte
- Liste con classi dimensionali esponenziali esatte
- Liste con classi dimensionali esponenziali con range
- Splitting e coalescing negli allocatori di memoria: lookup table, boundary tag
- Sistemi di calcolo paralleli [ref∞]:
- Grid, MPP (Massively Parallel Processor), cluster server, SMP (Symmetric Multiprocessing), multi-core
- Tassonomia di Flynn: SISD, SIMD, MISD, MIMD
- Sistemi a memoria distribuita, sistemi a memoria condivisa (SMP, NUMA)
- Sistemi eterogenei e acceleratori (GPU)
Materiale didattico:
- Paul R. Wilson, Mark S. Johnstone, Michael Neely, and David Boles: Dynamic Storage Allocation: A Survey and Critical Review. In Proceedings of the 2nd International Workshop on Memory Management (IWMM 95), Kinross, Scotland, LNCS 986, 1995 [scarica pdf, 740 KB∞]:
- paragrafo 3.1: splitting e coalescing
- paragrafo 3.2: header, allineamento, liste di blocchi, bit stealing, brk, sbrk, boundary tag, lookup table
- paragrafo 3.3: politiche di gestione dei blocchi liberi
- Doug Lea: A Memory Allocator. unix/Mail December, 1996. Hanser Verlag [pagina web∞]
- Ryoji Tsuchiyama, Takashi Nakamura, Takuro Iizuka, Akihiro Asahara, Jeongdo Son, Satoshi Miki. The OpenCL Programming Book. Fixstars, 2012 [Versione OpenCL 1.0 disponibile gratuitamente online∞]
Mercoledì 13 maggio 2015 (90 min)
Lunedì 18 maggio 2015 (180 min)
Mercoledì 20 maggio 2015 (90 min)
- Programmazione OpenCL ed esercizi riepilogativi
[
A.A. 2008-2009 |
A.A. 2009-2010 |
A.A. 2010-2011 |
A.A. 2012-2013 |
A.A. 2013-2014 ]