Slides - UNISA

Architettura degli Elaboratori
a.a. 2016/17
Classe 3: matricole congrue 2 modulo 3
Presentazioni
• Marcella Anselmo
• Info: http://www.di.unisa.it/professori/anselmo/
• Orario ricevimento:
• Lunedì
• Mercoledì
14 – 16
11:30 – 12:30
• Potete anche scrivermi email, ma non dimenticate
nome, cognome, matricola e corso cui vi riferite
• Il mio studio è il n° 57 al 4° piano (ultimo livello) della
Stecca 7 (fra l'aula F8 e la sede di Farmacia).
Pagine del corso
• Pagina personale del corso:
http://www.di.unisa.it/professori/anselmo/archi1617.htm
Troverete: orario lezioni, ricevimento, programma, avvisi generali,
syllabus …
• Piattaforma e-learning:
http://elearning.informatica.unisa.it/el-platform
Troverete: avvisi per chi è iscritto/segue il corso, calendario
aggiornato via via, slides (parziali), esercizi da svolgere, …
non appena un congruo numero di studenti ne avrà accesso.
Gli studenti interessati devono quindi iscriversi al corso quanto
prima procedendo direttamente alla registrazione seguendo le
indicazioni del sistema. Importante: inserite la vostra mail di unisa!
Svolgimento del corso
• Il corso consiste di 10 CFU per un totale di 80 ore di corso, di
cui (ogni ora perduta andrà recuperata):
64 ore di lezione frontale
16 ore di esercitazione
• Orario lezioni
– Lunedì 9 - 11, Aula F8
– Mercoledì 9 - 11, Aula F8
– Giovedì 11- 14, Aula F8
• Inoltre eventuali ore di recupero saranno svolte il Martedì dalle
16 alle 18 in Aula P4 o in Lab P13.
• Ultima lezione prevista: 21 dicembre 2016 (ponte il 31/10?).
Libri di testo
I libri di testo sono:
• [PH] D. A. Patterson , J. L. Hennessy, “Struttura e progetto dei
calcolatori”, IV ed., Zanichelli, 2014 ISBN: 9788808352026
(parte dei primi 5 capitoli e
della Appendice B online)
• [P] F. Preparata, “Introduzione alla organizzazione e
progettazione di un elaboratore elettronico”, Ed. Franco Angeli
2012, ISBN: 9788820474157
Esami (di già? )
• L’esame consiste di una prova scritta e di una orale (cui si accede solo dopo il
superamento di quella scritta).
• Sono inoltre previste due prove intercorso, salvo variazioni, la prima 17
novembre alle ore 12 in aula F8 e la seconda prova 21 dicembre alle ore 9 in
aula F8. Gli studenti che supereranno entrambe le prove potranno sostenere
direttamente la prova orale (o accettare il voto).
• Gli studenti interessati alle prove di esame devono prenotarsi su Esse3 entro il
termine utile (3 giorni lavorativi prima). Ricordo inoltre che è possibile e
doveroso cancellare la propria prenotazione qualora si decida di non
partecipare, per evitare un inutile spreco di risorse.
• Durante lo svolgimento del compito scritto NON è consentito consultare libri,
appunti o altro materiale o fonte di nessun tipo.
• Faremo poi dei brevi test in aula per verifica l’apprendimento degli argomenti
studiati (con bonus finale!)
Date esami
• Prima prova intercorso: giovedì 17 novembre ore 11 Aula F8 (salvo
variazioni)
• Seconda prova intercorso: mercoledì 21 dicembre ore 9 aula F8 (salvo
variazioni)
1. Pre-appello:
10 Gennaio 2017, ore 9, aule P3-P4.
2. Primo appello:
26 Gennaio 2017, ore 12, aule P3-P4.
3. Secondo appello:
10 Febbraio 2017, ore 12, aule P3-P4.
4. Appello straordinario nel periodo 3 – 12 Aprile 2017.
5. Primo appello nel periodo 22 Giugno – 7 Luglio 2017.
6. Secondo appello nel periodo 10 – 28 Luglio 2017.
7. Appello nel periodo 1 - 15 Settembre 2017.
8. Appello straordinario in Novembre 2017.
Cos’è l’informatica?
“L'informatica è la scienza che consente di ordinare,
trattare e trasmettere l’informazione attraverso
l’elaborazione elettronica”
(dizionario Devoto-Oli)
INFORMATICA
mazione
auto
Evitare compiti noiosi e ripetitivi. Necessità sentita da sempre!
L’abaco è il primo strumento usato per i calcoli sin dal XXI
secolo a. C.; la macchina pascalina è del 1642…
Cos’è veramente l’informatica
Evitare compiti noiosi e ripetitivi…
Minor fatica?
• L’informatica è una Scienza, in inglese Computer Science. I
pionieri degli anni 30 erano matematici e fisici (Turing,
Goedel, ….)
• L’ informatica non consiste nello scrivere programmi per un
computer! (non è smanettare…)
• Ci vuole rigore, metodologia, tecnica, matematica etc., ma
anche fantasia e creatività
• Bisogna studiare e si sa: lo studio è fatica! (anche giocare a
calcio, però….)
Minor fatica?
Sistemi Operativi
Programmazione
Algoritmi e Strutture dati
Basi di dati
….
Architettura degli
elaboratori
MATEMATICA
•
•
Questo corso sarà un mattone (!) per la vostra conoscenza del funzionamento e dell’uso
dei computer.
Percorso guidato da esperti: la scuola informatica salernitana ha una lunga tradizione che
risale al corso di Laurea in Scienze dell'Informazione istituito nel 1971 (solo due anni
dopo il primo in Italia a Pisa). Il CdS può contare sull'apporto di oltre 50 docenti, di cui 38
di Informatica. Dipartimento di Informatica primo in Italia (ultima VQR).
Perché studiare (informatica)?
• «Vivere è imparare» [K. Lorenz]
• «Nessun pericolo è paragonabile a quello dell’ignoranza» [R.
Bacone]
• ………
• Esiste correlazione fra livello di istruzione e reddito
• Voi avete grandi potenzialità ADESSO
• L’intelligenza non basta, occorre acquisire nuove informazioni,
metodologia, forma mentis
• La laurea in Informatica a Salerno è un prestigioso titolo a cui
ambire!
• Se ci seguirete, riuscirete ad ottenere il massimo!
Come studiare
• Prerequisiti: Solo tanta voglia di conoscere e imparare! (o
quasi…). Allo studente non è richiesta nessuna particolare
conoscenza informatica. Una buona conoscenza da utente di
personal computer può aiutare nell'inquadramento di alcune
parti del corso.
• Lo svolgimento delle esercitazioni e la frequenza del corso
sono fortemente consigliate.
• Gli studenti devono essere preparati a trascorrere una
congrua quantità di tempo nello studio al di fuori delle lezioni.
1CFU = 25 ore di lavoro = 8 ore di lezione frontale + 17ore di studio
individuale.
• Seguire e studiare tutti i corsi (Programmazione, MD, …)
• Studiare in maniera attiva
Studiare attivamente
• Iscriversi alla piattaforma
• Lezioni: non accettate niente per buono
(nemmeno/soprattutto quello che dico io…;); domande
«stupide» non esistono, ma sono quelle che fanno crescere
• Slides, appunti, ma… libri!
• Esercizi (da soli, a gruppi,…)
• Ricevimento
• Organizzare gli esami dei vari corsi (e prenotarsi in tempo)
Presto e bene!
• Studiare da subito! Superare gli esami di un semestre prima
dell’inizio del prossimo.
• Voi avete grandi potenzialità adesso
• Rispetto per chi (eventualmente) vi supporta gli studi
• Puntare in alto e non perdere mai di vista motivazioni e
obiettivi
• Chi vi potrebbe assumere guarda: titolo di studi, voti, tempi,
capacità di lavorare in gruppo, esperienze all’estero, …
• Confermato anche per l’a.a. 2016/2017: il rimborso integrale
delle tasse per gli studenti che superano tutti gli esami del
loro piano di studi annuale nei tempi previsti
Non siamo più a scuola
Libertà nella organizzazione e nel metodo di studio
Attenzione: arma a doppio taglio!
Maggiore responsabilità da parte vostra
Studiare per voi, per la vostra preparazione, per il
vostro avvenire
Cominciare a studiare: subito!
All’inizio vi prenderemo per mano: test, prove
intercorso, ….
Studiare con Costanza, .. ma anche con Letizia e Gioia!
Un po’ di regole
Ad ogni lezione faremo una pausa di 5/10 minuti (o
due quando faremo 3 ore) durante la quale potete:
sgranchirvi, bere, mangiare, telefonare, controllare le
vostre chat, parlare coi vostri «colleghi» o con me, etc
etc….
QUINDI
Durante la lezione NON farete niente di tutto ciò, ma:
cercate di concentrarvi per seguire la lezione, capire,
porvi e pormi domande, in generale far lavorare il
cervello, eventualmente prendere degli appunti e/o
seguire sul libro
Architettura degli Elaboratori
L’ Architettura (informatica) è l’insieme dei criteri in base
ai quali è progettato e realizzato un sistema informatico.
L’ Elaboratore (o calcolatore, o computer) è una
macchina in grado di eseguire autonomamente
sequenze di operazioni logiche-aritmetiche sui dati in
ingresso (input) e restituire i risultati di tali operazioni
in uscita (output)
Un calcolatore umano
Modello di calcolo
Architettura di Von Neumann
Achitettura Harward
La memoria è suddivisa in:
Memoria dati e
Memoria istruzioni
Il processore (CPU)
Il processore è la parte attiva del calcolatore. Si compone di:
 Datapath / unità di elaborazione dati (il braccio): esegue le
operazioni aritmetiche
 Unità di controllo (la mente): indica al datapath, memoria e
I/O cosa fare (secondo le istruzioni del programma)
Micro fotografia
di un chip
con 4 core
(processori)
Studieremo il processore MIPS
• Un processore vero
• Sarà il nostro esempio di riferimento
per studiare i principi di progettazione
di un processore
Architettura Harward Modificata (Pipeline)
Studieremo UN processore particolare, ma per astrarre
concetti fondamentali della architettura degli elaboratori
Il nostro obiettivo finale
Alla fine del corso saprete come funziona una versione semplificata
del processore MIPS
Come faremo
• Ci arriveremo a piccoli passi costruendo via via
i mattoni necessari
• Useremo diversi livelli di astrazione
Contenuti del corso
Il corso si propone di introdurre l’architettura dei calcolatori ed i principi che
sono alla base della loro progettazione. Verranno presentate struttura e
funzionalità dell’architettura di un calcolatore moderno.
Principali argomenti trattati durante il corso:
1) rappresentazione dell'informazione: - rappresentazione degli interi e
algoritmi di conversione per interi (dec-bin, bin-dec)) - rappresentazione e
aritmetica in complemento a due - rappresentazione in virgola mobile codifica ASCII
2) logica digitale: - algebra booleana - reti combinatorie e ALU - elementi di
memorizzazione: flip-flop, register file e moduli combinatori
3) linguaggio assembler di una macchina RISC
4) implementazione della unità di elaborazione
5) misura delle prestazioni, miglioramento delle prestazioni mediante pipeline
e gerarchie di memoria
Primo passo (dalla prossima lezione…)
Conoscere il linguaggio dei computer
I computer «parlano» in binario:
Spento, acceso (dei circuiti elettrici)
ON, OFF
1,
0
bit = binary digit
Buono studio!
1000010 1110101
1101111 1101110
1101111 0100000
1110011 1110100
1110101 1100100
1101001 1101111
0100001
Ndr: codificato in ASCII
Prossima lezione: lunedì ore 9!