Architettura degli elaboratori

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1 Architettura degli elaboratori Presentazione del corso Maria Luisa Damiani Dipartimento di Informatica Università degli Studi di Milano Ambito Il corso Corsi di Laurea Triennale in: Informatica Musicale, Informatica per la Comunicazione Digitale 6 CFU Orario lezione Lunedi 13:30-15:30, Aula G11 Mercoledi 15:30-17:30, Aula G11 1

2 Obiettivi del corso Comprensione del funzionamento della macchina (computer, elaboratore, calcolatore) che tratta le informazioni in modo automatico Alcune domande: Come vengono eseguite le istruzioni di un programma Quali sono le funzioni di un processore Qual è la struttura interna di un processore. Tipi di computer e loro evoluzione personal computer dispositivi mobili computers embedded servers supercomputer 2

3 Il computer: una semplice astrazione Software applicativo Programmi per l utente finale Software di sistema include: - Sistema operativo - Traduttori: compilatore, assemblatore... Hardware: circuiti digitali e componenti fisici Software Linguaggio macchina: linguaggio che utilizza 2 soli simboli 1 e 0 3

4 Software Linguaggio Assembly: linguaggio espresso in forma simbolica Linguaggio macchina: linguaggio che utilizza 2 soli simboli 1 e 0 Software Linguaggio di programmazione ad alto livello Linguaggio Assembly: linguaggio espresso in forma simbolica Linguaggio macchina: linguaggio che utilizza 2 soli simboli 1 e 0 4

5 Hardware Memoria Programma CPU (processore) Input Output Elaboratore Hardware Memoria CPU Programma Input Output CPU (Central Processing Unit) 5

6 Hardware Memoria CPU Programma Input Output Unità di controllo, unità di elaborazione dati Hardware Memoria CPU Programma Input Output Reti o circuiti logici 6

7 Programma del corso 1. Rappresentazione dell informazione usando l alfabeto binario Numeri naturali, relativi, frazionari, caratteri 2. Circuiti logici Algebra di Bool Circuiti combinatori Circuiti sequenziali 3. Architettura di un elaboratore Architettura del processore MIPS Programmazione in assembly MIPS e in linguaggio macchina Memorie Parte 1 Parte 2 Lezioni e materiale didattico Materiale didattico - Lucidi delle lezioni (per parte 1 e parte 2) si trovano sul sito del corso. - Testi consigliati: M.Morris Mano, C. R. Kime, Reti logiche, Pearson [prima parte] D.A. Patterson, J.L. Hennessy, Struttura e Progetto dei Calcolatori, Zanichelli [Seconda parte] (cap.2 e cap.4) Lezioni ed esercitazioni Il corso non comprende un laboratorio. Tuttavia alcune ore saranno dedicate allo svolgimento di esercizi in aula 7

8 Modalità d esame (a) Prova scritta nei normali appelli (date provvisorie) 13 giugno, 2 luglio, 20 settembre, gennaio/febbraio (b) Prove in itinere: alla fine della prima e della seconda parte. Alla seconda prova viene ammesso chi risulta sufficiente alla prima. Voto finale: media dei risultati parziali Date provvisorie: 15 aprile, 29 maggio NON si possono usare gli appunti o altro materiale durante la prova d esame Calendario provvisorio Feb.27, 2019 March 4, 2019 March 6, 2019 March 11, 2019 March 13, 2019 March March 20, 2019 March 25, 2019 March 27, 2019 April 1, 2019 April 3, 2019 April 8, 2019 April 10, 2019 April 15, 2019 April 17, 2019 April 29, 2019 PROVA INTERMEDIA 1 NOTA May 6, 2019 May 8, 2019 May 13, 2019 May 15, 2019 May 20, 2019 May 22, 2019 May 27, 2019 May 29, 2019 PROVA INTERMEDIA 2 Jun 3, 2019 (?) 8

9 Sito del corso e ricevimento Materiale didattico nella sezione riservata. Credenziali di accesso: nome utente: gis7 passwd: sql07sql Ricevimento: venerdi h14:30-15:30 su appuntamento [email protected] Perché MIPS: breve storia I primi calcolatori elettronici Progetto ENIAC (Univ. Pennsylvania) Primo calcolatore elettronico, operativo durante la seconda guerra mondiale Autori: Eckert e Mauchly, a cui si è aggiunto successivamente Von Neumann 9

10 Breve storia Sviluppi commerciali UNIVAC 1 (1951): primo computer commerciale in US ($1 million). Calcolo scientifico IBM/360 (1964) Applicazioni gestionali Cray - primo supercomputer commerciale (1976) Breve storia Microprocessori e personal computers PC IBM (1981), sistema operativo DOS Apple 1 (1977) (Steve Wozniak) Apple Macintosh 1984 Xerox Alto (1973), primo prototipo di sistema con interfaccia grafica e mouse. Primo mouse brevettato da Doug. Engelbart nel 1967 (Stanford ) 10

11 Breve storia Processori RISC (vs. CISC) RISC modalità di progettazione dei processori per cui le istruzioni sono poche e semplici. La semplicità si traduce in prestazioni più elevate Primi progetti di ricerca: - Il progetto Berkeley RISC inizia nel 1980 sotto la direzione di David Patterson - John L. Hennessy inizia un progetto simile chiamato MIPS alla Stanford University nel Nel 1985 viene rilasciato il primo prodotto dalla società MIPS Technologies Breve storia MIPS usato in sistemi embedded, in console per videogiochi PlayStation e Nintendo. Il processore RISC leader di mercato è ARM. MIPS è ampiamente usato per scopi didattici Patterson e Hennessy ricevono ACM Turing Award nel 2017 For pioneering a systematic, quantitative approach to the design and evaluation of computer architectures with enduring impact on the microprocessor industry. 11