Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

OBIETTIVI FORMATIVI:

Un utilizzo efficiente e sicuro dei moderni sistemi informatici richiede che i professionisti di ciascuna area delle tecnologie dell'informazione abbiano una vasta comprensione del funzionamento dell'hardware, del software e della loro interazione. In questo modo è possibile comprendere quali siano le modalità con cui viene supportato il calcolo computerizzato, quali sono i possibili colli di bottiglia prestazionali, così come quali sono i possibili rischi da un punto di vista di sicurezza nello sviluppo delle applicazioni. All'interno del corso di Calcolatori Elettronici verranno progettati da un punto di vista circuitale alcune varianti di un semplice processore che verrà poi utilizzato per sviluppare alcune applicazioni utilizzando il suo linguaggio assembly. Verranno inoltre realizzate semplici interfacce hardware/software per consentire la connessione di periferiche all'architettura realizzata durante il corso. Allo stesso tempo, lo studio del linguaggio C mostrerà quali sono le implicazioni, spesso legate ai compilatori, nella generazione del codice macchina che viene eseguito dai processori. In questo modo verranno esplorati vari livelli di astrazione che permettono l'esecuzione delle applicazioni sui moderni elaboratori e ne verranno discusse le implicazioni sulla sicurezza.

Con riferimento alle linee guida riportate nel documento "ACM/IEEE- CS- Computer Science (Curricula 2013)" (www.acm.org/education/CS203-final-report.pdf), il corso contribuisce a coprire le seguenti aree e relativi obiettivi:
- AR (Architecture and Organization): Logica Digitale e sistemi Digitali; Rappresentazione dei dati a Livello Macchina; Organizzazione della Macchina a livello hardware; Architettura ed Organizzazione del sottosistema di Memoria; Sottosistema di ingresso/uscita ed interfacce di comunicazione; Organizzazione Funzionale; Miglioramento della performance (predizione dei salti e limitazione dei conflitti).
- PL (Programming Languages): Tipi di sistemi di base; Elementi di metodologie di traduzione dei programmi da alto livello a linguaggio macchina;
- SF (System Fundamentals): Concetto di Stato e macchine a Stati;

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:

Al termine del corso lo studente avrà acquisito i concetti fondamentali sull'architettura dei calcolatori basata sul Modello di Von Neumann. In particolare: introduzione alle reti logiche; architettura di base di un calcolatore ed interfaccia hardware-software; programmazione in assembly e in C; unità di elaborazione a singolo ciclo, multiciclo e pipeline; gerarchia di memoria; introduzione ai processori multicore; introduzione alla programmazione parallela. I concetti introdotti all'interno del corso risultano propedeutiche anche per applicazioni legate ai sistemi embedded e sistemi operativi.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:

Al termine del corso lo studente avrà acquisito le metodologie proprie dell'analisi, progettazione e valutazione di un sistema di calcolo. Particolare enfasi viene data alla progettazione di un processore, alla definizione di un linguaggio macchina/assembly per la programmazione del processore, all'interfaccia hardware-software, alla soluzione di problemi tramite la programmazione (in assembly e in C).

AUTONOMIA DI GIUDIZIO:

Al termine del corso lo studente sarà in grado di valutare i relativi vantaggi e svantaggi di una architettura di calcolo e della relativa interfaccia hardware-software e scegliere, fra le diverse alternative, la soluzione adeguata alle proprie esigenze in base al problema sotto esame. Allo stesso tempo, lo studente sarà in grado di riconoscere possibili rischi dal punto di vista della sicurezza informatica che si manifestano nella scrittura di codice con linguaggi di più alto livello.

ABILITÀ COMUNICATIVE:

Al termine del corso lo studente avrà acquisito padronanza della terminologia relativa all'architettura dei sistemi di calcolo e della programmazione in assembly, sarà in grado di descrivere i concetti fondamentali con termini e linguaggio tecnico appropriato e, in fase progettuale, di argomentare circa le varie alternative a livello harware e software.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:

Al termine del corso lo studente avrà acquisito la capacità di intraprendere in autonomia ulteriori approfondimenti su argomenti inerenti alle architetture dei calcolatori e di utilizzare le conoscenze e metodologie imparate per affrontare problemi nuovi.