Docente/i: Marco Ferretti  

Denominazione del corso: Architettura dei processori
Codice del corso: 064015
Corso di laurea: Ingegneria Elettronica, Ingegneria Informatica
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/05
Crediti formativi: CFU 5
Sito web del corso: http://orfeo.unipv.it/ferretti/cdol/cii/Index.htm

Obiettivi formativi specifici

Il corso illustra in maniera approfondita l’architettura dei processori usati sia per le applicazioni generali che per quelle verticali. L’obiettivo è consentire allo studente di valutare l’efficacia delle strutture di elaborazione delle varie tipologie di microprocessori nelle applicazioni: particolare attenzione verrà posta nell’esame della microarchitteura dei microprocessori INTEL e dei più diffusi microprocessori per applicazioni embedded, con particolare riferimento all'architettura VLIW. Il corso ospita contributi da professionisti di aziende manifatturiere, con l'obiettivo di familiarizzare gli studenti con l'ottimizzazione del software per processori embedded.

Programma del corso

Il processore: aspetti generali

• Caratterizzazione del set di istruzioni (ISA);
• Classificazione delle architetture: CISC, RISC, general purpose, embedded, estensioni per la multimedialità.

Il processore RISC: tecniche realizzative

• CPU RISC: la pipeline semplice;
• Il controllo nella pipeline semplice;
• Le superpipeline e la gestione di più unità;
• Superscalarità;
• Schedulazione dinamica ed esecuzione speculativa;

Gestione della memoria
Le cache: principio di località. Organizzazione e dimensionamento. Strutture associative a più vie. Applicazioni multimediali e lo streaming buffer.

Architetture non standard

• I processori embedded.
• Video processor; media processor.
• L’approccio VLIW.
• Estensioni multimediali nei processori general purpose (MMX-SSE...).

Ottimizzazione delle applicazioni
Lo sviluppo di applicazioni efficienti (codice compatto, codice veloce) è un obiettivo molto importante soprattutto quando l'architettura di riferimento è quella dei processori embedded. L'utilizzo dei compilatori ottimizzanti da solo non garantisce di ottenere le migliori prestazioni; la codifica rimane uno degli strumenti principali. Con una serie di seminari in aula tenuti in collaborazione di esperti di aziende leader nel settore, si illustraenno le tecniche di ottimizzazione per processori della classe VLIW, su semplici esempi di applicazioni multimediali. Il linguaggio di riferimento è il C language.

Prerequisiti

La conoscenza dell’architettura di base di un elaboratore e dell’interazione fra architettura e sistema operativo. Capacità di programmare in un linguaggio imperativo.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 30
Esercitazioni (ore/anno in aula): 15
Laboratori (ore/anno in aula): 0
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

J. Hennessy, D. Patterson. Struttura e progetto dei calcolatori. Zanichelli, 2006. Già adottato nel corso di Calcolatori Elettronici, qui si utilizzano i capitoli 6 e 7.

J. Hennessy, D. Patterson. Architettura dei computer: un approccio quantitativo. Jackson Libri, 2001. Non reperibile sul mercato, utilizzato nei capitoli 2, 3 e 4. E' reperibile la versione in inglese: "Computer Architecture: a quantitative approach", £rd Edition, Morgan Kaufmann Publishers, 2003.

Modalità di verifica dell'apprendimento

È prevista una prova finale scritta, integrata da un orale. Le iscrizioni agli appelli si fanno on-line, sul sito del corso.