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Teaching (in Italian)

Architetture Avanzate dei Calcolatori - A.A. 2007/08

Corso da 5 crediti del terzo anno del corso di Laurea in Ingegneria Informatica

A.A. 2007/08 - Valeria Cardellini


Docente

Ing. Valeria Cardellini
E-mail: * (specificare [AAC] nell'oggetto della mail)
Studio: ufficio D1-17, al primo piano della nuova ala dell'edificio di Ingegneria della Informazione.
Orario di ricevimento: in aula al termine della lezione e previo appuntamento da fissare via e-mail.


Avvisi

  • * 17 gennaio 2011 - Fissata la data dell'appello di febbraio 2011 (vedi Appelli).
  • 30 agosto 2010 - Fissata la data dell'appello di settembre 2010 (vedi Appelli).
  • 22 gennaio 2010 - Fissate le date degli appelli di febbraio 2010 (vedi Appelli).
  • 26 luglio 2009 - Disponibili i risultati dell'appello di luglio (vedi Appelli).
    Per la verbalizzazione, lunedì 27 luglio ore 16:30 presso il mio studio.
  • 24 luglio 2009 - Fissate le date degli appelli di settembre (vedi Appelli).
  • 25 maggio 2009 - Fissato l'appello della sessione di luglio per lunedì 6 luglio 2009 (vedi Appelli).
  • 30 marzo 2009 - Disponibili i risultati dell'appello di febbraio (vedi Appelli).
  • 20 gennaio 2009 - Fissato l'appello della sessione di febbraio per giovedì 19 febbraio 2009 (vedi Appelli).
  • 29 dicembre 2008 - Disponibili i risultati dell'appello straordinario (vedi Appelli).
  • 4 novembre 2008 - Fissato un appello per martedì 18 novembre (vedi Appelli).
  • 7 ottobre 2008 - Per gli studenti che devono ancora sostenere l'esame di Arch. Avanzate, fisserò un appello nella settimana del 17 novembre ed un appello a febbraio 2009.
  • 7 ottobre 2008 - Per gli studenti che rimangono nell'ordinamento DM 509/99, valgono le seguenti regole, a seconda della situazione in cui si trova lo studente.
    a) hanno già superato l'esame: nessuna sostituzione da effettuare, l'esame è già registrato;
    b) non hanno superato l'esame e hanno acquisito la frequenza (ovvero nell'a.a. 08/09 sono iscritti al terzo ripetente, oppure in anni precedenti all'a.a 08/09 hanno chiesto e ottenuto l'anticipo di Architetture Avanzate):
       b1) devono sostenere un esame (da 5 crediti) con contenuti del corso frequentato ("Architetture Avanzate dei Calcolatori");
         oppure (a scelta dello studente)
       b2) devono sostenere un esame (da 5 crediti) con contenuti del secondo modulo di "Reti di Calcolatori e Ingegneria del Web";
    c) non hanno acquisito la frequenza (ovvero nell'a.a. 08/09 sono iscritti al terzo anno, o secondo anno, o primo ripetente, o secondo ripetente, e non hanno chiesto l'anticipo): devono sostenere un esame (da 5 crediti) con contenuti del secondo modulo di "Reti di calc. e ingegneria del Web").
  • 6 ottobre 2008 - Per gli studenti che non hanno ancora verbalizzato il voto conseguito negli appelli o prove in itinere dell'A.A. 2007/08, venerdì 10 ottobre alle 10:30 presso il mio studio (ufficio D1-17, primo piano, nuova ala dell'edificio "Ingegneria dell'Informazione").
    Attenzione: questa è l'ultima data per verbalizzare l'esame per questo anno accademico.
  • 26 settembre 2008 - Disponibili i risultati del secondo appello di recupero (vedi Appelli).
  • 14 settembre 2008 - Disponibili i risultati del primo appello di recupero (vedi Appelli).
  • 10 luglio 2008 - Fissati gli appelli della sessione di recupero di settembre (vedi Appelli).
  • 2 gennaio 2008 - Per la verbalizzazione del secondo appello, martedì 8 gennaio dalle 11:30 alle 12:30 presso il mio studio.
  • 2 gennaio 2008 - Disponibili i risultati del secondo appello (vedi Appelli). Mi spiace per il ritardo.
  • 2 gennaio 2008 - Disponibile il testo del secondo appello (vedi Appelli).
  • 16 dicembre 2007 - Per la verbalizzazione delle prove in itinere e del primo appello, mercoledì 19 dicembre dalle 9:20 alle 11:20 presso il mio studio.
    Una seconda data per la verbalizzazione sarà fissata martedì 8 gennaio (da confermare).
  • 3 dicembre 2007 - Si ricorda che la prenotazione agli appelli è obbligatoria.
  • 3 dicembre 2007 - Disponibili i risultati del primo appello (vedi Appelli).
  • 3 dicembre 2007 - Disponibili i risultati della seconda prova in itinere ed i risultati finali delle prove in itinere (vedi Prove in itinere).
  • 1 dicembre 2007 - Disponibile il testo della prima prova in itinere (vedi Prove in itinere) e del primo appello (vedi Appelli).
  • 21 novembre 2007 - Disponibili i risultati della prima prova in itinere (vedi Prove in itinere).
  • 20 novembre 2007 - Modificati i lucidi 7 ed 8 della lezione sulla memoria virtuale.
  • 19 novembre 2007 - Indicata la modalità di prenotazione agli appelli (vedi Appelli).
  • 19 novembre 2007 - Disponibile il testo della prima prova in itinere (vedi Prove in itinere).
  • 1 novembre 2007 - Disponibili gli esercizi sul pipelining con soluzioni (vedi Esercizi).
  • 1 novembre 2007 - Disponibile un esempio di loop unrolling in linguaggio C (vedi Esempi).
  • 1 novembre 2007 - Disponibili i riferimenti bibliografici relativi alla prima parte del modulo (vedi Riferimenti bibliografici).
  • 24 ottobre 2007 - Disponibile un simulatore della pipeline del processore MIPS (vedi Esercizi).
  • 18 ottobre 2007 - Disponibili testi ed alcune soluzioni delle prove d'esame passate (vedi Prove d'esame passate).
  • 16 ottobre 2007 - Fissate le date per gli appelli di novembre/dicembre (vedi Appelli).
  • 16 ottobre 2007 - Prima prova in itinere venerdì 9 novembre 2007 ore 16:00. E' necessario prenotarsi a lezione entro martedì 6 novembre (vedi Prove in itinere). La seconda prova in itinere si terrà in concomitanza al primo appello.
  • 8 ottobre 2007 - Disponibili i diagrammi vuoti della pipeline (vedi Esercizi).
  • 8 ottobre 2007 - Disponibile un archivio contenente gli originali delle figure riguardanti gli schemi dell'unità di elaborazione con pipelining.
    Per la visualizzazione e la stampa dei file in formato eps (Encapsulated Postscript) utilizzare GSview, scaricabile gratuitamente dal sito di Ghostscript, Ghostview and GSview.
  • 8 ottobre 2007 - Modificato il lucido 11 nella lezione sul pipelining base.
  • 1 ottobre 2007 - Il corso inizia martedì 2 ottobre.

Orario delle Lezioni

Orario valido dal 2/10/2007 al 23/11/2007 (primo ciclo didattico)
  • Martedì dalle 11:30 alle 13:15, aula 1 edificio PP2
  • Giovedì dalle 11:30 alle 13:15, aula 1 edificio PP2
  • Venerdì dalle 9:30 alle 11:15, aula 1 edificio PP1

Materiale Didattico

Testi consigliati

I testi di riferimento sono:

  1. David A. Patterson, John L. Hennessy, "Computer Organization and Design - The Hardware/Software Interface, Third Edition", Morgan Kaufmann Publishers, 2004.
    Traduzione in italiano: Struttura e progetto dei calcolatori - L'interfaccia hardware/software", 2a edizione Zanichelli condotta sulla 3a edizione americana, Zanichelli, 2006.

  2. John L. Hennessy, David A. Patterson, "Computer Architecture: A Quantitative Approach, Fourth Edition", Morgan Kaufmann Publishers, 2006.
COD book cover CA book cover

 

I testi di Hennessy e Patterson sono disponibili in consultazione presso la biblioteca di Ingegneria dell'Informazione (piano terra dell'Edificio di Ingegneria dell'Informazione).


 

Altri testi che si possono consultare sono:
  1. G. Bucci, "Architettura e organizzazione dei calcolatori elettronici - Strutture Avanzate", McGraw-Hill, 2006.
  2. A. S. Tanenbaum,"Architettura dei calcolatori: Un approccio strutturale, 5a Edizione", Pearson Education Italia, 2006.

Lucidi delle lezioni

Il materiale elettronico è in formato pdf.
Per la visualizzazione e la stampa utilizzare Acrobat Reader (scaricabile gratuitamente dal sito di Adobe).

 
Giorno Argomento Lucidi Ultima modifica
2/10/2007 Organizzazione del corso
Richiami sull'architettura del processore MIPS
2pp, 4pp
2pp, 4pp
1/10/2007
1/10/2007
4/10/2007 Il pipelining: tecniche di base 2pp, 4pp 8/10/2007
5/10/2007 Il pipelining: tecniche di base vedi lezione precedente
9/10/2007 Il pipelining: criticità sui dati 2pp, 4pp 8/10/2007
11/10/2007 Il pipelining: criticità sui dati
Il pipelining: criticità sul controllo ed eccezioni
vedi lezione precedente
2pp, 4pp

11/10/2007
12/10/2007 Il pipelining: criticità sul controllo ed eccezioni vedi lezione precedente
18/10/2007 Il pipelining: criticità sul controllo ed eccezioni vedi lezione dell'11/10
19/10/2007 Aumentare il parallelismo a livello di istruzione (1) 2pp, 4pp 17/10/2007
23/10/2007 Aumentare il parallelismo a livello di istruzione (1) vedi lezione precedente
25/10/2007 Aumentare il parallelismo a livello di istruzione (2) 2pp, 4pp 24/10/2007
30/10/2007 Aumentare il parallelismo a livello di istruzione (2) vedi lezione precedente
2/11/2007 La gerarchia di memorie (1) 2pp, 4pp 1/11/2007
6/11/2007 La gerarchia di memorie (1) vedi lezione precedente
8/11/2007 La gerarchia di memorie (1) vedi lezione del 2/11
13/11/2007 La gerarchia di memorie (2) 2pp, 4pp 12/11/2007
16/11/2007 La memoria virtuale 2pp, 4pp 20/11/2007
20/11/2007 La memoria virtuale vedi lezione precedente
22/11/2007 Architetture parallele 2pp, 4pp 22/11/2007
23/11/2007 Architetture parallele vedi lezione precedente
Copyright: All figures from "Computer Organization and Design - The Hardware/Software Interface, Third Edition", by D. Patterson and J. Hennessy, are copyrighted material. (Copyright 2004 Morgan Kaufmann Publishers)
All figures from "Computer Architecture: A Quantitative Approach, Fourth Edition", by J. Hennessy and D. Patterson, are copyrighted material. (Copyright 2006 Morgan Kaufmann Publishers)

Esempi

- Loop unrolling (unroll.c)

Esercizi

I seguenti diagrammi sono utili per lo svolgimento di esercizi sul pipelining.
- Diagramma vuoto della pipeline con ciclo singolo (Fig_6.14.4.jpg)
- Diagramma vuoto della pipeline con ciclo singolo e controllo (Fig_6.14.10.jpg)
- Diagramma vuoto della pipeline con ciclo singolo, forwarding e stallo (Fig_6.14.13.jpg)
- Diagramma della pipeline completa del processore MIPS (Fig_6.65_2ed.ps)

- Esercizi sul pipelining e soluzioni

- Simulatore della pipeline del processore MIPS, realizzato da Serena Capri nell'A.A. 2006/07.

Prove d'esame passate

- Primo esonero A.A. 2006/07 (testo A e testo B) e relative soluzioni (soluzione A e soluzione B)
- Secondo esonero A.A. 2006/07 (testo A e testo B)
- Appello 28 novembre 2006 (testo A e testo B)
- Appello 6 dicembre 2006 (testo A e testo B)
- Primo esonero A.A. 2005/06 (testo A e testo B) e relative soluzioni (soluzione A e soluzione B)
- Secondo esonero A.A. 2005/06 (testo A e testo B) e relative soluzioni (soluzione A)
- Appello 30 novembre 2005 (testo A)

Link utili

Nella restante parte di questa sezione vengono presentati siti di particolare interesse che possono fornire spunti per studi e approfondimenti personali.
- MIPS Technologies: processori MIPS
- Intel Hardware Design: informazioni tecniche sui prodotti Intel
- Tools, Simulators and Benchmarks: informazioni sui principali strumenti, simulatori e benchmark per le architetture dei calcolatori
- The Microarchitecture of the Pentium 4 Processor
- VMSIM: applet Java per la simulazione di memoria virtuale con TLB
- CAMERA: simulatore in Java per cache e memoria virtuale

Programma

Richiami sull'architettura del processore MIPS. Istruzioni, unità di elaborazione dati e unità di controllo.
Migliorare le prestazioni con il pipelining. Concetto di pipeline e problematiche legate. L'unità di elaborazione con pipeline nel processore MIPS. L'unità di controllo con pipeline nel processore MIPS. Criticità sui dati: scheduling statico delle istruzioni; condizioni di conflitto; propagazione. Stalli. Criticità sul controllo: ridurre i ritardi associati ai salti; predizione statica dei salti; predizione dinamica dei salti. Predizione della destinazione del salto. Eccezioni e pipeline. Pipeline multiple-issue dinamiche: scheduling dinamico delle istruzioni, Scoreboard, algoritmo di Tomasulo, buffer di riordino; speculazione hardware; esempio di processori superscalari. Pipeline multiple-issue statiche: scheduling statico delle istruzioni, loop unrolling; esempi. Processori VLIW e EPIC.
Gerarchie di memoria. Località temporale e spaziale. Cache a mappatura diretta; accesso alla cache; gestione dei miss. Organizzazione di memoria interleaved. Cache completamente associative e set-associative a n vie; dimensione dei tag al variare dell’associatività; strategie di rimpiazzamento dei blocchi; cache multilivello. Tecniche per migliorare le prestazioni delle cache.
Memoria virtuale. Concetti fondamentali. Tabella delle pagine e registro della tabella delle pagine. Fault di pagina. Strategie per gestire la scrittura. Translation Lookaside Buffer. Integrare cache e memoria virtuale. Esempi di gerarchia di memoria.
Architetture multiprocessore. Classificazione classica e moderna. Multiprocessori a bus singolo: coerenza della cache; protocollo di snooping. Multiprocessori a bus multiplo: spazio di indirizzamento e organizzazione della memoria; topologie di interconnessione. Il cluster di Google.


Riferimenti bibliografici

Patterson & Hennessy (COD ed. 3):
Cap. 6: 6.1-6.12 (eccetto 6.7)
Cap. 7: 7.1-7.8
Cap. 9: 9.1-9.6 (eccetto la sincronizzazione mediante la coerenza in 9.3), 9.8 (leggere)

Hennessy & Patterson (CA ed. 4):
Cap. 2: 2.1-2.4, 2.6-2.7, 2.9 (solo branch target buffer), 2.10 (leggere)
Cap. 3: 3.5
Cap. 4: 4.1-4.2
Cap. 5: 5.1-5.2, 5.6 (leggere)
Appendice A: A.1-A.2, A.7 (no esempio)
Appendice C: C.1-C.4
Appendice G: G.3 (solo software pipelining), G.6 (leggere)


Esami

Pre-requisiti

Lo studente deve aver superato l'esame di Architetture dei Calcolatori.

Modalità di esame

Le modalità di esame sono due.
  1. Due prove in itinere scritte; la prenotazione alla prima prova in itinere è obbligatoria.
  2. Una prova scritta nelle sessioni di esami previste:
    - due appelli nel periodo dal 26/11 al 7/12 2007 (sessione di esami del primo ciclo);
    - due appelli nel periodo dal 1/9 al 3/10 2008 (sessione di recupero).
    Il primo appello del I ciclo è riservato agli studenti che non hanno superato (o partecipato a) la prima prova in itinere.
    Per tutti gli altri appelli non ci sono vincoli sulla partecipazione (eccetto la prenotazione obbligatoria).
L'esame orale è solo su richiesta del docente.

Alle prove di itinere o di esame occorre portarsi soltanto una penna, oltre ad un documento di identificazione ed il libretto universitario. I fogli necessari per sostenere la prova saranno distribuiti all'inizio. Non sono ammesse calcolatrici programmabili.

Per verbalizzare è necessario presentare, oltre al libretto, una copia approvata del proprio piano di studi (autentica rilasciata dalla segreteria studenti) oppure, ove il piano non fosse stato compilato (o non fosse stato approvato), un certificato o un documento dal quale risulti l'anno di iscrizione.

Prove in itinere

- Prima prova in itinere: venerdì 9 novembre 2007, ore 16:00, aule 4 e 6 presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi sui fogli disponibili durante le lezioni del 30 ottobre, 2 e 6 novembre.
Attenzione! La prenotazione alla prima prova in itinere è obbligatoria.
Testo del compito A
Testo del compito B

- Seconda prova in itinere: martedì 27 novembre 2007, ore 10:00, aule 3 e 4 presso Nuovi Edifici.
Alla seconda prova può partecipare soltanto chi ha preso un voto >=17 alla prima prova; non occorre la prenotazione.
Testo del compito A
Testo del compito B

- Risultati finali prove in itinere
Per la verbalizzazione, mercoledì 19 dicembre dalle 9:20 alle 11:20 presso il mio studio.
E' possibile verbalizzare anche martedì 8 gennaio 2008 (data da confermare).

Appelli

La partecipazione ad un appello comporta la rinuncia automatica ad un voto sufficiente conseguito in una prova precedente.
In particolare, anche se uno studente si ritira dalla prova d'esame non potrà conservare il voto precedentemente conseguito.
Attenzione! La prenotazione agli appelli è obbligatoria.

Gli studenti che, pur avendo ottenuto un voto finale sufficiente in una qualunque prova d'esame, non potessero verbalizzare subito, potranno aspettare fino all'ultimo appello utile per l'A.A. 2007/08 (presumibilmente, gli appelli di recupero di settembre 2008). Scaduto tale termine, il voto conseguito non sarà più valido.

- Primo appello (sessione I ciclo): martedì 27 novembre 2007, ore 10:00, aule 3 e 4 presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro domenica 25 novembre.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 27 novembre e nel testo cognome, nome e numero di matricola.
Testo
Per la verbalizzazione, mercoledì 19 dicembre dalle 9:20 alle 11:20 presso il mio studio.
E' possibile verbalizzare anche martedì 8 gennaio 2008.

- Secondo appello (sessione I ciclo): giovedì 6 dicembre 2007, ore 10:00, aule 3 e 4 presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro martedì 4 dicembre.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 6 dicembre e nel testo cognome, nome e numero di matricola.
Testo del compito A
Per la verbalizzazione, martedì 8 gennaio presso il mio studio dalle 11:30 alle 12:30.

- Primo appello (sessione di recupero): mercoledì 10 settembre 2008, ore 10:00, aula Disegno presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro domenica 7 settembre.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 10 settembre 2008, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.
Per la verbalizzazione, mercoledì 17 settembre presso il mio studio dalle 11:00 alle 11:30.

- Secondo appello (sessione di recupero): giovedì 18 settembre 2008, ore 10:00, aula Disegno presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro lunedì 15 settembre.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 18 settembre 2008, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.

- Appello straordinario: martedì 18 novembre 2008, ore 9:30, aula 12 presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro venerdì 14 novembre.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 18 novembre 2008, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.
Testo
Per la verbalizzazione, mercoledì 7 gennaio 2009 presso il mio studio alle 11:30.

- Appello (sessione di febbraio 2009): giovedì 19 febbraio 2009, ore 9:30, aula 11 presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro venerdì 13 febbraio.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 19 febbraio 2009, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.
Testo
Per la verbalizzazione, venerdì 3 aprile 2009 presso il mio studio alle 10:00.

- Appello (sessione di luglio 2009): lunedì 6 luglio 2009, ore 9:30, aula 11 presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro martedì 30 giugno.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 6 luglio 2009, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.
Testo
Per la verbalizzazione, lunedì 27 luglio 2009 presso il mio studio alle 16:30.

- Primo appello (sessione di recupero settembre 2009): giovedì 3 settembre 2009, ore 9:30, aula 6 presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro domenica 30 agosto.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 3 settembre 2009, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.

- Secondo appello (sessione di recupero settembre 2009): giovedì 17 settembre 2009, ore 9:30, aula 2 presso Nuovi Edifici.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro domenica 13 settembre.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 17 settembre 2009, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.

- Primo appello (sessione di febbraio 2010): mercoledì 10 febbraio 2010, ore 9:30 aula 12 edificio Didattica.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro venerdì 5 febbraio.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 10 febbraio 2010, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.

- Secondo appello (sessione di febbraio 2010): mercoledì 3 marzo 2010, ore 9:30 aula 6 edificio Didattica.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro venerdì 26 febbraio.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 3 marzo 2010, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.

- Appello (sessione di settembre 2010): lunedì 20 settembre 2010, ore 10:00 aula 6 edificio Didattica.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro mercoledì 15 settembre.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 20 settembre 2010, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.

- Appello (sessione di febbraio 2011): giovedì 24 febbraio 2011, ore 9:30 Aula 5 (Disegno) edificio Didattica.
E' necessario prenotarsi all'appello inviandomi una e-mail entro lunedì 21 febbraio.
Indicare nel subject [AAC] prenotazione appello 24 febbraio 2011, specificando nel testo il proprio cognome, nome e numero di matricola.


  Ultimo aggiornamento: 17 gennaio 2011.
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