Calcolatori Elettronici

Universita' degli Studi di Catania
Facolta' di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica
A.A. 2007/2008
Docente: Maurizio Palesi

Indice


Informazioni sul Corso

Il corso (di 60 ore, 6 CFU) ha lo scopo di introdurre alle metodologie di progetto dei circuiti e sistemi digitali e di fornire una conoscenza dei concetti di base dell'architettura dei sistemi di elaborazione.

Saranno svolte due prove in itinere (prove scritte). La prima al termine della parte relativa alle reti logiche. La seconda a completamento del programma. A seguito del superamento delle suddette prove sarà data una valutazione e la possibilità di verbalizzare il voto. Le prove degli appelli ufficiali verteranno in una prova scritta sull'intero programma svolto.

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Programma del Corso

Lo studente è libero di integrare il materiale discusso a lezione con qualsiasi libro di testo che tratta i medesimi argomenti. Ad ogni modo l'ordine e la presentazione degli argomenti trattati seguirà il filo logico dei seguenti libri di testo:

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Orario delle Lezioni

Le lezioni saranno tenute nelle aule e nei giorni secondo il seguente calendario.

Mercoledi Giovedi
Aula D42 D42
Orario 15-17 15-18

Si prega di essere puntuali.

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Orario di Ricevimento

Il docente riceve gli studenti tutti i giorni dalle 08:00am alle 09:00am presso lo studio #15 del nuovo edificio afferente al Dipartimento di Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni. Il docente è disponibile esclusivamente durante i giorni e le ore dedicate al ricevimento studenti. Alternativamente può essere contattato tramite email all'indirizzo mpalesi [at] diit.unict.it. In questo caso si prega di anteporre all'oggetto dell'email il prefisso [ce]. Solo in caso di necessità può essere contattato allo 0957382385.

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Agenda

Le diapositive delle lezioni sono in formato PDF. Per visualizzarle/stamparle occorre disporre di un visualizzatore di file PDF. Adobe Acrobat Reader è uno di questi e potete scaricarlo liberamente dal sito di Adobe.

Data Argomento
12 marzo Presentazione del corso (diapositive)
VLSI Design Automation (diapositive)
Lettura 1 Radhakrishna Hiremane, From Moore's Law to Intel Innovation - Prediction to Reality, Technology@Intel Magazine, Apr. 2005.
Lettura 2 Gordon E. Moore, Cramming more components onto integrated circuits, Electronics, vol.38, no.8, Apr. 19, 1965.
13 marzo Algebra di commutazione (diapositive)
19 marzo Algebra di commutazione (stesse slides lezione precedente)
20 marzo Caratteristiche area/ritardo (diapositive)
Richiami sulle mappe di Karnaugh (diapositive)
Esempi mappe di Karnaugh (diapositive)
Il metodo di Quine-McCluskey (diapositive)
26 marzo Esempi di applicazione del metodo di Quine-McCluskey (diapositive)
Estensione del metodo di Quine-McCluskey per circuiti a più uscite (diapositive)
Minimizzazione di reti logiche combinatorie a più livelli (diapositive)
27 marzo Richiami sui bistabili (diapositive)
Sintesi di reti sequenziali sincrone (diapositive)
Esercizio sulla sintesi di reti sequenziali sincrone (diapositive)
2 aprile Minimizzazione degli stati per macchine sincrone completamente specificate e non completamente specificate (diapositive)
3 aprile Assegnamento degli stati (diapositive)
Progettazione di circuiti aritmetici (diapositive)
Esercizio: generatore di parità sequenziale (specifiche)
9 aprile Lezione sospesa
10 aprile Lezione sospesa
17 aprile Esercitazione alla lavagna
16 aprile Lezione sospesa
23 aprile Ottimizzazione logica e sintesi con SIS (diapositive)
I componenti di un sistema digitale (diapositive)
24 aprile Introduzione all'architettura dei calcolatori (diapositive)
DLX Instruction-Set Architecture (diapositive)
29 aprile Prima prova in itinere (Compito A, Compito B, Compito C)
30 aprile DLX Instruction-Set Architecture (stesse slides della lezione precedente)
7 maggio Esercizi sull'uso delle trap
8 maggio Esercizi alla lavagna: programmazione in assembly (gestion dell'I/O tastiera/video)
14 maggio Esercizi alla lavagna: programmazione in assembly (Ricerca sequenziale, ricerca minimo, palindromo, calcolo esponenziale)
15 maggio Esercizi alla lavagna: programmazione in assembly (Ricerca sequenziale, ricerca minimo, palindromo, calcolo esponenziale)
22 maggio La valutazione delle prestazioni (diapositive)
28 maggio Circuiti di indirizzamento della memoria (diapositive)
29 maggio La memoria cache (diapositive)
4 giugno Esercitazioni
5 giugno Esercitazioni
11 giugno Esercitazioni
12 giugno Seconda prova in itinere (Compito A, Compito B, Compito C, Compito D)
4 luglio Esame scritto (primo appello sessione estiva): aula IB ore 09.00.
28 luglio Esame scritto (secondo appello sessione estiva): aula IB ore 09.00.
8 settembre Esame scritto (primo appello sessione autunnale): aula P6 ore 09.00.
30 settembre Esame scritto (secondo appello sessione autunnale): aula P6 ore 09.00.
7 ottobre Esame scritto (secondo appello sessione autunnale): aula T3 ore 10.00am.
1 dicembre Esame scritto (riservato ripetenti e fuori corso): aula D02 ore 13.00.
2 marzo Esame scritto (riservato ripetenti e fuori corso): aula D02 ore 09.00.
10 aprile Esame scritto (riservato ripetenti e fuori corso): aula D22 ore (da definire).
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Strumenti

Nome Descrizione
SIS
Linux (1.3MB)
Installazione
DOS (3.1MB)
SIS - sequential interactive synthesis - is a software package for logic design developed at the University of California, Berkeley. SIS can synthesise combinational, synchronous and asynchronous circuits, generating either two-level or multi-level (factorised) equations. These equations can then be mapped onto a user-defined component library representing gates, flip-flops, standard cells, etc, and these circuits optimised for minimum size, maximum speed, etc. SIS contains a range of algorithms chosen to generate good quality, rather than minimal results. Such results are sometimes approximations, but this means that SIS can process much larger problems than would be possible by exhaustive methods such as K-maps or Quine-McCluskey minimisation.
BVE Blif Visual Editor (VBE) è un'interfaccia Java per SIS che permette di progettare in modalità grafica dei moduli il cui comportamento può essere descritto mediante:
  1. Una tabella della verità per i circuiti combinatori;
  2. Un'STG per FSM;
  3. Un data path composto colegando moduli di libreria.
In sistemi Unix like il programma può essere eseguito con il comando: java -jar bve2.jar. In sistemi Windows è sufficiente un doppio click sull'icona bve2.jar.
WinDLX
Windows (136KB)
Tutorial DLXSim
Linux (22KB)
DLXAsm
Linux (5KB)
WinDLX is a pipeline simulator for the DLX processor as described in Computer Architecture: A Quantitative Approach, Second Edition by John Hennessy and Dave Patterson Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, California. After loading a symbolic DLX assembler code, most of the information relevant to the CPU (pipeline, registers, I/O, memory, ...) can be viewed and modified while executing the code step-by-step or continuously. WinDLX offers statistics about pipeline behavior in time. This program is designed to help people understand pipelining concepts as well as other architectural specifics of RISC processors.
Dinero IV
Windows (405KB)
Linux (295KB)
NMSU TraceBase
Dinero IV is a cache simulator for memory reference traces. It includes the following major changes over Dinero III:
  • subroutine-callable interface in addition to trace-reading program
  • simulation of multi-level caches
  • simulation of dissimilar I and D caches
  • better performance, especially for highly associative caches
  • classification of compulsory, capacity, and conflict misses
  • support for multiple input formats
  • cleaned up and modernized code, improved portability
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Avvisi

Data Avviso
10 aprile Risultati dell'appello del 10 aprile 2009 per Ingegneria Elettronica ed Ingegneria delle Telecomunicazioni. La verbalizzazione si terrà venerdiì 17 aprile 2009 dalle ore 09.00am alle 09.15am presso lo studio del docente.
13 marzo E' stato fissato un appello per il 10 aprile 2009 alle ore 09.30 presso l'Aula D22. Chi desidera sostenere l'esame, deve prenotarsi spedendo un'email al docente con oggetto [CE] Prenotazione 090410. Gli studenti del CdL in Ingegneria delle Telecomunicazioni devono fare lo stesso evidenziando nel corpo dell'email la loro appartenenza al CdL in Ing. delle Telecomunicazioni.
2 marzo Risultati dell'appello del 2 marzo 2009 per Ingegneria Elettronica ed Ingegneria delle Telecomunicazioni. La verbalizzazione si terrà venerdiì 6 marzo 2009 dalle ore 09.00am alle 10.00am presso lo studio del docente.
6 febbraio E' stato fissato un appello per il 2 marzo 2009 alle ore 09.00am in Aula D21. Chi desidera sostenere l'esame, deve prenotarsi spedendo un'email al docente con oggetto [CE] Prenotazione 090302. Gli studenti del CdL in Ingegneria delle Telecomunicazioni devono fare lo stesso evidenziando nel corpo dell'email la loro appartenenza al CdL in Ing. delle Telecomunicazioni.
12 dicembre La registrazione dell'esame di calcolatori elettronici prevista per oggi non puo' essere tenuta. A causa di un importante impegno dell'ultima ora sono costretto a posticipare la registrazuibe per martedi mattina delle 09.00 alle 10.00. Mi scuso ancora per i disagi che tale cambiamento puo' arrecare.
8 dicembre Risultati dell'appello dell'1 dicembre 2008 per Ingegneria Elettronica ed Ingegneria delle Telecomunicazioni. La verbalizzazione si terrà venerdiì 12 dicembre 2008 dalle ore 09.00am alle 10.00am presso lo studio del docente.
13 novembre Chi desidera sostenere l'esame riservato ai fuori corso/ripetenti dell'1 dicembre 2008 (ore 13.00, aula D02) deve prenotarsi mediante un'email al docente con oggetto [CE] Prenotazione ripetente. Gli studenti del CdL in Ingegneria delle Telecomunicazioni devono fare lo stesso evidenziando nel corpo dell'email la loro appartenenza al CdL in Ing. delle Telecomunicazioni.
11 novembre La verbalizzazione dell'esame di Calcolatori Elettronici, Ing. delle Telecomunicazioni (appello dell'30 settembre 2008 rinviato al 7 ottobre 2008) si terrà giovedi 13 novembre alle ore 10.00am presso la stanza dell'Ing. Palesi.
7 novembre I risultati dell'esame di Calcolatori Elettronici, Ing. delle Telecomunicazioni (appello dell'30 settembre 2008 rinviato al 7 ottobre 2008) sono disponibili nella pagina web del Prof. Pappalardo. La data di verbalizzazione sarà comunicata in questa sezione avvisi all'inizio della prossima settimana.
14 ottobre Chi desidera sostenere l'esame riservato ai fuori corso/ripetenti dell'1 dicembre 2008 (ore 13.00, aula D02) deve prenotarsi mediante un'email al docente con oggetto [CE] Prenotazione ripetente.
13 ottobre Risultati dell'appello dell'30 settembre 2008 rinviato al 7 ottobre 2008. La verbalizzazione si terrà mercoledì 22 ottobre 2008 dalle ore 09.00am alle 10.00am presso lo studio del docente.
24 settembre IMPORTANTE Si comunica agli interessati che l'esame previsto per il 30 settembre 2008 è posticipato a martedi 7 ottobre alle ore 10.00am in aula T3. Mi scuso per i possibili disagi causati da tale posticipo. Chi desidera sostenere l'esame deve prenotarsi mediante un'email al docente con oggetto [CE] Prenotazione secondo appello sessione autunnale. Gli studenti già prenotati per l'esame del 30 settembre non devono ripetere la prenotazione.
8 settembre Risultati dell'appello dell'8 settembre 2008. La verbalizzazione si terrà venerdì 12 settembre 2008 dalle ore 09.00am alle 10.00am presso lo studio del docente.
8 settembre Il ricevimento è sospeso dal 22 settembre al 18 ottobre 2008. Per comunicazioni urgenti il docente è disponibile a conversazioni telefoniche e chat previo contatto per email.
8 settembre Chi desidera sostenere l'esame dell'30 settembre 2008 (ore 09.00am, aula P6) deve prenotarsi mediante un'email al docente con oggetto [CE] Prenotazione secondo appello sessione autunnale.
4 agosto Chi desidera sostenere l'esame dell'8 settembre 2008 (ore 09.00am, aula P6) deve prenotarsi mediante un'email al docente con oggetto [CE] Prenotazione primo appello sessione autunnale.
1 agosto Durante il mese di agosto il ricevimento studenti avverrà previa prenotazione mediante email al docente.
29 luglio Risultati dell'appello del 28 luglio 2008. La verbalizzazione si terrà giovedì 31 luglio 2008 dalle ore 09.00am alle 10.00am presso lo studio del docente.
7 luglio Si comunica agli studenti che il docente non sarà in sede dal 13 al 19 luglio.
7 luglio La verbalizzazione dell'esame del 4 luglio 2008 e delle prove in itinere si svolgerà mercoledi 9 luglio secondo il seguente calendario:
A-L: dalle 09.00am alle 10.00am
M-Z: dalle 15.00 alle 16.00
Ai fini di una verbalizzazione rapida e ordinata, attenersi scrupolosamente a questa guida.
7 luglio Risultati dell'appello del 4 luglio 2008.
18 giugno Risultati complessivi prima+seconda prova in itinere. Gli studenti che hanno ottenuto una votazione complessiva maggiore o uguale a 18/30 possono verbalizzare il voto. Luogo, data e ora della verbalizzazione saranno comunicati entro 1 settimana dal primo appello d'esame (4 luglio 2008). La valutazione complessiva delle prove in itinere è stata effettuata calcolando la media aritmetica delle percentuali di completamento delle due prove. Una percentuale di completamento complessiva pari al 30% è stata valutata come un punteggio di 18/30. Una percentuale di completamento complessiva pari all'80% è stata valutata come un punteggio di 30 e lode. I punteggi relativi alle percentuale di completamento complessive intermedie sono stati calcolati interpolando linearmente i due punti sopra.
NOTA Non è possibile recuperare le prove. Chi ha ottenuto una votazione inferiore a 18/30 o non è soddisfatto della valutazione dovrà presentarsi agli appelli d'esame ufficiali e svolgere un compito che verterà sull'intero programma.
14 giugno Si avvisano gli studenti che il docente sarà non reperibile di presenza nel periodo dal 20 giugno all'1 luglio. Dal 20 al 25 giugno neppure per email.
1 giugno La seconda prova in itinere si svolgerà giorno 12 giugno 2008.
23 aprile La prima prova in itinere si svolgerà giorno Martedi 29/04/2008 alle ore 14.00 in aula T5.
17 aprile La lezione di oggi 17 aprile è sospesa.
16 aprile L'attività di ricevimento studenti per domani 17 aprile 2008 è sospesa.
19 marzo Si avvisano gli studenti che le lezioni di giorno 9 aprile e 10 aprile sono sospese.
8 febbraio Si avvisano gli studenti che il corso inizierà giorno 12 marzo 2008.
4 febbraio Si invitano gli studenti ad inscriversi al corso utilizzando l'apposita form. I dati raccolti saranno utilizzati per la suddivisione in eventuali gruppi di lavoro, assegnazione di tesine ed esercizi, monitoraggio, mailing-list etc.
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