Architettura dei calcolatori, teoria completa (Tutto ciò che serve per superare l'esame con 30)

Teoria completa del corso di "ARCHITETTURA DEI CALCOLATORI" di Ingegneria informatica presso l'Università degli Studi della Campania Luigi Vanvitelli. Il corso è tenuto dal professore Salvatore Venticinque. Questo pdf contiene un personale riassunto dettagliato del corso, il tutto ben commentato e munito degli opportuni schemi. Il corso prevede anche una parte pratica, costituita da progetti di piccole architetture hardware con il linguaggio di descrizione dell'hardware VHDL: quest'ultima è anche essa presente sulla piattaforma al link https://www.skuola.net/universita/appunti/esercizi-teoria-di-vhdl-parte-pratica-del-corso-di-architettura-dei-calcolatori#long-description.

L'indice degli argomenti è mostrato di seguito:

Linguaggio VHDL: Modello di programmazione. Modello di simulazione. Elementi di
sintassi. Approccio data flow. Approccio composizionale. Approccio procedurale. Esercitazioni
in Laboratorio. Utilizzo del compilatore ghdl e del visualizzatore gtkwave.
- Macchine Aritmetiche: Addizionatori Half Adder e Full Adder. Addizionatore di interi
positivi, Addizionatore con Carry lookahead. Sottrattori. Addizionatore modulo diminuito.
Moltiplicatore. Realizzazione parallela e iterativa. Moltiplicatore veloce. Divisore con restoring.
Soluzione senza restoring. Implementazioni VHDL.
- Processore: Nozioni di funzionamento di un processore. Architetture CISC e RISC. Logica
camblata e microprogrammata. Architettura e Organizzazione del MIPS a singolo ciclo e
multiciclo. La Pipeline. Tecniche di gestione degli hazards. Interruzioni precise. Confronto con
altre architetture. Architetture Intel, esempio architettura intel 8086 e 80386. Architetture
superscalari. Vettore delle collisioni. Esecuzione fuori ordine. Parallelismo nei moderni
processori (multithreading, multicore, gpu. Supercalarità, hyperthreading). Architettura del
Pentium I e del IV, attacchi Spectre e Meltdown.
- BUS: Architettura sincrona e asincrone. Arbitraggio centralizzato e distribuito. Il PCI. Il bus
USB.
- MEMORIE: Gerarchie di memorie. La memoria cache. Principi di località. Tecniche di
mapping nelle cache (direct mapped cache, fully associative cache, set associative cache nway). Algoritmi di sostituzione dei blocchi. Tecniche per la gestione della coerenza con la Ram.
Esempio Pentium IV e PowerPC G4. Analisi prestazionale e criteri di dimensionamento.
Simulazione con Dinero IV. Memorie dinamiche: la RAM e le sue evoluzioni (SDRAM, DDRSDRAM). Rilevazione e correzione degli errori. Modello a blocchi e approccio composizionale.
Memorie a stato solido SSD.
- IO: Soluzione Memory Mapped e Isolated Io. Polling e Interruzioni. Deasy chain. Il PIC. Il PIC
nell'architettura Intel. I drivers. Sviluppo di una ISR in un emulatore DOS e sua associazione a
una interruzione utilizzando il PIC. Sviluppo di drivers periferiche a caratteri in LINUX. Sviluppo
di una ISR in LINUX. Il DMA. Principi di Trasmissione Seriale, USART.
- SISTEMI PARALLELI: Gestione della coerenza della cache in architetture parallele.
Protocolli Snoopy. Protocollo MESI.
- SISTEMI EMBEDDED: Architettura ARM. Microcontrollori. Architettura Microchip.
Soluzione Arduino basata su ATMega. Modelli di programmazione. Interfacciamento a USART.
Interfacciamento SPI. Esempi di utilizzo.
- ALTRO: attacco buffer overflow