COMPUTER ARCHITECTURE FOR PHYSICS

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione OF 1) Conoscere gli elementi dell’architettura hardware e software dei calcolatori elettronici e comprendere il modo in cui questi interagiscono. OF 2) Conoscere le tecniche per lo sviluppo di codice ottimizzato tenendo conto delle caratteristiche architetturali della piattaforma di esecuzione. OF 3) Conoscere i fondamenti della progettazione logica dei circuiti digitali usando linguaggi di descrizione hardware (VHDL) B – Capacità applicative OF 4) Essere in grado di valutare le prestazioni relative all’esecuzione di un codice su una determinata architettura di calcolo. OF 5) Essere in grado di sviluppare codice scientifico ottimizzato per una determinata architettura di calcolo. OF 6) Essere in grado di selezionare l’architettura di calcolo più indicata per l’esecuzione di una determinata applicazione. OF 7) Essere in grado di implementare un circuito per mezzo di codice VHDL e di simulare la sua risposta. C - Autonomia di giudizio OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per le necessità di calcolo nella Fisica Sperimentale o Teorica. D – Abilità nella comunicazione E - Capacità di apprendere OF 9) Essere in grado di tenersi aggiornati rispetto agli sviluppi delle architetture dei calcolatori elettronici

Canale 1
Ottorino FREZZA Scheda docente
Ottorino FREZZA Scheda docente
Michele Martinelli Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Introduzione: organizzazione dell'hardware, firmware e software, definizione e misurazione delle prestazioni. Linguaggio: linguaggi ad alto livello, assembly e linguaggi macchina, esempi. Aritmetica dei computer: operazioni aritmetiche e logiche su numeri interi e a virgola mobile. Fondamenti di progettazione logica: porte logiche, tabelle di verità, equazioni booleane; circuiti combinatori e sequenziali, macchine a stati finiti. Introduzione ai linguaggi di descrizione dell'hardware: il linguaggio VHDL. Architettura del processore: unità funzionali, registri, unità di controllo, microprogrammazione; unità di elaborazione; pipeline, gestione delle eccezioni. Gerarchia della memoria: cache memory, memoria virtuale. Memorizzazione e I/O. Panoramica sui sistemi embedded: architettura, progettazione, vincoli real-time ed esempi di piattaforme di calcolo embedded. Panoramica sui sistemi multicore, multiprocessori e cluster: elaborazione parallela, classificazione, esempi di architetture many-core (GPU) e reti di sistemi multiprocessore.
Prerequisiti
nessun prerequisito richiesto
Testi di riferimento
Patterson D.A. Hennessy J.L: Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface (RISC-V Edition), Morgan Kaufmann Publishers, ISBN: 978-0-12-812275-4 Volnei A. Pedroni: Circuit Design and Simulation with VHDL, MIT Press
Modalità di esame
esonero ed esame finale.
Michele Martinelli Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Introduzione: organizzazione dell'hardware, firmware e software, definizione e misurazione delle prestazioni. Linguaggio: linguaggi ad alto livello, assembly e linguaggi macchina, esempi. Aritmetica dei computer: operazioni aritmetiche e logiche su numeri interi e a virgola mobile. Fondamenti di progettazione logica: porte logiche, tabelle di verità, equazioni booleane; circuiti combinatori e sequenziali, macchine a stati finiti. Introduzione ai linguaggi di descrizione dell'hardware: il linguaggio VHDL. Architettura del processore: unità funzionali, registri, unità di controllo, microprogrammazione; unità di elaborazione; pipeline, gestione delle eccezioni. Gerarchia della memoria: cache memory, memoria virtuale. Memorizzazione e I/O. Panoramica sui sistemi embedded: architettura, progettazione, vincoli real-time ed esempi di piattaforme di calcolo embedded. Panoramica sui sistemi multicore, multiprocessori e cluster: elaborazione parallela, classificazione, esempi di architetture many-core (GPU) e reti di sistemi multiprocessore.
Prerequisiti
nessun prerequisito richiesto
Testi di riferimento
Patterson D.A. Hennessy J.L: Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface (RISC-V Edition), Morgan Kaufmann Publishers, ISBN: 978-0-12-812275-4 Volnei A. Pedroni: Circuit Design and Simulation with VHDL, MIT Press
Modalità di esame
esonero ed esame finale.
  • Codice insegnamento10620703
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoPhysics - Fisica
  • CurriculumCondensed matter physics: Theory and experiment (Percorso valido anche per coloro che partecipano al percorso internazionale italo-francese-portoghese-canadese finalizzato al conseguimento del titolo multiplo)
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDFIS/01
  • CFU6