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Corso di Progettazione di Sistemi Digitali (I canale, A.A. 2017-18)

Prof. Daniele Gorla


Docenti Telefono Orario di ricevimento Studio
DanieleGorla 06-4991 8434 per appuntamento tramite e-mail Via Salaria 113 - 3° Piano st. 310
Email gorla@diNOSPAM.uniroma1.it (cancellate NOSPAM!!!)

Il corso di Progettazione di Sistemi Digitali (Ex Architettura degli Elaboratori I, fino all'aa 2007-2008) tratta argomenti preliminari alla descrizione dell'organizzazione di un calcolatore: rappresentazione dell'informazione, progettazione di reti combinatorie e sequenziali, registri e loro interconnessione. Tale corso fornisce quindi gli strumenti necessari alla comprensione del funzionamento e delle problematiche di progetto di un calcolatore, argomenti che verranno trattati nel corso di Architettura degli Elaboratori.


Orario delle lezioni

Le lezioni si svolgeranno secondo il seguente orario:

Orario Aula
mar 8:00-10:30 Aula P1, Città Universitaria
gio 10:30-13:00 Aula P1, Città Universitaria

Testi consigliati

Chi non trovasse il testo precedente puo' fare riferimento a:

  • M. Morris Mano, C. R. Kime Reti logiche Pearson
  • D. P. Bovet Introduzione all'architettura dei calcolatori Zanichelli.

Sono inoltre allegati i lucidi presentati in aula (si vada in fondo alla pagina); gli studenti sono invitati a scaricarli prima delle lezioni, per seguire meglio le spiegazioni e prendere più agevolmente appunti in classe.

N.B.: i lucidi NON sono da considerarsi come una sostituzione del libro di testo! Sono, semmai, un ausilio per avere una immagine fedele di come sono stati spiegati gli argomenti in classe e per seguire meglio le lezioni in aula (per questo vengono pubblicati PRIMA delle lezioni).


Programma del Corso

Il programma di massima del corso è:

  • Introduzione alla organizzazione di un elaboratore elettronico: componenti principali di un elaboratore.

  • Rappresentazione dell'informazione. Codici e di codifica. Sistemi di numerazione, sistema binario. Rappresentazione in complemento a due. Rappresentazione ottale ed esadecimale. Rappresentazione in virgola fissa e in virgola mobile. Alcuni codici: ASCII, Unicode, codici per il controllo dell'errore.

  • Definizione di algebra di commutazione o booleana. Assiomi e proprietà. Variabili espressioni booleane. Espressioni equivalenti. Principio di dualità. Funzioni di commutazione di una e due variabili. Dispositivi per la realizzazione di funzioni: porte NOT, AND e OR. Tabella di verità. Definizione di rete combinatoria. Relazione tra reti combinatorie ed espressioni booleane. Forma normale e forma canonica SOP e POS. Operatori NAND e NOR. Universalità di NAND e NOR. L'operatore XOR e sue proprietà.

  • Analisi e sintesi di una rete combinatoria: procedimento ed esempi. Introduzione alla minimizzazione. Definizione di espressioni SOP e POS minimali. Definizione di mappa di Karnaugh. Funzioni di commutazione con condizioni indifferenti (don't care) e loro minimizzazione..

  • Moduli combinatori MSI: codificatore, decodificatore, ROM, PLA, transcodificatore, multiplexer, demultiplexer. Progetto di un comparatore di numeri binari. Semiaddizionatore (o Half-Adder); addizionatore a propagazione di riporto e progetto della cella addizionatrice (Full-Adder).

  • Introduzione alle reti sequenziali: memorizzazione e feedback. Latch SR. Flip-Flop SR, Flip-Flop D (delay), Flip-Flop JK, Flip-Flop T. Tabella di verità per ricavare le funzioni di eccitazione di tutti i tipi di Flip-Flop.

  • Analisi di reti sequenziali sincrone. Criteri per il riconoscimento di automi contatori e automi riconoscitori di sequenze. Rappresentazione di automi tramite diagramma di stato e tramite tabella. Diagramma temporale di un automa. Automi a stati finiti. Automi a stati finiti con output: modello di Mealy e modello di Moore. Equivalenza tra automi. Trasformazione da automa di Mealy ad automa di Moore e viceversa. Minimizzazione di automi.

  • Sintesi di reti sequenziali. Contatori modulo 2**n. Contatore alla rovescia. Contatori bidirezionali (up-down counter). Contatori modulo k con k diverso da 2**n. Contatori preselezionabili (o prefissabili). Contatore di impulsi su una linea x. Contatori asincroni.

  • Registro universale: tutte le combinazioni di caricamento e scaricamento seriale e parallelo, scorrimento a sinistra, rotazione a destra e a sinistra.

  • Interconnessione tra registri: 4 modalità (tutte le possibili combinazioni tra sorgente fissa o variabile, destinazione fissa o variabile).


Argomento delle Lezioni

In questa sezione vengono riportati gli argomenti svolti ad ogni lezione, con i relativi riferimenti ai testi.

Lezione 26 Settembre 2016 Presentazione del corso (per una visione d'insieme delle tematiche che si studieranno nei corsi di PSD e Architetture, raccomando di leggere il capitolo 2 di [1]). Sistemi digitali ed evoluzione storica degli elaboratori ([2], sezione 1.1 e 1.2). Rappresentazione dell'informazione, definizione di codice e di codifica, requisiti di una codifica; Definizione e proprietà dei sistemi di numerazione posizionali, sistema binario ([1] sez. 1.1 e 1.2; [2] sez. 1.3, 1.3.1 e 1.3.2). Conversioni di base per i numeri naturali: conversioni da decimale a base b, conversioni da base b a decimale; Intervallo di rappresentazione in base b con un numero assegnato di cifre; sistemi ottale ed esadecimale ([1] sez. 1.3, 1.3.1 e 1.5; [2] sez. 1.3.2, 1.3.3.A1).

lucidi 1 - lucidi 2


Modalità di esame

Per superare l'esame bisogna:

  • superare lo scritto o gli esoneri
  • sostenere un esame orale (su tutti gli argomenti svolti a lezione), da sostenere solo dopo aver superato scritto o esoneri. IMPORTANTE: l'orale non necessariamente porta a migliorare il voto; un orale non soddisfacente può anche abbassare il voto dello scritto. N.B.: all'orale non verrà chiesto di svolgere esercizi, ma saranno fatte domande di teoria (definizioni formali, piccole dimostrazioni, circuiti notevoli, ...)

Regole per le prove scritte (sia esami che esoneri):
  • NON si possono consultare libri, appunti, esercizi svolti, etc.
  • ognuno deve venire con un documento di identità con foto
  • ognuno deve portarsi dei fogli bianchi per la brutta copia (i fogli di bella verranno distribuiti in sede d'esame) e la cancelleria occorrente (matite, penne, gomme, temperini, etc.); per nessun motivo questo materiale potrà venir scambiato tra gli studenti nel corso dell'esame
  • NON si può portare la calcolatrice
  • i cellulari e i tablet devono essere spenti e tenuti fuori mano per tutta la durata dell'esame
  • non si potrà uscire dall'aula d'esame nel corso della prova per andare in bagno
  • è OBBLIGATORIO prenotarsi; tipicamente, per gli esoneri bisogna andare sulle pagine di prenotazione di Twiki, mentre per gli esami completi la prenotazione è sempre su Infostud. Chi non si è prenotato non verrà ammesso in aula. N.B.: bisogna prenotarsi ogni volta che ci si presenta ad un esonero/esame!

Regole di validità degli esoneri: il primo esonero va completato con il secondo esonero. Ciò vuol dire che, chi ha conseguito una votazione sufficiente (almeno 18) al primo esonero, può effettuare il secondo esonero. Nel caso di assenza al secondo esonero o di votazione non sufficiente, bisognerà rifare lo scritto per intero.

Date e orari degli appelli di tutte le sessioni sono pubblicate nel sito del corso di laurea, alla voce "Appelli d'esame".

La regola per gli scritti nella stessa sessione (sessione invernale: gennaio/febbraio -- sessione estiva: giugno/luglio) è la seguente: chi consegna al primo appello e riporta una votazione inferiore a 12, NON può sostenere il secondo appello.

L'orale va effettuato nello stesso appello dello scritto, pena la decadenza del voto di quest'ultimo. Le date dell'orale verranno comunicate dal docente contestualmente con la pubblicazione dei risultati degli elaborati; sarà data la possibilità agli studenti di fissare una tra le varie opzioni date dal docente. Gli orali si terranno ragionevolmente la settimana successiva allo scritto. N.B.: Un orale gravemente insufficiente può portare a dover rifare anche lo scritto.


Testi e (alcune) soluzioni delle prove scritte passate

Avvisi Importanti

Inizio lezioni a.a.17-18 Le lezioni inizieranno come da calendario, il giorno 26 Settembre. Solo per questa volta, la prima lezione inizierà alle 8.30.

Modifiche ai lucidi Può capitare che faccia piccole modifiche ai lucidi man mano che li presento in aula. Invito gli studenti a controllare la data di ogni file per essere sicuri di avere l'ultima versione.

Prenotazioni esami Vi ricordo che tutti gli esami vanno prenotati su Infostud entro il termine indicato su tale sito; tutte le altre forme di prenotazione e prenotazioni tardive non verranno considerate valide e non daranno accesso all'esame. Vi ricordo anche di effettuare la valutazione del corso alla prima prenotazione su Infostud: tale valutazione va fatta per tutti i corsi che seguite e ha un impatto sulla valutazione a livello di Ateneo del nostro corso di laurea (quindi, fatela assolutamente, anche mettendo giudizi negativi, se non siete rimasti soddisfatti del corso; ma fatela!!!).

-- DanieleGorla - 25 Sep 2013
Topic attachments
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