Programmazione di Sistemi Multicore

Corso di Laurea in Informatica, terzo anno

A.A. 2019-2020, primo semestre

Avvisi

per la lezione del 5 dicembre 2019 e successive per favore scaricare il framework CUDA all'indirizzo: https://developer.nvidia.com/cuda-downloads

in data 26 novembre 2019 sono stati presentati i progetti (li trovate nelle slide del diario delle lezioni) da svolgere in gruppo (fino a massimo 5 persone) o individualmente. Per richiedere il materiale necessario (in base alla vostra idea) inviare una email al docente con la lista di sensori / scheda (Arduino o Nucleo) ed eventuale altro hardware necessario. Saranno organizzati uno o due incontri prima della data degli appelli (probabilmente in laboratorio Colossus) per presentare il proprio progetto. Sono richieste alcune slide con la descrizione del progetto e i principali problemi affrontati.

risultati primo esonero risultati_esonero1_multicore_updated.pdf

date di esame per la prima sessione : (esame completo + secondo esonero) 14 Gennaio ore 16-18 , (esame completo) 4 Febbraio ore 16-18 , Aula 2L - Via del Castro Laurenziano 7A

Obiettivi e programma sintetico

Veloce ripasso di programmazione C (propedeutico per il resto del corso)
tipi primitivi, casting, controlli condizionali (if then else). controlli iterativi (while e for), array, matrici, funzioni, struct/typedef/union. Puntatori, aritmetica dei puntatori, stringhe in C. Programmazione multithread in C (pthread).

Sistemi embedded ed elettronica (propedeutico per il resto del corso)
introduzione ad Arduino. ADC e elettronica analogica, principali componenti elettronici di base: condensatori, diodi, transistor. Porte logiche (implementazione reale con transistor). Sensori: come "leggere" i diversi parametri ambientali (temperatura, umidità).Esercizi ed esempi pratici con hardware reale.

FreeRTOS ("multithread" su sistemi embedded)
Introduzione ai sistemi real time, al sistema operativo FreeRTOS e la programmazioni dei dispositivi STM. programmazione C per sistemi embedded avanzati, nozioni di gestione della memoria e dello scheduler. Gestione multitasking, queue, interrupt e comunicazioni interprocesso. Esercizi ed esempi pratici con hardware reale.

MPI
Introduzione all'HPC con cenni ai super computer. MPI: che cos'è? A cosa serve? Operazioni point to point e di massa. Esercizi ed esempi pratici.

CUDA/OpenCL
Introduzione al calcolo su GPU. Paradigma di programmazioni su CUDA: da CPU a GPU e gestione della memoria. Come sfruttare il parallelismo e sfruttamento del framework. Esercizi ed esempi pratici.

applicazioni pratiche di programmazione su architetture reali (droni aerei e sottomarini).

Diario delle lezioni

martedì 1 ottobre 2019:

lezione introduttiva: cosa sono i sistemi embedded e quali sono le loro caratteristiche e limitazioni. Introduzione alla piattaforma Arduino. lezione_introduttiva.pdf

giovedì 3 ottobre 2019:

ripasso del linguaddio C: struttura di un programma, variabili, tipi primitivi, controlli condizionali, controlli iterativi, array, funzioni, puntatori, esercizi pratici. 1920_ripasso_C_1.pdf

martedì 8 ottobre 2019:

ripasso del linguaddio C: Allocazione Dinamica, Struct, Typedef, Union. Esercizi pratici. 1920_ripasso_C_2.pdf

introduzione ai thread in C: parallelismo, libreria pthread, concorrenza, ripasso dei meccanismi di sincronizzazione 1920_lezione2_multithread.pdf

giovedì 10 ottobre 2019:

POSIX thread: creazione di uno o più thread, exit, join. MUTEX: introduzione, creazione e cancellazione. Esercizi pratici. 1920_lezione3_multithread2.pdf

martedì 15 ottobre 2019:

Corrente, tensione, potenza, introduzione ai componenti elettronici di base (resistenze, diodi), legge di Ohm, Arduino, breadboard 1920_Lezione4_introduzione_elettronica.pdf

primi esperimenti con Arduino: installazione IDE, lampeggio LED integrato in Arduino, LED esterno, controllo di più LED 1920_Lezione4_Arduino.pdf

giovedì 17 ottobre 2019:

introduzione alle porte e ai pin di un microcontrollore. pulsanti e resistenze di pullup. Comandi seriali 1920_Lezione5-embedded_pullup.pdf

leggere un pulsante con Arduino, leggere un valore (resistore variabile) con un ingresso analogico di Arduino 1920_Lezione5_Arduino.pdf

mercoledì 22 ottobre 2019:

esercitazione con Arduino: seriale, display LCD 1920_Lezione_6-Arduino.pdf

giovedì 24 ottobre 2019:

lezione annullata

mercoledì 29 ottobre 2019:

ripasso legge di Ohm, condensatore, diodo, LED, interrupt. Esercizi sulla carica / scarica del condensatore. lezione7_embedded.pdf

giovedì 31 ottobre 2019:

ripasso potenziometri e divisori di voltaggio, transistor: funzionamento in zona attiva, saturazione e interdizione. Esercizi con led e transistor, porte logiche realizzate con transistor 1920_lezione8_embedded.pdf

martedì 5 novembre

esonero

giovedì 7 novembre

sospensione didattica

martedì 12 novembre

FreeRTOS: perché è necessario il Real Time, HEAP, STM32Cube IDE, Task ,Code, Timer. 1920_FreeRTOS_1.pdf

giovedì 14 novembre

correzione esonero, come si realizza un PCB, operare dirattamente sulle porte del microcontrollore, primi esempi in STM32Cube IDE 1920_lezione_PCB_nucleo.pdf

martedì 19 novembre

protocolli di comunicazione seriale, esercizi con scheda Nucleo. 1920_porte_seriale_nucleo2.pdf

giovedì 21 novembre 2019

FreeRTOS: code, timer, interrupt, task notifications. 1920_FreeRTOS_2.pdf esercizi svolti a lezione: https://drive.google.com/file/d/1jPbXiNy8inJKcHe3eUB6SALZZJ1lrTOO/view?usp=sharing

martedì 26 novembre 2019

MPI: introduzione, modelli di esecuzione, comunicazione, esercizi. 1920_MPI_1.pdf - 1920_eserciziMPI.rar

Per scaricare OPENMMPI e installarlo fare riferimento a: https://github.com/open-mpi/ompi

presentazione progetti 1920_presentazione_progetti.pdf

giovedì 28 novembre 2019

MPI: send, receive, collective, broadcast, scatter, gather, reduce, gruppi. 1920_MPI_02.pdf - 1920_esercizi_2_mpi.zip

martedì 3 dicembre 2019

MPI: esercizi 1920_Esercizi_MPI.pdf

venerdì 5 dicembre 2019

CUDA: introduzione, gestione del flusso di calcolo, blocchi, thread, indicizzazione 1920_CUDA_01.pdf

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