SISTEMI DI ELABORAZIONE

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
SISTEMI DI ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI (ING-INF/05)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

La finalità del corso è quella di definire e caratterizzare i sistemi di elaborazione dell’informazione. In particolare verrà fornita allo studente la capacità di comprendere:

- macchine astratte e complessità computazionale
- modelli di programmazione parallela
- sistemi autonomici
- tecniche di simulazione
- elaborazione quantistica

Lo studente imparerà ad applicare tali competenze per:

- sviluppare modelli di sistemi di elaborazione, in particolare per studiarne le prestazioni
- progettare e sviluppare programmi paralleli
- progettare sistemi di elaborazione dotati di caratteristiche autonomiche
- sviluppare simulazioni ad eventi discreti
- progettare algoritmi e protocolli quantistici

Contenuti dell'insegnamento

1. Macchine astratte e complessità computazionale
2. Calcolo parallelo
3. Sistemi autonomici
4. Tecniche di simulazione
5. Computer quantistici

Programma esteso

Contenuti Sistemi di Elaborazione (42 ore)

1. Elaborazione automatica dell’informazione
1.1. Cenni di teoria dell'informazione; 1.2. Tassonomia dei sistemi di elaborazione; 1.3. Macchine astratte; 1.4. Complessità computazionale

2. Calcolo parallelo
2.1. Architetture parallele; 2.2. Valutazione delle prestazioni; 2.3. Modelli di programmazione parallela; 2.4. Message Passing Interface (MPI); 2.5. MapReduce; 2.6. Sistemi Multicore, General Purpose GPU Programming, CUDA

3. Sistemi autonomici
3.1. I quattro principi dell'autonomic computing; 3.2. MAPE-K; 3.3. NAM, NAM4J, Distributed Remodeling Framework

4. Tecniche di simulazione
4.1. Concetti generali sulle simulazioni; 4.2. Simulazioni ad eventi discreti

5. Computer quantistici
5.1. Cenni storici; 5.2. Richiami di algebra lineare; 5.3. Postulati della meccanica quantistica; 5.4. Quantum bit; 5.5. Circuiti quantistici; 5.6. Algoritmi quantistici; 5.7. Protocolli di sicurezza quantistici

Bibliografia

M. Amoretti, dispense in inglese sugli argomenti del corso.
C. Ghezzi, D. Mandrioli, "Informatica Teorica", Città Studi, 1989.
D. E. Culler, J. Pal Singh, “Parallel Computer Architecture: A Hardware/Software Approach”, Morgan Kaufman, 1999.
B.P. Zeighler, H. Praehofer, T.G. Kim, "Theory of Modeling and Simulation", Second Edition, Academic Press, 2000.
M. Nielsen, I. Chuang, “Quantum Computation and Quantum Information”, Cambridge University Press, 2011.

Metodi didattici

Il corso viene svolto con lezioni frontali in cui il docente spiega gli argomenti mostrando delle diapositive oppure scrivendo alla lavagna.
Alcune ore sono dedicate ad esercitazioni di programmazione parallela.
Le lezioni sulle tecniche di simulazione si concludono con un paio di esercitazioni pratiche in cui gli studenti sono invitati ad utilizzare il tool di simulazione DEUS.

Modalità verifica apprendimento

Non sono previste prove in itinere.

E' prevista una prova scritta (3 ore) articolata su 6-7 quesiti a risposta libera, relativi alla parte teorica del corso.

Ciascuno studente dovrà svolgere una tesina legata agli argomenti del corso. Tale tesina comporta: l'utilizzo/sviluppo di software oppure lo studio approfondito di un articolo di quantum computing; la stesura di una relazione; una presentazione alla commissione (con il supporto di diapositive).

Altre informazioni

Il materiale didattico e di supporto alle lezioni è disponibile sul sito http://elly.dii.unipr.it