Libri di David A. Patterson

Oggi ai professionisti di ogni settore dell’informatica è richiesto di conoscere sia il software sia l’hardware, la cui interazione offre la chiave per capire i principi dell’elaborazione. Ogni programma infatti, per essere eseguito più velocemente e raggiungere una maggiore efficienza energetica, deve diventare un programma parallelo. Proprio su questo aspetto Patterson e Hennessy hanno posto l’enfasi fin dalla prima edizione di Struttura e progetto dei calcolatori, e il passaggio tecnologico dalle architetture uniprocessore ai multiprocessori multicore ha confermato quanto la prospettiva del parallelismo fosse giusta. A questo si aggiunge la scelta di dedicare una versione dell’opera all’architettura RISC-V, un insieme di istruzioni progettato per funzionare con cloud computing, dispositivi mobili e altri sistemi embedded, più semplice ed elegante dell’insieme di istruzioni MIPS, con anche il vantaggio di non essere un’architettura proprietaria: esistono infatti simulatori, compilatori e debugger RISC-V open-source, oltre che implementazioni RISC-V open-source scritte nei linguaggi di descrizione dell’hardware. Questa seconda edizione presenta: i formati più complessi in modo graduale e nella versione a 32 bit, che riduce le istruzioni core a 10; la revisione della parte sul calcolo parallelo, con l’inserimento di 4 ottimizzazioni che consentono un risparmio di tempo a fronte di sole 21 linee di codice; la trattazione delle Architetture Specifiche di Dominio (DSA), che attraversano una fase di crescita; il reinserimento delle architetture multi-ciclo dei MIPS; più attenzione all’impatto dei software open-source sulle architetture; un confronto approfondito tra le architetture RISC-V e quelle MIPS, ARMv7, ARMv8 e x86. Le rubriche Capire le prestazioni dei programmi, Come andare più veloce e Interfaccia software/hardware sottolineano i criteri fondamentali per chi progetta. I paragrafi Aiuto allo studio e Autovalutazione, con risposte a fine capitolo, accompagnano chi studia. Tutti gli esercizi sono stati rinnovati.

Nel mondo della tecnologia e dell’industria dei calcolatori ci sono stati negli ultimi anni enormi cambiamenti, che vanno dal rallentamento nello sviluppo della tecnologia dei semiconduttori alla crescita delle Architetture Specifiche di Dominio (DSA); dal ruolo delle microarchitetture come superfici sicure contro gli attacchi informatici alla ri-verticalizzazione dell’industria della tecnologia informatica, con poche aziende che forniscono infrastrutture di calcolo. In particolare, la crescente importanza dell’insieme di istruzioni open-source, che consentono alle organizzazioni di costruire processori senza dover prima negoziare una licenza e di sviluppare implementazioni che vengono condivise liberamente, costituisce una risorsa preziosa per la ricerca accademica e la didattica. Lo studio dell’informatica non può riguardare solo i principi su cui è fondata l’elaborazione, ma deve anche riflettere lo stato delle conoscenze attuali, e la quinta edizione italiana di Struttura e progetto dei calcolatori riflette proprio questi vertiginosi cambiamenti. Oltre all’aggiornamento dei dispositivi descritti, è stata aggiunta la trattazione delle Architetture Specifiche di Dominio e sono state reinserite le parti dedicate alle architetture multi-ciclo. Viene dato più spazio all’impatto dei software open-source sulle architetture e il confronto tra le architetture MIPS e quelle ARM e RISC-V è portato avanti in modo ancora più approfondito. Dal punto di vista didattico sono stati aggiunti in ciascun capitolo i paragrafi Come andare più veloce e Aiuto allo studio, con quesiti sfidanti (e risposte), mentre si mantengono le rubriche delle edizioni precedenti Interfaccia hardware/software, Capire le prestazioni dei programmi, Quadro d’insieme e Autovalutazione (con le risposte alla fine di ogni capitolo). Tutti gli esercizi sono stati aggiornati.

Hamptons. Tutti i residenti della zona conoscono la bellissima villa sul mare al numero 7 di Ocean Drive. Non solo per la singolarità della sua struttura, ma per la macabra storia che la contraddistingue. Dietro quelle mura, infatti, si sono consumati orribili fatti di sangue e da tempo la casa è disabitata. Ma quando un giorno nella villa viene trovata una coppia brutalmente assassinata, la sua triste fama torna ancora una volta sotto i riflettori. Per quale motivo un noto agente di star di Hollywood si trovava con la sua amante in quel luogo così temuto ed evitato da tutti? A occuparsi del caso sarà la detective Jenna Murphy, trasferitasi da poco negli Hamptons per lasciarsi alle spalle un passato travagliato e per dare una svolta alla sua carriera. Ma più le indagini si intensificano e più il mistero legato alla villa si infittisce, trascinando Jenna in una pericolosa corsa contro il tempo per scoprire la verità prima che sia troppo tardi...

Fino a poco tempo fa i programmatori potevano fare affidamento sul lavoro dei progettisti di architetture e di compilatori e su quello dei produttori di chip per rendere più veloci e più efficienti a livello energetico i propri programmi senza il bisogno di apportare alcuna modifica. Questa epoca è finita: affinché un programma possa essere eseguito più velocemente deve diventare un programma parallelo. La tecnologia moderna richiede che i professionisti di ogni settore dell’informatica conoscano sia il software sia l’hardware, la cui interazione ai vari livelli offre la chiave per capire i princìpi fondamentali dell’elaborazione. Per questo motivo gli autori di Struttura e progetto dei calcolatori hanno posto l’enfasi sulla relazione tra hardware e software, e il recente passaggio dalle architetture uniprocessore ai multiprocessori multicore ha confermato quanto la prospettiva del parallelismo sia giusta. La novità di questa edizione è la scelta di trattare l’architettura RISC-V. Sviluppato inizialmente a Berkeley e progettato per funzionare con cloud computing, dispositivi mobili e altri sistemi embedded, questo insieme di istruzioni è più semplice ed elegante dell’insieme di istruzioni MIPS e presenta anche il vantaggio di non essere un’architettura proprietaria. Esistono quindi simulatori, compilatori e debugger RISC-V open source facilmente reperibili, e persino implementazioni RISC-V open source scritte nei linguaggi di descrizione dell’hardware. Gli obiettivi principali del corso sono: dimostrare con esempi concreti quanto sia importante comprendere il funzionamento dell’hardware, per ottenere buone prestazioni ed elevata efficienza energetica; evidenziare i temi principali di ogni argomento inserendo a margine del testo le icone associate alle «otto grandi idee» nella progettazione delle architetture; proporre nuovi esempi che riflettano il ricambio generazionale avvenuto nel passaggio dall’era dei PC all’era postPC (tablet, cloud, ARM, x86); distribuire il materiale relativo all’I/O in tutto il libro anziché racchiuderlo in un unico capitolo; aggiornare il contenuto tecnico per rispecchiare i cambiamenti avvenuti nell’industria, facendo riferimento, per esempio, ad architetture come il Cortex A-53 ARM e il Core i7 Intel.

La tecnologia moderna richiede che i professionisti di ogni settore dell'informatica conoscano sia il software sia l'hardware, la cui interazione ai vari livelli offre la chiave per capire i principi fondamentali dell'elaborazione. Per questo motivo, sin dalla prima edizione di "Struttura e progetto dei calcolatori" l'enfasi è stata posta sulla relazione tra hardware e software, e il recente passaggio dalle architetture uniprocessore ai multiprocessori multicore ha confermato quanto la prospettiva del parallelismo sia giusta.

La moderna tecnologia dei calcolatori richiede che i professionisti che operano nel campo dell'informatica conoscano sia l'hardware sia il software con cui si trovano a lavorare. Hardware e software convivono infatti a diversi livelli e l'analisi della loro interazione offre uno schema per comprendere gli aspetti fondamentali dell'elaborazione automatica. Le novità principali di questa edizione di "Struttura e progetto dei calcolatori sono: L 'ampia e completa trattazione del recente passaggio dalle architetture uniprocessore ai multiprocessori multicore, l'attenzione a come massimizzare le prestazioni di programma sfruttando le potenzialità del parallelismo, una dettagliata appendice sulle unità di elaborazione grafica (GPU), un numero doppio di esercizi presenti a fine capitolo. Il CD-ROM allegato al volume contiene risorse supplementari in lingua inglese: schede storiche, numerosi approfondimenti teorici segnalati nel testo, letture su argomenti di attualità, modelli di calcolo, simulatori, software per la progettazione.

Caratteristica peculiare di quest'opera, considerata "il testo definitivo per l'architettura e la progettazione degli elaboratori", è quella di presentare la progettazione dei calcolatori da un punto di vista tecnicamente quantitativo. Hennessy e Patterson esplorano, infatti, una grande varietà di strategie che consentono di sfruttare al meglio il parallelismo, chiave per il potenziamento delle prestazioni in architetture multiprocessore. L'evoluzione strategica da processori single-core a processori multi-core è il filo conduttore del volume, anche se gli autori trattano in profondità tutti gli aspetti determinanti per la progettazione: prestazioni, consumo di potenza, affidabilità, disponibilità. Elemento qualificante del libro sono i casi di studio (affidati a esperti del mondo industriale e accademico) che chiudono ogni capitolo. Su tali casi sono basati i molti esercizi, graduati per difficoltà e impegno richiesto. Le numerose appendici (anch'esse affidate a singoli specialisti) sono dedicate ad argomenti avanzati o a sviluppi recenti della tecnologia; per non appesantire eccessivamente il volume, e in considerazione della loro natura specialistica, si è deciso, come già nell'edizione originale, di rendere disponibili queste appendici, in inglese, sul CD-ROM allegato al volume.

Caratteristica peculiare di questo testo, ormai un classico dell'editoria informatica, è quella di presentare la progettazione dei calcolatori da un punto di vista tecnicamente quantitativo. Hennessy e Patterson esplorano infatti una grande varietà di strategie che consentono di sfruttare al meglio il parallelismo, chiave per il potenziamento delle prestazioni in architetture multiprocessore. Proprio l'evoluzione strategica da processori single-core a processori multi-core è il filo conduttore di questa quarta edizione, anche se gli autori continuano a trattare in profondità tutti gli aspetti determinanti per la progettazione: prestazioni, consumo di potenza, affidabilità, disponibilità.