The course is taught in English.
Il corso descrive le architetture di commutazione di router e switch, analizzando gli aspetti di progettazione, di analisi delle prestazioni e di realizzazione in hardware di alcuni componenti di commutazione.

Il corso è finalizzato ad acquisire conoscenze su:
- reti per la commutazione temporale ed equivalenza spazio-tempo
- metodi approssimati per la valutazione delle prestazioni (metodo di Lee)
- progetto di reti di commutazione multistadio (Clos, Benes, Cantor) e relativi algoritmi di controllo
- progetto di reti autoinstradanti (reti Banyane)
- architettura di un router
- architetture di commutazione a pacchetto: code all'ingresso, all'uscita e miste
- progetto di algoritmi di scheduling per commutatori con le code all'ingresso: algoritmi ottimi ed approssimati, prestazioni teoriche e simulate, supporto della QoS
- progetto di algoritmi e strutture dati per l'address lookup e la classificazione IP
- descrizione di circuiti digitali mediante linguaggio VHDL
- verifica funzionale mediante strumenti CAD
- sintesi su FPGA e/o su circuito integrato
- ottimizzazione di blocchi funzionali parametrici
- progetto di interfacce tra blocchi funzionali a partire da specifiche
Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per valutare la complessità e le prestazioni di una architettura di commutazione e per l'analisi delle prestazioni (velocità/area/potenza) di un progetto hardware mediante strumenti CAD. Inoltre, lo studente sarà in grado di valutare i vantaggi e gli svantaggi delle scelte architetturali in un dispositivo di commutazione. Le conoscenze sulle tecniche di progetto hardware acquisite saranno applicate in laboratorio al progetto di alcuni blocchi funzionali.

- Calcolo della probabilità (variabile casuale, momenti di una variabile casuale, indipendenza statistica, processo di Bernoulli e di Poisson, distribuzioni discrete (geometrica, binomiale, Poisson)).
- Nozioni di toeria dei grafi e algoritmi di massimizzazione del flusso su grafi bipartiti
- Elementi di matematica discreta: (equazioni discrete ricorsive, matrici doppiamente stocastiche e teorema di Birkhoff'von Neumann, numeri fattoriali e approssimazione di Stirling, coefficiente binomiale, notazione di Landau
- Elementi di teoria delle code (coda M/D/1, carico di una coda)
- Nozioni elementari di reti di telecomunicazioni e calcolatori
- Indirizzamento IP e longest prefix matching
- Conoscenza dei circuiti elettronici digitali di base
- Conoscenza del funzionamento e della struttura di base di un sistema di elaborazione
- Conoscenza della programmazione in linguaggi ad alto livello

Argomenti trattati nelle lezioni e relativo peso in crediti.
- concetti generali e tecniche di commutazione temporale (1cr)
- architetture di commutazione multistadio (2cr)
- architettura di un router e IP lookup/classification (1cr)
- algoritmi di schedulazione di pacchetti in commutatori con memorie in uscita, in ingresso e con memorie in ingresso ed uscita (2cr)
- Modellazione di circuiti digitali mediante linguaggi di descrizione dell'hardware, descrizione di circuiti digitali combinatori e sequenziali (2cr)
- Tecniche di realizzazione di blocchi comunemente usati nei sistemi di telecomunicazione: serializzatori, deserializzatori, code, macchine a stati finiti, arbitri, matrici di commutazione (1cr)
- Struttura di circuiti logici programmabili (FPGA e PLD) e interfacciamento di memorie RAM/FIFO/FLASH (1cr)

Le esercitazioni in aula riguardano il progetto delle architetture di commutazione.
Le esercitazioni sperimentali di laboratorio comprendono lo sviluppo, la sintesi e la realizzazione di progetti digitali descritti mediante il linguaggio VHDL. Per l'esecuzione delle esercitazioni sperimentali sono disponibili schede basate su FPGA su cui lo studente realizzerà e proverà i circuiti progettati. Sono previste 7-8 esercitazioni, condotte in laboratorio da gruppi di 3-4 studenti. Il lavoro prevede lo svolgimento di homework propedeutici al laboratorio stesso, durante i quali gli studenti prepareranno il
progetto richiesto, per poi verificarlo durante le sessioni di laboratorio.

Il materiale didattico sarà fornito dal docente titolare dell'insegnamento e messo a disposizione sul sito web del portale della didattica.
Libri utili come riferimento sono:
Joseph Yu Ngai Hui, Switching and Traffic Theory for Integrated Broadband Networks, Kluwer Academic Publisher, 1990
Achille Pattavina, Switching Theory, Architectures and Performance in Broadband ATM Networks,
John Wiley & Sons, 1998
H.J. Chao, C.H. Lam, E. Oki, "Broadbad packet switching technologies", New York, Wiley, 2001
W.J.Dally, B.Towles, "Principles and practise of interconnection networks", Elsevier, Morgan Kaufman, 2004

L'esame finale comprende un orale su tutti argomenti trattati a lezione. Ogni laboratorio richiede la redazione di una relazione che concorrerà al conseguimento del voto finale.