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Presentazione
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.
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Risultati di apprendimento attesi
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. |
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Prerequisiti / Conoscenze pregresse
- 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
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Programma
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)
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Organizzazione dell'insegnamento
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.
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Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
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
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Criteri, regole e procedure per l'esame
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.
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Orario delle lezioni
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Statistiche superamento esami
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Programma definitivo per l'A.A.2013/14
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