Embed Size (px)
Citation preview
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
1
1. DATOS GENERALES DE LA ASIGNATURA
ASIGNATURA: Estructura de Computadores CÓDIGO: 42307
TIPOLOGÍA: Básica CRÉDITOS ECTS: 6
CURSO: 1º SEMESTRE: 2 MATERIA A LA QUE PERTENECE: Ingeniería de Computadores
LENGUA EN QUE SE IMPARTIRÁ: Español USO DOCENTE DE OTRAS LENGUAS: Inglés
DEPARTAMENTO(S): Tecnología y Sistemas de Información
GRADO: Ingeniería Informática CENTRO: Escuela Superior de Informática
PÁGINA WEB DE LA ASIGNATURA: Espacio virtual de la asignatura en https://campusvirtual.uclm.es
PROFESORADO QUE LA IMPARTE
NOMBRE DESPACHO Y EDIFICIO EXTENSIÓN TELEFÓNICA CORREO ELECTRÓNICO
Juan Carlos López Edificio Fermín Caballero 3.07 3739 [email protected]
Inocente Sánchez Edificio Fermín Caballero 1.9 6490 [email protected]
David de la Fuente Edificio Fermín Caballero 3.14 3709 [email protected]
María José Santofimia Edificio Fermín Caballero 3.05 3708 [email protected]
Javier Ayllón Edificio Fermín Caballero 1.05.1 6217 [email protected]
Xavier del Toro Edificio Fermín Caballero 1.05.1 6217 [email protected]
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
2
2. CONTEXTO DE LA ASIGNATURA
Esta asignatura tiene como objetivo que el alumno conozca y comprenda la estructura básica y el funcionamiento de un computador moderno, así como los conceptos básicos ligados a la arquitectura del repertorio de instrucciones. En el aspecto práctico de la asignatura el alumno aprenderá los fundamentos básicos de la programación a bajo nivel.
La asignatura tiene como requisito previo la asignatura de “Tecnología de Computadores” , impartida en el Primer Cuatrimestre del Primer Curso del Grado de Informática. Por otra parte, proporciona la base sobre la organización del computador que es utilizada y ampliada posteriormente en otras asignaturas de la materia “Ingeniería de Computadores” (Organización de Computadores y Arquitectura de Computadores), así como en aquellas específicas del Módulo de Tecnología Específica de Ingeniería de Computadores, asignaturas para las que es un requisito previo.
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
3
3. COMPETENCIAS DE LA TITULACIÓN QUE LA ASIGNATURA CONTRIBUYE A ALCANZAR 4. RESULTADOS DEL APRENDIZAJE ESPERADOS
[BA5] Conocimiento de la estructura, organización, funcionamiento e interconexión de los sistemas informáticos, los fundamentos de su programación, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. RA1, RA5, RA6
[CO9] Capacidad de conocer, comprender y evaluar la estructura y arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman. RA1, RA2, RA3, RA4, RA5, RA6
[IC1] Capacidad de diseñar y construir sistemas digitales, incluyendo computadores, sistemas basados en microprocesador y sistemas de comunicaciones. RA5, RA6
[INS1] Capacidad de análisis, síntesis y evaluación. RA5, RA6
[INS4] Capacidad de resolución de problemas aplicando técnicas de ingeniería. RA5, RA6
[PER1] Capacidad de trabajo en equipo. RA6
[SIS3] Aprendizaje autónomo. RA1, RA2, RA3, RA4
RA1. Conocer la organización de la CPU, identificar las unidades funcionales, y explicar su papel en la ejecución de las instrucciones. BA5, CO9, SIS3
RA2. Conocer la organización del subsistema de Entrada/Salida y su interfaz con la CPU. CO9, SIS3
RA3. Identificar los tipos de almacenamiento de información, comprender su papel en el sistema jerárquico de memoria de un computador y su influencia sobre la latencia efectiva de la memoria. CO9, SIS3
RA4. Relacionar la evolución de la arquitectura de la CPU y los repertorios de instrucciones. Identificar las diferencias entre las filosofías CISC y RISC.. CO9, SIS3
RA5. Programar un computador a bajo nivel. BA5, CO9, IC1, INS1, INS4
RA6. Dominar el programa de prácticas. BA5, CO9, IC1, INS1, INS4, PER1
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
4
5. TEMARIO / CONTENIDOS
Tema 1: Introducción.
• Programa de teoría de la asignatura: temas. • ¿Qué es un computador? Descripción funcional: arquitectura de von Neumann. • Origen y evolución histórica de los computadores. • Parámetros característicos de los computadores.
Tema 2: Lenguaje Máquina y lenguaje ensamblador.
• Arquitectura y repertorio de instrucciones (ISA). • Formato Instrucciones. • Modos de direccionamiento. • Tipos de instrucción. • Arquitecturas RISC y CISC. • Formato y repertorio de instrucciones del ARM. • Ensamblador, montador y cargador. • Formato de una sentencia en lenguaje ensamblador. • Instrucciones y directivas. • Macros y subrutinas. • Interfaz binario de aplicación (ABI) y convenio de llamadas a procedimientos.
Tema 3: Ruta de datos y Unidad de Control
• Descripción de la ruta de datos. • Funciones de la Unidad de Control. • Fases de ejecución de una instrucción. • Microinstrucciones y señales de control. • Diseño de la Unidad de Control: cableada o microprogramada.
Tema 4: Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
• Representación de la información. • Operaciones aritméticas básicas. • Multiplicación. • División. • Coma flotante y técnicas de redondeo.
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
5
5. TEMARIO / CONTENIDOS
Tema 5: Sistema de Entrada-Salida
• Buses. • Módulos de entrada-salida. • Modos de entrada-salida: por programa, interrupciones y acceso directo (DMA).
Tema 6: Memoria
• Tecnología y características de la memoria. • Jerarquía de memorias. • Mapa de memoria: diseño.
6. BIBLIOGRAFÍA/RECURSOS
• Stallings, W. “Organización y Arquitectura de Computadores”, 7ª Edición, Prentice Hall, 2006. • Angulo, J.M., García, J. y Angulo, I., “Fundamentos y Estructura de Computadores”, Thomson, 2003. • De Miguel Anasagasti, P., “Fundamentos de los Computadores”, Thomson, 2004. • Patterson, D.A., Hennessy, J.L., “Estructura y Diseño de Computadores”, Reverté, 2000. (Traducción de la 2ª edición en inglés).
Las páginas web de los libros citados, algunas mantenidas por las editoriales correspondientes, contienen recursos que pueden utilizarse para el seguimiento de la asignatura. Los más interesantes de dominio público se replicarán en el espacio de la asignatura dentro del Campus Virtual de la UCLM. La página http://atc.ugr.es/~acanas/arquitectura.html puede utilizarse como una puerta de entrada al mundo de la Arquitectura de Computadores.
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
6
7. PLANIFICACIÓN DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADES OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD TIPO DE ACTIVIDAD
TIEMPO DE DEDICACIÓN DEL ESTUDIANTE
TIEMPO DE REALIZACIÓN
Presentación asignatura Presentación de la asignatura: objetivos, temario, normativa y evaluación.
De aprendizaje, presencial 1 h Semana del 24 al 28
de enero
Clases magistrales Tema 1
Conceptos básicos del computador. Origen y evolución y parámetros característicos.
De aprendizaje, presencial 5 h Semana del 24 al 28
de enero
Clases magistrales Tema 2
Lenguaje máquina y lenguaje ensamblador De aprendizaje, presencial 12 h Semana del 31de
enero al 4 de febrero
Ejercicios Tema 2 Problemas sobre codificación, modos de direccionamiento y programación en ensamblador
De aprendizaje, de evaluación formativa, presencial
6 h Semana del 7 al 11 de febrero
Clases magistrales Tema 3
Rutas de datos y unidad de control De aprendizaje, presencial 12 h Semana del 14 al 18
de febrero
Ejercicios Tema 3 Problemas sobre rutas de datos De aprendizaje, de evaluación formativa, presencial
6 h Semana del 21 al 25 de febrero
Primera práctica de laboratorio
Familiarización con el entorno de desarrollo (Lenguaje C, simuladores para la arquitectura NDS, depuradores, etc.), ABI e ISA para la arquitectura ARM.
De aprendizaje, presencial 16 h Semanas del 24 de
enero al 4 de marzo
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
7
7. PLANIFICACIÓN DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADES OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD TIPO DE ACTIVIDAD
TIEMPO DE DEDICACIÓN DEL ESTUDIANTE
TIEMPO DE REALIZACIÓN
Ejercicios Temas 1, 2 , 3 Repaso de problemas de los temas 1 a 3 De aprendizaje, de evaluación formativa, presencial
2 h Semana del 7 al 11 de marzo
Examen temas 1, 2, 3 Evaluación resultados de aprendizaje RA1, RA4, RA5
De evaluación sumativa, presencial 10 h Semana del 14 al 18
de marzo
Clases magistrales Tema 4
Unidad aritmético-lógica. Algoritmos de multiplicación y división. Punto flotante.
De aprendizaje, presencial 10 h Semana del 21 al 25
de marzo
Ejercicios Tema 4 Problemas sobre aritmética binaria De aprendizaje, de evaluación formativa, presencial
4 h Semana del 28 de marzo al 1 de abril
Clases magistrales Tema 5
Entrada-salida del computador. Buses. Interrupciones y DMA
De aprendizaje, presencial 10 h Semana del 4 al 8 de
abril
Ejercicios Tema 5 Problemas sobre entrada-salida De aprendizaje, de evaluación formativa, presencial
4 h Semana del 11 al 15 de abril
Clases magistrales Tema 6
Memoria. Tecnologías y características. Jerarquía. Organización del mapa de memoria.
De aprendizaje, presencial 10 h Semana del 25 al 29
de abril
Ejercicios Tema 6 Problemas sobre memorias De aprendizaje, de evaluación formativa, presencial
4 h Semana del 2 al 6 de mayo
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
8
7. PLANIFICACIÓN DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADES OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD TIPO DE ACTIVIDAD
TIEMPO DE DEDICACIÓN DEL ESTUDIANTE
TIEMPO DE REALIZACIÓN
Ejercicios Temas 4, 5 , 6 Repaso de problemas de los temas 4 a 6 De aprendizaje, de evaluación formativa, presencial
2 h Semana del 2 al 6 de mayo
Examen temas 4, 5 y 6. Evaluación resultados de aprendizaje RA1, RA2, RA3
De evaluación sumativa, presencial 10 h Semana del 9 al 13
de Mayo
Segunda práctica de laboratorio
Conocer la estructura y jerarquía de memorias empleadas por la arquitectura NDS, las implicaciones que éstas tienen (DMA, tamaño limitado de la pila, memoria principal, bus de datos, etc.). Programación de interrupciones. Entrada/Salida (DMA, video y teclado)
De aprendizaje, presencial 16 h Semanas del 7 de
Marzo al 19 de Mayo
Sesiones de repaso y examen final
Repaso y evaluación resultados RA1, RA2, RA3, RA4, RA5, RA6
De aprendizaje, de evaluación sumativa, presencial
10 h Semana del 16 al 19 de Mayo
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
9
8. RESUMEN DE HORAS DE ESFUERZO DEL ESTUDIANTE
PRESENCIALES NO PRESENCIALES TOTAL
EN SEMANAS LECTIVAS 60 80 140
EN SEMANAS NO LECTIVAS 0 10 10
TOTAL 60 90 150
9. DISTRIBUCIÓN DE HORAS SEMANALES EN SEMANAS LECTIVAS COMPLETAS
PRESENCIALES
EN AULA EN LABORATORIO NO PRESENCIALES TOTAL SEMANAL
MEDIA 3 1 6 10
MÁXIMA 4 4 8
MÍNIMA 4 8 12
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
10
10. EVALUACIÓN ORDINARIA
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE / COMPETENCIAS
ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN
VALORACIÓN (peso en la nota final de la
asignatura)
RA1, RA4, RA5 Primer examen de teoría y problemas
El alumno conoce la organización de la CPU, en particular la unidad de control y la ruta de datos.
Asimismo, identifica el papel del repertorio de instrucciones y realiza programas en lenguaje ensamblador.
15 %
RA1, RA2, RA3 Segundo examen de teoría y problemas
El alumno comprende el papel de la unidad aritmético-lógica y los mecanismos de realización de operaciones aritméticas complejas (multiplicación y división).
Asimismo, conoce la organización del subsistema de entrada-salida y el papel y organización de la memoria.
15 %
RA1, RA2, RA3, RA4, RA5 Examen final ordinario El alumno controla globalmente la asignatura a través de preguntas de tipo test y de la resolución de problemas prácticos.
40 %
RA5, RA6 Proyecto de prácticas
El alumno conoce el computador utilizado en las prácticas (Nintendo DS), las herramientas de trabajo del laboratorio y sabe resolver los problemas del proyecto planteado. Se califica por grupos de trabajo de hasta 2 alumnos.
30 %
OTRAS INFORMACIONES SOBRE LA EVALUACIÓN
Se calificará el acta si el estudiante realiza actividades de evaluación sumativa cuya valoración total alcance o supere el 50% o si se presenta al examen final.
La convocatoria ordinaria constará de un examen de teoría y problemas con un valor del 40% de la nota. Un 30% se reparte entre los exámenes parciales,
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
11
10. EVALUACIÓN ORDINARIA
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE / COMPETENCIAS
ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN
VALORACIÓN (peso en la nota final de la
asignatura)
quedando un 30% para la nota de laboratorio.
El examen de laboratorio requiere la realización de un test básico individual que debe aprobarse.
Para poder aprobar la asignatura se debe obtener un total de 5 puntos sobre los 10 posibles, teniendo en cuenta que:
• debe obtenerse al menos un total de 3 puntos en el total las pruebas de teoría (de los 7 posibles)
• debe obtenerse al menos un total de 1,5 puntos en la prueba de laboratorio (de los 3 posibles).
Tanto las notas del total de teoría como del laboratorio se pueden guardar, siempre que estén aprobadas, para la evaluación extraordinaria, pero no para el curso siguiente.
Escuela Superior de Informática de Ciudad Real
12
11. EVALUACIÓN EXTRAORDINARIA
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE / COMPETENCIAS
ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN VALORACIÓN
RA1, RA2, RA3, RA4, RA5 Examen final extraordinario El alumno controla globalmente la asignatura a través de preguntas de tipo test y de la resolución de problemas prácticos.
70 %
RA5, RA6 Proyecto de prácticas extraordinario
El alumno conoce el computador utilizado en las prácticas (Nintendo DS), las herramientas de trabajo del laboratorio y sabe resolver los problemas del proyecto planteado.
30 %
OTRAS INFORMACIONES SOBRE LA EVALUACIÓN
Se calificará el acta si el estudiante se presenta a uno de los dos exámenes o lo exige la normativa de la Universidad (convocatoria especial).
La convocatoria extraordinaria constará de un examen de teoría y problemas con un valor del 70% de la nota y uno de laboratorio con un valor del 30%.
El examen de laboratorio requiere la realización de un test básico individual que debe aprobarse.
Para poder aprobar la asignatura se debe obtener un total de 5 puntos sobre los 10 posibles, teniendo en cuenta que:
• debe obtenerse al menos un total de 3 puntos en la prueba de teoría (de los 7 posibles)
• debe obtenerse al menos un total de 1,5 puntos en la prueba de laboratorio (de los 3 posibles).
Después de la evaluación extraordinaria, no se guarda ninguna nota para el curso siguiente.
