Créditos: 4 Horas por semana: 4 EL-3307 Diseño Lógico EL-3308 Laboratorio de Diseño Lógico

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1 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Página 1 de 5 Curso: Diseño de Sistemas Digitales Código: EL-3310 Tipo de curso: Teórico Créditos: 4 Horas por semana: 4 Requisito: EL-3307 Diseño Lógico EL-3308 Laboratorio de Diseño Lógico Correquisito: EL-3312 Circuitos Discretos Suficiencia: Si Asistencia: Obligatoria Profesor: Ing. José Alberto Díaz García Correo jdiaz@itcr.ac.cr Web site: Teléfono oficina: Semestre: I Horario: K 15:00 p.m. a 16:50 p.m. J 15:00 p.m. a 16:50 p.m. Consulta: M 9:30 a.m. a 11:20 a.m. I. DESCRIPCION: Este curso hace un recorrido sobre las técnicas de diseño de los elementos fundamentales de un computador: el subsistema de memoria, la unidad central de procesamiento (CPU) y el conjunto de instrucciones de un procesador de propósito general. Con ello, el estudiante comprenderá los principios que permiten utilizar los recursos del hardware para implementar el software del computador. El marco de análisis utilizado le permite comprender las interacciones e interdependencias entre el hardware y el software en los diferentes niveles de abstracción del computador durante el proceso de diseño y ejecución de instrucciones. II. OBJETIVOS GENERALES Analizar la arquitectura básica de los microprocesadores, incluyendo microarquitectura, arquitectura del conjunto de instrucciones, arquitectura segmentada y la jerarquía de memoria. III. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.- Analizar los componentes de la arquitectura básica de un microprocesador. 2.- Analizar los componentes básicos de la microarquitectura de un microprocesador. 3.- Analizar la arquitectura segmentada 4.- Introducción a la implementación de memorias 5.- Analizar la jerarquía de memoria y su implementación IV. CONTENIDO 1. ORGANIZACIÓN BÁSICA DE UN COMPUTADOR Organización básica de un computador (componentes básicos) Niveles de abstracción - perspectivas del computador Niveles de programación

2 Página 2 de 5 2. ARQUITECTURA DEL CONJUNTO DE INSTRUCCIONES 2.1 Elementos de la arquitectura Almacenamiento de datos Clasificación de la arquitectura Conjunto de registros Representación de datos (formato de datos) Modos de direccionamiento Operaciones Codificación de instrucciones 2.2 Operaciones del microprocesador Clasificación de instrucciones: transferencia de control, transferencia de datos, lógicas y aritméticas, de desplazamiento y rotación, de punto flotante, de control del sistema 2.2 Representación de las instrucciones de un microprocesador Relación entre lenguajes de alto nivel, ensamblador y lenguaje de máquina Codificación de instrucciones 2.3 Soporte a procedimientos y subrutinas 3. RENDIMIENTO DE UN SISTEMA COMPUTACIONAL 3.1. Definición de rendimiento en términos computacionales 3.2 Medición del rendimiento de un computador 4. MICROARQUITECTURA: FLUJO DE DATOS Y CONTROL DEL MICROPROCESADOR 4.1 Esquema básico de un microprocesador 4.2 Implementación del flujo de datos Implementación de ciclo simple Implementación multiciclo 4.3 Implementación del control por medio de microprogramación Microinstrucciones Fundamentos de la creación de un microprograma Implementación de un microprograma 4.4 Manejo de excepciones e interrupciones 5 ARQUITECTURA SEGMENTADA (PIPELINING) 5.1 Conceptos básicos de la arquitectura segmentada Paralelismo a nivel de instrucciones

3 Página 3 de 5 Ventajas de la arquitectura segmentada Definición de riesgos estructurales, de datos, de control, stalls, riesgos de rama 5.2 Implementación de la arquitectura segmentada Flujo de datos segmentado Control segmentado Riesgos estructurales, de datos, de control, stalls, riesgos de rama Arquitectura de ciclo simple Arquitectura multiciclo 5.3 Manejo de excepciones o interrupciones en la arquitectura segmentada 6. JERARQUÍA DE MEMORIA 6.1 Implementación de memorias 6.2 Jerarquía de memoria 6.3 Fundamentos de la memoria cache Concepto de memoria cache Mapeo de cache Acceso a la memoria cache Escritura y lectura de la memoria cache Diseño del sistema de memoria para soporte de memoria cache Estrategias para mejorar el rendimiento 6.4 Memoria virtual V. EVALUACIÓN: Concepto de memoria virtual Fundamentos del manejo de memoria virtual Interacción de la memoria virtual con otros tipos de memoria 3 Exámenes parciales 90% I EXAMEN PARCIAL Martes 10 de Marzo II EXAMEN PARCIAL Martes 21 de Abril III EXAMEN PARCIAL Martes 2 de Junio (Cada examen parcial tiene un peso de un 30% sobre la nota final del curso) Participación en clase 10% (esta nota corresponde al promedio de los trabajos que se realicen en el desarrollo de las lecciones ya sea a nivel individual o al trabajo en grupos, este 10% corresponde a la nota final del curso) EXAMEN EXTRAORDINARIO (REPOSICIÓN) MARTES 16 DE JUNIO 1:30 PM. (podrán participar todos aquellos estudiantes cuya nota final se encuentre entre 60 y 65)

4 Página 4 de 5 VI. CONSIDERACIONES GENERALES: a. Asegúrese de comprender todas las consideraciones que aquí aparecen con el fin de tener un buen rendimiento en el curso. b. Por favor sea puntual, no llegue tarde a clases, por respeto a sus compañeros, ya que interrumpe la lección. c. La asistencia al curso es obligatoria y su responsabilidad asistir a lecciones, si usted no asiste a lecciones con regularidad no espere un buen rendimiento académico. d. Los teléfonos celulares deben apagarse durante la lección. Si usted tiene una emergencia y necesita mantenerlo encendido indíqueselo al profesor antes de iniciar la lección. e. Por respeto a los compañeros trate de no salir del aula una vez iniciada la lección, con el fin de que no se presenten distracciones. f. Debe dedicar cuatro horas por semana de estudio extra clase a este curso, por lo tanto al inicio de cada lección se dispondrá de hasta media hora a la aclaración de dudas que se surgieran de la clase anterior, cuando así lo amerite. g. Indique cuando hablo muy rápido o muy bajo. h. Usted puede interrumpir la lección, en cualquier momento, cuando tenga alguna pregunta que hacer. i. También puede solicitar que se repita nuevamente los conceptos que no se comprendieron. j. Las lecciones no pueden ser grabadas sin permiso escrito otorgado por el profesor. k. Recuerde usted está estudiando INGENIERÍA, esto quiere decir que en la solución de problemas se tomará en cuenta la solución optima, no así cualquier solución que funcione. l. Debido al tipo de curso en él se deben aplicar todas las herramientas y conceptos aprendidos en los cursos anteriores. m. Las evaluaciones deben realizarse utilizando hojas con tamaño carta. n. En caso de que no pueda asistir a un examen POR RAZONES DE SALUD, debe presentar un dictamen médico como el reglamento lo indica. El examen se programará para el día siguiente y será aplicado en forma oral. o. Si usted considera que se ha cometido algún tipo de injusticia en las calificaciones, indique en la primera página del documento los aspectos que deben de revisarse nuevamente con su debida justificación. Esto será posible únicamente si usted realiza el documento con tinta y no con lápiz. p. Las apelaciones a las evaluaciones se deben realizar tal y como lo indica el reglamento correspondiente.

5 Página 5 de 5 q. Al final del curso no se realizará ningún tipo de ajuste matemático para mejorar lo nota de aprobación del curso. VII. BIBLIOGRAFÍA Patterson, D.; Hennessy, J. : Organización Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. Cuarta Edición. Elsevier- Morgan Kraufmann Patterson, D.; Hennessy, J. : Computer Architecture: A quantitative approach. Tercera Edición. Elsevier- Morgan Kraufmann VIII. HORARIOS DE CLASE Y DE CONSULTA HORARIO DE CLASE K 15:00 a 16:50 aula F5-09 J 15:00 a 16:50 aula F5-09 HORARIO DE CONSULTA Miércoles de 9:30 a.m. a 11:20 a.m. IX. DIRECCIÓN ELECTRONICA DEL CURSO