Programa Educativo: Licenciatura en Ciencias PROGRAMA DE ESTUDIO. Obligatoria Programa elaborado por:

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1 Programa Educativo: Licenciatura en Ciencias PROGRAMA DE ESTUDIO Computacionales Área de Formación : Sustantiva profesional Horas teóricas: 2 Horas prácticas: 3 Total de Horas: 5 Arquitectura de computadoras Total de créditos: 7 Clave: F1303 Tipo : Asignatura Carácter de la asignatura Obligatoria Programa elaborado por: Academia de Ciencias Computacionales Fecha de elaboración: Agosto 2004 Fecha de última actualización: Julio 2010 Seriación explícita Asignatura antecedente Ninguna NO Asignatura Subsecuente Ninguna Seriación implícita Conocimientos previos: NO Estructura de datos F1303 Arquitectura de computadoras Página 1 de 8

2 Presentación El desempeño de un sistema computacional está determinado por las limitaciones básicas del hardware. De manera similar, los diseñadores de hardware deben entender las implicaciones que tienen sus diseños en la eficiencia del software. El curso de Arquitectura de Computadoras cubre los elementos constitutivos de una computadora de tal manera que nos permita conocer las diferentes y tecnologías que existen en la actualidad y poder establecer un sistema de computadora básica. Objetivo General Explicar las diferentes existentes y diseñar su propia arquitectura. Conocer las diferentes partes que componen una computadora de acuerdo a su arquitectura básica. Proporcionar los elementos que de manera objetiva permitan al estudiante comparar y evaluar las de procesadores y computadoras modernas. Competencias que se desarrollaran en esta asignatura Conocimiento de los conceptos de las distintas Arquitecturas posibles. Conocimiento de concretas y actuales. Dominio operativo y familiarización con el procedimiento de diseño y simulación de una arquitectura conceptual sencilla. Competencias del perfil de egreso que apoya esta asignatura Hacer uso de las de computadoras para un buen desarrollo del software, así como la selección de las herramientas de la misma. F1303 Arquitectura de computadoras Página 2 de 8

3 Escenario de Salón de clases, biblioteca, sala de cómputo equipada con PC's con microprocesadores de múltiples núcleo (CoreDuo y QuaCore) y Herramientas para el diseño de mapas conceptuales (e.g., Cmap Tools) para realizar programas en ensamblador y compiladores C de Intel para programación paralela (Intel Parallel Studio), trabajo de campo y otros inherentes a la asignatura. Perfil sugerido del docente Dr. o en su caso M.C. en el área Ciencias de la Computación con conocimientos en electrónica. Con actitud positiva para la promoción del participativo basado en proyectos y problemas; con capacidad para generar un clima de respeto en el aula. Contenido Temático Unidad No. 1 Organización Básica e Introducción al Diseño de Microprocesadores Objetivo particular Conocer la organización y los componentes que forman a un microprocesador Hrs. estimadas 14 Temas 1.1. Introducción al conjunto de instrucciones, microarquitectura y arquitectura del sistema. 1.2.Arquitectura del Resultados del Elaboración de diagramas y esquemas de de hardware Elaboración de Sugerencias didácticas Lecturas importancia de las de hardware. Grupo de Estrategias y criterios de Examen oral sujeto a las características del grupo y examen escrito 60% portafolio de evidencias (mapa F1303 Arquitectura de computadoras Página 3 de 8

4 procesador: tipos de instrucciones, conjuntos de registros y modos de direccionamiento. 1.3.Estructuras de los procesadores: memoria a registro y almacena/carga (load/store). 1.4.Secuencia de instrucción, control de flujo, llamadas a subrutina y mecanismo de retorno. 1.5.Estructura de un programa de nivel máquina. Mapas conceptuales relacionados con los modos de direccionamiento y sobre la estructura de un programa en lenguaje máquina documental sobre los microprocesadores Análizar problemas sobre la arquitectura de bajo nivel discusiones sobre las de hardware Resolución de problemas sobre los diferentes modos de direccionamiento y las de bajo nivel de ejercicios) 30% Participación en clase e investigaciones 10%. 1.6.Limitaciones de una arquitectura de bajo nivel. Unidad No. 2 Organización de Sistemas de Memorias Objetivo particular Conocer como está organizado los diferentes sistemas de memorias Hrs. estimadas 12 Temas Resultados del Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de F1303 Arquitectura de computadoras Página 4 de 8

5 2.1.Conocer los sistemas de almacenamiento y sus tecnologías (semiconductores y magnéticos). 2.2.Almacenamiento estándar (DVD, blue ray) Jerarquía de memoria, latencia y desempeño. 2.4.Memoria cache: principios de operación, políticas de reemplazo, cache multinivel, coherencia de la cache. Elaboración de diagramas y esquemas de sistemas de memorias Crear líneas de tiempo de tipos sobre el almacenamiento documental de los diferentes dispositivos tipos de almacenamiento actuales Análisis de casos sobre desempeño en memoria cache Lecturas importancia de los diferentes tipos de dispositivos de almacenamiento Resolución de problemas sobre rendimiento de la memorias cache Examen oral y escrito 60% portafolio de evidencias (línea del tiempo, mapa de ejercicios) 30% participación en clase e investigaciones 10 %. 3 Unidad No. 3 Organización Funcional Objetivo particular Conocer las diferentes superescalares y relacionar las instrucciones a nivel de paralelismo. Hrs. estimadas 12 Temas Resultados del Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de 3.1.Micro: Diagramas y Lecturas Examen escrito 50% F1303 Arquitectura de computadoras Página 5 de 8

6 alambradas y microprogramadas 3.2.Paralelismo a nivel de instrucción 3.3.Arquitecturas superescalares 3.4Desempeño de los microprocesador: medidas, limitaciones y los efectos del consumo de energías en las tecnologías (semiconductores y magnéticos).. esquemas de las microarquitectura Líneas de tiempo del documental de las y su organización Análisis de casos que afectan al desempeño importancia de organización funcional Resolución de problemas sobre rendimiento en los microprocesadores a nivel de instrucción portafolio de evidencias (línea del tiempo, mapa de ejercicios) 20%, ensayo 20% participación en clase e investigaciones 10%. 4 Unidad No. 4 Multiprocesamiento y Arquitecturas Alternativas Objetivo particular Aprenderá la importancia del procesamiento en procesadores Hrs. estimadas 18 Temas 4.1.Ley de Amdahl s 4.2.Procesamiento vectorizados (operaciones multimedias) 4.3.Procesadores multihilos y Resultados del Mapas conceptuales de los concepto relacionados con las documental de las Sugerencias didácticas Lecturas importancia de la arquitectura Demostraciones en el desempeño de las Estrategias y criterios de Examen oral y escrito 60% portafolio de evidencias (mapa de ejercicios)30% participación en clase F1303 Arquitectura de computadoras Página 6 de 8

7 4.4. Taxonomia Flynn s 4.5.Programación en múltiples procesadores 4.6.Procesadores gráficos de propositos especiales 4.7.Introducción a la lógica reconfigurable y procesadores de propositos especiales. Resolución de problemas sobre y la necesidad de la programación paralela en Demostración de la programación (API intel) en Prácticas de campo e investigaciones 10%. 5 Unidad No. 5 Rendimiento Objetivo particular Aprenderá sobre las diversas superescalares Hrs. estimadas 24 Temas 5.1.Predicción de saltos 5.2.Ejecución especulativas 5.3.Arquitecturas superescalares 5.4. Escalabilidad 5.5.Introducción a las VLIW (very long instruction word) y EPIC Resultados del Mapas conceptuales de las superesclares documental de las VLIW Serie de ejercicios sobre rendimiento en los procesadores Sugerencias didácticas Lecturas importancia de la arquitectura superescalares Exposiciones de las superescalares Ejercicios sobre escalabilidad Estrategias y criterios de Examen oral y escrito 50% portafolio de evidencias (mapa de ejercicios) 20% participación en clase e investigaciones 10%, F1303 Arquitectura de computadoras Página 7 de 8

8 articulo sobre arquitectura propuesta 20%. Bibliografía básica 1. Hennessy, John y Paterson, David (2008). Organization and Design: The Hardware/Software Interface, (4 a ed). Morgan Kaufmann. 2. Behrooz, Parhami (2007). Arquitectura de computadora. McGraw-Hill. 3. Stallings, William (2007). Organizacion y Arquitectura de computadores, (7 a ed). Prentice-Hall. 4. Ortega Lopera, Julio; Anguita López, Mancia y Prieto Espinosa, Alberto (2006). Arquitectura de Computadores. Thomson. 5. Shen, Peijian (2006). Arquitectura de computadores. McGraw-Hill. Bibliografía complementaria 1. Paul Shen, Jhon; Lipasti, Mikko (2006). Arquitectura de Computadores (1 a ed.). McGraw-Hill. 2. Brey, Barry (2006), Microprocesadores de intel (7 a ed). Prentice-Hall. 3. Alvarez, José (2009). Estructura De Computadores - Programación Del Procesador MIPS y Su Ensamblador. Alfaomega y Ra-Ma. 4. Castillo, Javier y Bosque, José (2008). Problemas resueltos de de computadores. Dykinson. F1303 Arquitectura de computadoras Página 8 de 8