Programa Educativo: Licenciatura en Sistemas PROGRAMA DE ESTUDIO

Transcripción

1 Programa Educativo: Licenciatura en Sistemas PROGRAMA DE ESTUDIO Computacionales Área de Formación : Sustantiva Profesional Horas teóricas: 4 Horas prácticas: 0 Total de Horas: 4 Arquitectura de computadoras Total de créditos: 8 Clave: F1206 Tipo : Asignatura Carácter de la asignatura Obligatoria Programa elaborado por: Abel Federico Pérez Hernández, Álvaro Ernesto Javier Baeza Fecha de elaboración: 28 de mayo de 2010 Fecha de última actualización: Seriación explícita Asignatura antecedente No Asignatura Subsecuente Seriación implícita Conocimientos previos: No Señales del bus de control, interfaces entre periféricos y computador, tecnología usada en sistemas de memoria, modos de direccionamiento. F1206 Arquitectura de computadoras 1/8

2 Presentación Esta asignatura se ubica dentro del área de formación Sustantiva Profesional y dentro del área de conocimiento de Arquitectura de Computadoras de la ANIEI. En ella se enseñará el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de cómputo, así como la relación que tienen entre ellos para su funcionalidad. El desempeño de un sistema computacional está determinado generalmente por la manera en que se comprenden los principios y limitaciones básicas del hardware. De tal manera que se deben entender las implicaciones que tienen sus diseños en la eficiencia del software. La asignatura cubre los elementos constitutivos de una computadora haciendo énfasis en la arquitectura digital de sus elementos. La enseñanza de la asignatura en esta área para el Licenciado en Sistemas Computacionales, favorecerá la comprensión de los diseños avanzados de dispositivos computacionales. Objetivo General Describir la arquitectura de las computadoras, su funcionamiento interno, sus componentes y tecnologías, su organización, programación, la forma de representación de los datos y la ejecución de operaciones con dichos datos. Competencias que se desarrollarán en esta asignatura Elaborar presentaciones multimedia, sobre la importancia de los buses del sistema computadora, la organización y operación del procesador, los distintos circuitos secuenciales y combinacionales que integran una computadora. Propiciar el trabajo en equipo en el desarrollo de los instrumentos de aprendizaje. Presentar trabajos desarrollados en forma eficiente, dinámica y responsable. Competencias del perfil de egreso que apoya esta asignatura Conocimiento: Comprensión del funcionamiento lógico y diseño de arquitecturas de equipos de cómputo y su interacción con otros dispositivos. Habilidades: Ser consultor en materia de selección de hardware e instalaciones computacionales, habilidad para integrar sistemas de cómputo, especificar arquitecturas de computadoras, dar mantenimiento a hardware, Actitudes: Optimista, dinámico, con iniciativa, participación. Valores: Respeto, honestidad, tolerancia, responsabilidad, constancia, equidad. F1206 Arquitectura de computadoras 2/8

3 Salón de clases, biblioteca, sala audiovisual. Escenario de aprendizaje Perfil sugerido del docente Ingeniero o Licenciado en Informática o Computación, ingeniero o licenciado en sistemas computacionales. Que promueva el aprendizaje participativo. Que propicie el trabajo en equipo. Que promueva la responsabilidad y eficiencia en el desarrollo de trabajos académicos. Contenido Temático Unidad No. I Comunicación interna en la computadora. Objetivo particular Describir la estructura de las interconexiones internas de una computadora, el intercambio de señales que se realiza en dicha estructura, la jerarquía y los elementos de su diseño. Hrs. estimadas 11 Presentación multimedia Dirigir lecturas y análisis Portafolio de actividades que represente los sobre buses y (investigaciones, diferentes medios de direccionamientos. presentación multimedia, transferencia de datos cuadros comparativos, entre los elementos de informe y ensayo). una computadora Buses Bus Local Bus de datos Bus de direcciones Bus de control Buses normalizados Direccionamiento Modo real. Informe de las técnicas de Sesiones de exposición de temas sobre: la interconexión con buses, estructura del Bus, Exposición plenaria de resultados de aprendizaje. F1206 Arquitectura de computadoras 3/8

4 Modo protegido Modo real virtual Temporización Reloj de sistema Reset del sistema Estados de espera Interrupciones de Hardware Enmascarable No-enmascarable. direccionamiento de memoria y puertos I/O. Mapa conceptual de la estructura y funcionamiento de los buses. Cuadro comparativo de los diferentes tipos de buses. Ensayo sobre la comunicación interna de un sistema de cómputo. Jerarquía de buses, Elementos de diseño de un bus y Bus PCI. (incluyendo nuevas tecnologías). Unidad No. II CPU: organización y operación. Objetivo particular Analizar el uso de registros, memoria interna, estructura y funcionamiento de la CPU (ALU, unidad de control y banco de registros), la organización del banco de registros y el funcionamiento del procesador cuando ejecuta instrucciones máquina. Hrs. estimadas Organización del Presentación multimedia Dirigir lecturas y análisis Portafolio de actividades procesador para describir la sobre organización del (Tareas, ejercicios o 2.2. Organización de los utilización de registros, procesador y los registros. investigaciones registros memoria interna, propuestos por el profesor 2.3. El ciclo de instrucción estructura y Presentación de temas de durante la unidad). F1206 Arquitectura de computadoras 4/8

5 2.4. Segmentación de instrucciones 2.5. Arquitectura P6, P7, multinúcleo funcionamiento de la CPU. Mapa mental de la organización general (ALU, unidad de control y banco de registros), y la organización del banco de registros. estudios sobre: organización del procesador, registros, ciclos, segmentación y arquitecturas emergentes. Evaluación de conocimientos adquiridos mediante un ensayo sobre la organización y operación del CPU. Presentación multimedia del funcionamiento del procesador cuando ejecuta instrucciones máquina. Unidad No. III Circuitos secuenciales y combinacionales Objetivo particular Explicar los circuitos secuenciales (registros y contadores) y combinacionales (multiplexores, decodificadores y comparadores). Hrs. estimadas 14. Cuadro comparativo de Sesiones de exposición Portafolio de actividades los circuitos secuenciales, sobre circuitos (investigaciones y planteando los usos y las secuenciales y cuadros comparativos, diferencias entre estos. combinacionales Circuitos secuenciales Biestables Registros Contadores 3.2. Circuitos combinacionales Implementación de Cuadro comparativo de los diferentes circuitos Dirigir trabajos de investigación para la propuestos por el profesor durante la unidad). Examen escrito sobre los F1206 Arquitectura de computadoras 5/8

6 las funciones booleanas Multiplexores Decodificadores Comparadores Array lógico programable Memoria de sólo lectura Sumadores combinacionales, planteando los usos y las diferencias entre estos. elaboración de resultados de aprendizaje. temas de la unidad. Unidad No. IV Arquitecturas alternativas (CISC, RISC) Objetivo particular Describir las características y funciones de los sistemas RISC y CISC, y su arquitectura. Hrs. estimadas 14 Presentación multimedia Dirigir lecturas y análisis Portafolio de actividades sobre el funcionamiento, sobre arquitecturas (Tareas, ejercicios o instrucciones y alternativas. investigaciones características de las propuestos por el profesor arquitecturas RISC y durante la unidad). CISC Características de la ejecución de instrucciones 4.6. Utilización de un amplio banco de registros 4.7. Optimización de registros basada en el compilador 4.8. Arquitectura de repertorio reducido de instrucciones 4.9. RISC Cuadro comparativo de las características de las arquitecturas RISC y CISC. Informe de las diferencias Presentación plenaria sobre las arquitecturas alternativas (características, instrucciones y registros) Presentación en plenaria del instrumento de aprendizaje. F1206 Arquitectura de computadoras 6/8

7 Características CICS Características RISC Segmentación de cauce de RISC SPARC RISC versus CISC Controversia entre RISC y CISC Unidad No. V entre las arquitecturas RISC y CISC Arquitecturas paralelas (MIMD, SIMD) Objetivo particular Explicar las cuestiones relativas al procesamiento paralelo, considerando las organizaciones de varios procesadores: los multiprocesadores simétricos (SMP), los clústeres y las máquinas de acceso a memoria no uniforme (NUMA). Hrs. estimadas Organizaciones con Cuadro comparativo de Dirigir lecturas y análisis Evaluación del portafolio varios procesadores los diferentes tipos de sobre arquitectura MIMD y de actividades (cuadro 5.2. Aspectos del diseño de sistemas paralelos, según SIMD. comparativo y computadoras paralelas sus capacidades de documento) 5.3. Computadoras SIMD procesamiento paralelo. Dirigir trabajos de 5.4. Multiprocesadores simétricos Documento de texto que investigación para la elaboración de resultados Evaluar los conocimientos adquiridos mediante un 5.5. Coherencia de caché y especifique las de aprendizaje ensayo sobre protocolo MESI 5.6. Clústers 5.7. Acceso no uniforme a memoria características de un SMP (multiprocesadores simétricos). arquitecturas paralelas. Bibliografía básica F1206 Arquitectura de computadoras 7/8

8 Englander, I. (2003). Arquitectura Computacional. 2ª ed. México: C.E.C.S.A.* Martínez, J., Olvera, J. (2007). Organización y Arquitectura de Computadoras. España: Prentice Hall. Stallings, W., (2006). Organización y Arquitectura de Computadoras. 7ª ed. España: Prentice-Hall. Tanenbaum, A. (2005). Organización de Computadoras: un enfoque estructurado. 3ª ed. México: Prentice Hall. Tocci, R. (2007). Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones. 10ª ed. México: Pearson Education. Bibliografía complementaria Hayes, J. (2006). Introducción al Diseño Lógico Digital. USA: Addison Wesley. Mano, M. (1994). Arquitectura de computadoras. 3ª ed. México: Prentice-Hall.* Shen, J. (2006). Arquitectura de Computadores. España: McGraw Hill. *Para libros anteriores a 2005 no han salido nuevas ediciones. F1206 Arquitectura de computadoras 8/8