Créditos prácticos: 1,5. Objetivos Generales. Conocimientos Previos Recomendados PROFESORADO:

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1 Año académico: Centro: Escuela Politécnica Superior Departamento: Arquitect. de Computadores y Electrónica Área: Arquitectura y Tecnología de Computadores Estudios: Ingeniero Técnico en Informática de Gestión (Plan 2000) Código: Asignatura: Estructura de Computadores Ciclo: º Curso: º Cuatrimestre: 2º Carácter: Troncal Créditos teóricos: 4,5 Créditos prácticos:,5 PROFESORADO: Objetivos Generales Que el alumno deje de mirar el computador como una caja negra que ejecuta programas expresados en algún lenguaje de alto nivel. Comprender que la ejecución de sus programas implica la existencia de: * Una forma de representar los datos y las instrucciones mediante valores binarios, representables en forma de señales eléctricas. * Un programa traductor de los lenguajes de alto nivel a código ejecutable, comprensible para la máquina. *Una ruta de datos formada por registros, operadores y buses que los interconectan, que realiza todo el procesamiento de la información. En definitiva, adquirir una visión coherente y global de un computador. Todo ello inspirándose en un moderno microprocesador, de filosofía de conjunto de instrucciones reducido, presente en computadores de última generación: El MIPS R3000. Las capacidades pretendidas: Aprender los paradigmas de organización que determinan las capacidades y el rendimiento de los PCs. Comprender las interacciones entre el software y la computadora para que futuros ingenieros (desarrolladores de compiladores, diseñadores de sistemas operativos, programadores de aplicaciones de bases de datos, ) puedan alcanzar los mejores compromisos entre coste y rendimiento y para que los futuros ARQUITECTOS DE HW puedan entender mejor las implicaciones de sus diseños en el SW. Conocimientos Previos Recomendados Tecnología de computadores: Requisito recomendado. Introducción a la programación: Requisito deseable.

2 Nº Sesiones LECCION 0. PRESENTACION e INTRODUCCION. EVALUACIÓN y MAPA CONCEPTUAL DE LA ASIGNATURA TEMA : INTRODUCCIÓN A LOS COMPUTADORES... La primera aproximación al computador..2. Estructura del Computador..3. Principios básicos de los computadores..4. Programas e instrucciones..5. Evolución histórica de los computadores..6. Clasificación de las arquitecturas..7. Rendimiento y medidas de rendimiento. Ejercicios / Seminario sobre estado actual del SW. CONTENIDOS TEÓRICOS (Temporización) TEMA 2 : REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN. 2.. Introducción Sistemas de numeración Códigos de Entrada / Salida Detección de errores en la información codificada continuación Representación interna de los datos. Continuamos con el material del dia 7 Marzo: 2.5. Representación interna de los datos Representación interna de los datos.ieee-754 Ejercicios Terminamos el tema 2. Seminario Cómo funciona un procesador?. Seminario. Computadores especiales: Cluster Ejercicios del tema 2. TEMA 3 : EL LENGUAJE DE LA MÁQUINA. 3.. Introducción Conjunto de instrucciones MIPS Conjunto de instrucciones MIPS Conjunto de instrucciones MIPS Representación de instrucciones MIPS Llamadas a procedimientos Llamadas a procedimientos Punteros vs Arrays Arquitecturas alternativas a MIPS. *** SEMANA SANTA

3 TEMA 4 : CONSTRUCCIÓN DE UNA UNIDAD ARITMETICO LÓGICA. (Repasar tema 2). 4.. Introducción Sumas, restas y operaciones lógicas Construcción de una ALU Algoritmos aritméticos. CONTENIDOS TEÓRICOS (Temporización) 4.5. Operaciones en punto flotante. TEMA 5 : EL PROCESADOR. CAMINO DE DATOS Y CONTROL. 5.. Introducción Camino de datos monociclo Camino de datos monociclo Camino de datos multiciclo Definición del control cableado Excepciones. Repaso de la asignatura. CONTENIDOS PRÁCTICOS (Temporización) Práctica. Toma de contacto. 2. Compiladores. 3. Representación de la Información. 4. Lenguaje Máquina. 5. Diseño de la ALU. (optativa) 6. Monociclo y multiciclo. Objetivos / fuentes Conocer las arquitecturas de procesadores comerciales disponibles. Creación de programas básicos en lenguaje de alto nivel. Introducción a las medidas de rendimiento. Conocer el papel que juegan los programas que traducen nuestros desarrollos de alto nivel al lenguaje de la máquina. Creación de un programa y compilación con dos compiladores diferentes. Comparación de los ejecutables creados. Conocer y comprender el formato interno que el computador utiliza para representar la información. Manejo de los sistemas de numeración. Experimentación de diferentes codificaciones. Uso de un ensamblador comercial para crear programas MIPS R Implementacion con JLogica (simulador implementado por el profesor de la asignatura) de un sumador de 32 bits. Comprensión mediante un entorno gráfico del funcionamiento de un procesador, realizando un programa que permita seguir el curso de las distintas líneas de control, camino de datos, contador de programa, registros, memoria, etc. Practica. Toma de contacto 2. Compiladores 3. Representación de la Información 4. Lenguaje Máquina. 5. Diseño ALU 6. Monociclo / multiciclo Semanas La evaluación y los eventos de cada práctica serán convenientemente informados al alumno a través de WebCT.

4 Estructura y diseño de computadores. David A. Patterson y John L. Hennesy. Reverté Organización y diseño de computadores. La interfaz hardware software. David A. Patterson y John L. Hennesy. McGraw-Hill. 995 Bibliografía Estructura de computadores. José M. Angulo. Paraninfo. 996 Introducción a la informática. Prieto Lloris y Torres. McGraw Hill.995 Organización y Arquitectura de Computadores. W. Stallings. Prentice-Hall. 996 MIPS assembly language programming Robert Britton. Upper Saddle River Pearson Education, cop See MIPS run Dominic Sweetman. San Francisco, Calif. Morgan Kaufmann, Se desarrolla la asignatura acorde al mapa conceptual presentado en clase el primer día. C: Capitulo introductorio, sienta los conceptos. C2 y C3: desarrollan el concepto de programa. Metodología C4 y C5: muestran como diseñar el HW que ejecuta nuestros programas (C2 y C3). Las lecciones son magistrales. Cada lección demuestra los conceptos haciendo uso del simulador PCSPIM en clase, por el profesor, pudiendo así mostrar de manera casi práctica los conceptos que recientemente se han explicado. La asignatura cuenta con su diseño virtual para que el alumno pueda seguir de manera exquisita el desarrollo de las lecciones en casa. En esta web se haya todo el material usado en clase, así como una temporización y el material que se ve en cada día de clase.

5 Evaluación (2007 / 2008) Módulo Evaluación 90% nota final. Teoría El examen tendrá cuestiones breves y problemas. Se debe superar el 5.0 0% nota final. Tras cada práctica habrá un examen tipo test. Prácticas La nota final de prácticas será Apto / No apto (media de prácticas >=5.0 ) Se exigirán memorias CRITICAS tras cada práctica para alcanzar el 0% Teoría aprobada si >=5.0 Prácticas aprobadas si la media >=5.0, siendo cada nota de cada test >=5.0. Obtención Nota final Nota final = nota teoría x nota prácticas x 0.0. Si nota_final >=5.0 aprobado. Estructura de Computadores 2008 Objetivos a conseguir.- Adquirir criterio técnico en aspectos como : Comparación de compiladores, opciones de optimización en la compilación Diferenciación IDE-Compilador. Función de un Sistema Operativo Lenguajes de programación y formatos de ejecutable. Compatibilidad entre arquitecturas. Tipos de datos aritméticos y manejo de sus representaciones internas Accesos a memoria y disco Identificación de Hardware, chipsets, etc. Codificación de la información Criterios de diseño de procesadores Relación sentencia-instrucción-hardware. 2.- Poseer la capacidad de redacción científica-técnica necesaria para expresar el criterio técnico requerido en () 3.- Reflexión y capacidad de resolución de problemas aplicando el conocimiento técnico supuesto. 4.- Capacidad de relacionar los conocimientos que en esta asignatura se muestra con Tecnología de Computadores, Introducción a la programación, metodología de la programación, Sistemas operativos, y Fundamentos de Arquitectura de Ordenadores, y Estructura de datos y algoritmos. 5.- Ser capaz de corregir errores en programas desarrollados en cualquier lenguaje, relacionados con la aritmética del procesador, el juego de caracteres, etc, que además de provocar serios problemas de seguridad, puedan generar pérdida de rendimiento. 6.- Ser capaz de justificar por qué una estructura de datos en memoria dinámica es más costosa de manejar que una estructura estática, pero a la vez es más versátil cuando la pasamos por parámetros que una estructura de datos estática. 7.- Ser capaz de construir y explicar, técnicamente, el fundamento de programas maliciosos como los troyanos o virus. 8.- Ser capaz de identificar el coste de las llamadas a una función en un programa o un bucle. Proponer remedios para aliviar el coste asociado con estas llamadas a funciones. 9.- Saber qué es el stack. Identificar sus puntos débiles y sus puntos útiles.

6 0.- Identificar las diferencias entre las máquinas virtuales y un procesador convencional..- Reconocer la circuitería implicada en cada instrucción del repertorio del procesador. 2.- Ser capaz de construir o de proponer para diseñar, un circuito dentro del camino de datos de un procesador, necesario para ejecutar una tarea que hasta ahora no se puede realizar. 3.- Entender por qué las nuevas arquitecturas de procesador son multicore. 4.- Identificar los parámetros clave de un procesador. Identificar cuales dependen de la forma de programar. 5.- Ser capaz de expresarse sin literatura gratuita y sin faltas de ortografía. Competencias simplificadas. Documentación técnica 2. Expresión oral y escrita 3. Capacidad de análisis 4. Capacidad de aplicar conocimientos en escenarios desconocidos 5. Participación en clase / foros para exposición de ideas Aspectos clave en la evaluación Capacidad resolutiva Participación útil tanto en clase como en los foros. Capacidad de expresión Coherencia, originalidad y capacidad de trabajo en grupo (para compartir ideas no copiarlas-)