Ingeniería de Sistemas Electrónicos

Transcripción

1 Ingeniería de Sistemas Electrónicos Guía de Aprendizaje Información al estudiante 1. Datos Descriptivos Asignatura Materia Departamento responsable Ingeniería de Sistemas Electrónicos M11 Tecnología Específica de Sistemas Electrónicos Ingeniería Electrónica Créditos ECTS 4,5 Carácter Titulación Obligatoria Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación Curso 4º Especialidad N/A Curso académico Semestre en que se imparte Idioma en que se imparte Segundo Castellano Página Web

2 DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA El objetivo de esta asignatura es que el alumno comprenda cómo funcionan los sistemas empotrados basados en microprocesador y las herramientas de diseño HW y SW asociadas, así como las restricciones de los sistemas empotrados, que sea capaz de analizar errores de diseño HW (y SW) y diseñar optimizadamente el software de un sistema empotrado teniendo en cuenta las posibles restricciones de memoria, tiempo y energía impuestas por dominios de aplicación TIC o no TIC como los sistemas optoelectrónicos, los neurosensoriales, los portátiles o los móviles El curso cuenta con unas clases teórico donde el alumno recibirá formación sobre análisis y diseño de sistemas y subsistemas empotrados basados en microprocesadores, y unas entregas prácticas evaluadas en equipo en las que aplicará los conocimientos teóricos adquiridos. Finalmente el alumno tendrá que realizar un examen final teórico/práctico.. Profesorado NOMBRE Y APELLIDO DESPACHO Correo electrónico José Manuel Moya Fernández B-104.1B josem@die.upm.es Juan Manuel Montero Martínez B-110 juancho@die.upm.es 3. Conocimientos previos requeridos para poder seguir con normalidad la asignatura Asignaturas superadas Otros resultados de aprendizaje necesarios Programación Fundamentos de los Sistemas Telemáticos Sistemas Digitales I Sistemas Digitales II Arquitectura de Procesadores

3 4. Objetivos de Aprendizaje. COMPETENCIAS ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Y SU NIVEL DE ADQUISICIÓN Código Competencia Nivel CG-6 CG-7 CG-8 CG-10 CG-1 CE-SE1 CE-SE3 CE-SE4 Uso de la lengua inglesa. Trabajo en equipo Comunicación oral y escrita Creatividad Organización y planificación Capacidad de construir, explotar y gestionar sistemas de captación, transporte, representación, procesado, almacenamiento, gestión y presentación de información multimedia, desde el punto de vista de los sistemas electrónicos. Capacidad de realizar la especificación, implementación, documentación y puesta a punto de equipos y sistemas, electrónicos, de instrumentación y de control, considerando tanto los aspectos técnicos como las normativas reguladoras correspondientes. Capacidad para aplicar la electrónica como tecnología de soporte en otros campos y actividades, y no sólo en el ámbito de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones. Capacidad para diseñar dispositivos de interfaz, captura de datos y almacenamiento, y terminales para servicios y sistemas de telecomunicación. 3 3 LEYENDA: Nivel de adquisición 1: Básico Nivel de adquisición : Medio Nivel de adquisición 3: Avanzado

4 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Códi go Resultado de aprendizaje Competencias asociadas Nivel de adquisición RA1 Conocimiento de lo que es un sistema empotrado o un sistema ciber-físico, sus características y su proceso de diseño. CE-SE1, CE-SE4 3 RA Conocimiento de arquitecturas de procesadores para sistemas empotrados, en particular del subsistema de entrada / salida, el de interrupciones y excepciones y el de gestión de memoria. CE-SE3, 3 RA3 Capacidad para analizar los factores que incluyen en el consumo y el rendimiento de sistemas basados en microprocesador. CE-SE3, 3 RA4 Capacidad para analizar sistemas basados en plataformas. CE-SE1, CE-SE4, 3 RA5 Conocimiento de los modelos de computación y las herramientas de desarrollo de software empotrado. Capacidad de diseño y análisis de programas, optimizando el tamaño, el consumo o el rendimiento. Capacidad para diseñar la validación y prueba de sistemas empotrados. CG-7, CG-8, CG-10, CG-1, CE-SE3, CE-SE4, RA6 Conocimiento de sistemas concurrentes y de tiempo real y de sistemas operativos multi-tarea. Capacidad para diseñar la planificación de sistemas empotrados de tiempo real. CE-SE3, RA7 Conocimiento sobre modelos de computación, y sobre sistemas continuos, discretos e híbridos. Máquinas de estados. Modelos de computación concurrentes (SR, dataflow). Diseño (arquitectura, I/O, concurrencia, planificación). Arquitectura del sistema (HW y SW). Entrada / Salida. Multi-tarea y planificación. CE-SE3, CE-SE4,

5 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Códi go Resultado de aprendizaje Competencias asociadas Nivel de adquisición RA8 Conocimiento sobre análisis empleando lógica temporal o análisis cuantitativo, sobre invariantes y lógica temporal y sobre verificación de propiedades formales. Capacidad de analizar el tiempo de ejecución. CE-SE3, CE-SE4, RA9 Conocimiento de redes de sistemas empotrados, incluyendo los buses CAN y IC y los sistemas MPSoCs. CE-SE3, CE-SE4, LEYENDA: Nivel de adquisición 1: Conocimiento descriptivo Nivel de adquisición : Comprensión/Aplicación Nivel de adquisición 3: Análisis/Síntesis/Implementación

6 5. Sistema de evaluación de la asignatura INDICADORES DE LOGRO Ref I1 I I3 Indicador Definir un sistema empotrado y un sistema ciber-físico y sus características. Describir el proceso de diseño de sistemas empotrados. Conocer las principales arquitecturas de procesadores para sistemas empotrados, y de los subsistemas de Entrada / Salida, de gestión de Interrupciones y excepciones y de gestión de memoria. Analizar los factores que influyen en el consumo y el rendimiento de sistemas basados en microprocesador Relacionado con RA RA1 RA RA3 I4 Analizar y diseñar sistemas basado en plataformas. RA4 I5 I6 I7 I8 I9 Conocimiento de los modelos de computación y las herramientas de desarrollo de software empotrado. Capacidad de diseño y análisis de programas, optimizando el tamaño, el consumo o el rendimiento. Capacidad para diseñar la validación y prueba de sistemas empotrados. Conocimiento de sistemas concurrentes y de tiempo real, de sistemas operativos multi-tarea. Capacidad para diseñar la planificación de sistemas empotrados de tiempo real. Conocer los principales modelos de computación, y la distinción entre sistemas continuos, discretos e híbridos. Analizar y diseñar máquinas de estados finitos. Conocer los principales modelos de computación concurrentes (SR, dataflow). Diseñar (arquitectura, I/O, concurrencia, planificación). Analizar y diseñar la arquitectura del sistema (HW y SW), en especial la Entrada / Salida. Analizar y diseñar sistemas con multi-tarea y planificación. Conocer las técnicas de análisis empleando lógica temporal o análisis cuantitativo. Capacidad de analizar el tiempo de ejecución. Conocimiento de redes de sistemas empotrados, incluyendo los buses CAN y IC y los sistemas MPSoCs. RA5 RA6 RA7 RA8 RA9

7 EVALUACION SUMATIVA Breve descripción de las actividades evaluables Momento Lugar Entrega de la práctica 1 Entrega de la práctica Entrega de ejercicios Semana 9 del curso Semana 1 del curso Semanas 1-15 del curso Peso en la calif. Aula 0 Aula 0 Aula 0 Examen final Día examen oficial Aulas de examen 40 Total: 100% CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Los alumnos serán evaluados, por defecto, mediante evaluación continua. No obstante, los alumnos que lo deseen podrán ser evaluados mediante una única prueba final siempre y cuando así lo expresen mediante escrito formalizado en el registro de la ETSI Telecomunicación y dirigido al Director del Departamento de Ingeniería Electrónica no más tarde del 30 de marzo de 014. La presentación de este escrito supondrá la renuncia automática a la evaluación continua. CONVOCATORIA ORDINARIA: MODALIDAD EVALUACIÓN CONTINUA: La asignatura se aprobará cuando se obtenga una calificación mayor o igual a 5 puntos sobre un total de 10. Dicha calificación es la suma de las calificaciones correspondientes a las diferentes actividades de evaluación ( entregas prácticas y ejercicios en clase y examen final teórico-práctico por escrito), de acuerdo con la siguiente fórmula: NOTAL FINAL= 0,4 entregas prácticas + 0,4 examen escrito + 0, ejercicios CONVOCATORIA ORDINARIA: EVALUACIÓN MEDIANTE UNA ÚNICA PRUEBA FINAL: el 100% de la calificación de los alumnos que presenten el escrito arriba referido se otorgará en función de una única prueba final a celebrar en la convocatoria oficial. CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA: la evaluación de la asignatura en su convocatoria extraordinaria se realizará mediante una única prueba final a celebrar en la fecha que determine Jefatura de Estudios, con independencia de la opción elegida en la convocatoria ordinaria.

8 6. Contenidos y Actividades de Aprendizaje CONTENIDOS ESPECÍFICOS Bloque / Tema / Capítulo Tema 1: Introducción a los sistemas empotrados Apartado 1.1 Definición y características de los sistemas empotrados. Sistemas ciber-físicos (CPS). Proceso de diseño de sistemas empotrados. Ejemplo de diseño Indicadores Relacionados I1 Tema : Microprocesador es y plataformas para sistemas empotrados.1 Arquitecturas de procesadores para sistemas empotrados. Entrada / Salida. Interrupciones y excepciones. Subsistema de memoria y gestión de memoria.. Consumo de sistemas basados en microprocesador. Rendimiento.3 Diseño basado en plataformas. I4 I I3

9 Bloque / Tema / Capítulo Tema 3: Programación de sistemas empotrados Tema 4: Técnicas de diseño de sistemas CONTENIDOS ESPECÍFICOS Apartado 3.1 Modelos de computación. Herramientas de desarrollo de software empotrado. Diseño y análisis de programas. Optimización de tamaño, de consumo y de rendimiento. Validación y prueba de sistemas empotrados. 3. Sistemas concurrentes y tiempo real. Sistemas operativos multi-tarea. Planificación de sistemas empotrados de tiempo real. Ejemplo de diseño. 4.1 Modelado (modelos de computación). Sistemas contínuos, discretos e híbridos. Máquinas de estados. Modelos de computación concurrentes (SR, dataflow). Diseño (arquitectura, I/O, concurrencia, planificación). Arquitectura del sistema (HW y SW). Entrada / Salida. Multitarea y planificación. 4. Análisis (lógica temporal, análisis cuantitativo). Invariantes y lógica temporal. Verificación de propiedades formales. Análisis del tiempo de ejecución. Indicadores Relacionados I5 I6 I7 I8 Tema 5: Sistemas empotrados distribuidos 5.1 Redes de sistemas empotrados. Buses CAN, IC. MPSoCs. Ejemplos. I9

10 7. Breve descripción de las modalidades organizativas utilizadas y de los métodos de enseñanza empleados CLASES DE TEORIA Se exponen en ella los conceptos, las técnicas, los dispositivos y los sistemas estudiados en la asignatura CLASES DE PROBLEMAS CLASES DEMOSTRATIVAS Se resuelven preguntas y problemas concretos relativos a las técnicas y los sistemas presentados. No hay PRÁCTICAS Los alumnos realizarán sus prácticas por parejas, empleando su propia placa de desarrollo, o empleando los recursos disponibles en el laboratorio B-043 TRABAJOS AUTONOMOS Aquellos alumnos que lo deseen podrán complementar sus conocimientos y práctica sobre lenguaje C de forma individual realizando los ejercicios optativos no evaluables propuestos por los profesores. TRABAJOS EN GRUPO Las prácticas se realizarán en grupos de personas. TUTORÍAS Las tutorías se ajustarán a la normativa vigente.

11 8. Recursos didácticos RECURSOS DIDÁCTICOS BIBLIOGRAFÍA Computers as components, Marilyn Wolf 3ª edición, Morgan Kaufman. Introduction to Embedded Systems. A Cyber-Phisical Systems Approach, Edward Ashford Lee & Sanjit Arunkumar Seshia 1ª edición RECURSOS WEB Página web de la asignatura en Moodle de UPM EQUIPAMIENTO Aula asignada por Jefatura de Estudios Laboratorio B

12 9. Cronograma de trabajo de la asignatura Semana Actividades en Aula Actividades en Laboratorio Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades de Evaluación Otros Semana 1 (4h) Tema 1 (3h) Estudio de teoría (1h) Semana (5 h) Semana 3 (7 h) Semana 4 (7 h) Tema 1 (3h) Tema (3h) Tema (3h) ejemplos (h) ejemplos (4h) ejemplos (4h) 1

13 Semana Actividades en Aula Actividades en Laboratorio Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades de Evaluación Otros Semana 5 ( 8h) Tema (3h) ejemplos (3h) práctica 1 (h) Semana 6 (8 h) Tema 3 (3h) ejemplos (h) práctica 1 (3h) Semana 7 (8 h) Tema 3 (3h) ejemplos (h) práctica 1 (3h) Semana 8 (8 h) Tema 3 (3h) ejemplos (4h) práctica 1 (h) Semana 9 (8 h) Tema 4 (3h) ejemplos (h) práctica (3h) Entrega de la práctica 1 13

14 Semana Actividades en Aula Actividades en Laboratorio Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades de Evaluación Otros Semana 10 (11 h) Tema 4 (3h) ejemplos (3h) práctica (5h) Semana 11 (11 h) Tema 4 (3h) ejemplos (3h) práctica (5h) Semana 1 (11 h) Tema 4 (3h) ejemplos (5h) práctica (3h) Semana 13 (8 h) Tema 5 (3h) ejemplos (5h) Semana 14 (8 h) Tema 5 (3h) ejemplos (5h) 14

15 Semana Actividades en Aula Actividades en Laboratorio Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades de Evaluación Otros Semana 15 (5h) Tema 5 (3h) ejemplos (h) Periodo anterior al examen fina (4,5h) Preparación del examen (3h) Examen final (1,5h) Nota: Para cada actividad se especifica la dedicación en horas que implica para el alumno. Las semanas reseñadas lo son de docencia efectiva (no las semanas de calendario) 15