CURSO: 1º SEMESTRE: 2 MATERIA A LA QUE PERTENECE: Ingeniería de Computadores

Transcripción

1 1. DATOS GENERALES DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Estructura de Computadores CÓDIGO: TIPOLOGÍA: Básica CRÉDITOS ECTS: 6 CURSO: 1º SEMESTRE: 2 MATERIA A LA QUE PERTENECE: Ingeniería de Computadores LENGUA EN QUE SE IMPARTIRÁ: Español USO DOCENTE DE OTRAS LENGUAS: Inglés DEPARTAMENTO(S): Tecnología y Sistemas de Información GRADO: Ingeniería Informática CENTRO: Escuela Superior de Informática PÁGINA WEB DE LA ASIGNATURA: Espacio virtual de la asignatura en PROFESORADO QUE LA IMPARTE NOMBRE DESPACHO Y EDIFICIO EXTENSIÓN TELEFÓNICA CORREO ELECTRÓNICO Juan Carlos López Edificio Fermín Caballero juancarlos.lopez@uclm.es Inocente Sánchez Edificio Fermín Caballero inocente.sanchez@uclm.es David de la Fuente Edificio Fermín Caballero david.fuente@uclm.es María José Santofimia Edificio Fermín Caballero mariajose.santofimia@uclm.es Javier Ayllón Edificio Fermín Caballero javier.ayllon@uclm.es Xavier del Toro Edificio Fermín Caballero xavier.deltoro@uclm.es 1

2 2. CONTEXTO DE LA ASIGNATURA Esta asignatura tiene como objetivo que el alumno conozca y comprenda la estructura básica y el funcionamiento de un computador moderno, así como los conceptos básicos ligados a la arquitectura del repertorio de instrucciones. En el aspecto práctico de la asignatura el alumno aprenderá los fundamentos básicos de la programación a bajo nivel. La asignatura tiene como requisito previo la asignatura de Tecnología de Computadores, impartida en el Primer Cuatrimestre del Primer Curso del Grado de Informática. Por otra parte, proporciona la base sobre la organización del computador que es utilizada y ampliada posteriormente en otras asignaturas de la materia Ingeniería de Computadores (Organización de Computadores y Arquitectura de Computadores), así como en aquellas específicas del Módulo de Tecnología Específica de Ingeniería de Computadores, asignaturas para las que es un requisito previo. 2

3 3. COMPETENCIAS DE LA TITULACIÓN QUE LA ASIGNATURA CONTRIBUYE A ALCANZAR 4. RESULTADOS DEL APRENDIZAJE ESPERADOS [BA5] Conocimiento de la estructura, organización, funcionamiento e interconexión de los sistemas informáticos, los fundamentos de su programación, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. RA1, RA5, RA6 [CO9] Capacidad de conocer, comprender y evaluar la estructura y arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman. RA1, RA2, RA3, RA4, RA5, RA6 [IC1] Capacidad de diseñar y construir sistemas digitales, incluyendo computadores, sistemas basados en microprocesador y sistemas de comunicaciones. RA5, RA6 [INS1] Capacidad de análisis, síntesis y evaluación. RA5, RA6 [INS4] Capacidad de resolución de problemas aplicando técnicas de ingeniería. RA5, RA6 [PER1] Capacidad de trabajo en equipo. RA6 RA1. Conocer la organización de la CPU, identificar las unidades funcionales, y explicar su papel en la ejecución de las instrucciones. BA5, CO9, SIS3 RA2. Conocer la organización del subsistema de Entrada/Salida y su interfaz con la CPU. CO9, SIS3 RA3. Identificar los tipos de almacenamiento de información, comprender su papel en el sistema jerárquico de memoria de un computador y su influencia sobre la latencia efectiva de la memoria. CO9, SIS3 RA4. Relacionar la evolución de la arquitectura de la CPU y los repertorios de instrucciones. Identificar las diferencias entre las filosofías CISC y RISC.. CO9, SIS3 RA5. Programar un computador a bajo nivel. BA5, CO9, IC1, INS1, INS4 RA6. Dominar el programa de prácticas. BA5, CO9, IC1, INS1, INS4, PER1 [SIS3] Aprendizaje autónomo. RA1, RA2, RA3, RA4 3

4 5. TEMARIO / CONTENIDOS Tema 1: Introducción. Programa de teoría de la asignatura: temas. Qué es un computador? Descripción funcional: arquitectura de von Neumann. Origen y evolución histórica de los computadores. Parámetros característicos de los computadores. Tema 2: Lenguaje Máquina y lenguaje ensamblador. Arquitectura y repertorio de instrucciones (ISA). Formato Instrucciones. Modos de direccionamiento. Tipos de instrucción. Arquitecturas RISC y CISC. Formato y repertorio de instrucciones del ARM. Ensamblador, montador y cargador. Formato de una sentencia en lenguaje ensamblador. Instrucciones y directivas. Macros y subrutinas. Interfaz binario de aplicación (ABI) y convenio de llamadas a procedimientos. Tema 3: Ruta de datos y Unidad de Control Descripción de la ruta de datos. Funciones de la Unidad de Control. Fases de ejecución de una instrucción. Microinstrucciones y señales de control. Diseño de la Unidad de Control: cableada o microprogramada. Tema 4: Unidad Aritmético-Lógica (ALU) Representación de la información. Operaciones aritméticas básicas. Multiplicación. División. Coma flotante y técnicas de redondeo. 4

5 5. TEMARIO / CONTENIDOS Tema 5: Sistema de Entrada-Salida Buses. Módulos de entrada-salida. Modos de entrada-salida: por programa, interrupciones y acceso directo (DMA). Tema 6: Memoria Tecnología y características de la memoria. Jerarquía de memorias. Mapa de memoria: diseño. 6. BIBLIOGRAFÍA/RECURSOS Stallings, W. Organización y Arquitectura de Computadores, 7ª Edición, Prentice Hall, Angulo, J.M., García, J. y Angulo, I., Fundamentos y Estructura de Computadores, Thomson, De Miguel Anasagasti, P., Fundamentos de los Computadores, Thomson, Patterson, D.A., Hennessy, J.L., Estructura y Diseño de Computadores, Reverté, (Traducción de la 2ª edición en inglés). Las páginas web de los libros citados, algunas mantenidas por las editoriales correspondientes, contienen recursos que pueden utilizarse para el seguimiento de la asignatura. Los más interesantes de dominio público se replicarán en el espacio de la asignatura dentro del Campus Virtual de la UCLM. La página puede utilizarse como una puerta de entrada al mundo de la Arquitectura de Computadores. 5

6 7. PLANIFICACIÓN DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD TIPO DE ACTIVIDAD TIEMPO DE DEDICACIÓN DEL ESTUDIANTE TIEMPO DE REALIZACIÓN Presentación asignatura Presentación de la asignatura: objetivos, temario, normativa y evaluación. 1 h Semana del 24 al 28 de enero Clases magistrales Tema 1 Conceptos básicos del computador. Origen y evolución y parámetros característicos. 5 h Semana del 24 al 28 de enero Clases magistrales Tema 2 Lenguaje máquina y lenguaje ensamblador 12 h Semana del 31de enero al 4 de febrero Ejercicios Tema 2 Problemas sobre codificación, modos de direccionamiento y programación en ensamblador de 6 h Semana del 7 al 11 de febrero Clases magistrales Tema 3 Rutas de datos y unidad de control 12 h Semana del 14 al 18 de febrero Ejercicios Tema 3 Problemas sobre rutas de datos de 6 h Semana del 21 al 25 de febrero Primera práctica de laboratorio Familiarización con el entorno de desarrollo (Lenguaje C, simuladores para la arquitectura NDS, depuradores, etc.), ABI e ISA para la arquitectura ARM. 16 h Semanas del 24 de enero al 4 de marzo 6

7 7. PLANIFICACIÓN DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD TIPO DE ACTIVIDAD TIEMPO DE DEDICACIÓN DEL ESTUDIANTE TIEMPO DE REALIZACIÓN Ejercicios Temas 1, 2, 3 Repaso de problemas de los temas 1 a 3 de 2 h Semana del 7 al 11 de marzo Examen temas 1, 2, 3 Evaluación resultados de aprendizaje RA1, RA4, RA5 De evaluación sumativa, 10 h Semana del 14 al 18 de marzo Clases magistrales Tema 4 Unidad aritmético-lógica. Algoritmos de multiplicación y división. Punto flotante. 10 h Semana del 21 al 25 de marzo Ejercicios Tema 4 Problemas sobre aritmética binaria de 4 h Semana del 28 de marzo al 1 de abril Clases magistrales Tema 5 Entrada-salida del computador. Buses. Interrupciones y DMA 10 h Semana del 4 al 8 de abril Ejercicios Tema 5 Problemas sobre entrada-salida de 4 h Semana del 11 al 15 de abril Clases magistrales Tema 6 Memoria. Tecnologías y características. Jerarquía. Organización del mapa de memoria. 10 h Semana del 25 al 29 de abril Ejercicios Tema 6 Problemas sobre memorias de 4 h Semana del 2 al 6 de mayo 7

8 7. PLANIFICACIÓN DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD TIPO DE ACTIVIDAD TIEMPO DE DEDICACIÓN DEL ESTUDIANTE TIEMPO DE REALIZACIÓN Ejercicios Temas 4, 5, 6 Repaso de problemas de los temas 4 a 6 de 2 h Semana del 2 al 6 de mayo Examen temas 4, 5 y 6. Evaluación resultados de aprendizaje RA1, RA2, RA3 De evaluación sumativa, 10 h Semana del 9 al 13 de Mayo Segunda práctica de laboratorio Conocer la estructura y jerarquía de memorias empleadas por la arquitectura NDS, las implicaciones que éstas tienen (DMA, tamaño limitado de la pila, memoria principal, bus de datos, etc.). Programación de interrupciones. Entrada/Salida (DMA, video y teclado) 16 h Semanas del 7 de Marzo al 19 de Mayo Sesiones de repaso y examen final Repaso y evaluación resultados RA1, RA2, RA3, RA4, RA5, RA6 de evaluación sumativa, 10 h Semana del 16 al 19 de Mayo 8

9 8. RESUMEN DE HORAS DE ESFUERZO DEL ESTUDIANTE PRESENCIALES NO PRESENCIALES TOTAL EN SEMANAS LECTIVAS EN SEMANAS NO LECTIVAS TOTAL DISTRIBUCIÓN DE HORAS SEMANALES EN SEMANAS LECTIVAS COMPLETAS EN AULA PRESENCIALES EN LABORATORIO NO PRESENCIALES TOTAL SEMANAL MEDIA MÁXIMA MÍNIMA

10 10. EVALUACIÓN ORDINARIA RESULTADOS DEL APRENDIZAJE / COMPETENCIAS ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN VALORACIÓN (peso en la nota final de la asignatura) RA1, RA4, RA5 Primer examen de teoría y problemas El alumno conoce la organización de la CPU, en particular la unidad de control y la ruta de datos. Asimismo, identifica el papel del repertorio de instrucciones y realiza programas en lenguaje ensamblador. 15 % RA1, RA2, RA3 Segundo examen de teoría y problemas El alumno comprende el papel de la unidad aritméticológica y los mecanismos de realización de operaciones aritméticas complejas (multiplicación y división). Asimismo, conoce la organización del subsistema de entrada-salida y el papel y organización de la memoria. 15 % RA1, RA2, RA3, RA4, RA5 Examen final ordinario El alumno controla globalmente la asignatura a través de preguntas de tipo test y de la resolución de problemas prácticos. 40 % RA5, RA6 Proyecto de prácticas El alumno conoce el computador utilizado en las prácticas (Nintendo DS), las herramientas de trabajo del laboratorio y sabe resolver los problemas del proyecto planteado. Se califica por grupos de trabajo de hasta 2 alumnos. 30 % OTRAS INFORMACIONES SOBRE LA EVALUACIÓN Se calificará el acta si el estudiante realiza actividades de evaluación sumativa cuya valoración total alcance o supere el 50% o si se presenta al examen final. La convocatoria ordinaria constará de un examen de teoría y problemas con un valor del 40% de la nota. Un 30% se reparte entre los exámenes parciales, 1 0

11 10. EVALUACIÓN ORDINARIA RESULTADOS DEL APRENDIZAJE / COMPETENCIAS ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN quedando un 30% para la nota de laboratorio. VALORACIÓN (peso en la nota final de la asignatura) El examen de laboratorio requiere la realización de un test básico individual que debe aprobarse. Para poder aprobar la asignatura se debe obtener un total de 5 puntos sobre los 10 posibles, teniendo en cuenta que: debe obtenerse al menos un total de 3 puntos en el total las pruebas de teoría (de los 7 posibles) debe obtenerse al menos un total de 1,5 puntos en la prueba de laboratorio (de los 3 posibles). Tanto las notas del total de teoría como del laboratorio se pueden guardar, siempre que estén aprobadas, para la evaluación extraordinaria, pero no para el curso siguiente. 1 1

12 11. EVALUACIÓN EXTRAORDINARIA RESULTADOS DEL APRENDIZAJE / COMPETENCIAS ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN VALORACIÓN RA1, RA2, RA3, RA4, RA5 Examen final extraordinario El alumno controla globalmente la asignatura a través de preguntas de tipo test y de la resolución de problemas prácticos. 70 % RA5, RA6 Proyecto de prácticas extraordinario El alumno conoce el computador utilizado en las prácticas (Nintendo DS), las herramientas de trabajo del laboratorio y sabe resolver los problemas del proyecto planteado. 30 % OTRAS INFORMACIONES SOBRE LA EVALUACIÓN Se calificará el acta si el estudiante se presenta a uno de los dos exámenes o lo exige la normativa de la Universidad (convocatoria especial). La convocatoria extraordinaria constará de un examen de teoría y problemas con un valor del 70% de la nota y uno de laboratorio con un valor del 30%. El examen de laboratorio requiere la realización de un test básico individual que debe aprobarse. Para poder aprobar la asignatura se debe obtener un total de 5 puntos sobre los 10 posibles, teniendo en cuenta que: debe obtenerse al menos un total de 3 puntos en la prueba de teoría (de los 7 posibles) debe obtenerse al menos un total de 1,5 puntos en la prueba de laboratorio (de los 3 posibles). Después de la evaluación extraordinaria, no se guarda ninguna nota para el curso siguiente. 1 2