Fundamentos de Computadores

Transcripción

1 Fundamentos de Computadores Guía Docente INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN CURSO ACADÉMICO: 2010/2011 CURSO 1 O CUATRIMESTRE 2 O Revisión: de noviembre de 2010

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3 1 Presentación Fundamentos de Computadores es una asignatura a extinguir con la entrada de los nuevos planes de grado. Por lo tanto la evaluación consistirá únicamente en un examen final de la asignatura. La asignatura está enfocada como el primer contacto del estudiante con la tecnología que conforma un computador, la arquitectura von Neumann, los sistemas de representación y la programación en lenguaje máquina y ensamblador, diseño de algunos operadores simples (sumadores, multiplicadores, divisores) y un pequeño esbozo de memoria cache y entrada/salida. Pre-requisitos y recomendaciones Tratándose de una asignatura a extinguir, es requisito indispensable haber estado matriculado y haberla cursado en años anteriores. Tabla resumen Guía Docente Nombre de la asignatura: Fundamentos de Computadores Código: Titulación en la que se imparte: Ingeniería de Telecomunicación Departamento y Área de Conocimiento: Automática. Arquitectura y Tecnología de Computadores Carácter: Troncal Número de créditos: 3 Curso: 1 o Cuatrimestre: 2 o Profesorado: Raúl Durán Díaz Horario de tutoría: El horario de tutorías es el indicado por el profesor en su página web o en el tablón de anuncios del Departamento de Automática. Idioma en el que se imparte: Español 3

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5 2 Competencias Competencias genéricas 1. Capacidad de comprensión de los elementos que componen un computador. 2. Capacidad de trabajar con números representados en diferentes bases y sistemas de representación. 3. Capacidad de comprender el funcionamiento de los operadores aritméticos básicos como fundamento de los más complejos. 4. Capacidad de trabajar con programas en ensamblador sencillos. 5. Capacidad para comprender los conceptos relativos a la utilidad del cache y sus diversas clases. Competencias específicas 1. Capacidad de comprensión de la arquitectura von Neumann. 2. Capacidad de trabajar con programas en ensamblador del procesador MIPS. 5

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7 3 Contenidos Los contenidos, organizados por capítulos, son los siguientes. Capítulo 1. Estructura y funcionamiento del computador. 1. Aproximación al concepto de arquitectura de computadores. 2. La máquina programada de von Neumann. 3. Evolución histórica. Capítulo 2. Representación de la información. 1. Números y su codificación. 2. Modos de representación. 3. Representación de números enteros. 4. Representación de números de coma flotante. Capítulo 3. Instrucciones: lenguaje de la máquina. 1. Características de las instrucciones. 2. Iniciación a la programación de una máquina sencilla. 3. Repertorio de instrucciones y modos de direccionamiento. 4. Formato de las instrucciones. 5. Lenguajes de programación. Capítulo 4. Aritmética y operadores. 1. Lógica combinacional y secuencial básica. 2. Operadores aritméticos. 3. Operadores de desplazamiento. 4. Operadores para la multiplicación. 5. Operadores de división. 7

8 8 Capítulo 5. Procesador: camino de datos y control. 1. Los componentes elementales. 2. El camino de datos de una máquina sencilla. 3. Control de operaciones elementales. 4. Fases de una instrucción. 5. Diseño de la unidad de control. 6. Medida de la potencia. Capítulo 6. La memoria. 1. Características principales. 2. Jerarquía de memoria. 3. Memoria principal. 4. Memoria caché. 5. Memoria secundaria. 6. Memoria virtual. Capítulo 7. Entrada y salida. 1. Los controladores. 2. E/S controlada por programa. 3. E/S controlada por interrupciones. 4. Acceso directo a memoria. 5. Procesador de E/S. Revisión: de noviembre de 2010

9 Programación de los contenidos 4 Se presenta una distribución aproximada de horas de docencia para cada tema. Ello puede servir de guía para que el estudiante planifique su dedicación de trabajo para cada unidad temática. Unidades temáticas Temas Total en horas Estructura y funcionamiento del computador Tema 1 2 horas Representación de la información Tema 2 4 horas Instrucciones: lenguaje de la máquina Tema 3 6 horas Aritmética y operadores Tema 4 8 horas Procesador: camino de datos y control Tema 5 6 horas La memoria Tema 6 2 horas Entrada y salida Tema 7 2 horas 9

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11 5 Metodologías de enseñanza-aprendizaje. Actividades formativas El estudiante deberá preparar la asignatura de manera libre y presentarse a un examen final. Todo el material docente: transparencias, bibliografía recomendada, ejercicios, soluciones a los ejercicios, exámenes de cursos anteriores y la presente Guía, estará disponible en la página web de la asignatura. Consultar la siguiente URL: 11

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13 6 Evaluación La asignatura es troncal y consta de 3 créditos teóricos. La evaluación se realizará exclusivamente por medio de un examen escrito. El examen constará de dos partes, que serán puntuadas de la siguiente manera: 40 % de la nota final: Ejercicio de test teórico-práctico. 60 % de la nota final: Ejercicio de problemas. 13

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15 Bibliografía [1] Arquitectura de Computadores. JOSÉ ANTONIO DE FRUTOS REDONDO, RAFAEL RICO LÓPEZ. Ed. Universidad de Alcalá, [2] Estructura de Computadores. JOSÉ M A ANGULO USATEGUI. Ed. Paraninfo, [3] Fundamentos de Informática. LUIS A. UREÑA Y OTROS. Editorial Ra-ma, [4] Estructura y Diseño de Computadores. Interficie circuitería/programación. JOHN HENNESSY, DAVID PATTERSON. Ed. Reverté, [5] Organización de computadores. CARL HAMACHER, ZVONKO VRANESIC, SAF- WAT ZAKY, 5 a edición. Ed. McGraw-Hill, [6] Fundamentos de los Computadores. PEDRO DE MIGUEL ANASAGASTI, 9 a edición. Ed. Thomson-Paraninfo, [7] Organización y Arquitectura de Computadores. WILLIAM STALLINGS, 7 a edición. Ed. Pearson-Educación, [8] Principles of Computer Hardware. ALAN CLEMENTS, 4th edition. Oxford University Press, [9] Estructura de computadores. Problemas resueltos. M A ISABEL GARCÍA CLE- MENTE Y OTROS. Ed. Ra-ma, [10] Problemas resueltos de Estructura de Computadores. FÉLIX GARCÍA CARBA- LLEIRA Y OTROS. Ed. Paraninfo, Seguidamente se presenta una correspondencia entre la bibliografía y cada uno de los capítulos del temario. Conviene seguirla para preparar cada uno de los temas. Todas las obras referenciadas se encuentran disponibles en la Biblioteca de la Escuela. Capítulo 1. Estructura y funcionamiento del computador. [1] Capítulo I, introducción de conceptos generales y evolución histórica. Define qué se entiende por Estructura y Arquitectura de Computadores. [2]: Capítulo 1, introducción a la estructura, el funcionamiento y la programación de computadores. [3]: Capítulo 3, introducción a la estructura del computador. 15

16 16 [4]: Capítulo 1, historia del desarrollo de los computadores y una perspectiva de cómo los programas y los circuitos necesitarán escalarse durante las próximas décadas. [6]: Capítulo 1, concepto de computador digital, presentación de una serie de términos y conceptos de tipo general e historia del desarrollo de los computadores. Capítulo 2. Representación de la información. [3]: Capítulo 2, representación de la información en computadores. [6]: Capítulo 2, representación de la información (excluyendo secciones 2.6, 2.7). [8]: Capítulo 4, secciones 4.1, 4.2, 4.3, 4.8, 4.9, representación de enteros y flotantes. Capítulo 3. Instrucciones: lenguaje de la máquina. [4]: Capítulo 3: repertorio de instrucciones MIPS, su representación y distintos ejemplos de programas. Capítulo 4. Aritmética y operadores. [4]: Capítulo 4, secciones 4.5, 4.6, 4.7, sumadores, multiplicadores y divisores de enteros. [5]: Secciones 6.3, 6.4, 6.6 para la multiplicación y división de enteros. [8]: Capítulo 2, secciones 2.1, 2.2, 2.3, introducción a los circuitos digitales básicos. [8]: Capítulo 4, (excepto secciones 4.4, 4.5, 4.6) operadores básicos y conversiones de formatos. Números en formato de coma flotante. Capítulo 5. Procesador: camino de datos y control. [1]: Capítulo IV, unidad de control y cronogramas de ejecución de instrucciones. Diseño de la unidad de control. [4]: Capítulo 2, métrica de rendimiento de computadores. [6]: Capítulo 7, unidad de control y cronogramas de ejecución de instrucciones. Diseño de la unidad de control. Capítulo 6. La memoria. [1]: Capítulo 5, secciones 5.1, 5.2, 5.3, nociones básicas sobre la memoria y distintas organizaciones de cache. [5]: Capítulo 5, secciones 5.1, 5.2, 5.5, principios básicos sobre la memoria y organización del cache. [7]: Capítulo 4, secciones 4.1, 4.2,4.3, organización de la memoria y principios del diseño de cache. [8]: Capítulo 8, sección 8.4, diseño de cache. Revisión: de noviembre de 2010

17 17 Capítulo 7. Entrada y salida (E/S). [1]: Capítulo VI, descripción de la E/S en diversos aspectos. [2]: Capítulo 7, descripción básica de la E/S, incluyendo módulos de E/S, E/S programada, E/S manejada mediante interrupciones y DMA (acceso directo a memoria). [3]: Capítulo 4, introducción genérica a los periféricos de E/S. [6]: Capítulo 8, secciones de 8.1 a 8.5. [7]: Capítulo 7, secciones 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, incluyendo módulos de E/S, E/S programada, E/S manejada mediante interrupciones y DMA (acceso directo a memoria). [8]: Capítulo 10, secciones 10.2, Las referencias [9] y [10] contienen problemas resueltos y propuestos sobre los distintos capítulos de la asignatura. Es particularmente interesante la referencia [10] porque maneja y plantea problemas usando el lenguaje ensamblador MIPS. Revisión: de noviembre de 2010