GRADUADO EN INGENIERÍA DEL SOFTWARE Guía de Aprendizaje Información al estudiante

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1 GRADUADO EN INGENIERÍA DEL SOFTWARE Guía de Aprendizaje Información al estudiante DATOS DESCRIPTIVOS ASIGNATURA: Estructura de Computadores Nombre en inglés: Computer Structure MATERIA: Fundamentos de los Computadores CARÁCTER: Obligada TITULACIÓN: Graduado en Ingeniería del Software CURSO/SEMESTRE: 1er Curso 2º Semestre ESPECIALIDAD: CURSO ACADÉMICO PERIODO IMPARTICIÓN: Septiembre Enero Febrero -- Junio x IDIOMA IMPARTICIÓN: Sólo Castellano Solo Inglés Ambos x CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS: Es recomendable que el alumno haya cursado y superado la asignatura de Fundamentos Físicos y Tecnológicos de la Informática, que se imparte en el 1er Semestre OTROS RESULTADOS DE 1

2 APRENDIZAJE NECESARIOS DEPARTAMENTO: NOMBRE Y APELLIDOS (C = Coordinador PROFESORADO DESPACHO Correo electrónico D. Antonio Martín de la Cruz (C) D-4102 amartin@eui.upm.es Dña. Elvira Martínez de Icaya Gómez D-4109 emicaya@eui.upm.es Dña. Mº Virginia L. Peinado Bolós D-4106 vpeinado@eui.upm.es OBJETIVOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA CÓDIGO COMPETENCIA NIVEL INSTRUMENTALES G1 Capacidad de análisis y síntesis G2 Capacidad de organización y planificación G3 Comunicación oral y escrita en la lengua nativa G4 Uso de lengua inglesa G5 Uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones G6 Resolución de problemas PERSONALES G7 Trabajo en equipo G8 Reconocimiento a la diversidad y la multiculturalidad SISTÉMICAS G9 Razonamiento crítico G10 Aprendizaje autónomo, adaptación a nuevas situaciones y motivación por el desarrollo profesional permanente 2

3 COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA CÓDIGO COMPETENCIA NIVEL G11 Creatividad G12 Liderazgo de equipos G13 Iniciativa y capacidad emprendedora G14 Motivación por la calidad G15 Respeto por el medioambiente COMPETENCIAS COMUNES A LA RAMA DE INFORMÁTICA ASIGNADAS A LA ASIGNATURA I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 Capacidad para diseñar, desarrollar, seleccionar y evaluar aplicaciones y sistemas informáticos, asegurando su fiabilidad, seguridad y calidad, conforme a principios éticos y a la legislación y normativa vigente. Capacidad para planificar, concebir, desplegar y dirigir proyectos, servicios y sistemas informáticos en todos los ámbitos, liderando su puesta en marcha y su mejora continua y valorando su impacto económico y social. Capacidad para comprender la importancia de la negociación, los hábitos de trabajo efectivos, el liderazgo y las habilidades de comunicación en todos los entornos de desarrollo de software. Capacidad para elaborar el pliego de condiciones técnicas de una instalación informática que cumpla los estándares y normativas vigentes. Conocimiento, administración y mantenimiento sistemas, servicios y aplicaciones informáticas. Conocimiento y aplicación de los procedimientos algorítmicos básicos de las tecnologías informáticas para diseñar soluciones a problemas, analizando la idoneidad y complejidad de los algoritmos propuestos. Conocimiento, diseño y utilización de forma eficiente los tipos y estructuras de datos más adecuados a la resolución de un problema. Capacidad para analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, eligiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados. Capacidad de conocer, comprender y evaluar la estructura y arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman. 3

4 COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA CÓDIGO COMPETENCIA NIVEL I10 I11 I12 I13 I14 I15 I16 I17 I18 I19 I20 Conocimiento de las características, funcionalidades y estructura de los Sistemas Operativos y diseñar e implementar aplicaciones basadas en sus servicios. Conocimiento y aplicación de las características, funcionalidades y estructura de los Sistemas Distribuidos, las Redes de Computadores e Internet y diseñar e implementar aplicaciones basadas en ellas. Conocimiento y aplicación de las características, funcionalidades y estructura de las bases de datos, que permitan su adecuado uso, y el diseño y el análisis e implementación de aplicaciones basadas en ellos. Conocimiento y aplicación de las herramientas necesarias para el almacenamiento, procesamiento y acceso a los Sistemas de información, incluidos los basados en Web. Conocimiento y aplicación de los principios fundamentales y técnicas básicas de la programación paralela, concurrente, distribuida y de tiempo real. Conocimiento y aplicación de los principios fundamentales y técnicas básicas de los sistemas inteligentes y su aplicación práctica. Conocimiento y aplicación de los principios, metodologías y ciclos de vida de la ingeniería de software. Capacidad para diseñar y evaluar interfaces persona computador que garanticen la accesibilidad y usabilidad a los sistemas, servicios y aplicaciones informáticas. Conocimiento de la normativa y la regulación de la informática en los ámbitos nacional, europeo e internacional. Capacidad para la resolución de los problemas matemáticos que puedan plantarse en la ingeniería. Aptitud para aplicar los conocimientos sobre: algebra, cálculo diferencial e integral i métodos numéricos; estadística y optimización. Capacidad para comprender y dominar los fundamentos físicos y tecnológicos de la informática: electromagnetismo, ondas, teoría de circuitos, electrónica y fotónica y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. 4

5 COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA CÓDIGO COMPETENCIA NIVEL I21 I22 I23 I24 Capacidad para comprender y dominar los conceptos básicos de matemática discreta, lógica, algorítmica y complejidad computacional, y su aplicación para el tratamiento automático de la información por medio de sistemas computacionales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Conocimiento de los fundamentos del uso y programación de los computadores, los sistemas operativos, las bases de datos y, en general, los programas informáticos con aplicación en ingeniería. Conocimiento de la estructura, funcionamiento e interconexión de los sistemas informáticos, así como los fundamentos de su programación. Conocimiento adecuado del concepto de empresa y su marco institucional y jurídico, así como los aspectos básicos de organización y gestión de empresa. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DE INGENIERÍA DEL SOFTWARE ASIGNADAS A LA ASIGNATURA E1 E2 E3 E4 E5 Capacidad para desarrollar, mantener y evaluar servicios y sistemas software que satisfagan todos los requisitos del usuario y se comporten de forma fiable y eficiente, sean asequibles de desarrollar y mantener y cumplan normas de calidad, aplicando las teorías, principios, métodos y prácticas de la Ingeniería del Software. Capacidad de dar solución a problemas de integración en función de las estrategias, estándares y tecnologías disponibles. Capacidad para valorar las necesidades del cliente y especificar los requisitos software para satisfacer estas necesidades, reconciliando objetivos en conflicto mediante la búsqueda de compromisos aceptables dentro de las limitaciones derivadas del coste, del tiempo, de la existencia de sistemas ya desarrollados y de las propias organizaciones. Capacidad para diseñar soluciones apropiadas en uno o más dominios de aplicación utilizando métodos de la ingeniería del software que integren aspectos éticos, sociales, legales y económicos. Capacidad de identificar y analizar problemas y diseñar, desarrollar, implementar, verificar y documentar soluciones software sobre la base de un conocimiento adecuado de las teorías, modelos y técnicas actuales. 5

6 COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA CÓDIGO COMPETENCIA NIVEL E6 Capacidad de identificar, evaluar y gestionar los riesgos potenciales asociados que pudieran presentarse. 6

7 CÓDIGO RA1 RA2 RA3 RA4 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Analiza el conexionado de distintas partes de un Computador Interpreta la ejecución de diferentes programas en una máquina Mejora el rendimiento de un Sistema Computador Evalúa la calidad de distintos sistemas CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA Tema 1. Tema 2. Tema 3. Tema 4. APARTADOS INTRODUCCIÓN A LOS COMPUTADORES 1.1 Concepto de computador. Historia. Generaciones 1.2 Arquitectura Von Neumann. REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN 2.1 Bases de numeración. Códigos binarios. Códigos BCD. 2.2 Datos. Tipos de datos. 2.3 Representación de números enteros. Magnitud y signo. Complemento a la base. Complemento a la base menos uno. 2.4 Operaciones con números enteros. Desbordamiento y extensión de signo. Operaciones en Ca1 y en Ca Representación de números fraccionarios. Coma fija, coma flotante. Formatos estándar IEEE. Estudio de las expcepciones. OPERACIONES Y ESTRUCTURAS HARDWARE 3.1 Circuitos combinacionales y circuitos secuenciales 3.2 Operadores lógicos, aritméticos y de desplazamiento 3.3 Diseño de la Unidad Aritmético Lógica (UAL). Aplicación a un caso particular. MEMORIAS. MEMORIAS INTERNAS Y MEMORIAS EXTERNAS 4.1 Introducción y características. 4.2 Localidad y jerarquía de memoria. 4.3 Memoria RAM y memoria ROM. Extensión. 7

8 CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA APARTADOS 4.4 Mapa de Memoria 4.5 Memoria CACHÉ. Estructura. Operación de Lectura. Caché de correspondencia directa, caché de correspondencia asociativa y caché de correspondencia asociativa por conjuntos. Algoritmos de sustitución. 4.6 Memoria VIRTUAL. Tipos. Tabla de traducciones. Memoria virtual paginada. Tema 5 PROGRAMACIÓN DEL COMPUTADOR 5.1 Instrucciones. Fases. Tipos. Formatos. 5.2 Modos de direccionamiento CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA APARTADOS 5.3 Modelos de Ejecución. 5.4 Lenguaje de Transferencia entre Registros (LTR). Sintaxis y ejemplos. 5.5 Lenguajes de Programación. Lenguajes de alto nivel y lenguajes de bajo nivel. 5.6 Lenguaje Ensamblador. 5.7 Descripción de un Procesador Didáctica (PDM). Especificaciones. Instrucciones. Ensamblador. Codificación de las instrucciones. Mapeo en memoria. Modelo de ejecución. Tema 6 ENTRADA/SALIDA. DISPOSITIVOS PERIFÉRICOS 6.1 Introducción. 6.2 Estructura de un sistema de E/S. Funciones y estructura del software de un controlador. Acceso a los dispositivos de E/S. Espacio de direcciones de E/S. 6.3 Técnicas de entrada/salida. E/S por sondeo (polling). E/S por interrupción. E/S por acceso directo a memoria (DMA). Tema 7 MEJORA DE PRESTACIONES 7.1 Exposición de trabajos: Arquitecturas RISC y CISC. Multiprocesamiento. Mejora del rendimiento de un Computador. Memoria virtual segmentada, etc. 8

9 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y MÉTODOS DE ENSEÑANZAS EMPLEADOS CLASES DE TEORÍA CLASES PROBLEMAS PRÁCTICAS TRABAJOS AUTÓNOMOS TRABAJOS EN GRUPOS TUTORÍAS Se sigue el método expositivo/lección magistral. El profesor expone verbalmente los conceptos de la materia en cada uno de los temas. Se utiliza el método de resolución de problemas en clase. Se plantean diferentes enunciados, de forma que el estudiante tiene que intentar su resolución aplicando los conceptos adquiridos en teoría. Los alumnos desarrollan una batería de prácticas en el laboratorio utilizando el simulador MULTISIM, siendo supervisados en cada momento por el profesor. Cada práctica se desarrolla en varias sesiones de laboratorio. Las prácticas propuestas son: 1. Funcionamiento de los Circuitos Integrados Combinacionales y Secuenciales. 2. Realización de una UAL. 3. Memorias. Funcionamiento. Proceso de lectura/escritura Al finalizar cada tema, se les plantea una serie de cuestiones, tanto de tipo teórico como práctico, en las que los estudiantes tienen que demostrar los conocimientos y competencias adquiridas. Se desarrolla al final de la asignatura. Los alumnos desarrollan uno de los trabajos indicados en el tema 7 y realizan su presentación y exposición al resto de sus compañeros y actuando el profesor de moderador. Las tutorías son individuales, los estudiantes son atendidos por el profesor en los horarios establecidos para las tutorías académicas. RECURSOS DIDÁCTICOS BIBLIOGRAFÍA Organización y arquitectura de computadores ; William Stallings, 2007; Prentice Hall Estructura y diseño de computadores. ; D.A. Patterson y J.L. Hennessy; Reverte 2000 Estructura de computadores J.M. Angulo; Ed. Paraninfo Estructura y funcionamiento de los computadores digitales, J. P. Meinadier; Ed. AC, Madrid Arquitectura de Computadores. Un enfoque cuantitativo; J. L. Paterson; Ed. McGraw-Hill Estructura de Computadores. Supuestos Prácticos. ; M. Gascón y otros; Dpto. Publicaciones EUI. Problemas resueltos de Estructura de Computadores; Félix García y otros, Paraninfo. 9

10 RECURSOS DIDÁCTICOS RECURSOS WEB Plataforma MOODLE EQUIPAMIENTO Laboratorio equipado con 14 ordenadores con la herramienta de simulación MULTISIM. Dotado con cañón de luz conectado a PC en la mesa del profesor y pizarras SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA EVALUACIÓN REF INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA T1 T 2 T_1.1 El estudiante será capaz de reconocer la historia de los computadores así como su evolución. T_1.2 El estudiante deberá ser capaz de reconocer la estructura interna de un computador. T_2.1 T_2.2 El estudiante deberá conocer la forma de representación de la información dentro de un computador. T_2.3 T_2.4 El estudiante deberá saber aplicar y representar los números enteros y sus operaciones entre ellos. T_2.5 El estudiante deberá conocer la forma de representación de los números fraccionarios y los formatos estándar. RA1,RA2 RA2 10

11 EVALUACIÓN REF INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA T 3 T 4 T 5 T6 T_3.1 El estudiante deberá saber manejar y utilizar los diferentes circuitos combinacionales y secuenciales. T_3.2 T_3.3 El estudiante deberá conocer la estructura interna de los operadores lógicos, aritméticos y de desplazamiento para conectarlos adecuadamente y obtener una UAL. T_4.1 T_4.2 El estudiante deberá conocer las características y tipos de almacenamiento de información en un computador, así como la jerarquía existente entre ellos. T_4.3 T_4.4 El estudiante deberá saber realizar ampliaciones de memoria, distinguir entre memoria RAM y ROM y las distintas formas de ubicar esas memorias en un computador. T_4.5 El estudiante deberá saber la importancia de la caché, las formas de organización de la misma y los distintos niveles. T_4.6 El estudiante deberá aprender y manejar el concepto de memoria virtual y los diferentes algoritmos de reemplazo. T_5.1 T_5.2 T_5.3 El estudiante deberá conocer la importancia de las instrucciones, modos de direccionamiento y modelos de ejecución en el diseño de un computador. T_5.4 T_5.5 T_5.6 El estudiante deberá ser capaz de distinguir la diferencia entre los lenguajes de alto nivel y de bajo nivel, será capaz de reconocer el lenguaje entre los diferentes componentes de un computador y la utilización del lenguaje ensamblador. T_5.7 El estudiante deberá conocer la ruta de datos de un computador didáctico, así como la manera de almacenar programas en la memoria e interpretar la ejecución de las instrucciones. El estudiante deberá conocer la estructura interna de los sistemas de E/S, las distintas formas de acceder a los dispositivos de entrada/salida, y realizar una evaluación de los mismos. RA1 RA1,RA2,RA3,RA4 RA2,RA3,RA4 RA1,RA2,RA4 11

12 EVALUACIÓN REF INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA T7 El estudiante deberá aprender a obtener información sobre un tema específico. Deberá aprender a trabajar en grupo y a organizar la forma de exponer el trabajo. RA1,RA2,RA3,RA4 EVALUACIÓN SUMATIVA BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES QUE SE EVALÚAN MOMENTO LUGAR PESO EN LA CALIFICACIÓN Asistencia participativa en el aula 0,5/10 Evaluación de las actividades prácticas (laboratorio) Ver cronograma Laborat orio 2/10 Evaluación de trabajos teóricos Evaluación de parciales Ver cronograma Ver cronograma Aula 1/10 Aula 1,5/10 Examen escrito. Al finalizar el semestre Los asignad os por la SOA 5/10 Requisitos: Para que al alumno se le apliquen los pesos expresados es condición imprescindible que deba sacar al menos 3,5 puntos (sobre 10 puntos) en el examen escrito y 3,5 puntos (sobre 10 puntos) en el laboratorio. Si no cumple ese requisito se le pondrá la nota que saque en el examen escrito con su correspondiente ponderación (50%). Aprobará el alumno que aplicando los pesos indicados obtenga una puntuación mayor o igual a 5 puntos (sobre 10 puntos) DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS ACTIVIDADES QUE SE EVALÚAN Y DE LOS CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Participación activa dentro del aula, realizando preguntas y contestando las cuestiones que realice el profesor. Presentación de pequeños ejercicios propuestos por el profesor. 12

13 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS ACTIVIDADES QUE SE EVALÚAN Y DE LOS CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Evaluación de las actividades prácticas en el laboratorio, teniendo en cuenta los resultados obtenidos en el simulador y valorando la claridad en la presentación. Evaluación de los trabajos teóricos, valorando la claridad en la presentación así como la claridad en la exposición. Realización de parciales que se realizan en el aula. Examen escrito que se realizará al final del semestre en el lugar y día asignado por la Subdirección de Ordenación Académica Requisitos: Para que al alumno se le apliquen los pesos expresados es condición imprescindible que deba sacar al menos 3,5 puntos (sobre 10 puntos) en el examen escrito y 3,5 puntos (sobre 10 puntos) en el laboratorio. Si no cumple ese requisito se le pondrá la nota que saque en el examen escrito con su correspondiente ponderación (50%). Aprobará el alumno que aplicando los pesos indicados obtenga una puntuación mayor o igual a 5 puntos (sobre 10 puntos) Los alumnos que opten por el sistema de evaluación a través de solo prueba final, realizarán dos exámenes al final del semestre en el lugar y día asignado por la Subdirección de Ordenación Académica: - Examen escrito cuya duración será de al menos dos horas con una ponderación del 70% sobre la calificación final. - Realización de un examen práctico de laboratorio de dos horas de duración con una ponderación del 30% sobre la calificación final. Aprobará el alumno que aplicando los pesos indicados obtenga una puntuación mayor o igual a 5 puntos (sobre 10 puntos). Para la elección del sistema de evaluación, el alumno deberá solicitarlo, mediante escrito dirigido al responsable de la signatura, en un plazo que no exceda las cuatro semanas a partir de la fecha de comienzo de las clases. 13

14 CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA SEMANA Actividades Aula Laboratorio Trabajo Trabajo en Grupo Actividades Otros Individual Evaluación 1 Clase de teoría Tema1 y Tema 2 2 Clase de teoría Tema 2 Estudio individual Estudio individual Resolución de ejercicios 3 Clase de teoría Estudio individual Ejercicio escrito Tema 2 Tema 2 4 Clase de teoría Tema 3 1ª Sesión Estudio individual Trabajo de laboratorio Valoración de la práctica Presentación del estudio previo de la 1ª Sesión 5 Clase de teoría Tema 3 2ª Sesión Estudio individual Trabajo de laboratorio Valoración de la práctica Presentación del estudio previo de la 2ª sesión 6 Clase de Teoría Tema 3 Estudio individual Resolución de ejercicios 7 Clase de teoría Tema 4 3ª Sesión Estudio individual Trabajo de laboratorio Valoración de la práctica Presentación del estudio previo de la 3ª sesión 14

15 SEMANA Actividades Aula Laboratorio Trabajo Trabajo en Grupo Actividades Otros Individual Evaluación 8 Clase de teoría Tema 4 Estudio individual Resolución de ejercicios 9 Clase de teoría Tema4 4ª Sesión Estudio individual Trabajo de laboratorio Valoración de la práctica Presentación del estudio previo de la 4ª sesión 10 Clase de teoría Estudio individual Tema 4 11 Clase de teoría Tema 5 Estudio individual Ejercicio escrito Temas 3 y 4 Entrega de los enunciado del trabajo teórico del tema 7 12 Clase de teoría Tema 5 5ª Sesión Estudio individual Trabajo de laboratorio Valoración de la práctica Presentación del estudio previo de la 5ª sesión 13 Clase de Teoría Tema 5 6ª Sesión Estudio individual Trabajo de Laboratorio Valoración de la práctica Presentación del estudio previo de la 6ª sesión. 14 Clase de teoría Tema 6 Práctica final Estudio individual Valoración de la práctica 15

16 SEMANA Actividades Aula Laboratorio Trabajo Trabajo en Grupo Actividades Otros Individual Evaluación 15 Clase de teoría Tema 6 Práctica final Estudio individual Valoración de la práctica 16 Presentación de los trabajos teóricos Preparación del trabajo Preparación del trabajo Exposición del trabajo teórico Tema 7 16