ESCUELA: U.P.I.I.C.S.A. CARRERA: INGENIERÍA EN INFORMÁTICA ESPECIALIDAD: COORDINACION: ACADEMIA DE COMPUTACIÓN DEPARTAMENTO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: NCAR SEMESTRE: TERCERO CREDITOS: 8 VIGENTE: AGOSTO 000 TIPO DE ASIGNATURA: TEÓRICA-PRACTICA MODALIDAD: Escolarizada X Abierta. FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Aun que existe, gran variedad y ritmo de cambio en el campo de las computadoras, se aplican sistemáticamente ciertos conceptos fundamentales. La aplicación de estos conceptos depende del desarrollo actual de la tecnología y de los objetivos del diseñador en cuanto a eficiencia - prestaciones. Este curso se centra en presentar un análisis de los fundamentos de la arquitectura y organización de las computadoras y relacionar éstos con problemas de diseño actuales y soluciones que se han propuesto. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA Al termino del curso, el alumno: Explicará los fundamentos de los principios de la arquitectura de las computadoras modernas, es decir aquellos atributos que tienen un impacto directo en la ejecución lógica de un programa, y su organización, esto es, las unidades funcionales y sus interconexiones, que materializan especificaciones arquitectónicas, apoyándose mediante la programación en lenguaje ensamblador. TIEMPOS TOTALES ASIGNADOS: H/SEMESTRE: 7:00 H/SEMANA: 4:00 H/TEORIA/SEMESTRE: 54:00 H/PRACTICA/SEMESTRE: 18:00 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Hardware y Comunicaciones REVISADO: Jefatura de Carrera de Ingeniería en Informática APROBADO POR: El Consejo Técnico Escolar AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio. Del Consejo General Consultivo del I.P.N:
Ing. Francisco Bojórquez Hernández Presidente
ASIGNATURA ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: NCAR HOJA: DE 1.. FUNDAMENTACIÓN Esta asignatura se imparte en el tercer semestre, se considera que el alumno ya se encuentra familiarizado con las ciencias de la computación, así como con los sistemas digitales. Su impacto fundamental consiste en la adquisición de conocimientos sobre la arquitectura y organización de las computadoras, mediante la programación en lenguaje ensamblador, suficiente para que el alumno obtenga las habilidades en su utilización y en el concepto teórico de la tecnología de cómputo. Antecedente: Sistemas digitales I, sistemas digitales II. Consecuente: Análisis y adquisición de datos, Aplicaciones de adquisición de datos. La metodología general del proceso enseñanza - aprendizaje para esta asignatura, consiste en la exposición detallada por parte del profesor de la Arquitectura de computadoras, a través del método inductivo, haciendo uso de pizarrón, proyecciones de diapositivas, acetatos y videos, bibliografía especializada y equipo que deberá ser visto, desensamblado y ensamblado por los alumnos con la asistencia del profesor. Por su parte los alumnos deberán realizar investigaciones bibliográficas y de campo que le permitan afianzar e incrementar su conocimiento sobre los temas planteados en este programa de estudios. Así mismo, se deberá promover visitas a Centros de Investigación y Plantas productivas dedicadas al diseño y ensamble de equipo de procesamiento de datos.
ASIGNATURA: ARQUITECTURA_DE CLAVE: : NCAR.. COMPUTADORAS HOJA: 3 DE 1. UNIDAD I NOMBRE INTRODUCCIÓN OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al termino de la unidad: El alumno explicara las diferencias entre los conceptos de la organización y arquitectura de computadoras a través de la exposición de la historia de la tecnología de computadoras y su clasificación, de acuerdo al propósito y capacidad, desde equipos personales hasta supercomputadoras. TEMA T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA T P EC CLAVE 1.1 1. 1..1 1.. 1.3 Breve Historia de la tecnología de computadoras. Clasificación de las computadoras Por su propósito. Por su capacidad. Aplicaciones típicas. - Exposición del tema por el profesor - Investigación bibliográfica por parte de los alumnos - Discusión y solución de ejemplos ilustrativos - Investigación de campo - Dinámicas grupales - Se emplearan apoyos didácticos preparando acetatos y aprovechando los recursos audiovisuales del departamento. 1C 1C 1C
ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: NCAR. HOJA: 4 DE 1.. UNIDAD II NOMBRE COMPONENTES BÁSICOS DE LAS COMPUTADORAS OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al termino de la unidad: El alumno describirá los componentes básicos de las computadoras. TEMA.1.1.1.1..1.3.1.4...1....3.3.3.1.3..3.3 T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA T P EC CLAVE Componentes básicos Memoria externa e interna. Unidad central de procesamiento. Dispositivos de entrada / salida. Buses del sistema. Sistema operativo, como soporte. Conceptos básicos. Planificación. Gestión de la memoria. Lenguajes de maquina y ensamblador. Panorama general Introducción al lenguaje ensamblador - Exposición del tema por el profesor - Exposición por parte de los alumnos - Discusión y solución de ejemplos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo - Dinámica de grupo - Se emplearan apoyos didácticos preparando acetatos y aprovechando los recursos audiovisuales del departamento B, 3B, 4C B, 3B, 4C B, 3B, 4C
ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: : NCAR. HOJA: 5 DE 1. UNIDAD NOMBRE III LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá la estructura y funcionamiento de la unidad central de procesamiento. TEMA 3.1 3.1.1 3.1. 3.1.3 3.1.4 3. 3..1 3.. 3..3 3..4 3.3 3.3.1 3.3. 3.3.3 3.3.4 T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA T P EC CLAVE Aritmética de la computadora La Unida Aritmética lógica (ALU) Representación de números enteros y de punto flotante. Aritmética entera y de punto flotante. Instrucciones. Características y Funciones. Modos de direccionamiento y formatos. Instrucciones CISC y RISC Estructura y funcionamiento de la CPU Organización del procesador Organización de los registros El ciclo de instrucción - Exposición del tema por el profesor - Exposición por parte de los alumnos - Discusión y solución de ejemplos - Investigación bibliográfica por parte de los alumnos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo - Dinámica de grupo - Se emplearan apoyos didácticos preparando acetatos y aprovechando los recursos audiovisuales del departamento B, 3B B, 3B B, 3B
ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: NCAR. HOJA: 6 DE 1. UNIDAD IV NOMBRE LA UNIDAD DE CONTROL OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará en términos funcionales, la importancia de la unidad de control, a efecto de que se lleven a cabo los procesos con y entre los elementos externos a la CPU. TEMA 4.1 4.1.1 4.1. 4.1.3 4.1.4 4. 4..1 4.. 4..3 Funcionamiento de la unidad de control. Microoperaciones. Control del CPU Implementación cableada T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA T P EC CLAVE Control microprogramado Secuenciamiento de microinstrucciones Ejecución de microinstrucciones - Exposición del tema por el profesor - Exposición por parte de los alumnos - Discusión y solución de ejemplos ilustrativos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación bibliografica - Dinámica de grupo - Se emplearan apoyos didácticos preparando acetatos y aprovechando los recursos audiovisuales del departamento B, 3B B, 3B
ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: NCAR. HOJA: 7 DE 1. UNIDAD V NOMBRE FUNDAMENTOS DE LOS MICROPROCESADORES OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al termino de la unidad: El alumno identificará la arquitectura interna, señales e interrupciones de los microprocesadores que son más comúnmente empleados TEMA 5.1 5. 5..1 5.3 5.3.1 5.3. 5.3.3 5.3.4 5.4 5.4.1 5.4. 5.4.3 5.4.4 Panorama general. T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA T P EC CLAVE El microprocesador. Características comunes de los microprocesadores Familia Intel. Arquitectura interna Registros, direccionamiento e interrupciones. Dispositivos de E / S. Ejemplos de estudio. Familia Motorola Arquitectura interna. Registros, direccionamiento e interrupciones. Dispositivos de E / S. Ejemplos de estudio - Exposición del tema por el profesor - Exposición por parte de los alumnos. - Discusión y solución de ejemplos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo - Dinámica de grupo Apoyo didáctico - Material didáctico : Pizarrón, acetatos, videos. - Rotafolios preparados por los alumnos 6B 6B 6B 6B
ASIGNATURA ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: NCAR. HOJA: 8 DE 1. UNIDAD VI NOMBRE FUNDAMENTOS DE MICROCONTROLADORES OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al termino de la unidad el alumno: Identificará la arquitectura interna, señales e interrupciones de los microcontroladores que son más comúnmente empleados TEMA 6.1 6.1.1 6.1. 6. 6..1 6.. 6..3 6.3 6.3.1 6.3. 6.3.3 T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA T P EC CLAVE Panorama general. El microcontrolador. Características comunes de los micocontroladores Familia Intel. Arquitectura interna Registros, direccionamiento, interrupciones y dispositivos de E / S. Ejemplos de estudio. Familia Motorola Arquitectura interna. Registros, direccionamiento, interrupciones y Dispositivos de E / S. Ejemplos de estudio - Exposición del tema por el profesor - Exposición por parte de los alumnos - Discusión y solución de ejemplos ilustrativos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo - Dinámica de grupo Apoyo didáctico - Material didáctico : Pizarrón, acetatos, y videos - Rotafolios preparados por los alumnos 5C, 11B 5C, 11B 5C, 11B
ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: NCAR. HOJA: 9 DE 1. UNIDAD NOMBRE VII INTRODUCCION A LA PROGRAMACION EN LENGUAJE ENSAMBLADOR OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al termino de la unidad el alumno : Explicará los aspectos fundamentales del lenguaje ensamblador en la programación de microprocesadores y microcontroladores, escribirá y ejecutará programas con este lenguaje. TEMA 7.1 7.1.1 7.1. 7.1.3 7. 7..1 7.. 7..3 7..4 7.3 7.4 7.4.1 7.5 7.5.1 7.5.6 7.5.7 7.5.8 7.6 Panorama general. T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA T P EC CLAVE Familia del microprocesador 8086 Sistema operativo MS DOS Registros y segmentación Lenguaje ensamblador Macroensambladores. Instrucciones más frecuentes Lógicas, aritméticas y de control. Interrupciones externas e internas Familia de microcontroladores PIC. Registros y segmentación Macroensambladores. Instrucciones más frecuentes Lógicas, aritméticas y de control. Interrupciones externas e internas Converción analógica digital - Exposición del tema por el profesor - Exposición por parte de los alumnos - Discusión y solución de ejemplos ilustrativos - Solución de ejercicios por los alumnos - Investigación de campo - Dinámica de grupos Apoyo didáctico - Material didáctico : - Pizarrón, acetatos y videos. - Rotafolios preparados por los alumnos 7C, 8B, 10C 7C, 8B, 10C 7C, 8B, 10C 7C, 8B, 10C 7C, 8B, 10C 7C, 8B, 10C
ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS RELACIÓN DE PRÁCTICAS CLAVE: NCAR HOJA: 10 DE 1. PRACT. NOMBRE DE LA PRÁCTICA RELACION UNIDADES TEMÁTICAS DURACIÓN PRÁCTICA LUGAR DE REALIZACIÓN 1 3 4 5 6 Trabajo de investigación con tema especifico Introducción al lenguaje ensamblador Aritmética entera y de punto flotante Modos de direccionamiento Ejecución de microinstrucciones Manejo y aplicación de interrupciones en microprocesadores I II III III IV V 1 1 Sala de computación 7 Aplicación de instrucciones más frecuentes, lógicas, aritméticas y de control en microprocesadores. V 8 Inicialización de microcontroladores VI 9 Aplicación de instrucciones más frecuentes, lógicas, aritméticas y de control en microcontroladores VI 10 Desarrollo de un proyecto sencillo de aplicación VII
ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS CLAVE: NCAR. HOJA: 11 DE 1. PERÍODO UNIDADES TEMÁTICAS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN 1er Departamental I, II Examen escrito 40 %, trabajos de investigación o proyecto 60 % o. Departamental 3o. Departamental III, IV V, VI, VII Examen escrito 40 %, trabajos de investigación o proyecto 60 % Examen escrito 40 %, trabajos de investigación o proyecto 60 % Evaluación Final : Promedio de las tres evaluaciones parciales CLAVE B C 1 B STALLING, WILLIAMS ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS PRENTICE HALL 1997 4ª EDICIÓN 68 PP MÉXICO 3 B C MACCABE, ARTHUR B. SISTEMAS COMPUTACIONALES IRWIN 1995 1ª EDICIÓN 601 PP MÉXICO 4 C LINDING, MIGUEL QUE HAY DETRÁS DE LAS COMPUTADORAS EDITORIAL IPN 1ª EDICION 199 16PP MÉXICO 5 C SPASOV, PETER MICROCONTROLLER TECHNOLOGY PRENTICE HALL 1993 1ª EDICIÓN 6 PP USA 6 B TKHEIM, ROGER FUNDAMENTOS DE LOS MICROPROCESADORES McGRAW HILL ª EDICIÓN 199 56 PP MÉXICO
7 C NORTON, PETER ASSEMBLY LANGUAGE FOR THE IBM-PC BRADY 1988 560 PP USA 8 B IRVINE, KIP ASSEMBLY LANGUAGE FOR INTEL-BASED COMPUTERS PRENTICE HALL 4ª EDICIÓN 1999 676 PP 9 10 11 B C C GILES, WILLIAM ASSEMBLY LANGUAGE PROGRAMING FOR THE INTEL 80XXX FAMILY McMILLAN 1ª EDICION 1991 806 PP SCOTT, MACKENZIE THE 8051 MICROCONTROLLER MERRIL MAC MILLAN 1ª EDICIÓN 199 354PP USA TRIEBEL, WALTER THE 80386, 80486, AND PENTIUM PROCESSOR PRENTICE HALL 1998 915 PP USA ANGULO, JOSÉ MICROCONTROLADORES PIC McGRAW HILL 1ª EDICIÓN 1 PP MEXICO 1 DE 1