FICHA DE ASIGNATURAS DE INGENIERO EN INFORMÁTICA PARA GUÍA DOCENTE. EXPERIENCIA PILOTO DE CRÉDITOS EUROPEOS. UNIVERSIDADES ANDALUZAS DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA NOMBRE: Diseño de Arquitecturas Específicas Asistido por Computador CÓDIGO: 3104111 AÑO DE PLAN DE ESTUDIO: 2005 TIPO (troncal/obligatoria/optativa) : optativa Créditos totales (LRU / Créditos LRU/ECTS Créditos ECTS): 6/4.8 teóricos: 3/2.4 prácticos: 3/2.4 CURSO: 2º CUATRIMESTRE: 2º CICLO: 2º LRU/ECTS DATOS BÁSICOS DE LOS PROFESORES NOMBRE: María Brox Jiménez; Andrés Gersnoviez Milla CENTRO/DEPARTAMENTO: EPS/Arquitectura de Computadores, Electrónica y Tecnología Electrónica ÁREA: Arquitectura y Tecnología de Computadores Nº DESPACHO: E-MAIL mbrox@uco.es; andresgm@uco.es URL WEB: www.uco.es/moodle TF: 957212224 DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA 1. DESCRIPTOR Metodología actual de Diseño de Sistemas Digitales. Herramientas CAD de captura, modelado, síntesis, simulación y diseño físico. Procesadores de Propósito específico. Algoritmos de procesamiento específico. Extensiones Multimedia de procesadores. Unidades Aritméticas especializadas.
2. SITUACIÓN 2.1. PRERREQUISITOS: Tener unos conocimientos de diseño de Sistemas Digitales y de Arquitectura y diseño procesadores. Estos conocimientos se ven en asignaturas de primer ciclo y en la asignatura de primer año de segundo ciclo Arquitectura e Ingeniería de Computadores 2.2. CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN: Se enmarca dentro de las asignaturas optativas, que propone el Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores, que refuerzan los conocimientos y habilidades en la temática de diseño de hardware específico sobre Dispositivos Lógicos Programables y en el manejo de procesadores específicos, como las GPUs 2.3. RECOMENDACIONES: Tener presentes los conocimientos necesarios durante la titulación de Ingeniería Técnica Informática, de primer ciclo, en las asignaturas: estructuras de computadores, fundamentos de arquitectura de computadores y sistemas operativos; y en las de primer año de segundo ciclo ya indicada. 3. COMPETENCIAS 3.1. COMPETENCIAS TRANSVERSALES/GENÉRICAS: Capacidades instrumentales: - Análisis y síntesis. - Organización y planificación. - Comunicación oral y escrita. - Resolución de problemas. - Toma de decisiones. Capacidades personales: - Trabajo en equipo. - Razonamiento crítico. Capacidades sistémicas: - Aprendizaje autónomo. - Adaptación a nuevas situaciones. - Creatividad. Otras capacidades genéricas: - Aplicación de conocimientos teóricos a la práctica. - Autoevaluación.
3.2. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS: Cognitivas (Saber): o Conocer las técnicas modernas de diseño digital o Conocer algunas de procesamiento específico, como son las extensiones multimedia o Conocer la arquitectura de los procesadores con paralelismo a nivel de hilo (TLP), como multithreading y multicore. o Conocer la arquitectura de los procesadores gráficos (GPU). Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): o Manejo de herramientas de diseño digital actuales o Capacidad para proyectar algoritmos sobre FPGAs o Capacidad para crear programas paralelos que aprovechen las potencialidades de los procesadores TLP. o Capacidad para programar un procesador gráfico y utilizarlo como coprocesador. Actitudinales (Ser): o Capacidad de trabajo en equipo para desarrollar un proyecto de gran dimensión. o Capacidad de razonamiento crítico. 4. OBJETIVOS Por tratarse de un alumno de segundo ciclo, su formación debe orientarse de cara al acceso al mundo laboral y al posible acceso a los estudios de Tercer Ciclo. Los objetivos a cubrir con la materia son los siguientes: Capacitarlo para poder realizar diseño digital específico Capacitarlo para el aprovechamiento de las recientes aportaciones de la Tecnología de Procesadores de propósito general (MMX, TLP y Multicore) y de propósito específico (GPU)
5. METODOLOGÍA NÚMERO DE HORAS DE TRABAJO DEL ALUMNO: 133 SEGUNDO SEMESTRE: Nº de Horas: 133 Clases Teóricas*: 21 Clases Prácticas*: 21 Exposiciones y Seminarios*: 2 Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales): 4 A) Colectivas*: 2 (en 1 sesión) B) Individuales: 2 Realización de Actividades Académicas Dirigidas: 18 A) Con presencia del profesor*: 2 B) Sin presencia del profesor: 16 Otro Trabajo Personal Autónomo: 63 A) Horas de estudio: 50 (35 para Teoría + 15 para Prácticas) B) Preparación de Trabajo Personal: 13 Realización de Exámenes: 4 A) Examen escrito: 3 B) Exámenes orales (control del Trabajo Personal): 1 6. TÉCNICAS DOCENTES (señale con una X las técnicas que va a utilizar en el desarrollo de su asignatura. Puede señalar más de una. También puede sustituirlas por otras): Sesiones académicas teóricas X Exposición y debate: X Tutorías especializadas: X Sesiones académicas prácticas Visitas y excursiones: Controles de lecturas obligatorias: X Otros (especificar): Problemas; Soporte on-line DESARROLLO Y JUSTIFICACIÓN: La asignatura se organiza en base a las clases de teoría. Las prácticas se dirigen a afianzar los conceptos de teoría o a adquirir capacidades procedimentales. 7. BLOQUES TEMÁTICOS Bloque temático 0: INRODUCCION Bloque temático 1: Diseño Digital Bloque temático 2: Dispositivos Lógicos Programable en Campo: FPGAs Bloque temático 3: Extensiones Multimedia Bloque temático 4: Procesadores Gráficos: GPU Bloque temático 5: Propuestas de aumento de prestaciones en los Procesadores actuales Bloque temático 6: Procesadores Digitales de señales: DSPs 8. BIBLIOGRAFÍA 8.1 GENERAL Manual de Intel para las extensiones Multimedia Manual de ISE 9.2 de Xilinx Introducción al lenguaje VHDL. Universidad Politécnica de Madrid. Miguel Ángel
Freire Rubio Procesadores Gráficos para PC. Ed. Editorial Ciencia. Manuel Ujaldon Manuales de Nvidia y ATI sobre sus propuestas de GPUs Manuales de DSPs de Texas Instruments Arquitectura del PC Volumenes I a IV. Ediciones Ciencia-3. Manuel Ujaldon Sima, D.; Fountain, J.; Kacsuc, P. "Advanced Computer Architectures: A Design Space Approach". Editorial Pearson/Addison Wesley. 1997. 8.2 ESPECÍFICA (con remisiones concretas, en lo posible) 9. TÉCNICAS DE EVALUACIÓN (enumerar, tomando como referencia el catálogo de la correspondiente Guía Común) Examen. Control de asistencia a sesiones en presencia del profesor. Exposición de trabajos realizados. Criterios de evaluación y calificación (referidos a las competencias trabajadas durante el curso): - Asimilación de los conceptos explicados en teoría. - Realización de problemas. - Presentación de memorias y examen de prácticas.
Distribuya el número de horas que ha respondido en el punto 5 en 20 semanas para una asignatura semestral y 40 para una anual 10. ORGANIZACIÓN DOCENTE SEMANAL (Sólo hay que indicar el número de horas que a ese tipo de sesión va a dedicar el estudiante cada semana) SEMANA Segundo Cuatrimestre de sesiones Teóricas : sesiones prácticas : Actividades con profesor Visita y excursiones Tutorías especializadas Control de lecturas obligatorias Exámenes Temas del temario a tratar 1ª Semana 2 2 4 Bloque 0 2ª Semana 2 2 4 Bloque 1 3ª: Semana 2 2 4 Bloque 1 4ª: Semana 2 2 4 Bloque 2 5ª: Semana 2 2 4 2 Bloque 2 6ª: Semana 2 2 4 Bloque 3 7ª: Semana 2 2 4 Bloque 3 8ª: Semana 2 2 4 Bloque 4 9ª: Semana 2 2 4 Bloque 4 10º Semana 2 2 4 Bloque 4 11ª: Semana 2 2 4 Bloque 5 12ª: Semana 2 2 4 Bloque 5 13ª Semana 2 2 4 2 Bloque 6 14ª: Semana 2 2 4 Bloque 6 15ª: Semana 2 2 4 Bloque 6 4
11. TEMARIO DESARROLLADO (con indicación de las competencias que se van a trabajar en cada tema) Bloque temático 0: Introducción Objetivos de la asignatura y revisión de sus contenidos Bloque temático 1: Diseño Digital Introducción. Conceptos de Diseño Digital. Dispositivos Lógicos Programables: clasificación. Herramientas de diseño: capturadores de esquemas, Lenguajes de programación hardware, etc. - Competencias a adquirir: Visión general del diseño de Sistemas Digitales en la actualidad. Bloque temático 2: Dispositivos Lógicos Programable en Campo: FPGAs Introducción. Características generales de los Dispositivos Programables FPGAs. Propuestas de distintos tipos de FPGAs. Características de los dispositivos de Xilinx Bloque temático 3: Extensiones Multimedia Introducción. Procesamiento SIMD. Extensión MMX. Extensiones SSE. Extensiones SSE2. Bloque temático 4: Procesadores Gráficos: GPU Introducción. Reseña histórica. Componentes del Módulo gráfico. Memorias de Vídeo. Bus PCI-Expres. Magnitudes de la GPU. Modelo de Procesador Circulante. Propuestas Comerciales Bloque temático 5: Propuestas de aumento de prestaciones en los Procesadores actuales. Introducción. Procesadores multi-hebra. Procesadores multi-core. Bloque temático 6: Procesadores Digitales de señales: DSPs. Introducción. Componentes de los DSP. Modelo de arquitectura. Repertorio de Instrucciones. Buses de comunicación. Prestaciones. Desarrollos comerciales Prácticas de laboratorio - Uso de la herramienta de desarrollo de Xilinx y del lenguaje de descripción hardware (VHDL) - Implementación de circuitos sobre FPGAs descritos en VHDL: C. Combinacionales y secuenciales, Control del display de siete segmentos, Unidad Aritmética de suma multimedia - Diseño de Circuitos basados en los procesadores picoblaze - Programación orientada a procesadores multithreading y multicore: Pthreads y OpenMP - Programación de una GPU utilizando el entorno nvidia CUDA
12. MECANISMOS DE CONTROL Y SEGUIMIENTO (al margen de los contemplados a nivel general para toda la experiencia piloto, se recogerán aquí los mecanismos concretos que los docentes propongan para el seguimiento de cada asignatura): - Control del profesor del grado de cumplimiento de las actividades programadas. - Encuestas periódicas al alumnado. ANEJO I CRÉDITO ECTS COMPONENTE LRU (nº cred. LRUx10) 70% 30% Clases Teóricas Clases Prácticas, incluyendo prácticas de campo prácticas de laboratorio prácticas asistenciales Todas ellas en la proporción establecida en el Plan de Estudios Seminarios Exposiciones de trabajos por los estudiantes Excursiones y visitas Tutorías colectivas Elaboración de trabajos prácticos con presencia del profesor RESTO (hasta completar el total de horas de trabajo del estudiante) Realización de Actividades Académicas Dirigidas sin presencia del profesor Otro Trabajo Personal Autónomo (entendido, en general, como horas de estudio, Trabajo Personal...) Tutorías individuales Realización de exámenes