Introducció als Computadors (IC)
(http://www.ac.upc.edu/docencia/FIB/IC/)
| Professors Responsables: |
FERMIN SANCHEZ CARRACEDO (fermin ac.upc.edu)
JUAN JOSÉ NAVARRO GUERRERO (juanjoac.upc.edu)
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Crèdits: 9.0 (4.5 T 3.0 P 1.5 L)
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Departament:
AC
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Tipus d'assignatura
Assigatura de la Fase de Selecció
Objectius docents
Aquesta assignatura té com a objectiu principal presentar els elements
bàsics i principis de funcionament dels computadors. El curs està
dividit en dues parts:
- Nivell lògic digital: en aquesta primera part del curs s'introdueix
a l'estudiant en l'anàlisi i síntesi dels sistemes digitals com
elements constitutius d'un sistema computador.
- Nivells llenguatge màquina i assemblador: en aquesta segona part del
curs es presenten els elements bàsics que composen el nivell llenguatge
màquina d'un computador.
Programa
1. Introducción y Conceptos básicos (Durada: 2h)
* Objetivos generales de la asignatura.
* Descripción breve de los contenidos.
* Definiciones básicas.
* Jerarquía de niveles de un computador.
* Estructura de un computador von Neumann
* Codificación
* Definición de sistemas lógicos combinacionales y secuenciales.
2. Representación de la información (Durada: 4h)
* Números naturales: Sistemas decimal, binario y hexadecimal.
* Representación y operaciones con números naturales.
* Representación y operaciones con números enteros.
* Representación de otros tipos de datos.
3. Álgebra de Boole y funciones lógicas (Durada: 2h)
* Axiomas básicos del Álgebra de Boole.
* Variables y funciones lógicas. Tablas de verdad.
* Funciones lógicas de una y dos variables.
4. Análisis de sistemas lógicos combinacionales (Durada: 2h)
* Puertas lógicas de 1 y 2 entradas.
* Análisis de circuitos combinacionales.
* Puertas lógicas de más de 2 entradas.
5. Minimización y síntesis de funciones a dos niveles (Durada: 4h)
* Expresiones canónicas: suma de minterms.
* Síntesis de funciones a dos niveles.
* Minimización algebraica.
* Representación y minimización de funciones mediante mapas de Karnaugh.
* Síntesis mínima de funciones a dos niveles.
* Minimización y síntesis de funciones incompletamente especificadas.
6. Bloques combinacionales (Durada: 13h)
* Decodificador.
* Codificador con prioridad.
* Multiplexor.
* Multiplexor de buses.
* Sumador.
* Restador.
* Unidad Aritmético Lógica
* Memoria ROM
* Diseño de circuitos mediante bloques.
7. Introducción a los sistemas lógicos secuenciales (Durada: 2h)
* Sincronización de entradas.
* Biestable D.
8. Análisis de sistemas lógicos secuenciales (Durada: 2h)
* Análisis de las funciones de entrada de los biestables.
* Tablas de transición y excitación.
* Grafo de estados.
* Cronogramas.
9. Síntesis de sistemas lógicos secuenciales (Durada: 6h)
* Especificación de sistemas lógicos secuenciales mediante el modelo de Moore.
* Implementación de sistemas lógicos secuenciales.
10. Bloques secuenciales (Durada: 4h)
* Registros.
* Banco de registros.
* Memorias RAM.
11. Sistemas secuenciales complejos (Durada: 4h)
* Descomposición de un sistema secuencial en Unidad de Proceso y Unidad de Control.
* Diseño de la Unidad de Proceso.
* Diseño de la Unidad de Control.
* Sincronización.
* Cronogramas.
12. Arquitectura de un Computador von Neumann (Durada: 1h)
* Niveles jerárquicos de un computador.
* Arquitectura de un computador von Neumann.
13. Arquitectura de la Máquina Rudimentaria a nivel de lenguaje máquina (Durada: 11h)
* Introducción a las arquitecturas de carga-almacenamiento.
* Características de la Unidad de Proceso y la Memoria de la MR.
* Instrucciones de lenguaje máquina de la MR.
* Codificación y formato de las instrucciones.
* Ejemplos de ejecución de instrucciones a nivel funcional.
14. Estructura y diseño de la MR (Durada: 27h)
* Diseño de la Unidad de Proceso.
* Diseño de la Unidad de control.
* Ejecución detallada de instrucciones: cronogramas.
15. Lenguaje ensamblador de la MR (Durada: 6h)
* Instrucciones.
* Comentarios.
* Etiquetas.
* Directivas.
* Expresiones.
* Proceso de ensamblado y tabla de símbolos.
Avaluació
Aquesta assignatura s'avalua a partir de:
- Una prova escrita que es fa a meitat del curs (EP).
- Un examen final de tota l'assignatura (EF)
- La nota de pràctiques (NP)
La nota final de l'assignatura es calcula amb la següent fórmula:
Nota final = max(EF, EF*0.7 + EP*0.3) * 0,8 + NP*0.2
Als examens es poden portar els xuletaris publicats al CPET.
Bibliografia
Bibliografia bàsica
- Departament d'Arquitectura de Computadors La Màquina Rudimentària: Introducció a l'arquitectura d'un computador CPET, 1998
- R. Hermida, A.M. del Corral, E. Pastor y F. Sánchez Fundamentos de Computadores Síntesis, 1998
- Departament d'Arquitectura de Computadors Problemes d'IC CPET, 2001
- Departament d'Arquitectura de Computadors Xuletaris de Sistemes lògics, de la Màquina Rudimentària, i Objectius d'IC CPET, 2000
- Departament d'Arquitectura de Computadors Diseño de sistemas lógicos secuenciales complejos CPET, 2000
Bibliografia complementària
- Departament d'Arquitectura de Computadors Sistemes lògics combinacionals CPET, 2001
- Departament d'Arquitectura de Computadors Sistemes lògics seqüencials CPET, 2001
- Departament d'Arquitectura de Computadors Estructura bàsica d'un computador CPET, 2001
- Departament d'Arquitectura de Computadors Prácticas 1, 2 y 3 de laboratorio de IC CPET, 2001
- D. D. Gajski Principios de Diseño Digital Prentice-Hall, 1997
- Departament d'Arquitectura de Computadors Problemes resolts d'IC Pàgina web de l'assignatura, 2001
- Departament d'Arquitectura de Computadors Breu manual de les eines de disseny de circuits digitals CPET, 1995
Informació complementària
CONTINGUT DE LES CLASSES PRÀCTIQUES
En aquestes classes es resoldran problemes de forma sincronitzada als
coneixements teòrics adquirits en les classes de teoria.
CONTINGUT DE LES CLASSES DE LABORATORI
En les classes de laboratori de circuits digital es resoldran
problemes utilitzant una eina de simulació de sistemes digitals.
L'objectiu és visualitzar i comprovar el funcionament simulat a nivell
lògic d'exercicis pràctics proposats.
Durant les classes pràctiques associades a la màquina rudimentària es
programaran en llenguatge assemblador exercicis proposats amb
anterioritat, i es simularan amb una eina apropiada. A més a més, es
faran cronogrames de la màquina i es dissenyaran noves instruccions
utilitzant les disponibles de la màquina.
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