Fonaments dels Computadors

• Professorat
• Hores setmanals
• Competències
• Objectius
• Continguts
• Activitats
• Metodologia docent
• Mètode d'avaluació
• Bibliografia
• Web links
• Capacitats prèvies

Professorat

Responsable

• Javier Verdu Mula ( )

Altres

• Xavier Martorell Bofill ( )

Hores setmanals

Competències

Competències Transversals

Transversals

• CT2 [Avaluable] - Sostenibilitat i Compromís Social. Conèixer i comprendre la complexitat dels fenòmens econòmics i socials típics de la societat del benestar; tenir capacitat per relacionar el benestar amb la globalització i la sostenibilitat; obtenir habilitats per utilitzar de forma equilibrada i compatible la tècnica, la tecnologia, l'economia i la sostenibilitat.
• CT3 [Avaluable] - Comunicació eficaç oral i escrita. Comunicar-se de forma oral i escrita amb altres persones sobre els resultats de l'aprenentatge, de l'elaboració del pensament i de la presa de decisions; participar en debats sobre temes de la pròpia especialitat.
• CT6 [Avaluable] - Aprenentatge autònom. Detectar deficiències en el propi coneixement i superar-les mitjançant la reflexió crítica i l'elecció de la millor actuació per ampliar aquest coneixement.

Bàsiques

• CB1 - Que els estudiants hagin demostrat posseir i comprendre coneixements en una àrea d'estudi que parteix de la base de l'educació secundària general, i se sol trobar a un nivell que, si bé es recolza en llibres de text avançats, inclou també alguns aspectes que impliquen coneixements procedents de l'avantguarda del seu camp d'estudi.
• CB4 - Que els estudiants puguin transmetre informació, idees, problemes i solucions a un públic tant especialitzat com no especialitzat.
• CB5 - Que els estudiants hagin desenvolupat aquelles habilitats d'aprenentatge necessàries per emprendre estudis posteriors amb un alt grau d'autonomia

Competències Tècniques

Específiques

• CE03 - Identificar i aplicar els procediments algorítmics bàsics de les tecnologies informàtiques per dissenyar solucions a problemes, analitzant la idoneïtat i complexitat dels algoritmes proposats.
• CE05 - Analitzar i avaluar l'estructura i arquitectura dels computadors, així com els components bàsics que conformen.
• CE06 - Identificar les característiques, funcionalitats i estructura dels Sistemes Operatius i dissenyar i implementar aplicacions basades en els seus serveis.
• CE07 - Interpretar les característiques, funcionalitats i estructura dels Sistemes Distribuïts, les Xarxes de Computadors i Internet i dissenyar i implementar aplicacions basades en elles.
• CE11 - Identificar i aplicar els principis fonamentals i tècniques bàsiques de la programació paral·lela, concurrent, distribuïda i de temps real.
• CE19 - Utilitzar els sistemes de computació actuals, inclosos sistemes d'alt rendiment, per al procés de grans volums de dades des del coneixement de la seva estructura, funcionament i particularitats.
• CE28 - Planificar, concebre, desplegar i dirigir projectes, serveis i sistemes en l'àmbit de la intel·ligència artificial, liderant la seva puesta en marxa i la seva millora contínua i valorant el seu impacte econòmic i social.

Competències Tècniques Generals

Genèriques

• CG2 - Utilitzar els coneixements fonamentals i metodologies de treball sòlides adquirits durant els estudis per adaptar-se als nous escenaris tecnològics de el futur.
• CG3 - Definir, avaluar i seleccionar plataformes maquinari i programari per al desenvolupament i l'execució de sistemes, serveis i aplicacions informàtiques en l'àmbit de la intel·ligència artificial.
• CG4 - Raonar, analitzant la realitat i dissenyant algoritmes i formulacions que la modelin. Identificar problemes i construir solucions algorísmiques o matemàtiques vàlides, eventualment noves, integrant el coneixement multidisciplinari necessari, valorant diferents alternatives amb esperit crític, justificant les decisions preses, interpretant i sintetitzant els resultats en el context de l'domini d'aplicació i establint generalitzacions metodològiques a partir de aplicacions concretes.
• CG5 - Treballar en equips i projectes multidisciplinaris relacionats amb la intel·ligència artificial i la robòtica, interactuant fluidament amb enginyers/es i professionals d'altres disciplines.
• CG8 - Observar un exercici ètic de la professió en totes les seves facetes, aplicant criteris ètics en el disseny de sistemes, algoritmes, experiments, utilització de dades, d'acord amb els sistemes ètics recomanats pels organismes nacionals i internacionals, amb especial èmfasi en seguretat, robustesa , privacitat, transparència, traçabilitat, prevenció de biaixos (de raça, gènere, religió, territori, etc.) i respecte als drets humans.
• CG9 - Afrontar nous reptes amb una visió àmplia de les possibilitats de la carrera professional en l'àmbit de la Intel·ligència Artificial. Desenvolupar l'activitat aplicant criteris de qualitat i millora contínua, i actuar amb rigor en el desenvolupament professional. Adaptar-se als canvis organitzatius o tecnològics. Treballar en situacions de carència d'informació i/o amb restriccions temporals i/o de recursos.

Objectius

1. Coneixer les característiques i les limitacions, en especial respecte a l'error de precisió, dels diferents formats de representació de dades en un ordinador
   Competències relacionades: CB1, CE03,
   Subcompetences:
   • Realització d'operacions bàsiques
   • Des de representació de dades bàsiques fins a formats avançats
2. Conèixer l'arquitectura d'un processador basat en el model Von Neumann, així com també els seus components principals
   Competències relacionades: CG2, CG3, CT3, CB4, CE05, CE11,
   Subcompetences:
   • Entendre el cost i consum d'energia en l'execució d'una instrucció
   • Jerarquia de memòria i les seves propietats, en especial la localitat
   • Paral·lelisme amb SIMD
3. Conèixer l'espai lògic de memòria. Des de com s'utilitza fins com es gestionen certs continguts
   Competències relacionades: CB4, CE19,
   Subcompetences:
   • Utilització i gestió de llibreries en la memòria
4. Conèixer els aspectes bàsics d'un Sistema Operatiu i entendre el impacte que té envers al rendiment i consum d'energia d'un sistema
   Competències relacionades: CG4, CG9, CB5, CE06, CE11,
   Subcompetences:
   • Sistema de fitxers i E/S
   • Gestió de memòria i processos
5. Conèixer el procés per crear i depurar un programa, així com les seves necessitats
   Competències relacionades: CG9, CB5, CE03,
6. Capacitats per discutir i contrastar la resolució de problemes i exercicis pràctics
   Competències relacionades: CE28, CG5, CG8, CT2, CT6, CB4, CE06, CE07,
7. Entendre la relació de l'assignatura amb el camp de la IA
   Competències relacionades: CG9, CB1,

Continguts

1. Introducció de l'assignatura
   Es fa una breu presentació de l'assignatura, sobre quins temes tractarà i la seva relació amb el camp de la IA
2. Representació de Dades
   Aquest tema abordarà tipus de representació de dades de diferents nivells de complexitat, les seves limitacions i implementació d'operacions bàsiques
3. Arquitectura del Processador
   Introducció de l'arquitectura de processador, basada en el modelo de Von Neumann, i els seus components
4. Jerarquia de Memòria
   Presentació de les propietats de la jerarquia de memòria, especialment los conceptos de localitat i reutilització, i el possible impacte que pot tenir en el rendiment i consum d'energia
5. Introducció del paral·lelisme basat en SIMD
   Introducció del concepte i aspectes bàsics del paral·lelisme mitjançant SIMD
6. Implicacions de l'execució d'una instrucció
   Descripció de implicacions a nivell de cost, possibles colls d'ampolla i consum d'energia, des del punt de vista de l'arquitectura, davant l'execució d'una instrucció
7. Espai lògic de memòria
   Presentació dels punts fonamentals per entendre el propòsit, construcció, utilització i gestió de l'espai lògic de memòria
8. Introducció de les llibreries
   Presentació del concepte i propòsit rere les llibreries i la seva gestió des del punt de vista de l'espai de memòria lògic
9. Generació d'executables
   Introducció dels processos de compilació i de interpretació, inclòs també el procés de depuració. Comparació de les necessitats i limitacions dels executables generats
10. Impacte dels Sistemes Operatius en rendiment i consum d'energia
    Què són els Sistemes Operatius i els seus aspectes clau que impacten en el rendiment i consum d'energia del sistema
11. Components bàsics dels Sistemes Operatius
    Presentació dels subsistemes de E/S i Sistema de Fitxers del Sistema Operatiu a nivell d'utilització des del punt de vista de desenvolupador de programes. A més, també es presenten aspectes de gestió de memòria

Activitats

Activitat Acte avaluatiu

Metodologia docent

Mètode d'avaluació

Bibliografia

Bàsica:

• Computer systems : a programmer's perspective - Bryant, Randal E; O'Hallaron, David, Pearson, 2016. ISBN: 9781292101767
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004062589706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca

Web links

• Documentació de l'assignatura https://docencia.ac.upc.edu/FIB/GIA/FC/

Capacitats prèvies