Fonaments dels Computadors

Esteu aquí

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits, però té capacitats prèvies
Departament
AC
Mail
Aquesta assignatura proporciona a l'estudiant coneixements bàsics i transversals sobre la informàtica i que són utilitzats de manera directa o indirecta en les altres assignatures de la carrera. Estableix els fonaments sobre la representació de dades i com s'utilitzen els diferents components d'un sistema informàtic. Per últim, entendre com, a partir de codi d'alt nivell, es pot generar i executar un programa. Una característica en comú que es tracta en les diferents parts d'aquest curs és el impacte en el cost, i en concret consum de l'energia, de l'execució d'instruccions i de la gestió i utilització dels components del sistema informàtic.

Professors

Responsable

  • Javier Verdu Mula ( )

Altres

  • Xavier Martorell Bofill ( )

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
0.7
Laboratori
1.3
Aprenentatge dirigit
0.4
Aprenentatge autònom
5.6

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


Introducció de l'Assignatura

En aquesta activitat s'explicaran els objectius, continguts, i funcionament de l'assignatura. A més, en el laboratori, s'introduiran aspectes necessaris que serviran de base per poder realitzar les sessions de pràctiques.
Objectius: 7
Continguts:
Teoria
0.5h
Problemes
0h
Laboratori
4h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
3h

Representació de Dades i Operacions Bàsiques

Aquest tema aborda la representació de les dades, des de els conceptes més bàsics, passant per tipus de nombres, i acabant amb la representació avançada de dades. A més, també explicarem altres aspectes com la precisió de les dades i operacions bàsiques que es poden realitzar
Objectius: 1
Continguts:
Teoria
5.5h
Problemes
2h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
10h

Arquitectura del Processador

Introduirem la arquitectura de sistemes uniprocessador, partint de l'arquitectura de Von Neumann i els diferents components més importants. A més, també estudiarem quines implicacions té executar una instrucció, entre altres raons per entendre possibles coll d'ampolla i el cost que representa, en especial respecte l'energia que consumeix, i la seva relació amb l'arquitectura.
Objectius: 2
Continguts:
Teoria
8h
Problemes
4h
Laboratori
4h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
16h

Parcial de Teoria


Objectius: 1 2
Setmana: 7 (Fora d'horari lectiu)
Tipus: examen de teoria
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
2h
Aprenentatge autònom
10h

Espai lògic de memòria

Presentarem l'espai d'adreces lògiques de memòria i els seus detalls més importants, així com entendre què són les llibreries i els seus aspectes clau.
Objectius: 3
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
2h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
9h

Execució de programes i el seu entorn

Aquest tema té dues parts. La primera tracta sobre com es genera un programa (tant si es tracta d'un programa compilat com si es tracta d'un interpretat). La segona presenta el Sistema Operatiu i una serie de conceptes i característiques que ens permetran entendre la seva importància en l'execució de programes i el impacte en el rendiment i energia.
Objectius: 4 5
Continguts:
Teoria
8h
Problemes
0h
Laboratori
4h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
16h

Control de Laboratori


Objectius: 6
Setmana: 14
Tipus: examen de laboratori
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
10h

Examen Final de Teoria


Objectius: 1 2 3 4 5 6 7
Setmana: 15 (Fora d'horari lectiu)
Tipus: examen final
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
2h
Aprenentatge autònom
15h

Metodologia docent

L'assignatura es basa en classes presencials de teoria i laboratori. Les classes de teoria segueixen el programa definit en aquesta guia docent, habitualment són a base de material proporcionat en transparències.

Dins les classes de teoria, es promociona el diàleg entre el professor i els estudiants proporcionant activitats a realitzar conjuntament basades en aspectes particulars del tema que s'està tractant.

Les classes de laboratori segueixen els mateixos temes i poden ser de dos tipus: 1) pràctiques en ordinador guiades per un enunciat; 2) exercicis/problemes a resoldre en la pissarra o amb exposició davant dels demés.

Mètode d'avaluació

Hi han dues proves avaluatives de la part de teoria:
- PT: examen parcial de teoria (20%)
- FT: examen final de teoria (35%)
- FL: examen final de laboratori (35%)
- SL: informes de seguiment del laboratori (10%) que també servirà per avaluar les competències transversals CT3 i CT6


Avaluació Ordinaria: La Nota Final (NF) de l'assignatura s'obté a partir de
NF = 35%FL + 10%SL + MAX(55%FT; (20%PT+35%FT))


Reavaluació: Només aquells/es que hagin suspès (és a dir, aquells que hagin fet l'examen parcial i/o final de teoria) podran presentar-se a l'examen de Reavaluació (examen només de teoria). En aquest cas, la nota de Reavaluació substitueix a la nota global de teoria (és a dir, el 55% de la nota de l'assignatura). En qualsevol cas, si la nota d'avaluació ordinària era de 4 o superior i la nova nota, comptant amb la de Reavaluació, és inferior, llavors mantenim la nota d'avaluació ordinària.

Bibliografia

Bàsica:

Web links

Capacitats prèvies

Cap d'especial. Les pròpies d'un estudiant que comença un primer curs d'un Grau relacionat amb la informàtica.

Addenda

Continguts

NO HI HA CANVIS RESPECTE LA INFORMACIÓ PUBLICADA A LA GUIA DOCENT

Metodologia docent

Els únics canvis que hi han respecte la informació publicada a la guia docent són els següents. Aquest quadrimestre, ja que les classes de laboratori es faran en aules de teoria, els estudiants hauran de portar el seu propi portàtil. Per fer els exàmens, tant de teoria com de laboratori, degut a que s'entregaran en format digital, també serà necessari que portin el seu propi portàtil.

Mètode d'avaluació

NO HI HA CANVIS RESPECTE LA INFORMACIÓ PUBLICADA A LA GUIA DOCENT

Pla de contingència

Si algun estudiant cau malalt per covid-19, les sessions que es facin durant el periode de temps que estigui malalt no es tindran en compte pel càlcul de la nota de Laboratori, encara que s'aconsella que el treball el realitzi quan li sigui possible. Per tant, la nota de seguiment es calcularà tenint en compte les sessions que no ha estat malalt. Si l'enfermetat coincideix amb algun parcial, se li aplaçarà per a què el pugui fer quan es pugui reincorporar presencialment. Si algun estudiant no pot assistir a les classes presencial degut al covid-19 (quarentena o confinament parcial), haurà de comunicar-ho al seu professor el més aviat possible. Se li habilitarà un meet per a què pugui assistir a les classes de Laboratori de manera remota. Haurà de seguir assistint als laboratoris, de manera remota, encara que se li donarà flexibilitat en el dia límit d'entrega comparat amb els estudiants que estiguin fent seguiment normal. Si coincideix amb algun acte d'avaluació, es fixarà una nova data per fer l'examen. Si arribada aquesta data no és possible fer l'examen presencialment, es farà de manera remota. En cas d'alarma sanitaria i cancel·lació de totes les classes presencials, els professors posaran a l'abast dels estudiants material complementari, com ara videos explicatius de les classes de teoria, per poder fer el seguiment d'aquestes classes. Així com també s'establiran sessions especials de resolució de dubtes de manera acordada amb els professors en funció de les necessitats del conjunt dels estudiants. Les sessions de Laboratori es faran amb sessions meet síncrones a part de tenir disponible un canal de comunicació, per exemple un foro de dubtes, on es fomentarà el debat i la participació dels estudiants, intentant destacar punts rellevants de les sessions de laboratori. Les entregues de les sessions de Laboratori computaran en el càlcul de la nota de la mateixa manera que les entregues fetes en sessions presencials. El format dels examens i el mètode d'avaluació no canviaran. Es faran de la mateixa manera, però en remot.