Arquitectura de Computadors i Sistemes Operatius

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits , però té capacitats prèvies
Departament
AC
Web
https://docencia.ac.upc.edu/FIB/BDBI/CAOS/
Mail
jfornes@ac.upc.edu
Aquesta assignatura proporciona coneixements bàsics i transversals sobre l'estructura de l'ordinador. S'utilitzen directament o indirectament en altres cursos al llarg de la titulació. També inclou coneixements bàsics sobre codificació de dades, estructura de programes i llibreries, nivells d'execució d'usuari i de sistema, conceptes de compilació i interpretació de programes, sistemes d'emmagatzematge de dades, sistemes de fitxers, paral·lelisme i tècniques d'avaluació del rendiment.

Professorat

Responsable

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
2
Laboratori
0
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
6

Competències

Resultats d'aprenentatge

Coneixements

  • K3 - Identificar els fonaments matemàtics, les teories informàtiques, els esquemes algorísmics i els principis d'organització de la informació aplicables al modelat de sistemes biològics i a la resolució eficient de problemes bioinformàtics mitjançant el disseny d'eines computacionals.

    • Habilitats

  • S8 - Enfrontar-se a la presa de decisions, i defensar-les amb arguments, en la resolució de problemes de les àrees de biologia, així com, dins dels àmbits adequats, les ciències de la salut, les ciències de la computació i les ciències experimentals.

    • Competències

  • C6 - Detectar deficiències en el propi coneixement i superar-les mitjançant la reflexió crítica i l'elecció de la millor actuació per a ampliar aquest coneixement.

    • Objectius

    1. Conèixer 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: K3, S8,
    2. Conèixer l'arquitectura d'un processador basat en el model von Neumann, així com els seus components principals.
      Competències relacionades: K3, C6,
    3. Conèixer l'espai lògic de memòria. Des de com s'utilitza fins com es gestionen certs continguts.
      Competències relacionades: K3,
    4. Conèixer els aspectes bàsics d'un Sistema Operatiu i entendre l'impacte que té envers el rendiment i consum d'energia d'un sistema.
      Competències relacionades: K3, S8, C6,
    5. Conèixer el procés per crear i depurar un programa, així com les seves necessitats.
      Competències relacionades: C6,
    6. Comprendre la relació entre l'assignatura i el camp de la bioinformàtica.
      Competències relacionades: K3, S8, C6,

    Continguts

    1. Visió general
      Breu introducció sobre l'assignatura, temes i la seva relació amb l'àrea de la Bioinformàtica
    2. Bits, bytes, ints i floats
      Aquesta lliçó se centra en la representació finita de dades amb diferents nivells de complexitat, les limitacions i la realització d'operacions bàsiques.
    3. Arquitectura de l'ordinador
      Introducció a l'arquitectura de processadors, basada en el model de von Neumann, i els seus components. Descriure els elements que componen un ordinador: processadors, jerarquia de memòria, components d'entrada/sortida, emmagatzematge de dades i com estan interconnectats.
    4. Gestió de processos
      Descriure el concepte de procés i la concurrència al cor dels sistemes operatius moderns. Examinar la interacció del programador amb el sistema operatiu subjacent mitjançant les crides al sistema.
    5. Sistemes de fitxers i gestió de l'entrada/sortida
      Descriure com es gestiona l'emmagatzematge massiu, el sistema de fitxers i l'E/S en un sistema informàtic modern.
    6. Gestió de memòria
      Aquesta unitat tracta de la gestió de la memòria principal durant l'execució d'un procés. És una presentació de punts bàsics per comprendre l¿objectiu, el disseny, l¿ús i la gestió de l'espai de memòria lògic i físic.

    Activitats

    Activitat Acte avaluatiu


    Examen parcial


    Objectius: 1 2
    Setmana: 8 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Visió general

    Breu introducció sobre l'assignatura, temes i la seva relació amb l'àrea de la Bioinformàtica. Llegiu el capítol 1 del llibre de text.

    Teoria
    2h
    Problemes
    6h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    3h

    Bits, bytes, ints i floats

    Aquesta lliçó se centra en la representació finita de dades amb diferents nivells de complexitat, les limitacions i la realització d'operacions bàsiques.

    Teoria
    6h
    Problemes
    8h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    9h

    Tasca Shell

    The objectives of this assignment are practising with the basic Unix commands to deal with data from a shell. A shell is a software program that interprets and executes command lines. A shell script is a list of such command lines, written down together in a text file. Besides, we will understand mechanisms to monitor kernel information associated to the active processes of the system.
    Objectius: 4 5 6
    Setmana: 4 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Tasca dades

    The purpose of this assignment is to become more familiar with bit-level representations of characters, integers and floating point numbers. You will do this by solving a series of programming puzzles. Many of these puzzles are quite artificial, but you will find yourself thinking much more about bits in working your way through them.
    Objectius: 1 2 5
    Setmana: 8 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Arquitectura de l'ordinador

    Introducció a l'arquitectura de processadors, basada en el model de von Neumann, i els seus components. Descriure els elements que componen un ordinador: processadors, jerarquia de memòria, components d'entrada/sortida, emmagatzematge de dades i com estan interconnectats.

    Teoria
    4h
    Problemes
    4h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    6h

    Gestió de processos

    Descriure el concepte de procés i la concurrència al cor dels sistemes operatius moderns. Examinar la interacció del programador amb el sistema operatiu subjacent mitjançant les crides al sistema.

    Teoria
    6h
    Problemes
    2h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    12h

    Tasca proc

    The objectives of this assignment are practising with the basic system calls to manage processes, and the basic commands and mechanisms to monitor kernel information associated to the active processes of the system. You'll do this by creating processes that execute functions. These functions are quite artificial, but you'll find yourself thinking much more about processes in working your way through them.
    Objectius: 2 3 4 5 6
    Setmana: 13 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Sistemes de fitxers i gestió de l'entrada/sortida

    Descriure com es gestiona l'emmagatzematge massiu, el sistema de fitxers i l'E/S en un sistema informàtic modern.

    Teoria
    6h
    Problemes
    8h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    9h

    Tasca IO

    The purpose of this assignment is to understand how input/output system calls work. They deal with bytes and you need to program how to interpret them (as integers, characters, etc.).
    Objectius: 1 4 5 6
    Setmana: 16 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Gestió de memòria

    Aquesta unitat tracta de la gestió de la memòria principal durant l'execució d'un procés. És una presentació de punts bàsics per comprendre l'objectiu, el disseny, l'ús i la gestió de l'espai de memòria lògic i físic.

    Teoria
    4h
    Problemes
    2h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    6h

    Metodologia docent

    Les classes teòriques (expositives) són impartides pel professor i s'espera que els estudiants hi assisteixin i hi participin.

    Durant les sessions de pràctiques, els estudiants treballaran en parelles, supervisats i assistits pel professor, per resoldre tasques que seran avaluades.

    Mètode d'avaluació

    Hi haurà dos exàmens parcials (notes M1 i M2), tindran una durada de 2 hores cadascun, i un examen final (nota E), de dues hores. Tots tres seran presencials i en ordinador.

    Els exàmens són amb llibres i apunts. No podeu consultar Internet. No teniu permís per utilitzar calculadora ni cap altra ajuda electrònica.

    La competència transversal d'aprenentatge autònom s'avalua a partir dels informes de seguiment entregats durant el curs i pesa un 10% de la nota final. Nota P.

    El càlcul de la nota final (NF) será:

    NF = 0.1*P + 0.9*max(E, 0.25*M1 + 0.25*M2 + 0.50*E)

    Aquells que havent assistit a l'examen final tinguin una NF menor que 5, tenen dret a un examen de recuperació (reava) . Aquest tindrà lloc a una aula de laboratori, durarà dues hores i consistirà en preguntes teòriques i pràctiques, en les mateixes condicions que la resta d'exàmens. La nota de reava serà la nota final de l'assignatura, en substitució de NF.

    Bibliografia

    Bàsic

    Complementari

    Web links