Estructura de Computadores

• Profesorado
• Horas semanales
• Competencias
• Objetivos
• Contenidos
• Actividades
• Metodología docente
• Método de evaluación
• Bibliografía
• Web links
• Capacidades previas

Profesorado

Responsable

• Jordi Tubella Murgadas ( )

Otros

• Adrià Armejach Sanosa ( )
• Agustín Fernández Jiménez ( )
• Angel Toribio Gonzalez ( )
• Antonio Jose Peña Monferrer ( )
• David Álvarez Robert ( )
• Joan Manuel Parcerisa Bundo ( )
• Jose M. Cela Espin ( )
• Josep-Llorenç Cruz Diaz ( )
• Octavio Castillo Reyes ( )
• Roger Baig Viñas ( )
• Rubén Tous Liesa ( )
• Toni Cortés Rosselló ( )

Horas semanales

Competencias

Competencias Técnicas

Competencias técnicas comunes

• CT1 - Demostrar conocimiento y comprensión de hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relativas a la informática y a sus disciplinas de referencia.
  • CT1.1A - Demostrar conocimiento y comprensión de los conceptos fundamentales de la programación y de la estructura básica de un computador. CEFB4. Conocimiento de los fundamentos del uso y programación de los computadores, los sistemas operativos, las bases de datos y, en general, los programas informáticos con aplicación en ingeniería.
  • CT1.1B - Interpretar, seleccionar y valorar conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática y su aplicación a partir de los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos necesarios. CEFB2. Capacidad para comprender y dominar los fundamentos físicos y tecnológicos de la informática: electromagnetismo, ondas, teoría de circuitos, electrónica y fotónica y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
• CT3 - Demostrar conocimiento y comprensión del contexto organizativo, económico y legal en el que desarrolla su trabajo (Conocimiento adecuado del concepto de empresa, marco institucional y jurídico de la empresa, organización y gestión de empresas.)
  • CT3.6 - Demostrar conocimiento de la dimensión ética en la empresa: la responsabilidad social y corporativa en general y, en particular, las responsabilidades civiles y profesionales del ingeniero en informática.
• CT5 - Analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, escogiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados.
  • CT5.2 - Conocer, diseñar y utilizar de forma eficiente los tipos y las estructuras de datos más adecuados para la resolución de un problema.
• CT6 - Demostrar conocimiento y comprensión del funcionamiento interno de un computador y del funcionamiento de las comunicaciones entre ordenadores.
  • CT6.2 - Demostrar conocimiento, comprensión y capacidad de evaluar la estructura y la arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman.
• CT7 - Evaluar y seleccionar plataformas de producción hardware y software para la ejecución de aplicaciones y de servicios informáticos.
  • CT7.1 - Demostrar conocimiento de las métricas de calidad y saber utilizarlas.

Competencias Transversales

Sostenibilidad y compromiso social

• G2 [Avaluable] - Conocer y comprender la complejidad de los fenómenos económicos y sociales típicos de la sociedad del bienestar. Ser capaz de analizar y valorar el impacto social y medioambiental
  • G2.1 - Analizar sistémicamente y críticamente la situación global. Ser capaz de reconocer las implicaciones sociales y ambientales de la actividad profesional del ámbito de la ingeniería. Entender el papel de la ingeniería como profesión, su papel en la sociedad y la responsabilidad ética y profesional de la actividad del ingeniero técnico en informática. Valorar el compromiso con los principios de igualdad de oportunidades, la cultura de la paz y los valores democráticos.

Objetivos

1. Conocer los niveles jerárquicos en que se estudia un computador.
   Competencias relacionadas: CT1.1B, CT1.1A,
2. Conocer el ISA de un procesador RISC representativo y las implicaciones de su diseño en términos cualitativos y cuantitativos de rendimiento.
   Competencias relacionadas: CT7.1, CT6.2, CT1.1B,
3. Saber representar y operar con números enteros en diferentes formatos: Ca2, signo-magnitud y sesgo (exceso).
   Competencias relacionadas: CT1.1B, CT1.1A,
4. Saber representar y operar con números reales en formato de coma flotante IEEE754.
   Competencias relacionadas: CT1.1B, CT1.1A,
5. Saber cómo se almacenan y se acceden datos estructurados de tipo vector, matriz y tupla.
   Competencias relacionadas: CT5.2, CT1.1B,
6. Saber traducir programas en alto nivel a lenguaje ensamblador (o vicecersa) utilizando un ABI estándar. Los elementos de alto nivel que hay que saber traducir son expresiones, condicionales, bucles y subrutinas.
   Competencias relacionadas: CT6.2, CT5.2, CT1.1B, CT1.1A,
7. Diseñar unidades aritméticas para operar (multiplicación y división) con números naturales.
   Competencias relacionadas: CT1.1B,
8. Conocer los conceptos de excepción y de interrupción ya la vez tener una noción básica de su gestión.
   Competencias relacionadas: CT1.1B,
9. Conocer la estructura interna y el funcionamiento de una memoria caché, con especial énfasis en aquellos aspectos que afectan al rendimiento de un sistema.
   Competencias relacionadas: CT7.1, CT6.2, CT1.1B,
10. Entender la utilidad de la memoria virtual, su funcionamiento básico y el soporte hardware que requiere.
    Competencias relacionadas: CT7.1, CT6.2, CT1.1B,
11. Comprender los procesos de compilación, montaje y carga en el desarrollo del software.
    Competencias relacionadas: CT1.1A,
12. Cumplir los plazos de realización de las tareas.
    Competencias relacionadas: CT3.6,
13. Conocer los factores que afectan el rendimiento y el consumo de los microprocesadores y sus repercusiones en los aspectos medioambientales de la sostenibilidad.
    Competencias relacionadas: CT7.1, CT6.2, G2.1, CT1.1B,

Contenidos

1. Tema 1. Introducción
   Descripción jerárquica del computador a diferentes niveles de abstracción. Medidas de rendimiento. Medidas de consumo. Ley de Amdahl.
2. Tema 2. Ensamblador y tipos de datos básicos.
   Introducción a MIPS. Operandos. Representación de naturales, enteros y caracteres. Punteros, vectores y strings. Formatos de instrucción.
3. Tema 3. Traducción de programas.
   Operaciones lógicas y desplazamientos. Sentencias if y while. Subrutinas. Compilación, montaje y carga.
4. Tema 4. Matrices.
   Almacenamiento de matrices. Acceso secuencial a vectores y matrices.
5. Tema 5. Aritmética de enteros y coma flotante.
   Enteros: suma, resta, multiplicación y división. Coma flotante: representación, suma, multiplicación y redondeo.
6. Tema 6. Memoria Caché.
   Conceptos y terminología. Mapeo directo. Diagrama de bloques y medidas de rendimiento. Asociatividad. Reemplazo. Caches multinivel.
7. Tema 7. Memoria virtual.
   Motivación y terminología. Traducción de direcciones. Gestión de fallos. TLB.
8. Tema 8. Excepciones / Interrupciones.
   Conceptos básicos y soporte hardware en el MIPS
   Funcionamiento detallado de una excepción y ejemplo de una rutina de tratamiento genérica.
   Casos específicos: Fallo de TLB. Llamadas al sistema. Interrupciones.

Actividades

Actividad Acto evaluativo

Metodología docente

Método de evaluación

Bibliografía

Básica:

• Computer organization and design: the hardware/software interface - Patterson, D.A.; Hennessy, J.L, Elsevier Morgan Kaufmann, 2014. ISBN: 9780124077263
  http://cataleg.upc.edu/record=b1431482~S1*cat
• Estructura y diseño de computadores: la interfaz software/hardware - Patterson, D.A.; Hennessy, J.L4a, Reverté, 2011. ISBN: 9788429126204
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003859419706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca

Web links

• Pàgina d'EC: Col·lecció de Problemes, Quadern de Laboratori, Bibliografia, Apunts, Mètode d'Avaluació, Calendari de Sessions, etc. http://docencia.ac.upc.edu/FIB/grau/EC

Capacidades previas