Estructura de Computadores

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Créditos
7.5
Tipos
Obligatoria
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos, pero tiene capacidades previas
Departamento
AC

Profesores

Responsable

  • Joan Manuel Parcerisa Bundo ( )

Otros

  • Agustin Fernández Jiménez ( )
  • Angel Toribio Gonzalez ( )
  • Antonio Jose Peña Monferrer ( )
  • Calvin Bulla ( )
  • David López Álvarez ( )
  • Jordi Tubella Murgadas ( )
  • Jose M. Cela Espin ( )
  • Jose Maria Arnau Montañes ( )
  • Josep-Llorenç Cruz Diaz ( )
  • Lluc Álvarez Martí ( )
  • Miquel Moretó Planas ( )
  • Pedro Benedicte Illescas ( )
  • Ruben Tous Liesa ( )

Horas semanales

Teoría
2.7
Problemas
1.3
Laboratorio
1
Aprendizaje dirigido
0.5
Aprendizaje autónomo
7

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 - 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


Asimilación del tema Introducción

Actividades correspondientes al Tema 1
Objetivos: 1 13
Contenidos:
Teoría
3.5h
Problemas
0.5h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
7h

Asimilación del tema de Ensamblador y tipos de datos básicos

Actividades correspondientes al Tema 2
Objetivos: 2 3 5 6
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
2h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
9h

Asimilación del tema de Traducción de programas

Actividades correspondientes al Tema 3
Objetivos: 2 6 11
Contenidos:
Teoría
7h
Problemas
3h
Laboratorio
3h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
13h

Asimilación del tema de Matrices y tuplas

Actividades correspondientes al Tema 4
Objetivos: 2 5 6
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
1h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
7h

Asimilación del tema Aritmética de enteros y coma flotante

Actividades correspondientes al Tema 5
Objetivos: 4 7
Contenidos:
Teoría
8h
Problemas
3h
Laboratorio
3h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
14h

Examen Parcial (EP)

Este acto de evaluación cubrirá los objetivos relacionados con las actividades encaminadas a la asimilación del tema 1 hasta el tema 5.
Objetivos: 1 2 3 4 5 6 7 11 13
Semana: 9 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: examen de teoría
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Asimilación del tema de Memoria cache

Actividades correspondientes al Tema 6
Objetivos: 9
Contenidos:
Teoría
8h
Problemas
3h
Laboratorio
3h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
14h

Asimilación del tema de Memoria virtual

Actividades correspondientes al Tema 7
Objetivos: 10
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
8h

Asimilación del tema de Excepciones e Interrupciones

Actividades correspondientes al Tema 8
Objetivos: 8
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
8h

Realizar un análisis de las repercusiones medioambientales en la fabricación, uso y / o reciclaje de los computadores

Trabajo relacionado con la competencia transversal referente a la sostenibilidad
Objetivos: 12 13
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0.5h
Aprendizaje autónomo
7h

Teoría
0h
Problemas
3h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
25h

Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
7h
Aprendizaje autónomo
0h

Examen de Laboratorio (EL)

Este acto de evaluación cubrirá los objetivos relacionados con las actividades encaminadas a la asimilación del tema 1 hasta el tema 6.
Objetivos: 2 3 4 5 6 7 9 11 12
Semana: 13 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: examen de laboratorio
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Examen Final (EF)

Este acto de evaluación cubrirá los objetivos relacionados con las actividades encaminadas a la asimilación del tema 1 hasta el tema 8.
Objetivos: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Semana: 15 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: examen final
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Metodología docente

Las clases de teoría combinarán tanto la parte magistral -donde el profesor expondrá, explicará y ejemplificará los conceptos que son objetivo de la asignatura- como la vertiente de discusión con los alumnos sobre las alternativas y ventajas/inconvenientes de aquellos aspectos que sean convenientes de presentar.

Las clases de problemas se realizarán de 3 maneras diferentes: Resolución directa del profesor con los comentarios que reciba por parte de los alumnos; resolución de problemas de forma individual por parte de los alumnos; y resolución de problemas de forma cooperativa por parte de los alumnos. Cuando la resolución de los problemas se haga por el alumnado, el profesor devolverá la información necesaria para corregir aquellas partes incorrectas.

Las clases de laboratorio serán similares a las de problemas, pero la resolución de ejercicios se hará únicamente en parejas de alumnos y utilizando herramientas que permitan la verificación semiautomática de la solución presentada. Los ejercicios de laboratorio se evaluarán de forma continuada a fin de estimular el trabajo regular de los alumnos en estas sesiones.

Método de evaluación

La nota se obtendrá a partir de dos componentes: la nota de teoría/problemas (NT) y la nota de laboratorio (NL). NT tiene un peso del 80% de la nota total y NL tiene un peso del 20%.

NT se obtiene a partir de un Examen Parcial (EP), que tiene un peso del 20% sobre el total de la asignatura, y de un Examen Final (EF), que tiene un peso del 60% sobre el total de la asignatura. La nota obtenida en EP se puede recuperar con EF, pues el peso correspondiente (20%) se aplica sobre el máximo de las dos notas.

NL se obtiene a partir de un Examen de Laboratorio (EL), que tiene un peso del 85% de esta nota, y de una Evaluación Continua (AC), que tiene un peso correspondiente al restante 15%. La nota AC se obtiene a partir del trabajo realizado en todas las sesiones de laboratorio, así como por la preparación que requieren.

La fórmula que describe la nota de la asignatura es:

NOTA = max(EP*0'20 + EF*0'60, EF*0'80) + (EL*0'85 + AC*0'15)*0'20

Bibliografía

Básica:

Web links

Capacidades previas

Conocer cuál es el funcionamiento de un computador sencillo, los bloques que lo forman y la realización interna de todos estos bloques.

Conocer los elementos básicos de los lenguajes de alto nivel, que posibilitan la programación de aplicaciones sencillas.

Capacidad de organización personal de cara al trabajo que requiere el estudio de la asignatura y del resto de asignaturas con las que se deba compartir este estudio.

Tener una base matemática inicial que permita un análisis, una cierta abstracción y una síntesis de situaciones ligadas a los objetivos de la asignatura.