Introducción a los Computadores

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Créditos
7.5
Tipos
Obligatoria
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos, pero tiene capacidades previas
Departamento
AC
Sin tener ningún conocimiento previo de circuitos digitales, los estudiantes llegan a comprender en detalle la construcción de un computador sencillo formado por procesador RISC que consta de unas 3.000 puertas (NOT, AND y OR) y unos 100 biestables, una memoria principal y un subsistema de entrada/salida con un teclado y una impresora. Se estudian las bases de los circuitos digitales combinacionales y secuenciales, se construyen procesadores formados por una unidad de proceso y una unidad de control ambas específicas para la resolución de un solo problema y se llega al procesador del computador haciendo generales la unidad de proceso y la de control, creando un lenguaje máquina de 25 instrucciones que sirve para ejecutar cualquier programa que pudiéramos escribir en un lenguaje de alto nivel.

Profesores

Responsable

  • Josep-Llorenç Cruz Diaz ( )

Otros

  • Angel Olivé Duran ( )
  • Enric Morancho Llena ( )
  • Isaac Sánchez Barrera ( )
  • Josep Larriba Pey ( )
  • Josep Sole Clotet ( )
  • Josep Sole Pareta ( )
  • Marc Gonzàlez Tallada ( )
  • Marc Ruiz Ramírez ( )
  • Octavio Castillo Reyes ( )
  • Pau Bofill Soliguer ( )
  • Toni Cortés Rosselló ( )

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
2
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.
    • CT1.1B - 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.
  • 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.

Competencias Transversales

Uso solvente de los recursos de información

  • G6 - Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información del ámbito de la ingeniería informática y valorar de forma crítica los resultados de esta gestión.
    • G6.1 - Identificar las necesidades propias de información y utilizar las colecciones, los espacios y los servicios disponibles para diseñar y ejecutar búsquedas simples adecuadas en el ámbito temático. Clasificar la información recogida y sintetizarla. Valorar la propiedad intelectual y citar adecuadamente las fuentes.

Objetivos

  1. Explicar con palabras propias el funcionamiento de un computador tipo Von Neumann: su estructura interna a nivel de los subsistemas procesador, bus, memoria y entrada/salida y la ejecución de un programa en lenguaje máquina. Explicar también las diferencias más relevantes entre los lenguajes máquina de los computadores RISC y CISC.
    Competencias relacionadas: CT1.1B,
  2. Definir el sistema de numeración convencional en base b para la representación de números naturales y en particular el caso binario (b=2) así como el sistema de representación de números enteros complemento a dos.
    Competencias relacionadas: CT1.1B,
  3. Cambiar la representación de un número natural dado en base 2, 10 o 16 a otra de esas bases.
    Competencias relacionadas: CT1.1B,
  4. Explicar qué es un circuito lógico combinacional. Especificar la tabla de verdad de cada una de las puertas lógicas básicas (Not, And, Or y Xor) y de los bloques multiplexor y decodificador.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  5. Analizar circuitos combinacionales pequeños (obtener su tabla de verdad y los tiempos de propagación, así como dibujar cronogramas de su funcionamiento).
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  6. Sintetizar circuitos combinacionales pequeños (obtener un esquema lógico con uno de los siguientes conjuntos de dispositivos: puertas Not, And y Or (en suma de minterms o en producto de sumas mínimo), un decodificador y puertas Or o una memoria ROM y multiplexores).
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  7. Aplicar los algoritmos aritméticos para realizar las operaciones aritméticas básicas (suma, resta, comparación y multiplicación y división por potencias de dos) sobre vectores de bits que representan a) números naturales en binario y b) números enteros en complemento a dos.
    Competencias relacionadas: CT1.1B,
  8. Dibujar el esquema lógico interno de cada uno de los bloques combinacionales (circuitos combinacionales que manipulan palabras de n bits) que realizan las operaciones aritméticas básicas sobre a) números naturales representados en binario y b) números enteros representados en complemento a dos. Dibujar también el esquema lógico interno de los bloques que realizan las operaciones lógicas básicas bit a bit (Not, And, Or y Xor).
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  9. Explicar qué es un circuito lógico secuencial (caso general de Mealy y caso particular de Moore). Especificar el funcionamiento de un biestable D activado por flanco y su esquema lógico interno usando dos multiplexores.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  10. Analizar circuitos secuenciales de Moore pequeños (obtener su grafo de estados y su tiempo de ciclo mínimo, así como dibujar cronogramas simplificados de su funcionamiento).
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  11. Sintetizar (con el número mínimo de biestables D activados por flanco y cualquiera de las técnicas estudiadas de síntesis de circuitos combinacionales) circuitos secuenciales de Moore pequeños.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  12. Diseñar procesadores de propósito específico que manipulan palabras de n bits formados por una unidad de proceso (mediante un diseño ad-hoc con bloques combinacionales y secuenciales) y una unidad de control (especificada mediante un grafo de estados de Moore).
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  13. Explicar el protocolo de comunicación asíncrona de cuatro pasos (Four-Cycle Handshaking) y aplicarlo en la entrada y salida de datos en procesadores de propósito específico.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  14. Dibujar la estructura de interconexión de una unidad de proceso general (UPG) a nivel de bloques y el esquema lógico interno de cada bloque que la forma (banco de registros y unidad aritmético lógica).
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  15. Dibujar el grafo de estados de Moore de la unidad de control de propósito específico para que junto con la unidad de proceso general (UPG) implemente una funcionalidad concreta.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  16. Explicar los pasos seguidos para transformar una unidad de control de propósito específico (implementación de un grafo de estados) en una unidad de control de propósito general (UCG) que junto con la unidad de proceso general (UPG) formará un procesador RISC sencillo. Justificar y explicar el secuenciamiento implícito y la codificación de las instrucciones.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  17. Justificar la necesidad de una memoria de datos grande. Explicar el funcionamiento de un bloque de memoria RAM mediante un cronograma de sus señales de entrada y salida (modelo simplificado).
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  18. Dibujar el esquema lógico interno de un subsistema de entrada/salida sencillo con un teclado y una impresora.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  19. Dibujar el esquema de interconexión de los subsistemas de memoria y de entrada/salida con el procesador (UCG+UPG) para formar un computador RISC sencillo.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  20. Definir el formato en lenguaje máquina, la sintaxis en lenguaje ensamblador y la semántica (cómo modifica el estado del computador) cada una de las instrucciones de un procesador RISC sencillo (con una veintena de instrucciones).
    Competencias relacionadas: CT6.2, CT1.1B,
  21. Indicar cómo queda modificado el estado del computador (contenido de registros, memoria de datos y puertos de entrada y de salida) después de la ejecución de pequeños programas (10 instrucciones máximo) escritos en lenguaje ensamblador del computador RISC sencillo.
    Competencias relacionadas: CT6.2, CT1.1B,
  22. Escribir pequeños programas (10 instrucciones máximo) en lenguaje ensamblador del procesador RISC sencillo.
    Competencias relacionadas: CT1.1B,
  23. Dibujar el esquema lógico a nivel de bloques de un procesador RISC sencillo (y el esquema interno de cada bloque mediante la interconexión de bloques más pequeños, hasta el nivel de puertas Not, And, Or o memorias ROM -indicando su contenido- y biestables D activados por flanco) tanto para la implementación uniciclo (cada instrucción tarda un único ciclo en ejecutarse) como para la multiciclo.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  24. Indicar el valor de algunas señales o buses de la Unidad de Proceso y de la Unidad de Control del procesador RISC sencillo, antes del final de cada ciclo, durante la ejecución de una secuencia de dos o tres instrucciones.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  25. Proponer las modificaciones oportunas tanto de la implementación uniciclo como de la multiciclo de un procesador RISC sencillo para que pueda ejecutar una nueva instrucción de lenguaje máquina (de complejidad equivalente a las originales).
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  26. Diseñar y analizar circuitos digitales utilizando la herramienta interactiva LogicWorks para el dibujo de los esquemas lógicos del circuito (a bloques multinivel) y su simulación.
    Competencias relacionadas: CT6.2,
  27. Para una parte de un tema de la asignatura del que no se le proporciona documentación al alumno, éste debe ser capaz de buscar información, clasificarla y sintetizarla para generar un documento (de no más de 5 páginas) cuyo estudio le ayude a conseguir un objetivo de aprendizaje dado. En el documento se deben citar adecuadamente las fuentes e indicar indicios de calidad de las mismas.
    Competencias relacionadas: G6.1,

Contenidos

  1. Introducción
    Una breve introducción a la información digital y su representación y a los circuitos digitales, procesadores de propósito específico y al computador (modelo Von Neumann) así como al lenguaje máquina y ensamblador y su relación con los lenguajes de alto nivel (compilación/traducción).
  2. Representación de números naturales
    Representación de números naturales en decimal y binario y su generalización al sistema convencional en base b. Hexadecimal. Rango de la representación. Algoritmo de extensión de rango. Cambios de base entre sistemas convencionales.
  3. Circuitos lógicos combinacionales
    Definición de circuito lógico combinacional. Cronograma. Variables y funciones lógicas. Tabla de verdad. Puertas lógicas Not, And y Or. Esquema lógico de un circuito. Reglas de interconexión para construir circuitos combinacionales válidos. Análisis lógico (del esquema a la tabla de verdad). Síntesis (de la descripción funcional a la tabla de verdad y de ésta al circuito lógico): en suma de minterms, con un decodificador y puertas Or, con una memoria ROM y síntesis mínima en producto de sumas usando mapas de Karnaugh. Análisis temporal (cronogramas y tiempos de propagación de una entrada a una salida).
  4. Bloques aritméticos combinacionales para números naturales
    Algoritmos aritméticos de la suma, resta y multiplicación y división por potencias de dos de números naturales representados en binario. Full-adder, Half-adder y Full-subtractor. Bloques combinacionales que implementan los algoritmos aritméticos anteriores con detección de resultado no representable en n bits. Comparadores de igual, menor y menor o igual. Bloques combinacionales no aritméticos (operadores lógicos bit a bit, diseño de multiplexores en árbol). Diseño de nuevos bloques aritméticos.
  5. Números enteros: representación y bloques aritméticos combinacionales
    Representación de números enteros. Complemento a dos. Rango y algoritmo de extensión de rango. Cambio de representación para números enteros entre signo y magnitud en decimal y complemento a dos. Algoritmos aritméticos y bloques combinacionales que los implementan para las operaciones (con detección de resultado no representable en n bits): suma, cambio de signo, resta, multiplicación y división por potencias de dos y comparaciones de menor y menor o igual. Sumador/restador con detección de resultado no representable tanto para naturales como para enteros.
  6. Circuitos lógicos secuenciales
    Necesidades de memoria y de sincronización. Señal de reloj. Definición de circuito secuencial síncrono. El biestable D activado por flanco: definición e implementación con dos multiplexores, tiempo de propagación y cronogramas. Reglas de interconexión para construir circuitos secuenciales válidos. Estructura de un circuito secuencial (modelos de Mealy y de Moore). Tabla de transiciones y tabla de salida. Grafos de estado para el modelo de Moore. Cronogramas simplificados. Análisis lógico: del circuito al grafo de estados. Síntesis: de la especificación funcional al grafo de estados y de éste al esquema lógico del circuito con el mínimo número de biestables. Análisis temporal: caminos críticos y tiempo de ciclo mínimo.
  7. Procesadores de propósito específico
    Introducción. Diseño de procesadores de propósito específico con una unidad de proceso (que procesa palabras de n bits) y una unidad de control (que genera la palabra de control en cada ciclo). La unidad de proceso se diseña ad-hoc mediante bloques combinacionales y secuenciales de n bits. La unidad de control se especifica mediante un grafo de estados de Moore. Ejemplos con entrada y salida de datos síncrona: sumar cuatro números, calcular el MCD de dos números con el algoritmo de Euclides, etc. Protocolo de comunicación asíncrona para la entrada y salida de datos: Handshaking de cuatro fases. Ejemplos con entrada y salida asíncrona.
  8. Unidad de proceso general
    Introducción: de los procesadores de propósito específico al procesador de propósito general. Banco de registros con dos buses de lectura y uno de escritura. Unidad aritmético-lógica con funcionalidad de operaciones lógicas bit a bit, operaciones aritméticas (suma, resta y multiplicaciones y divisiones por potencias de dos para naturales y enteros), comparaciones (igual y menor y menor o igual para naturales y enteros) y movimiento. Estructura de la Unidad de proceso General (UPG). Conexionado entre la UPG y la Unidad de control: palabra de control y bit de condición de cero. Acciones a realizar en un ciclo usando la UPG. Mnemotécnicos de las acciones (AND, OR, XOR, NOT, ADD, SUB, SHA, SHL, CMPLT, CMPLE, CMPEQ, CMPLTU, CMPLE, MOV, IN, OUT y NOP) y bits de la palabra de control asociada. Acciones con valores inmediatos y acciones que no modifican ningún registro. Diseño de procesadores de propósito específico usando la UPG (especificación de la unidad de control mediante un grafo de estados y la palabra de control mediante Mnemotécnicos). Espacio de direcciones de entrada/salida y acciones IN y OUT. Entrada y salida de datos asíncrona mediante el protocolo de handshaking de cuatro fases. Ejemplos de diseño a partir de un código en un lenguaje de alto nivel que especifica la funcionalidad del procesador (sumador de cuatro números, cálculo del MCD por el algoritmo de Euclides, etc.)
  9. Unidad de control general
    Implementación inicial de la unidad de control (como cualquier otro circuito secuencial): con un registro de estado, una memoria ROM (donde en cada palabra se almacenan los dos posibles estados siguientes, según el bit de condición z, y la palabra de control que gobernará a la UPG durante un ciclo) y un multiplexor de buses para seleccionar el estado siguiente según z. Modelo de computador Von Neumann y Harvard. Memoria de instrucciones en ROM. Del grafo de estados al programa en lenguaje máquina/ensamblador. Estructura definitiva de la unidad de control con secuenciamiento implícito, instrucciones de 16 bits y decodificador de instrucciones para obtener la palabra de control de 50 bits a partir de los 16 bits de la instrucción. Formato (instrucciones de 1, 2 o 3 registros) y codificación de las instrucciones SISA. Tipos de instrucciones: aritmético-lógicas y de comparación, de ruptura de secuencia, de entrada salida, de movimiento (carga de un registro con una constante) y de suma de una constante pequeña. Ejemplos de pasar de grafos (que especifican una UC de propósito específico que junto con la UPG ejecuta un algoritmo) a fragmentos de código en lenguaje ensamblador SISA para realizar la misma función (aunque generalmente requiriendo más ciclos).
  10. Memoria y entrada/salida
    La memoria RAM, modelo sencillo de funcionamiento (cronogramas de lectura y escritura, tiempos de acceso para una lectura y de set-up y anchura del pulso de la señal de permiso de escritura para una escritura). Espacio de direcciones de memoria. Conexionado de la memoria de datos al procesador. Instrucciones de lectura (load, LD) y escritura (store, ST): semántica, formato en lenguaje máquina y sintaxis en ensamblador. Ejemplos de modificación del estado del computador de instrucciones concretas de load y store. Ejemplos de pequeños programas con acceso a memoria.

    Subsistema sencillo de entrada/salida formado por un teclado y una impresora con efecto lateral de puesta a cero del registro (puerto) de estado al leer (teclado) o escribir (impresora) el registro de datos. Entrada/salida con sincronización por encuesta. Ejemplos de pequeños programas con entrada y salida de datos.
  11. Lenguaje máquina y ensamblador
    Repaso general del lenguaje máquina y ensamblador SISA (de 25 instrucciones) que se ha definido en los dos temas anteriores. Ejercicios sobre: a) ensamblar y desensamblar código SISA, b) cómo queda modificado el estado del computador después de ejecutar una instrucción o un pequeño programa y c) escribir pequeños programas en lenguaje ensamblador.
  12. Procesador uniciclo
    Completar algunos detalles de la implementación uniciclo (SISC Harvard unicycle) del procesador que ejecuta programas en lenguaje máquina SISA que ya se fue creando en los temas 8, 9 y 10: a) pequeña modificación de la ALU de la UPG para poder ejecutar las instrucciones de movimiento inmediato a los 8 bits de más peso de un registro MOVHI, b) un único bus de direcciones para el espacio de entrada y de salida y c) diseño del decodificador de instrucciones (para obtener la palabra de control de 46 bits a partir de la instrucción de 16 bits) mediante una pequeña memoria ROM y algunos multiplexores y puertas. Contenido de la ROM del decodificador de instrucciones. Restricciones temporales de las señales de permiso de escritura en memoria y entrada/salida de datos. Ejemplos de modificación del diseño del SISC Harvard unicycle para que pueda ejecutar, además de las 25 instrucciones originales, alguna otra instrucción nueva. Cálculo del camino crítico del computador uniciclo y tiempo de ciclo mínimo. Tiempo de ejecución de pequeños programas.
  13. Procesador multiciclo
    Introducción: justificación de la implementación multiciclo (SISC Harvard multicycle) frente a la uniciclo (SISC Harvard unicycle). Modificaciones en la unidad de control del procesador. Diseño de la unidad de control secuencial: grafo de estados e implementación. Restricciones temporales de las señales de permiso de escritura en memoria y entrada/salida de datos. Ejemplos de modificación del diseño del SISC Harvard multicycle para que pueda ejecutar, además de las 25 instrucciones originales, alguna otra instrucción nueva. Cálculo del camino crítico del computador multiciclo y tiempo de ciclo mínimo. Tiempo de ejecución de pequeños programas.

Actividades

Actividad Acto evaluativo


Teoría y problemas de los temas 1 y 2

Participar activamente en una sesión de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas. (2 horas). Estudiar en casa el tema asignado (1,5 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (1,5 horas).
Objetivos: 1 2 3
Contenidos:
Teoría
1h
Problemas
1h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

Práctica 0

Preparar la práctica antes de la sesión de laboratorio y completar el informe previo para entregarlo al inicio de la sesión (1.5 horas). Participar activamente en la sesión de laboratorio. Realizar el control previo, hacer la práctica y rellenar y entregar el informe final (1 hora).
Objetivos: 26
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
1h

Práctica 1

Preparar la práctica antes de la sesión de laboratorio y completar el informe previo para entregarlo al inicio de la sesión (3 horas). Participar activamente en la sesión de laboratorio. Realizar el control previo, hacer la práctica y rellenar y entregar el informe final (2 horas).
Objetivos: 26
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

L1

Sesión 1 de Laboratorio donde se evalúa la práctica 1 de la asignatura mediante el informe previo, la prueba previa individual al inicio de la sesión y el informe final de la sesión. Se evalúa el objetivo 26 respecto a la primera parte del tema 3. Se realizará algún día después de que se hayan impartido 4 sesiones de 2 horas de clase de TP (Teoría y Problemas conjuntamente), para que los estudiantes puedan tener los conocimientos previos requeridos para realizar la práctica.
Objetivos: 26
Semana: 2
Tipo: examen de laboratorio
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Teoría y problemas del tema 3

Participar activamente en 3 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (6 horas). Estudiar en casa el tema asignado (4,5 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (4,5 horas).
Objetivos: 4 5 6
Contenidos:
Teoría
3h
Problemas
3h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
9h

E1

Examen 1 de teoría y problemas por evaluación continua donde se evalúan todos los objetivos de los temas 2 y 3 de la asignatura.
Objetivos: 1 2 3 4 5 6
Semana: 3 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: examen de teoría
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
1h
Aprendizaje autónomo
0h

Teoría y problemas del tema 4

Participar activamente en 2 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (4 horas). Estudiar en casa el tema asignado (3 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (3 horas).
Objetivos: 7 8
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
6h

Teoría y problemas del tema 5

Participar activamente en una sesión de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas (2 horas). Estudiar en casa el tema asignado (1,5 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (1,5 horas).
Objetivos: 7 8
Contenidos:
Teoría
1h
Problemas
1h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

Teoría y problemas del tema 6

Participar activamente en 3 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (6 horas). Estudiar en casa el tema asignado (4,5 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (4,5 horas).
Objetivos: 9 10 11
Contenidos:
Teoría
3h
Problemas
3h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
9h

Práctica 2

Preparar la práctica antes de la sesión de laboratorio y completar el informe previo para entregarlo al inicio de la sesión (3 horas). Participar activamente en la sesión de laboratorio. Realizar el control previo, hacer la práctica y rellenar y entregar el informe final (2 horas).
Objetivos: 26
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

L2

Sesión 2 de Laboratorio donde se evalúa la práctica 2 de la asignatura mediante el informe previo, la prueba previa individual al inicio de la sesión y el informe final de la sesión. Se evalúa el objetivo 26 respecto a los temas 3, 4 y 6. Se realizará algún día después de que se hayan impartido 9 sesiones de 2 horas de clase de TP (Teoría y Problemas conjuntamente), para que los estudiantes puedan tener los conocimientos previos requeridos para realizar la práctica.
Objetivos: 26
Semana: 5
Tipo: examen de laboratorio
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Teoría y problemas del tema 7

Participar activamente en 2 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (4 horas). Estudiar en casa el tema asignado (3 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (3 horas).
Objetivos: 12 13
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
6h

Práctica 3

Preparar la práctica antes de la sesión de laboratorio y completar el informe previo para entregarlo al inicio de la sesión (3 horas). Participar activamente en la sesión de laboratorio. Realizar el control previo, hacer la práctica y rellenar y entregar el informe final (2 horas).
Objetivos: 26
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

L3

Sesión 3 de Laboratorio donde se evalúa la práctica 3 de la asignatura mediante el informe previo, la prueba previa individual al inicio de la sesión y el informe final de la sesión. Se evalúa el objetivo 26 respecto a la primera parte del tema 7. Se realizará algún día después de que se hayan impartido 12 sesiones de 2 horas de clase de TP (Teoría y Problemas conjuntamente), para que los estudiantes puedan tener los conocimientos previos requeridos para realizar la práctica.
Objetivos: 26
Semana: 7
Tipo: examen de laboratorio
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Recuperación de teoría (si es necesario) y realización de problemas de los temas 4, 5, 6 y 7

Participar activamente en una sesión de clase de 2 horas de problemas (o de recuperación de teoría si fuera necesario) (2 horas).
Objetivos: 7 8 9 10 11 12 13
Contenidos:
Teoría
1h
Problemas
1h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
2h

E2

Examen 2 de teoría y problemas por evaluación continua donde se evalúan todos los objetivos de los temas 4 al 7 de la asignatura, ambos incluidos.
Objetivos: 2 7 8 9 10 11 12 13
Semana: 7 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: examen de teoría
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
2h
Aprendizaje autónomo
0h

Práctica 4

Preparar la práctica antes de la sesión de laboratorio y completar el informe previo para entregarlo al inicio de la sesión (3 horas). Participar activamente en la sesión de laboratorio. Realizar el control previo, hacer la práctica y rellenar y entregar el informe final (2 horas).
Objetivos: 26
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

L4

Sesión 4 de Laboratorio donde se evalúa la práctica 4 de la asignatura mediante el informe previo, la prueba previa individual al inicio de la sesión y el informe final de la sesión. Se evalúa el objetivo 26 respecto a la segunda parte del tema 7 (Handshaking). Se realizará algún día después de que se hayan impartido 13 sesiones de 2 horas de clase de TP (Teoría y Problemas conjuntamente), para que los estudiantes puedan tener los conocimientos previos requeridos para realizar la práctica.
Objetivos: 26
Semana: 8
Tipo: examen de laboratorio
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Teoría y problemas del tema 8

Participar activamente en 3 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (6 horas). Estudiar en casa el tema asignado (4,5 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (4,5 horas).
Objetivos: 14 15
Contenidos:
Teoría
3h
Problemas
3h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
9h

Práctica 5

Preparar la práctica antes de la sesión de laboratorio y completar el informe previo para entregarlo al inicio de la sesión (3 horas). Participar activamente en la sesión de laboratorio. Realizar el control previo, hacer la práctica y rellenar y entregar el informe final (2 horas).
Objetivos: 26
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

L5

Sesión 5 de Laboratorio donde se evalúa la práctica 5 de la asignatura mediante el informe previo, la prueba previa individual al inicio de la sesión y el informe final de la sesión. Se evalúa el objetivo 26 respecto del tema 8. Se realizará algún día después de que se hayan impartido 15 sesiones de 2 horas de clase de TP (Teoría y Problemas conjuntamente), para que los estudiantes puedan tener los conocimientos previos requeridos para realizar la práctica.
Objetivos: 26
Semana: 10
Tipo: examen de laboratorio
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Teoría y problemas del tema 9

Participar activamente en 2 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (4 horas). Estudiar en casa el tema asignado (3 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (3 horas).
Objetivos: 16 20 21
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
6h

Teoría y problemas del tema 10

Participar activamente en 2 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (4 horas). Estudiar en casa el tema asignado (3 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (3 horas).
Objetivos: 17 18 19 20 21
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
6h

Recuperación de teoría (si es necesario) i realización de problemas de los temas 8, 9 y 10

Participar activamente en 1 sesión de clase de 2 horas de problemas (o de recuperación de teoría si es necesario) (2 horas)
Objetivos: 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Teoría
1h
Problemas
1h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
2h

E3

Examen 3 de teoría y problemas por evaluación continua donde se evalúan todos los objetivos de los temas 8 al 10 de la asignatura, ambos incluidos.
Objetivos: 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Semana: 11 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: examen de teoría
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
2h
Aprendizaje autónomo
0h

Teoría y problemas del tema 11

Participar activamente en una sesión de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas (2 horas). Estudiar en casa el tema asignado (1,5 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (1,5 horas).
Objetivos: 20 21 22
Contenidos:
Teoría
1h
Problemas
1h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

Teoría y problemas del tema 12

Participar activamente en 2 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (4 horas). Estudiar en casa el tema asignado (3 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (3 horas).
Objetivos: 23 24 25
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
6h

Práctica 6

Preparar la práctica antes de la sesión de laboratorio y completar el informe previo para entregarlo al inicio de la sesión (3 horas). Participar activamente en la sesión de laboratorio. Realizar el control previo, hacer la práctica y rellenar y entregar el informe final (3 horas).
Objetivos: 26
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
3h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
3h

L6

Sesión 6 de Laboratorio donde se evalúa la práctica 6 de la asignatura mediante el informe previo, la prueba previa individual al inicio de la sesión y el informe final de la sesión. Se evalúa el objetivo 26 respecto al tema 11 y 12. Se realizará algún día después de que se hayan impartido 20 sesiones de 2 horas de clase de TP (Teoría y Problemas conjuntamente), para que los estudiantes puedan tener los conocimientos previos requeridos para realizar la práctica.
Objetivos: 26
Semana: 12
Tipo: examen de laboratorio
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Teoría y problemas del tema 13

Participar activamente en 2 sesiones de clase expositiva-participativa de 2 horas de teoría y problemas cada una (4 horas). Estudiar en casa el tema asignado (3 horas). Realizar los ejercicios del tema (ETs) de entrega electrónica (mediante cuestionarios en Atenea) y de entrega en papel (al inicio de cada clase de teoría y problemas) (3 horas).
Objetivos: 23 24 25
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
6h

Recuperación de teoría (si es necesario) y realización de problemas de los temas 11, 12 y 13

Participar activamente en 3 sesiones de clase participativa de 2 horas de problemas cada una (o de recuperación de teoría si fuera necesario) (6 horas).
Objetivos: 20 21 22 23 24 25
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
4h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
4h

E4

Examen 4 de teoría y problemas por evaluación continua donde se evalúan todos los objetivos de los temas 11 al 13 de la asignatura.
Objetivos: 21 22 23 24 25
Semana: 14 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: examen de teoría
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
2h
Aprendizaje autónomo
0h

Trabajo para evaluar la competencia de uso solvente de la información

Asistir a la sesión presencial de 2 horas (2 horas). Realizar el trabajo (6 horas).
Objetivos: 27
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
6h

Examen Final

Examen final en el que se evalúan todos los objetivos de todos los temas de la asignatura. Sin realizar este examen un estudiante puede obtener la máxima calificación en la asignatura mediante la evaluación continua de teoría y problemas (80% de NTP) y de Laboratorio (20% de NL). La nota de este examen puede sustituir a la nota de teoría y problemas obtenida por evaluación continua (NTP) si el alumno no ha aprobado la asignatura por evaluación continua o si aún habiendo aprobado solicita al coordinador una semana antes realizar el examen para intentar mejorar su calificación de teoría y problemas.
Objetivos: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Semana: 15 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: examen final
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Metodología docente

El método docente de la asignatura sigue lo que se ha denominado en el ICE de la UPC como método Pigmalión, que resumimos en 10 puntos. La asignatura tiene (la información detallada se encuentra en el curso de Atenea, la guía docente es un resumen):

1. Una meta final ambiciosa. Los estudiantes pasan de no saber nada de circuitos digitales ni de cómo está construido por dentro un computador a diseñar con todo detalle un computador que está formado por unas 3.000 puertas lógicas. Esto es un elemento de motivación importante.

2. Un listado con los 100 objetivos específicos/operativos de aprendizaje (lo que los alumnos deben ser capaces de hacer al final del curso). Son objetivos evaluables (se puede saber si un estudiante los ha conseguido o no) y tenemos el compromiso de no evaluar ningún objetivo que no esté en esta lista.

3. Un programa detallado de actividades: lo que los alumnos deben hacer en clase y sobre todo fuera de clase. Después de cada clase de dos horas de teoría y problemas tienen que estudiar 1,5 horas y tienen que resolver una colección de ejercicios que les llevará aproximadamente 1,5 horas (estos ejercicios son cuestionarios Moodle de entrega electrónica y otros más complejos de entrega en papel) y deben entregarlos al inicio de la siguiente clase.

4. El programa de actividades tiene pasos asequibles y poco a poco se van consiguiendo los 100 objetivos específicos de la asignatura (el final ambicioso motiva y los pasos asequibles hacen viable el camino).
5. El resultado de cada actividad del programa se materializa en una entrega, que pone de manifiesto si el alumno o alumna ha hecho la tarea. Se dan las soluciones de los ejercicios y problemas y los criterios de calidad para evaluarlos.

6. Mecanismos de feedback a tiempo (en base a las entregas del curso) para que el estudiante sepa cómo va (y el profesor también): 1) Los estudiantes pueden saber inmediatamente si cada pregunta del cuestionario Moodle que han resuelto está bien o mal y pueden contestar las veces que lo deseen hasta responderla correctamente. 2) Al inicio de cada clase se aclaran dudas de los ejercicios Moodle y se corrigen los problemas de entrega en papel que han hecho en casa, sabiendo si lo han hecho bien o mal. 3) En cada clase el alumno deberá resolver ejercicios individualmente y en grupo que le indicará como va. 4) Hay cuatro exámenes/controles de teoría y problemas y seis de laboratorio distribuidos durante el curso, que también dan feedback a tiempo.

7. Se preparan acciones específicas para los alumnos que tienen más dificultades (y también para los más adelantados): consultas particulares, talleres de realización de problemas, etc.

8. Se usan técnicas de aprendizaje cooperativo para motivar a los alumnos a realizar las actividades. En las clases de teoría y problemas se usan técnicas de aprendizaje activo haciendo que las exposiciones del profesor sean cortas y que los estudiantes tengan que trabajar en clase.

9. El método de calificación es un estímulo más para recorrer el camino, para hacer las actividades a tiempo, y por lo tanto para aprender.

10. Hay un plan de recogida sistemática de datos sobre la marcha del curso, y se usan estos datos como motor de un proceso de mejora continuada.

Método de evaluación

La Nota Final (NF) de la asignatura se obtiene ponderando la Nota de Teoría y Problemas (NTP) y la nota de las prácticas de Laboratorio (NL):

NF = 0.8 NTP + 0.2 NL

La NTP se puede obtener mediante Evaluación Continua o mediante el Examen Final. La asignatura está planificada para que lo usual sea aprobar por evaluación continua, pero si algún alumno no puede participar en las actividades de evaluación continua o no consigue aprobar por evaluación continua puede obtener la NTP directamente del examen final.

La nota de teoría y problemas (NTP) por evaluación continua:
NTP se obtiene de ponderar 4 notas (N1, ..., N4). La nota Nk (para k=1, ..., 4) es la calificación obtenida en el examen Ek (que se realiza en el periodo de clases y fuera del horario habitual) siempre y cuando el alumno haya entregado satisfactoriamente un 80% de las entregas sobre los temas/objetivos evaluados. En caso de no llegar a ese 80%, Nk será 0. Las entregas incluyen tanto la realización a tiempo de los ejercicios y problemas que debe realizar el alumno en casa después de cada sesión de teoría y problemas, como los ejercicios y problemas que se realizan en cada sesión de clase (de las clases en las que se trabajan los temas/objetivos evaluados en Ek).

Los pesos que ponderan cada nota Nk son proporcionales a las horas de trabajo del estudiante en realizar las actividades planificadas para conseguir los objetivos evaluados y de la importancia relativa de esos objetivos en la asignatura.

NTP = 0.05 x N1 + 0.30 x N2 + 0.25 x N3 + 0.40 x N4

La nota del Laboratorio (NL):
Se obtiene haciendo la media de las notas de cada una de las 6 prácticas de laboratorio que se evalúan en cada sesión de laboratorio (La práctica 0 no se evalúa). La nota de cada práctica de laboratorio Li (NLi para i=1...6) se calcula como:

NLi = 0.65 x PPi + 0.35 IFi (si se entrega el informe previo cumplimentado al inicio de la sesión)
NLi = 0 (si no se entrega)

Donde:
PPi es la nota de la prueba previa individual (de unos 15 minutos de duración) que se realiza al inicio de la sesión y consta de preguntas parecidas a las del informe previo.
IFi es la nota del informe final cumplimentado en la sesión de laboratorio.

Nota Final:
Al finalizar las clases, pasados unos días después del examen E4, el alumno sabrá si ha aprobado la asignatura por evaluación continua de teoría y problemas y de laboratorio (NF >= 5). En caso de aprobar ya no tiene que ir al Examen Final.

Si no ha aprobado por evaluación continua, el alumno puede obtener la nota NTP del examen final. La nota final de la asignatura se calculará con la misma ponderación de 80% NTP y 20% NL que se usó para los alumnos que aprobaron por evaluación continua, usándose como NTP la máxima nota entre la de evaluación continua y la del examen final.

Si algún alumno de los que han aprobado por evaluación continua desea realizar el Examen Final deberá avisar al coordinador por email al menos una semana antes del examen. En este caso también se usará como NTP la máxima nota entre la de evaluación continua y la del examen final.

La asignatura se calificará con NP si el estudiante no ha participado en ninguno de los siguientes actos de evaluación: exámenes E3 y E4, prácticas de laboratorio L3, L4, L5 y L6 y examen final.

REEVALUACIÓN.
Hay reevaluación de esta asignatura. Podéis consultar información sobre reevaluaciones en https://www.fib.upc.edu/es/reevaluaciones-gei. Además de los requisitos mínimos, el estudiante deberá cumplir los siguientes requisitos adicionales: haber obtenido un mínimo de 2.5 sobre 10 en la nota final de la evaluación continuada y un mínimo de 2.5 sobre 10 en la nota del examen final. No haber participado o no haber obtenido este valor mínimo en alguna de ambas partes elimina la posibilidad de acceder a la reevaluación de la asignatura.

Bibliografía

Básica:

Complementaria:

Web links

  • Curso Moodle "Introducció als computadors" donde se encuentra toda la información de la asignatura incluidos los apuntes de teoría, problemas y prácticas de laboratorio así como los cuestionarios electónicos que deben entregar los alumnos después de cada sesión de clase. http://atenea.upc.edu

Capacidades previas

Las propias de un estudiante que empieza un primer curso del grado en Ingeniería Informática.