Arquitectura de Computadores II

Créditos
6
Tipos
Obligatoria de especialidad (Ingeniería de Computadores)
Requisitos
Departamento
AC
AC-2 describe la implementación interna del procesador a nivel de arquitectura. Presenta la implementación basada en segmentación y después introduce mejoras de rendimiento como los cortocircuitos y los mecanismos de reordenamiento de las instrucciones.

Profesorado

Responsable

Otros

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
1
Laboratorio
1
Aprendizaje dirigido
0
Aprendizaje autónomo
6

Competencias

Competencias Técnicas

Competencias técnicas comunes

  • 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

    Razonamiento

  • G9 [Avaluable] - Capacidad de razonamiento crítico, lógico y matemático. Capacidad para resolver problemas dentro de su área de estudio. Capacidad de abstracción: capacidad de crear y utilizar modelos que reflejen situaciones reales. Capacidad de diseñar y realizar experimentos sencillos, y analizar e interpretar sus resultados. Capacidad de análisis, síntesis y evaluación.
    • G9.3 - Capacidad crítica, capacidad de evaluación.

    • Competencias Técnicas de cada especialidad

    Especialidad ingeniería de computadores

  • CEC1 - Diseñar y construir sistemas digitales, incluyendo computadores, sistemas basados en microprocesadores y sistemas de comunicaciones.
    • CEC1.1 - Diseñar un sistema basado en microprocesador/microcontrolador.
    • CEC1.2 - Diseñar/configurar un circuito integrado usando las herramientas de software adecuadas.
  • CEC2 - Analizar y evaluar arquitecturas de computadores incluyendo plataformas paralelas y distribuidas, y desarrollar y optimizar software para dichas plataformas.
    • CEC2.1 - Analizar, evaluar, seleccionar y configurar plataformas hardware para el desarrollo y la ejecución de aplicaciones y servicios informáticos.
  • CEC3 - Desarrollar y analizar hardware y software para sistemas empotrados y/o de muy bajo consumo.
    • CEC3.2 - Desarrollar procesadores específicos y sistemas empotrados; desarrollar y optimizar el software de estos sistemas. 

    • Objetivos

    1. Comprensión de las técnicas de concurrencia transparentes al programador de lenguaje máquina que utilizan los procesadores para reducir el tiempo de ejecución.
      Competencias relacionadas: CT6.2,
    2. Entender alguna de las restricciones tecnológicas en la implementación de un procesador.
      Competencias relacionadas: CT6.2,
    3. Conocimiento de algún lenguaje de descripción del hardware (VHDL) y aplicación en el diseño de sistemas digitales.
      Competencias relacionadas: CT6.2, CEC1.1, CEC1.2, CEC3.2,
    4. Capacitación para evaluar cuantitativamente el rendimiento de un procesador.
      Competencias relacionadas: G9.3, CT7.1, CEC2.1,
    5. Comprensión a nivel básico de la microarquitectura de un procesador.
      Competencias relacionadas: CT6.2, CEC3.2,

    Contenidos

    1. Arquitectura Von-Neumann y prestaciones.
      Máquina Von-Neumann. Métricas de rendimiento. Tecnología de Fabricación.
    2. Técnicas para incrementar el número de operaciones por unidad de tiempo.
      Segmentación y replicación. Interpretación de instrucciones. Riesgos estructurales.
    3. Procesador segmentado lineal.
      Camino de datos. Dependencias entre instrucciones. Riesgos de datos. Riesgos de secuenciamiento.
    4. Técnicas para reducir y tolerar la latencia efectiva de la segmentación.
      Planificación estática de instrucciones. Cortocircuitos. Predicción fija del sentido.
    5. Procesador segmentado multiciclo.
      Operaciones multiciclo. Camino de datos con ramificaciones. Transformaciones de código para aumentar el paralelismo a nivel de instrucciones.

    Actividades

    Actividad Acto evaluativo


    Herramientas de diseño y simulación

    Aprendizaje de las herramientas de especificación y simulación de circuitos lógicos. Repaso del funcionamiento y características básicas de los componentes del camino de datos uniciclo de un procesador.
    Objetivos: 3
    Contenidos:
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    6h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    9h

    Máquina Von-Neumann y prestaciones

    Desarrollo del tema 1 de la asignatura
    Objetivos: 4 2
    Contenidos:
    Teoría
    4h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    10h

    Técnicas para incrementar el número de operaciones por unidad de tiempo

    Desarrollo del tema 2 de la asignatura
    Objetivos: 5 4 1
    Contenidos:
    Teoría
    5h
    Problemas
    3h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    10h

    Procesador segmentado lineal

    Desarrollo del tema 3 de la asignatura
    Objetivos: 5 4 1
    Contenidos:
    Teoría
    7h
    Problemas
    3h
    Laboratorio
    4h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    14h

    Prueba Parcial


    Objetivos: 5 4 1 2
    Semana: 8
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    0h

    Técnicas para reducir y tolerar la latencia efectiva de la segmentación

    Desarrollo del tema 4 de la asignatura
    Objetivos: 5 4 1
    Teoría
    4h
    Problemas
    4h
    Laboratorio
    5h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    14h

    Procesador segmentado multiciclo

    Desarrollo del tema 5 de la asignatura
    Objetivos: 5 4 1
    Contenidos:
    Teoría
    5h
    Problemas
    3h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    11h

    Consolidación

    Consolidación de los conceptos desarrollados durante el curso
    Objetivos: 5 4 1 2 3
    Contenidos:
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    6h

    Examen Final


    Objetivos: 5 4 1 2 3
    Semana: 15 (Fuera de horario lectivo)
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    0h

    Metodología docente

    En las clases de teoría se exponen los conceptos propios de la asignatura con la participación de los estudiantes.
    En las clases de problemas los estudiantes aplican los conceptos teóricos en la resolución de ejercicios.
    En las clases de laboratorio los estudiantes trabajan en grupos reducidos y aplican los conceptos sobre un procesador segmentado sencillo.

    Método de evaluación

    Hay 3 elementos:
    Final (F): examen final escrito que engloba todos los objetivos de la asignatura.
    Parcial (P): prueba escrita sobre los tres primeros temas.
    Laboratorio (L): a partir de los informes realizados en cada una de las sesiones prácticas y, en su caso, de una entrevista personal.

    NF = 0.2 x L + max [0.8 x F, (0.65 x F + 12:15 x P)]

    Bibliografía

    Básico

    Complementario

    Capacidades previas

    Circuitos lógicos combinacionales y secuenciales. Funcionamiento de un computador: componentes e interconexiones. Lenguaje máquina: programación y representación de datos. Jerarquía de memoria: funcionamiento y mecanismos que la soportan. Cálculo estadístico elemental.