Curs 2009-2010
Lògica Digital i Computadors (21407)
Titulació / estudis: Grau en Enginyeria en Informàtica / Grau en Enginyeria Telemàtica / Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals
Curs: 1r
Període: 2n i 3r trimestre
Nombre de crèdits ECTS: 6 crèdits
Nombre total d'hores de dedicació a l'assignatura: 150 hores
Llengua de docència: català, castellà
1. Presentació de l'assignatura
Lògica Digital i Computadors pretén mostrar els principis de les tecnologies emprades en el desenvolupament de les arquitectures dels computadors. L'objectiu principal de l'assignatura és que l'alumne adquireixi un bon nivell de coneixement del funcionament dels computadors, a nivell de maquinari.
La primera part de l'assignatura presenta els principis de funcionament dels sistemes digitals en general. S'estudien els sistemes binaris de representació de la informació, els principis de l'àlgebra de Boole i les tècniques d'anàlisi i disseny de sistemes lògics combinacionals.
A la segona part, es presenten els sistemes lògics seqüencials, els seus elements bàsics, i es planteja una metodologia per a analitzar-los i sintetitzar-los. A continuació, s'explica el model arquitectònic de Von Neumann, en el que estan basats la gran part de sistemes informàtics. Aquest model subdivideix un computador en tres subsistemes: processador, memòria i entrada/sortida. En aquesta assignatura s'introdueix a l'alumne en el funcionament del processador, a través de l'estudi d'un processador simple. Es deixa per a l'assignatura d'Arquitectura de Computadors l'estudi d'un processador real i dels subsistemes de memòria i entrada/sortida.
L'assignatura té una càrrega considerable de nous conceptes per a l'alumne de primer curs, però que s'aniran adquirint progressivament a través de la realització d'exercicis i de pràctiques al laboratori, de manera que la memorització necessària és mínima. Per tant, es pot dir que cal parar tanta o més atenció als procediments com els conceptes nous.
2. Prerequisits per al seguiment de l'itinerari formatiu
En tractar-se d'una assignatura de primer curs, no es demanen uns coneixements previs més enllà dels adquirits al batxillerat.
3. Competències a assolir en l'assignatura
|
Competències generals |
Competències específiques |
|
|
1. Coneixement dels principis bàsics de l'electrònica digital |
4. Objectius d'aprenentatge
En aquesta assignatura es pretén que els alumnes siguin capaços d'analitzar el funcionament dels sistemes lògics combinacionals i seqüencials, així com dissenyar sistemes simples, ja sigui seguint procediments formals o amb mètodes més intuïtius i creatius. Tot això ha de permetre als alumnes entendre les bases de funcionament dels computadors, i com aquests són capaços d'executar el codi que se'ls subministra a través dels programes.
Per poder realitzar aquests processos d'anàlisi i disseny de sistemes lògics, és imprescindible dominar els mètodes de representació binària dels números i els principis de l'àlgebra de Boole, que és la que permet modelar matemàticament el funcionament dels sistemes lògics.
Un altre gran objectiu és que coneguin els principis de funcionament dels ordinadors i com aquests són capaços d'executar el codi que se'ls subministra a través dels programes. Això implica per un cantó ampliar el coneixement sobre els sistemes lògics introduïts a la primera part, amb els sistemes seqüencials, i per un altre presentar el model arquitectònic que segueixen els ordinadors, el qual permet disseccionar les tasques que realitza l'ordinador per blocs funcionals.
Aquest coneixement del funcionament dels ordinadors s'assoleix tant des del punt de vista de l'anàlisi com des de la síntesi. Si els alumnes són capaços de dissenyar nous circuits o de modificar els que s'analitzen, el grau d'assoliment és molt més satisfactori.
5. Avaluació
5.1. Criteris generals d'avaluació
Per superar l'assignatura cal aprovar l'examen de final de curs i realitzar 7 pràctiques al laboratori. Aquestes pràctiques seran revisades i puntuades pels professors durant les sessions de laboratori, i la puntuació només serà igual o superior a 5 si s'han fet de forma profitosa. Les pràctiques es realitzaran en grups de 3 alumnes.
En el cas que un grup no hagi pogut lliurar alguna de les pràctiques, l'avaluació es realitzarà en una entrevista personal amb el professor de laboratori, que cal concertar en hores de tutoria abans del període d'exàmens del trimestre.
En les sessions de seminari es proposaran i recolliran una sèrie d'exercicis que, de la mateixa manera que les pràctiques, tenen caràcter d'avaluació continuada. L'objectiu principal és que l'alumne pugui ser conscient del nivell d'assoliment de les competències.
Al final del segon trimestre es realitzarà un examen que abastarà la matèria corresponent al segon trimestre. Al final del tercer trimestre es realitzarà un altre examen que tindrà dues parts: la primera (que contindrà preguntes relacionades només amb les competències treballades al segon trimestre) l'hauran de realitzar els alumnes que hagin suspès l'examen del segon trimestre, i la segona, per a tothom, que estarà relacionada amb totes les competències, però fent més èmfasi amb les del tercer trimestre. L'examen de setembre tindrà la mateixa estructura que el de juny.
La nota d'examen serà la mitjana entre la del segon i la del tercer trimestre, si s'han aprovat tots dos, o només la del tercer trimestre, si s'ha suspès el del segon.
La nota final de l'assignatura serà la suma d'un 75% de la nota d'examen i un 25% de la nota de pràctiques. És imprescindible tenir 5 o més punts a les dues notes parcials per a poder superar l'assignatura.
Si es lliuren tots els exercicis realitzats en les sessions de seminari, es pujarà la nota final fins a un punt més (en funció de la correctesa dels exercicis), sempre i quan la nota final sigui igual o superior a 5.
Qualsevol de les tres notes (examen, pràctiques o exercicis) es pot guardar fins a la convocatòria de setembre. En cap cas d'un curs per a un altre.
5.2. Concreció per competències
|
Competències a assolir en l'assignatura |
Indicador d'assoliment |
Procediment d'avaluació |
Temporalització |
|
1. Coneixement dels principis bàsics de l'electrònica digital 2. Coneixement del sistema de numeració binari, i com s'usa per a representar números naturals, enters i reals. 3. Operacions de suma i resta i detecció de sobreeiximent amb números en binari 4. Coneixement de l'àlgebra de Boole i la seva aplicació al disseny de sistemes lògics 5. Simplificació de funcions lògiques mitjançant mapes de Veitch-Karnaugh 8. Coneixement dels dispositius biestables |
Respondre amb encert les preguntes de l'examen final
Resoldre correctament els exercicis proposats
|
Examen amb problemes i qüestions teòriques
Exercicis
|
Al final del trimestre Exercicis a resoldre a les sessions de seminari |
|
6. Disseny de sistemes lògics combinacionals 7. Ús de blocs funcionals combinacionals per a dissenyar sistemes més complexos 9. Disseny de sistemes lògics seqüencials 10. Ús de blocs funcionals seqüencials per a dissenyar sistemes més complexos |
Respondre amb encert les preguntes de l'examen final
Realitzar les pràctiques de forma satisfactòria |
Examen amb problemes i qüestions teòriques
Pràctiques de laboratori |
Al final del trimestre
Pràctiques a realitzar en les sessions de laboratori |
6. Continguts
6.1. Blocs de contingut
1. Representació binària de la informació
2. Àlgebra de Boole i portes lògiques
3. Anàlisi i síntesi de sistemes lògics combinacionals
4. Anàlisi i síntesi de sistemes lògics seqüencials
5. El model de Von Neumann per a computadors
6. El subsistema processador
6.2. Organització i concreció dels continguts
Bloc de contingut 1. -Representació binària de la informació
|
Conceptes |
Procediments |
Actituds |
|
1. Sistemes de numeració binari i hexadecimal 2. Sistema binari pur i codis arbitraris 3. Representació en complement per a números enters 4. Representació de números reals |
1. Canvis de base entre base 10, 2 i 16 2. Operacions aritmètiques bàsiques en binari, en els diferents formats de representació 3. Construcció de codis binaris arbitraris |
|
Bloc de contingut 2. -Àlgebra de Boole i portes lògiques
|
Conceptes |
Procediments |
Actituds |
|
1. Taules de veritat 2. Portes lògiques 3. Postulats i teoremes de l'Àlgebra de Boole 4. Formes normals d'una funció booleana |
1. Simplificació de funcions booleanes amb mètodes algebraics 2. Implementació de funcions booleanes amb portes lògiques
|
|
Bloc de contingut 3. -Anàlisi i síntesi de sistemes lògics combinacionals
|
Conceptes |
Procediments |
Actituds |
|
1. Diagrames de Veitch-Karnaugh 2. Blocs funcionals: codificadors, decodificadors, multiplexors, demultiplexors 3. Memòries ROM, PLA i PLA 4. Blocs aritmètics: sumadors, restadors, comparadors |
1. Minimització de funcions lògiques amb els diagrames de V-K 2. Anàlisi del comportament de sistemes combinacionals 3. Disseny de sistemes combinacionals simples |
1. Claredat i pulcritud en la realització de les pràctiques |
7. Metodologia
7.1. Enfocament metodològic de l'assignatura
A les sessions de teoria, totes en grup gran, s'introduiran els conceptes teòrics bàsics i es mostraran els procediments adequats per a la resolució dels problemes. A les sessions de seminari es discutiran els problemes que els alumnes prèviament hauran treballat, i es resoldran els dubtes que puguin sorgir. A les sessions de laboratori es realitzaran pràctiques amb un programari que permet dissenyar circuits lògics i comprovar-ne el funcionament. L'objectiu és doble: per un cantó han de servir per entendre i consolidar els conceptes teòrics i per l'altre serveixen com indicadors d'avaluació de l'assoliment de les competències relacionades amb el disseny de sistemes lògics.
El treball fora de l'aula consistirà bàsicament en la resolució de problemes proposats i la preparació de les pràctiques i la realització d'estudis previs.
7.2. Organització temporal: sessions, activitats d'aprenentatge i temps estimat de dedicació
Les sessions presencials a l'aula s'organitzen així:
|
Bloc de continguts |
Gran grup |
Laboratori |
Seminari |
|
Introducció |
T1 T1 T2
T10 T11 T12 T13 |
P1 P2 P3
|
S1 S1
|
Els lliuraments previstos seran a les set sessions de laboratori i a les sis sessions de seminari.
8. Fonts d'informació i recursos didàctics
8.1. Fonts d'informació per a l'aprenentatge. Bibliografia bàsica (suport paper i electrònic)
• ANGULO, J.M.: Sistemas digitales y tecnología de computadores. Ed. Thompson, 2002
• LLORIS, A.; PRIETO, A.: Diseño lógico. Ed. McGraw-Hill, 1996.
• HERMIDA, R.: Fundamentos de computadores. Madrid: Síntesis, 1998.
8.2. Fonts d'informació per a l'aprenentatge. Bibliografia complementària (suport paper i electrònic)
• GAJSKI, D. D.: Principios de diseño digital. Ed. Prentice-Hall, 1997.
8.3. Recursos didàctics. Material docent de l'assignatura
• Col·lecció de problemes
• Apunts per a l'examen
9. Programació d'activitats
Els horaris de classe, i el detall sobre si cada sessió serà de teoria de pràctiques o seminaris es troba publicat a l'apartat "Calendari i Horaris" de la web de l'ESUP http://www.upf.edu/esup