Enginyeria Tècnica de Telecomunicació (especialitzada en telemàtica)

Computadors I (12621)

Nombre de crèdits: 5                                Nombre de crèdits ECTS: 4
Nombre total d'hores de dedicació: 100
Curs: 2n
Tipus: Trimestre
Període 1r

Presentació de l'assignatura

Aquesta assignatura és la primera d'un conjunt de tres assignatures troncals en què s'estudien els fonaments de l'estructura dels computadors. A Computadors I s'introdueixen els circuits lògics com a blocs bàsics que serviran després a Computadors II per estudiar l'arquitectura del processador i d'altres components d'un ordinador.

Prerequisits per al seguiment de l'itinerari formatiu

No cal cap coneixement previ específic per al seguiment de l'assignatura.

Competències a assolir en l'assignatura

Competències generals

Competències específiques

Instrumentals Capacitat d'anàlisi i de síntesi. Habilitats bàsiques en l'ús d'eines informàtiques. Interpersonals Treball en equip. Sistèmiques Capacitat d'aplicar els coneixements en la pràctica. Altres

Capacitat per fer operacions amb números expressats en binari i en hexadecimal, i per fer conversions entre aquestes representacions i la decimal. Capacitat per fer operacions amb els operadors lògics bàsics, i per simplificar funcions lògiques. Capacitat per analitzar sistemes lògics i expressar el seu comportament mitjançant funcions lògiques. Capacitat per sintetitzar sistemes lògics combinacionals amb portes lògiques i blocs combinacionals bàsics a partir de l'especificació funcional del sistema. Capacitat per sintetitzar sistemes lògics seqüencials senzills amb biestables i blocs seqüencials bàsics a partir de l'especificació funcional del sistema.

Objectius d'aprenentatge

Aquesta assignatura pretén aconseguir que l'estudiant sigui capaç de:

• Enumerar les unitats que formen el sistema computador.
• Distingir els nivells jeràrquics de l'estructura del computador i la funcionalitat que correspon a cadascun.
• Convertir números decimals a binari i hexadecimal, i viceversa.
• Obtenir el nombre de bits necessaris per representar cada tipus de dades.
• Convertir números enters en signe i magnitud a complement a 2, i viceversa.
• Calcular sumes i restes de números enters en codificació binària.
• Identificar un sistema lògic.
• Distingir els sistemes lògics combinacionals i seqüencials.
• Obtenir el resultat d'una operació lògica.
• Obtenir expressions lògiques equivalents.
• Determinar els efectes de l'ús de dispositius físics reals en els circuits lògics.
• Aplicar el mètode dels mapes de Karnaugh per simplificar funcions lògiques.
• Dissenyar circuits lògics a partir de funcions lògiques.
• Formular funcions lògiques a partir de l'especificació funcional.
• Aplicar els blocs funcionals combinacionals al disseny de sistemes lògics combinacionals.
• Distingir els diferents tipus de biestables.

• Aplicar els blocs funcionals seqüencials al disseny de sistemes lògics seqüencials.

Avaluació

Criteris generals d'avaluació

La nota final de l'assignatura s'obté a partir dels elements següents:

• Nota del control voluntari de mig trimestre: 15% si aquesta nota és superior a la de l'examen final (si no, la nota del control no compta).
• Nota de l'examen final: 40% si la nota del control és superior a aquesta, o 55% si la nota del control no compta.
• Nota dels exercicis realitzats en grup en els seminaris: 15%.
• Nota de les pràctiques per parelles: 30%.

Per aprovar l'assignatura en la convocatòria de desembre cal que la nota combinada control+examen final sigui igual o superior a 4, que la nota de pràctiques també sigui igual o superior a 4, i que la mitjana ponderada sigui igual o superior a 5.

Per a la convocatòria de setembre se segueix el mateix criteri, usant la nota obtinguda en l'examen de setembre, si s'ha fet, en comptes de la de l'examen final de desembre, mantenint la mateixa nota de control i de seminaris que al desembre, i, si és el cas, amb una nova nota de pràctiques.

Avaluació de les pràctiques

Abans de l'inici de la primera pràctica es publicarà la normativa específica per a la realització de les pràctiques de l'assignatura.

Pel que fa a l'avaluació, el lliurament de les pràctiques és obligatori. Si no es lliura alguna pràctica, la nota de pràctiques de l'assignatura serà Suspens.

L'avaluació de les pràctiques es farà a partir dels materials lliurats (estudis previs + pràctiques) i, si és necessari (com en el cas de no assistència a alguna classe), una o més entrevistes per comprovar la comprensió del treball realitzat per cada membre del grup de pràctiques.

En cas de no superar l'assignatura en la convocatòria de desembre, la nota de pràctiques obtinguda al desembre es guarda per al setembre. Però si aquesta nota és insuficient per aprovar l'assignatura, per obtenir una nova nota de pràctiques a la convocatòria de setembre caldrà realitzar totes les pràctiques individualment i tenir una entrevista personal amb el professor de pràctiques.

6.2. Concreció per competències

Competències a assolir en l'assignatura	Indicador d'assoliment	Procediment d'avaluació	Temporalització
Competències generals
Capacitat d'anàlisi i de síntesi.	Resolució dels problemes d'anàlisi i síntesi de sistemes lògics.	Exercicis dels seminaris, control, examen final.	Durant el trimestre (seminaris), mig trimestre (control), fi del trimestre (examen).
Habilitats bàsiques en l'ús d'eines informàtiques.	Realització de les pràctiques de disseny i simulació de circuits lògics.	Pràctiques.	Durant el trimestre.
Treball en equip.	Realització dels exercicis en grup dels seminaris i de les pràctiques en parella.	Exercicis dels seminaris, pràctiques.	Durant el trimestre.
Capacitat d'aplicar els coneixements en la pràctica.	Resolució dels problemes i realització de les pràctiques.	Exercicis dels seminaris, pràctiques, control, examen final.	Durant el trimestre (seminaris, pràctiques), mig trimestre (control), fi del trimestre (examen).
Competències específiques
Operacions amb números binaris i hexadecimals, i conversions entre aquestes representacions i la decimal.	Resolució dels problemes de numeració.	Exercicis dels seminaris, control, examen final.	Primera meitat del trimestre (seminaris), mig trimestre (control), fi del trimestre (examen).
Operacions amb els operadors lògics bàsics i simplificació de funcions lògiques.	Resolució dels problemes de funcions lògiques i realització de les pràctiques de disseny de circuits lògics.	Exercicis dels seminaris, pràctiques, control, examen final.	Primera meitat del trimestre (seminaris, pràctiques), mig trimestre (control), fi del trimestre (examen).
Anàlisi de sistemes lògics i expressió del seu comportament mitjançant funcions lògiques.	Resolució dels problemes de sistemes lògics.	Exercicis dels seminaris, control, examen final.	Primera meitat del trimestre (seminaris), mig trimestre (control), fi del trimestre (examen).
Síntesi de sistemes lògics combinacionals.	Resolució dels problemes de sistemes lògics i realització de les pràctiques de sistemes combinacionals.	Exercicis dels seminaris, pràctiques, examen final.	Segona meitat del trimestre (seminaris, pràctiques), fi del trimestre (examen).
Síntesi de sistemes lògics seqüencials senzills.	Resolució dels problemes de sistemes lògics i realització de les pràctiques de sistemes seqüencials.	Exercicis dels seminaris, pràctiques, examen final.	Segona meitat del trimestre (seminaris, pràctiques), fi del trimestre (examen).

 

Continguts

Blocs de contingut

-	Bloc de contingut 1. Fonaments bàsics dels computadors.
		Estructura d'un computador.
-	Bloc de contingut 2. Sistemes de numeració.
		Representació binària de la informació.
		Representació de números enters i reals.
-	Bloc de contingut 3. Sistemes lògics i àlgebra de Boole.
		Sistemes lògics.
		Àlgebra de Boole.
		Circuits digitals.
-	Bloc de contingut 4. Sistemes lògics combinacionals.
		Minimització de funcions lògiques.
		Blocs funcionals combinacionals.
		Lògica programable.
-	Bloc de contingut 5. Sistemes lògics seqüencials.
		Biestables.
		Blocs funcionals seqüencials.

Organització i concreció dels continguts

Bloc de contingut 1. Fonaments bàsics dels computadors.

Conceptes	Procediments	Actituds
Estructura d'un computador Model jeràrquic del computador

Bloc de contingut 2. Sistemes de numeració.

Conceptes	Procediments	Actituds
Unitat d'informació: el bit Sistemes de numeració Signe i magnitud Formes complementàries	Representació binària de la informació Algorismes de canvi de base Aritmètica en signe i magnitud Aritmètica complementària

Bloc de contingut 3. Sistemes lògics i àlgebra de Boole.

Conceptes	Procediments	Actituds
Senyal i informació Tipus de sistemes lògics Teoremes i postulats de l'àlgebra de Boole Portes lògiques Circuits digitals integrats Característiques físiques dels circuits digitals

Bloc de contingut 4. Sistemes lògics combinacionals.

Conceptes	Procediments	Actituds
Taules de la veritat Formes canòniques Mapes de Karnaugh Codificadors i descodificadors Multiplexors i desmultiplexors Comparadors Sumadors i restadors Dispositius lògics programables	Anàlisi de sistemes combinacionals Mètodes algebraics de minimització de funcions Minimització de funcions amb mapes de Karnaugh Disseny de funcions lògiques combinacionals Síntesi de sistemes combinacionals amb portes lògiques Síntesi de sistemes combinacionals amb blocs combinacionals Síntesi de sistemes combinacionals amb dispositius lògics programables

Bloc de contingut 5. Sistemes lògics seqüencials.

Conceptes	Procediments	Actituds
Funció de memorització Biestables Registres Comptadors Memòria RAM	Disseny de sistemes lògics seqüencials

Metodologia

Enfocament metodològic de l'assignatura

Les activitats a realitzar per l'estudiant consisteixen en l'assistència a les classes de teoria i l'estudi dels temes que s'hi imparteixen, la preparació i la participació en els exercicis a realitzar en les classes de seminari, l'estudi previ i la realització de les pràctiques, i la preparació per a l'examen final, fins al total de 100 hores corresponents als 4 crèdits ECTS. D'aquestes 100 hores, aprox. 1/3 són presencials (18 hores de classe de teoria, 8 hores de seminaris, i 12 hores de pràctiques), i els altres 2/3 són de treball fora de l'aula.

A les classes de teoria es presenten els conceptes de l'assignatura i es detallen els mètodes per aplicar aquests conceptes. A les classes de seminari es realitzaran activitats en grups d'unes 4 persones, centrades en la realització d'exercicis i resolució de problemes, a partir d'uns enunciats plantejats amb antelació i que s'hauran d'haver preparat abans de cada seminari. Les activitats dels seminaris es realitzaran de manera interactiva i amb la possibilitat de resoldre dubtes amb el professor, i també amb la possibilitat que el professor plantegi sobre la marxa variants dels problemes originals a resoldre per cada grup. I a les classes pràctiques, es realitzaran pràctiques per parelles a l'aula d'ordinadors, els enunciats de les quals també s'hauran plantejat amb antelació i de les quals caldrà haver preparat un estudi previ abans de la classe.

Organització temporal: sessions, activitats d'aprenentatge i temps estimat de dedicació

Període temporal	Tipus de sessions i activitats	Temps estimat de dedicació
(setmana)	d'aprenentatge	(hores)
Setmana 1	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Gran grup     Classes de teoria	3
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Treball personal	6
Setmana 2	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Gran grup     Classes de teoria	2
	Petit grup     Seminaris	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Treball personal     Activitat dirigida	4 4
Setmana 3	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Gran grup     Classes de teoria	4
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Treball personal	8
Setmana 4	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Gran grup     Classes de teoria	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Treball personal	4
Setmana 5	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Petit grup     Seminaris	2
	Parelles     Pràctiques	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Activitat dirigida	8
Setmana 6	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Gran grup     Classes de teoria	1.5
	Parelles     Pràctiques	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Treball personal     Activitat dirigida	3 4
Setmana 7	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Gran grup     Classes de teoria	1.5
	Parelles     Pràctiques	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Treball personal     Activitat dirigida	3 4
Setmana 8	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Petit grup     Seminaris	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Activitat dirigida	4
Setmana 9	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Gran grup     Classes de teoria	4
	Parelles     Pràctiques	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Treball personal     Activitat dirigida	8 4
Setmana 10	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Petit grup     Seminaris	2
	Parelles     Pràctiques	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Activitat dirigida	8
Setmana 11	Dins de l'aula (presencial) Agrupament (gran grup, petit grup, parelles i individual) Parelles     Pràctiques	2
	Fora de l'aula (no presencial) Autònom     Activitat dirigida	4

Fonts d'informació i recursos didàctics

Fonts d'informació per a l'aprenentatge. Bibliografia bàsica (suport paper i electrònic)

• HERMIDA, R.; DEL CORRAL, A. M.; PASTOR, E.; SÁNCHEZ, F.: Fundamentos de computadores

Fonts d'informació per a l'aprenentatge. Bibliografia complementària (suport paper i electrònic)

• GAJSKI, D. D.: Principios de diseño digital
• LLORIS, A.; PRIETO, A.: Diseño lógico
• KATZ, R. H.: Contemporary Logic Design

Fonts d'informació per a l'aprenentatge. Bibliografia de reforç (suport paper i electrònic)

Recursos didàctics. Material docent de l'assignatura

-	Resum dels diagrames i taules d'entrades i sortides de les portes lògiques i blocs combinacionals
-	Resum dels diagrames i taules d'entrades i sortides dels biestables i blocs seqüencials
-	Enunciats de problemes
-	Enunciats de pràctiques

Recursos didàctics. Materials i eines de suport

-	Manuals dels simuladors de circuits lògics usats a les pràctiques

Programació d'Activitats

	Activitat dins de l'aula			Activitat fora de l'aula			Lliurament
							Activitats d'avaluació
Setmana	Activitats d'aprenentatge	Recursos didàctics	Temps estimat	Activitats d'aprenentatge	Recursos didàctics	Temps estimat	Tipus	Caràcter (obligatòria/optativa)	Temps estimat
1	Classe de teoria 1: Introducció. Fonaments bàsics dels computadors		1 h	Repàs de la classe de teoria		2 h
	Classe de teoria 2: Sistemes de numeració		2 h	Repàs de la classe de teoria		4 h
2	Seminari 1: Sistemes de numeració		2 h	Preparació del seminari		4 h	Exercicis del seminari	Optatiu
	Classe de teoria 3: Sistemes lògics. Àlgebra de Boole		2 h	Repàs de la classe de teoria		4 h
3	Classe de teoria 4: Circuits digitals		2 h	Repàs de la classe de teoria		4 h
	Classe de teoria 5: Anàlisi i síntesi de sistemes combinacionals		2 h	Repàs de la classe de teoria		4 h
4	Classe de teoria 6: Blocs funcionals combinacionals		2 h	Repàs de la classe de teoria		4 h
5	Pràctica 1: Funcions lògiques amb portes lògiques		2 h	Estudi previ de la pràctica		4 h	Estudi previ i pràctica realitzada	Obligatori
	Seminari 2: Funcions lògiques		2 h	Preparació del seminari		4 h	Exercicis del seminari	Optatiu
6	Pràctica 2: Funcions lògiques amb blocs combinacionals		2 h	Estudi previ de la pràctica		4 h	Estudi previ i pràctica realitzada	Obligatori
	Control de mig trimestre		1.5 h	Preparació del control		3 h	Control de mig trimestre	Optatiu
7	Pràctica 3: Blocs combinacionals i aritmètics		2 h	Estudi previ de la pràctica		4 h	Estudi previ i pràctica realitzada	Obligatori
	Classe de teoria 7: Lògica programable		1.5 h	Repàs de la classe de teoria		3 h
8	Seminari 3: Sistemes lògics combinacionals		2 h	Preparació del seminari		4 h	Exercicis del seminari	Optatiu
9	Pràctica 4: Dispositius lògics programables		2 h	Estudi previ de la pràctica		4 h	Estudi previ i pràctica realitzada	Obligatori
	Classe de teoria 8: Sistemes lògics seqüencials		2 h	Repàs de la classe de teoria		4 h
	Classe de teoria 9: Blocs funcionals seqüencials		2 h	Repàs de la classe de teoria		4 h
10	Pràctica 5: Sistemes lògics seqüencials		2 h	Estudi previ de la pràctica		4 h	Estudi previ i pràctica realitzada	Obligatori
	Seminari 4: Sistemes lògics seqüencials		2 h	Preparació del seminari		4 h	Exercicis del seminari	Optatiu
11	Pràctica 6: Blocs seqüencials		2 h	Estudi previ de la pràctica		4 h	Estudi previ i pràctica realitzada	Obligatori