Curso 2010-11

Arquitectura de Computadors (21416)

Titulación/estudio: Grado en Ingeniería Informática
Curso: segundo
Trimestre: primero y segundo
Número de créditos ECTS: 8 créditos
Horas de dedicación del estudiante: 200 horas
Lengua o lenguas de la docencia: catalán
Profesor: Enric Peig, Eloi Batlle y Carles Nicolau

1. Presentación de la asignatura

Esta asignatura pretende dar una visión de las arquitecturas más utilizadas actualmente en el diseño de computadores, ya sea como sistemas autónomos (servidores o equipos individuales) o como sistemas empotrados. Se enfatizarán más las arquitecturas RISC (Reduced Instruction Set Computing) frente a las CISC (Complex Instruction Set Computing) y en las técnicas de segmentación de los procesadores para conseguir reducir el tiempo de ejecución de las instrucciones. Igualmente se completará la visión del modelo de Von Neumann que ya se empezó a tratar en la asignatura Lógica Digital y Computadores de primer curso, con el repaso a los subsistemas memoria y entrada / salida. Para finalizar, se presentarán los principios de diseño y funcionamiento de los llamados supercomputadores.

2. Prerrequisitos para el seguimiento del itinerario formativo

Es altamente recomendable haber seguido con aprovechamiento la asignatura de Lógica Digital y Computadores (o similar), porque se partirá del supuesto que el alumno o alumna ha aprendido los fundamentos de la lógica digital, la representación binaria de la información y las operaciones aritméticas en sistema binario; conoce el modelo de Von Neumann y sus implicaciones; así como el funcionamiento a nivel de circuito de los procesadores, el concepto de lenguaje máquina y tiene una cierta habilidad creando sencillos programas en algún lenguaje ensamblador.

3. Competencias a alcanzar en la asignatura

Competencias generales

Competencias específicas

Instrumentales
1. Capacidad de análisis y síntesis.
2. Resolución de problemas.
3. Razonamiento lógico.
4. Gestión de la información.
5. Organización del tiempo y planificación.

Sistémicas
6. Capacidad para aplicar el conocimiento teórico a la práctica.

1. Conocimiento de la segmentación del procesador y de la técnica del pipelining para la ejecución de instrucciones.
2. Conocimiento de los fundamentos de las arquitecturas RISC y CISC y sus diferencias.
3. Identificación de los obstáculos del pipelining y como se pueden resolver.
4. Conocimiento de la evolución de la arquitectura Intel para procesadores.
5. Conocimiento de una arquitectura RISC real: MIPS.
6. Escritura de programas sencillos en lenguaje ensamblador.
7. Conocimiento de la arquitectura básica de los sistemas de memoria y la jerarquía de memorias.
8. Diseño de sistemas simples de memoria.
9. Diseño de sistemas de memoria entrelazada.
10. Conocimiento de los principios de funcionamiento de la memoria caché.
11. Conocimiento de los principios de funcionamiento de los dispositivos de entrada / salida y su relación con el procesador.
12. Conocimiento de los principios de la supercomputación.

4. Contenidos

4.1. Bloques de contenido

1. Arquitecturas RISC vs. CISC. El pipelining
2. Una arquitectura CISC: Intel
3. Una arquitectura RISC: MIPS
4. Subsistema Memoria
5. Subsistema Entrada / Salida
6. Supercomputación

4.2. Organización y concreción de los contenidos

Bloque de contenido 1. -Arquitecturas RISC vs CISC. El pipelining

Conceptos	Procedimientos	Actitudes
1. Segmentació del processador 2. Pipelining 3. RISC 4. CISC

Bloque de contenido 2. -Una arquitectura CISC: Intel

Conceptos	Procedimientos	Actitudes
1. Características de los primeros microprocesadores de Intel: 8086 y 80386 2. Evolución de la arquitectura Intel

Bloque de contenido 3. -Una arquitectura RISC: MIPS

Conceptos	Procedimientos	Actitudes
1. Arquitectura básica del procesador MIPS. 2. El conjunto de instrucciones del MIPS.	1. Realización de programes en lenguaje ensamblador.	1. Claridad y pulcritud en la realización de les prácticas

5. Evaluación

Criterios generales de evaluación
- Para superar la asignatura, se tiene que aprobar el examen final de curso y realizar 5 prácticas en el laboratorio. Estas prácticas serán revisadas y puntuadas por los profesores durante las sesiones de laboratorio y la puntuación sólo será igual o superior a 5 si se han hecho de forma provechosa. Las prácticas se realizarán en grupos de 3 alumnos.
- En el caso que un grupo no haya podido entregar alguna de las prácticas, la evaluación se realizará en una entrevista personal con el profesor de laboratorio, que se tiene que concertar en horas de tutoría antes del período de exámenes del trimestre.
- Al final del primer trimestre se realizará un examen sobre toda la materia correspondiente al primer trimestre. Al final del segundo trimestre, se realizará otro examen que tendrá dos partes: una para cada trimestre. Los alumnos que al primer trimestre hayan sacado un 4 o más no tendrán que hacer la parte correspondiente al primer trimestre. El examen de septiembre tendrá la misma estructura que el de junio.
- La nota de examen será la mediana entre las dos partes y se tiene que sacar un mínimo de 4 en cada una.
- La nota final de la asignatura será la suma de un 60% de la nota de examen y un 40% de la nota de prácticas. Es imprescindible tener 4 o más puntos en las dos notas parciales para poder superar la asignatura y un 5 en la nota media.
- Cualquiera de las tres notas (los exámenes de las dos partes y las prácticas) se puede guardar hasta la convocatoria de septiembre. En ningún caso de un curso para otro.

6. Bibliografía y recursos didácticos

6.1. Bibliografía básica

- PATTERSON, David A.; HENNESSY, John L.: Estructura y diseño de computadores : interficie circuitería-programación. Ed. Reverté, 2000

6.2. Bibliografía complementaria

- ANGULO, J.M.: Sistemas digitales y tecnología de computadores. Ed. Thompson, 2002.
- HEURING, Vincent P.; JORDAN, Harry F. Computer systems design and architecture. Reading: Addison Wesley, 1997.
- ANGULO USATEGUI, José M. Microprocesadores avanzados 386 Y 486: introducción al Pentium y Pentium pro. 4ª ed. Madrid: Paraninfo, 1998.

6.3. Recursos didácticos. Material docente de la asignatura

- Colección de problemas
- Apuntes para el examen

7. Metodología

7.1. Enfoque metodológico de la asignatura

En las sesiones de teoría, todas en grupo grande, se introducirán los conceptos teóricos básicos y se mostrarán los procedimientos adecuados para la resolución de los problemas. En las sesiones de seminario, se discutirán los problemas que los alumnos previamente habrán trabajado y se resolverán las dudas que puedan surgir. En las sesiones de laboratorio se realizarán prácticas de programación en lenguaje ensamblador. Así, el objetivo es doble: por una parte, tienen que servir para entender y consolidar los conceptos teóricos y, por otra parte, sirven como indicadores de evaluación del aprendizaje de las competencias relacionadas con la programación del procesador.

El trabajo fuera del aula consistirá básicamente en la búsqueda de información complementaria, la resolución de problemas propuestos, la preparación de las prácticas y la realización de estudios previos.

7.2. Organización temporal: sesiones, actividades de aprendizaje y horas de dedicación

Las sesiones presenciales en el aula se organizan así:

Bloque de contenidos

Grupo grande

Laboratorio

Seminario

Introducción
1. Arquitecturas RISC vs. CISC. El pipelining
2. Una arquitectura CISC: Intel
3. Una arquitectura RISC: MIPS
4. Subsistema Memoria
5. Subsistema Entrada / Salida
6. Supercomputación

T₁T₁ T₂ T₃T₄ T₅ T₆T₇ T₈ T₉T₁₀ T₁₁ T₁₂T₁₃ T₁₄ T₁₅T₁₆ T₁₇ T₁₈

P₁ P₂ P₃

P₄ P₅

S₁

S₂S₃S₄S₅S₆

Se realizaran las entregas previstas en las sesiones de laboratorio y en las sesiones de seminario.

Las horas estimadas de dedicación son:

	Actividades en el aula			Actividades fuera del aula		Evaluación
	Grupo grande	Laboratorio	Seminario	Preparación de prácticas	Estudio personal y realización de problemas	Examen
Introducción	1
1. Arquitecturas RISC vs. CISC. El pipelining	5		2		10
2. Una arquitectura CISC: Intel	6		2		8
3. Una arquitectura RISC: MIPS	6	12	2	24	12
4. Subsistema Memoria	6		4		16
5. Subsistema Entrada / Salida	6		2		12
6. Supercomputación	6	8	4	16	18

Evaluación					6	6
Total	36	20	16	40	82	6

Total: 200