Curso 2014-15

Lógica Digital y Computadores

Titulación: Código: Tipo:
Grado en Ingeniería Informática 21407 Obligatoria 1º curso
Grado en Ingeniería Telemática 21298 Obligatoria 1º curso
Grado en Ingeniería en Sistemas Audiovisuales 21596 Obligatoria 1º curso

 

Créditos ECTS: 6 Dedicación: 150 horas Trimestre: 2º y 3º

 

Departamento: Dpto. de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones
Coordinador: Enric Peig
Profesorado:

Enric Peig, Montserrat Fernández, Anna Carreras, Marc Morenza, Marta Guardiola, Oualid Benkarim
Idioma:

Català
Horario:
Campus: Campus de la Comunicación - Poblenou

 

Presentación de la assignatura

Lógica Digital y Computadores pretende mostrar los principios de las tecnologías empleadas en el desarrollo de las arquitecturas de los computadores. El objetivo principal de la asignatura es que el alumno adquiera un buen nivel de conocimiento del funcionamiento de los computadores, a nivel de hardware.

La primera parte de la asignatura presenta los principios de funcionamiento de los sistemas digitales en general. Se estudian los sistemas binarios de representación de la información, los principios del álgebra de Boole y las técnicas de análisis y diseño de sistemas lógicos combinacionales.

En la segunda parte, se presentan los sistemas lógicos secuenciales, sus elementos básicos, y se plantea una metodología para analizarlos y sintetizarlos. A continuación, se explica el modelo arquitectónico de Von Neumann, en el que están basados ​​la gran parte de sistemas informáticos. Este modelo subdivide un computador en tres subsistemas: procesador, memoria y entrada / salida. En esta asignatura se introduce al alumno en el funcionamiento del procesador, a través del estudio de un procesador simple. Se deja para la asignatura de Arquitectura de Computadores del estudio de un procesador real y los subsistemas de memoria y entrada / salida.

La asignatura tiene una carga considerable de nuevos conceptos para el alumno de primer curso, pero que se irán adquiriendo progresivamente a través de la realización de ejercicios y de prácticas en el laboratorio, de modo que la memorización necesaria es mínima. Por lo tanto , se puede decir que hay que prestar tanta o más atención a los procedimientos como a los nuevos conceptos.
 
 

 

Prerequisitos

Al tratarse de una asignatura de primer curso, no se piden unos conocimientos previos más allá de los adquiridos en el bachillerato.

 

Competencias

Competencias transversalesCompetencias específicas
Instrumentales

1. Capacidad de análisis y síntesis

2. Resolución de problemas

3. razonamiento lógico

4. Organización del tiempo y
planificación

Sistémicas

5. Capacidad para aplicar el conocimiento teórico a la práctica		 1. Conocimiento de los principios básicos de
la electrónica digital

2. Conocimiento del sistema de numeración
binario, y cómo se usa para representar números
naturales, enteros y reales.

3. Operaciones de suma y resta y detección de
desbordamiento con números en binario

4. Conocimiento del álgebra de Boole y la
su aplicación al diseño de sistemas lógicos

5. Simplificación de funciones lógicas
mediante mapas de Veitch - Karnaugh

6. Diseño de sistemas lógicos combinacionales

7. Uso de bloques funcionales combinacionales para
diseñar sistemas más complejos

8. Conocimiento de los dispositivos biestables

9. Diseño de sistemas lógicos secuenciales

10. Uso de bloques funcionales secuenciales para diseñar sistemas más complejos

11. Conocimiento del modelo de Von
Neumann para computadores y las
características principales de sus elementos

12. Comprensión del funcionamiento de un
procesador simple

13. Escritura de programas sencillos en lenguaje ensamblador

14 . Realización de pequeñas modificaciones a
la arquitectura del procesador simple

15. Comprensión del paso de alto nivel a bajo
nivel y las herramientas relacionadas como el mapa
de memoria y la tabla de símbolos

16. Utilización de un simulador para ver el
funcionamiento del procesador

 

Evaluación

Criterios generales de evaluación

Para superar la asignatura hay que demostrar que se han alcanzado con un nivel suficiente las 5 competencias generales y las 16 competencias específicas detalladas en el apartado 4 de este plan docente.

Este logro se podrá demostrar en las 7 prácticas de laboratorio que se realizarán a lo largo del curso, y en las 2 pruebas escritas que se harán al final del primer y del segundo trimestre de la asignatura.

Prácticas:

Las 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. Cada práctica incluirá un estudio previo que debe ser entregado al principio de la sesión para poder participar en la clase de laboratorio.

En el caso de 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 hay que concertar en horas de tutoría antes del período de exámenes del trimestre correspondiente. Para poder optar a la entrevista debe haberse realizado en su momento alguna de las prácticas. No se admitirá a la entrevista recuperar la totalidad de las prácticas.

Para poder superar la asignatura hay que sacar un mínimo de 5 a cada una de las prácticas. Las prácticas no se pueden recuperar en julio.

Pruebas escritas:

Al final de los dos trimestres se hará una prueba escrita parcial, con ejercicios relacionados con las competencias que habrán trabajado durante el trimestre. Para obtener un 5 en las pruebas, hay que demostrar el logro mínimo de cada una de las competencias trabajadas.

Para poder superar la asignatura hay que sacar un mínimo de 5 en los dos parciales. Los dos parciales se pueden recuperar en julio.

Productos escritos:

En las sesiones de seminario se propondrán y recogerán una serie de ejercicios que, al igual que las prácticas tienen carácter de evaluación continuada. El objetivo principal es que el alumno pueda ser consciente del nivel de logro de las competencias.

Estos ejercicios son opcionales (no se necesitan para superar la asignatura) y no son recuperables. Sólo tienen sentido en el momento en que se recogen, durante la sesión de seminario.

Nota Final:

La nota final de la asignatura será la suma de un 60% de la media de los dos parciales, un 30% de la media de las notas de prácticas y un 10% de la nota de los ejercicios de seminario.

En ningún caso se guarda ninguna nota de un curso a otro.

 

 

 Elemento de evaluaciónPesoRecuperable
Pruebas escritas

Parcial 1r trimestre
Parcial 2n trimestre

Hay que sacar un 5 en cada uno de los parciales

60%

Recuperable (Julio)
Pruebas de ejecución

Prácticas

Hay que sacar un 5 en cada una de las 7 prácticas

30% 

No Recuperable 
Pruebas de validación de ejecución

De forma excepcional, se podrá recuperar alguna de las 7 prácticas con una entrevista 

 

Solo habrá una oportunidad de entrevista
Productos escritos

Ejercicios recogidos en las sesiones de seminarios

10% 

No recuperable

 

Contenidos

Bloques de contenido

1. Representación binaria de la información

2. Álgebra de Boole y puertas lógicas

3. Análisis y síntesis de sistemas lógicos combinacionales

4. Análisis y síntesis de sistemas lógicos secuenciales

5. El modelo de Von Neumann para computadores

6. El subsistema procesador



Organización y concreción de los contenidos

Bloque de contenido 1. -Representación binaria de la información

ConceptosProcedimientosActitudes
1. Sistemas de numeración binario y hexadecimal

2. Sistema binario puro y códigos arbitrarios

3. Representación en complemento para números enteros

4. Representación de números reales		 1. Cambios de base entre base 10, 2 y 16

2. Operaciones aritméticas básicas en binario, en los diferentes formatos de representación

3. Construcción de códigos binarios arbitrarios

 

Bloque de contenido 2. -Álgebra de Boole y puertas lógicas

ConceptosProcedimientosActitudes
1. Tablas de verdad

2. Puertas lógicas

3. Postulados y teoremas de Algebra de Boole

4. Formas normales de una función booleana		 1. Simplificación de funciones booleanas con métodos algebraicos

2. Implementación de funciones booleanas con puertas lógicas

 

Bloque de contenido 3. -Análisis y síntesis de sistemas lógicos combinacionales

ConceptosProcedimentosActitudes
1. Diagramas de Veitch-Karnaugh

2. Bloques funcionales: codificadores,
decodificadores, multiplexores, demultiplexores

3. Bloques aritméticos: sumadores, comparadores		 1. Minimización de funciones lógicas con los diagramas de VK

2. Análisis del comportamiento de sistemas combinacionales

3. Diseño de sistemas combinacionales simples

1. Claridad y pulcritud en la realización de las prácticas

Bloque de contenido 4. - Análisis y síntesis de sistemas lógicos secuenciales

ConceptosProcedimentosActitudes
1. Biestables RS, JK, D y T. Comportamiento y tablas de excitación

2. Sincronía por nivel y por flanco

3. Bloques funcionales: registros y contadores

4. Diagramas de estados para modelar el comportamiento de los sistemas secuenciales		 1. Análisis del comportamiento de sistemas secuenciales: cronogramas

2. Diseño de sistemas secuenciales simples

3. Metodologías de Moore y de Mealy para sistemas secuenciales

 

Bloque de contenido 5. - El modelo de Von Neumann para computadores

ConceptosProcedimentosActitudes
1. El modelo de Von Neumann

2. Subsistemas procesador, memoria, entrada / salida

3. Estructura jerárquica de los computadores: los niveles principales

 

 
Bloque de contenido 6. - El subsistema procesador

ConceptosProcedimientosActitudes
1. Unidad de proceso y unidad de control

2. lenguaje ensamblador

3. Herramientas para la realización de programas en lenguaje máquina		 1. Escritura de programas sencillos en lenguaje ensamblador

2. Paso de código de alto nivel a baixnivell

3. Análisis del funcionamiento de un procesador

4. Pequeñas modificaciones en la arquitectura de un procesador

1. Claridad y pulcritud en la realización de las prácticas

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Metodología

Objetivos de aprendizaje

En esta asignatura se pretende que los alumnos sean capaces de analizar el funcionamiento de los sistemas lógicos combinacionales y secuenciales, así como diseñar sistemas simples, ya sea siguiendo procedimientos formales o con métodos más intuitivos y creativos. Todo ello debe permitir a los alumnos entender las bases de funcionamiento de los computadores, y como estos son capaces de ejecutar el código que se les suministra a través de los programas.

Para poder realizar estos procesos de análisis y diseño de sistemas lógicos, es imprescindible dominar los métodos de representación binaria de los números y los principios del álgebra de Boole, que es la que permite modelar matemáticamente el funcionamiento de los sistemas lógicos.

Otro gran objetivo es que conozcan los principios de funcionamiento de los ordenadores y cómo éstos son capaces de ejecutar el código que se les suministra a través de los programas. Esto implica por un lado ampliar el conocimiento sobre los sistemas lógicos introducidos en la primera parte, con los sistemas secuenciales, y por otro presentar el modelo arquitectónico que siguen los ordenadores, que permite diseccionar las tareas que realiza el ordenador para bloques funcionales.

Este conocimiento del funcionamiento de los ordenadores se logra tanto desde el punto de vista del análisis como desde la síntesis. Si los alumnos son capaces de diseñar nuevos circuitos o de modificar los que analizan el grado de consecución es mucho más satisfactorio.

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 con un software que permite diseñar circuitos lógicos y comprobar su funcionamiento. El objetivo es doble: por un lado deben servir para entender y consolidar los conceptos teóricos y por el otro sirven como indicadores de evaluación de la consecución de las competencias relacionadas con el diseño de sistemas lógicos.

Organización temporal: sesiones, actividades de aprendizaje y tiempo estimado de dedicación

Las sesiones presenciales en el aula se organizan así:
 
Bloque de contenidosGrupo grandeLaboratorioSeminarios

 Introducción

T1

 

 

1. Representación binária de la información

T1

  

S1

2. Álgebra de Boole y puertas lógicas

T2

 

S1

3. Análisis y síntesis de sistemas lógicos combinacionales

T3 T4 T5 T6 T7

P1 P2 P3

S2 S3

4. Análisis y síntesis de sistemas lógicos secuenciales

T8 T9 T10

P4 P5

S4

5. El modelo de Von Neumann para computadores

T10

    

 6. El subsistema procesador

 T11 T12 T13

P6 P7

 S5 S6

 

Las entregas previstos serán a las siete sesiones de laboratorio ya las seis sesiones de seminario.

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

 

 Actividades en el aulaActividades fuera del aulaEvaluación
TemasGrupo grandeLaboratorioSeminarioPreparación de prácticasEstudio personal y realización de problemasExamen

Introducción

1

 

 

 

  

 

1. Representación binária de la información

1

 

1

 

3

 

2. Álgebra de Boole y puertas lógicas

2

  

1

  

3

  
3. Análisis y síntesis de sistemas lógicos combinacionales
            
     Diagramas de Veitch-Karnaugh 4 2 2   10  
     Bloques funcionales 5 4 2 6 14  

4. Análisis y síntesis de sistemas lógicos secuenciales

5

4

2

6

16

 

5. El modelo de Von Neumann para computadores

1

 

 

 

1

 

6. El subsistema procesador

7

4

4

6

25

  
Evaluación         4 4

Total:

26

14

12

18

76

4

Total:  150

 

Recursos

Fuentes de información para el aprendizaje. Bibliografía básica (soporte papel y electrónico)

• ANGULO USATEGUI, José María: Sistemas digitales y tecnología de computadoras. Ed. Thompson, 2002
• LLORIS, A.; PRIETO, A.: Diseño lógico. Ed. McGraw-Hill, 1996.
• HERMIDA, R.: Fundamentos de computadoras. Madrid: Síntesis, 1998.

Fuentes de información para el aprendizaje. Bibliografía complementaria (soporte papel y electrónico)

• Gajski, D. D.: Principios de diseño digital. Ed. Prentice-Hall, 1997.

Recursos didácticos. Material docente de la asignatura

• Colección de problemas
• Apuntes para el examen