ARQUITECTURA

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NOMBRE DEL CURSO: ARQUITECTURA DE

COMPUTADORES No._ACADÉMICOSDE CRÉDITOS 3

CODIGO 3218 HORAS SEMANALES 6

ÁREA DEL CONOCIMIENTO

CIENCIAS BÁSICAS DE INGENIERÍA REQUISITOS: NINGUNO

COMPONENTE BÁSICO COMPONENTE

LEXIBLE

TIEMPO (en horas) DEL TRABAJO ACADÉMICO DEL ESTUDIANTE Actividad académica

del Estudiante

Trabajo Presencial

Trabajo Independiente

Total (Horas)

Horas 96 48 144

2. PRESENTACION RESUMEN DEL CURSO

En este curso se estudia la arquitectura básica de un computador, tanto desde el punto de vista de hardware (procesador, memoria, entrada/salida), como de software (programación, ensamblador, encadenador, cargador, etc.). Se hace énfasis en la programación de la máquina; el hardware se trata en la medida que sirva de soporte para comprender los aspectos relacionados con el software. Se toma como ejemplo la arquitectura del procesador 8085 de Intel y el sistema operativo Windows. Los objetivos fundamentales del curso son: Describir la arquitectura del 8085 y explicar la interacción entre sus componentes; traducir programas de alto nivel a lenguaje máquina; diseñar y codificar programas medianos en ensamblador; y explicar los procesos de compilación, ensamble, encadenamiento y carga.

Basados en el autoaprendizaje, los estudiantes tomarán la responsabilidad de adquirir conocimiento por su cuenta, mediante la lectura y la promoción de investigaciones y ejercicios propuestos en clase e inclusive talleres planteados por ellos mismos. El docente cumplirá el papel de dosificador del acceso a la información.

3. JUSTIFICACIÓN

La asignatura de Arquitectura de Computadoras ayudará al estudiante a comprender el funcionamiento de los elementos constitutivos de una computadora. Incluye un estudio de la relación hardware-software y se cubren aspectos generales de la arquitectura de computadoras tales como: desempeño, conjunto de instrucciones, CPU's, jerarquías de memorias, dispositivos periféricos y de almacenamiento, así como una revisión de algunos procesadores comerciales y sus principales aplicaciones.

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El estudiante no debe conformarse únicamente con la temática presentada sino que debe haber preocupación por seguir consultando y continuar los hábitos de lectura ya que la rapidez de los cambios que ha caracterizado siempre a la tecnología de computadores continúa sin pausa.

Los conocimientos que adquiera el estudiante en materia de hardware serán las bases para que comience a mantenerse en contacto con la evolución de la tecnología a medida que ésta se va desarrollando, comprendiendo en mejor medida dicha evolución y avance.

4. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA ASIGNATURA

 Conoce y comprende cómo está formado un computador en general, y en particular, las partes principales de una plataforma estándar tipo PC para lograr un entendimiento fácil de la estructura y funcionamiento de las computadoras.

5. COMPETENCIAS GENERALES COMPETENCIAS GENERALES

SABER

INTERPRETATIV A

- Comprensión de las diferentes tecnologías de hardware y sus avances.

- Identificación de los conceptos y herramientas que aportan las tecnologías de hardware en un contexto específico, de acuerdo con los propósitos y necesidades. - Identificación de los componentes básicos de un sistema

de cómputo.

- Comprensión de la aplicabilidad de los computadores en la vida real.

- Análisis detallado en cada unidad propuesta para llegar a una solución adecuada utilizando la investigación principalmente.

ARGUMENTA TIVA

- Saber identificar, acceder y manejar fuentes de información tanto bibliografía como infografía.

- Capacidad para entender el lenguaje que entiende el microprocesador y la microprogramación de hardware. - Explicar las principales características en cuanto a las

nuevas tecnologías en el avance del hardware.

- Expresa los conceptos generados a través de la investigación de la unidad, soportando los conceptos de una forma lógica y sistemática.

- Aplicación de conceptos teóricos actuales en cuanto a las necesidades tecnológicas en cualquier empresa.

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sus demás compañeros.

6. DEFINICION DE UNIDADES TEMATICAS Y ASIGNACIÓN DE TIEMPO DE TRABAJO PRESENCIAL E INDEPENDIENTE DEL ESTUDIANTE POR CADA EJE TEMATICO

No. NOMBRE DE LAS UNIDADES TEMÁTICAS

DEDICACIÓN DEL ESTUDIANTE (horas

semestre) _TOTALEHORAS S TRABAJO

PRESENCIA L

TRABAJO INDEPENDIEN

TE

1 Introducción y niveles de computación 16 8 24 2 Procesador central y estudio de casos 16 8 24

3 La unidad de control y memorias 16 8 24

4 Interrupciones y conexión de datos 16 8 24

5 Lenguaje ensamblador y modelo conceptual 20 10 30

6 Benchmarking 12 6 18

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6. PROGRAMACION SEMANAL DEL CURSO: Esta programación estará sujeta cambios por actividades académicas no programadas en el momento de la elaboración de la presente programación.

Unidad Temátic

a

No.

Sem. CONTENIDOS TEMÁTICOS

ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS PEDAGOGICAS

H. T. P.1 _H.T.I.2

Clase s

Laborato rio y/o practica

Traba jo dirigi

do

Trabajo independie

nte

1

 Historia del computador  Los primeros computadores

 Arquitectura básica del computador  Modelo de Von Newman

 Componentes, características y diseño de los sistemas de computación

Clase dirigida, foro, taller y exposición

4 2 1 4

2

Tipología de Buses  Estructura del bus  Jerarquía de buses  Velocidad

 Buses del sistema: Tipos. ISA, PCI, PCMCIA, AGP  Estructura del bus

4 2 1 2

3 Microprocesador  Generalidades

 Arquitectura y funcionamiento interno del microprocesador

 Unidad de control

 Unidad aritmético-lógica

(5)

3

4

Microcontroladores.

 Procesadores comerciales. Arquitectura CISC y RISC

 Arquitectura de Harvard  Generalidades

 Arquitectura y funcionamiento del microcontrolador, aplicabilidad.

 Tipos de memoria del microcontrolador.

4 2 1 2

5

Memoria principal.  Conceptos

 Tipos de Chips y Módulos de Memoria

 Organización de memoria. Tipos de direccionamiento

 Tiempo de acceso: latencia, tiempo de ciclo, ancho de banda

 La memoria caché

 Arquitecturas de Caché y Métodos de Escritura  Caché de datos e instrucciones, niveles de caché,

mejora de rendimiento  Memorias DIMM, SIMM  Tecnologías de memoria

 Rendimiento de las operaciones de lectura y escritura

 Tipos de fallos

 Jerarquía de la memoria

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6

Memoria secundaria.  Discos Rígidos

 Características Físicas

 Estructura Interna de un Disco Rígido  Organización física de los espacios  Capacidad

 Interfaces para Discos Rígidos

o IDE y E-IDE, Serial ATA, SCSI, USB 2.0, IEEE 1394 (FireWire)

 Distribución Lógica

 Principios de almacenamiento magnético  Sistemas de Almacenamiento óptico

 Unidades Ópticas: CD, DVD, HD-DVD y Blu-Ray Disc

 Funcionamiento de las unidades ópticas  Unidades Zip, Jaz y Rev

 Unidades de memoria USB (Pen Drive)  Unidades de Cinta

 Otros dispositivos de almacenamiento.

 Sistemas de almacenamiento masivo: RAID, Closter, SAN, entre otros

Clase dirigida, foro, taller y

exposición 4 2 1 2

4 7

Puertos de comunicaciones  Puertos y Buses de E/S  Puertos de Entrada y Salida

 USB 1.0; 1.1 y 2.0: El Bus Serie Universal  IEEE 1394: FireWire

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8

La Motherboard  Conceptos

 Partes de una motherboard de última generación (funcionalidad)

 Panel de conectores (funciones) El CMOS Setup

 Qué es y para qué sirve  Cómo ingresar al setup

 CMOS Setup de los BIOS Más Reconocidos

exposición 4 2 1 2

9

Dispositivos de entrada

 Teclado, Mouse, Joystick, Gamepad, Escanner, Tableta digitalizadora, Videocámara digital y web

Fuentes de alimentación. Dispositivos de impresión.

 Tecnologías de Impresoras Plug and Play (enchufar y usar).

Líneas de IRQ (Solicitud de Interrupción).

Multimedia: Video. Audio (Tarjetas de video, tarjetas de sonido)

4 2 1 4

5

10

 Arquitectura de servidores  Sistema operativo y el hardware  Clases de sistemas operativos

 Niveles de los lenguajes: Mapa conceptual  Lenguajes de bajo nivel orientados a problemas

4 2 1 4

11

Funcionamiento Básico de una computadora  El sistema binario

 El sistema hexadecimal

 Conversión Binario-Decimal-Hexadecimal-Octal

exposición 4 2 1 4

12  Puertas lógicas  Algebra de Boole

 Sistemas combinacionales  Ejercicios

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13

 Microprogramación

 Fases de la ejecución de una instrucción  Máquina del sistema convencional  Generalidades

 Conjunto de instrucciones  Llamado a subrutinas  Interrupciones

 Conexión de datos

exposición 4 2 1 2

14

 Programación en Assembler  Simulación del procesador 8086  Ejercicios

 Manejo de errores: Distancia de Hamming  Codificación y compresión

exposición 6 0 0 0

6

15

 Clasificación de Flynn (SISD, MISD, SIMD, MIMD)  Rendimiento de un procesador

 Procesamiento paralelo: Conceptos y tipos  Concurrencia con un procesador

 Multiprocesamiento  Segmentación.

exposición 4 2 1 4

16

 Definiciones de rendimiento

 Métricas de rendimiento del computador: Procesador. Memoria. Buses

 Variables y leyes operacionales  Programas de evaluación  Examen final

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7. EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE

UNIDAD TEMÁTICA ESTRATEGIA DE_EVALUACIÓN PORCENTAJE (%) 1 Introducción y niveles de

computación Primer 50%: Taller  Trabajo  Exposición

práctica  Parcial

 15  15  20  50 2 Procesador central y estudio de

casos

3 La unidad de control y memorias

4 Interrupciones y conexión de

datos Segundo 50% Taller  Trabajo  Exposición

práctica Lab.  Examen final

 10  10  30  50 5 Lenguaje ensamblador y modelo

conceptual 6 Benchmarking

8. BIBLIOGRAFÍA

a. Bibliografía Básica:

 HENNESSY, Jhon y PATTERSON, David. Computer Organization and Design. The Hardware / Software Interface. Editorial Assistant Summer Block. Canada. 2009  HENNESSY, Jhon y PATTERSON, David. Computer Architecture. A Quantitative

Approach. Fourth Edition. Editorial Assistant Kimberlee Honjo. United States of America. 2007

 MARTÍNEZ, Manuel Ujaldón. Arquitectura del PC. Editorial Ciencia-3, S.L. Madrid. 2006  TOCCI, Ronald y WIDMER Neal. Sistemas Digitales. Principios y Aplicaciones. Octava

Edición. Prentice Hall. México. 2003

 Tanenbaum, Andrew S. Organización de computadoras, un enfoque estructurado. Pearson Educación. Cuarta Edición, México. 2000 ISBN:970-17-03995.

 Martínez, Garza Jaime. Organización y arquitectura de computadores. Pearson Educación. Prentice Hall, Mexico. 2000.

 Stallings, William. Organización y Arquitectura de Computadores. 5ª Edición. Prentice Hall. Madrid. 2000

 Gorsline, Computer Organization, Hardware & Software Computer System Architecture. MANO, M. Prentice Hall, 1993

 Stone, Harold. Introduction to computer organization and data structures. McGraw-Hill. New York. 1972

 Hennessy, Jhon. Arquitectura de computadores. McGraw-Hill. Madrid.1993

 Hwang, Kai. Arquitectura de computadoras y procesamiento en paralelo. McGraw-Hill. Madrid. 1988

 Michael Torne. Computer organization an assembly language programming

 Hennessy, J.L. Arquitectura de computadores: Una aproximación cuantitativa. McGraw-Hill. 1992

b. Bibliografía Complementaria:

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 Ibarra Mayorga, Martín Francisco. Evolución de las arquitecturas de las

computadoras. Argentina: El Cid Editor | apuntes, 2009. http://site.ebrary.com/lib/ bibliojdcsp/Doc?id=10316229&ppg=1

 Novo, Pío. Lógica digital y microprogramable. España: Marcombo, 2008. http://site.ebrary.com/lib/bibliojdcsp/Doc?id=10212462&ppg=1

OBSERVACIONES

La forma de evaluación y porcentaje se pactó con los estudiantes.

 La asignatura de Arquitectura de Computadores, es teórico práctica, con una intensidad horaria de 96 horas presenciales y 48 de trabajo independiente. El estudiante puede acumular hasta 18 fallas, de ahí en adelante se pierde la asignatura.

 Los trabajos, talleres, consultas y exposiciones deben presentarse en la fecha que se fijan.

ARQUITECTURA

OBSERVACIONES

La forma de evaluación y porcentaje se pactó con los estudiantes.

DILIGENCIADO POR:

ALEXANDER BARINAS LÓPEZ