CÁTEDRA
ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
RESPONSABLE DE LA CÁTEDRA
Ing. Gerardo Román Leskiw
CARRERA
INGENIERÍA EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN
CARACTERÍSTICAS DE LA ASIGNATURA
PLAN DE ESTUDIOS 2008
ORDENANZA CSU. Nº 1150
X
X
1º 4 OBLIGATORIA
ELECTIVA ANUAL
PRIMER CUATRIMESTRE SEGUNDO CUATRIMESTRE NIVEL / AÑO
HORAS CÁTEDRA SEMANALES
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
- Aplicar los aspectos centrales que hacen a la tecnología de la computación y conceptos sobre hardware, plataformas y arquitecturas, para abordar las cuestiones vinculadas al procesamiento y a las comunicaciones.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Sistemas numéricos de distintas bases. Circuitos lógicos y digitales básicos. Códigos y representaciones.
- Tecnología: memorias, almacenamientos auxiliares, dispositivos de entrada y salida.
Arquitectura: unidades estructurales básicas, UCP, memorias, UAL, controladores, buses, relojes, interfaz de E/S, concepto de microcódigo, plataformas CISC y RISC, principios de programación en lenguaje de base. Nociones sobre sistemas operativos.
CONTENIDOS
CONTENIDOS SINTÉTICOS UNIDAD TEMATICA I
- Representación de Datos: Conceptos y utilización de distintos sistemas numéricos (decimal, octal, hexadecimal y binario).
UNIDAD TEMATICA II
- Circuitos lógicos: Metodologías de simplificación y representación de circuitos óptimos a través de compuertas lógicas.
UNIDAD TEMATICA III
- Circuitos digitales: Descripción y empleo de circuitos secuenciales y combinacionales. Tipos y estructura básicas de memoria RAM y ROM.
UNIDAD TEMATICA IV
- Estructura de la computadora: Descripción de la arquitectura de la computadora.
UNIDAD TEMATICA V
- Estructura del procesador: Descripción de la arquitectura del procesador. Lenguaje ensamblador.
UNIDAD TEMATICA VI
- Interfaz básica de entrada y salida: Descripción, funcionamiento y tipo de interrupciones para la interfaz de entrada y salida.
UNIDAD TEMATICA VII
- Plataforma RISC y CISC: Descripción y arquitectura RISC y CISC. Conceptos elementales de sistemas operativos
CONTENIDOS ANALÍTICOS
UNIDAD TEMÁTICA I:
CONTENIDOS: Representación de Datos. Introducción. Definiciones. Cantidad numérica. Los sistemas numéricos de notación posicional. El sistema numérico decimal. Otros sistemas.
El sistema numérico binario (bit, nibble, byte, word).
Métodos de conversión.
Complemento con respecto a la base y a la base menos uno.
Representación en punto flotante de números reales en alto nivel (punto flotante del IEEE).Paridad Sistema de codificación. Conceptos. Código ASCII. Otros. Indicadores de estados SZVC (flags), en la operación con números.
TIEMPO ASIGNADO: 4 semanas. 16 horas.
OBJETIVOS DE LA UT: Mostrar cómo se representan en forma binaria los diversos tipos de datos que se encuentran en las computadoras digitales, en los registros de la computadora. Se enfatiza la representación de los números que se emplean en operaciones aritméticas y en la codificación binaria de símbolos usados en el procesamiento de datos.
UNIDAD TEMÁTICA II:
CONTENIDOS: Circuitos Lógicos. Introducción. Álgebra de contactos. Principio de dualidad.
Diagrama temporal de una función lógica. Tabla de Verdad.
Formas canónicas. Expresión mínima en: Suma de Productos y Producto de Sumas.
Equivalencia entre funciones lógicas. Funciones complementaria.
Diagrama de Karnaugh. Estructura del diagrama. Simplificación de expresiones con diagrama de Karnaugh.
Compuertas lógicas: OR, AND, Inversor, XOR, NOR, NAND y XNOR.
TIEMPO ASIGNADO: 4 semanas. 16 horas.
OBJETIVOS DE LA UT: Introduce los conocimientos básicos necesarios para el diseño de sistemas digitales construidos con base en compuertas y flip-flops discretos. Cubre el álgebra booleana, los circuitos combinatorios secuenciales. Proporciona los antecedentes necesarios para comprender los circuitos digitales que se van a presentar.
UNIDAD TEMÁTICA III:
CONTENIDOS: Circuitos digitales. Descripción de los circuitos combinacionales de base. Empleo de los circuitos combinacionales. Sumador. Multiplexores, demultiplexores.
Decodificador, codificador. Memoria ROM. Tipos de ROM.
Descripción de los circuitos secuenciales. Empleo de los circuitos secuenciales. Flip-Flops.
Contadores. Registros.
Tipos y estructura básica de una RAM.
TIEMPO ASIGNADO: 5 semanas. 20 horas
OBJETIVOS DE LA UT: Interpretar en detalle la operación lógica de los componentes digitales, estándares más comunes. Distinguir a estos dispositivos digitales como bloques de construcción para el diseño de circuitos más grandes, en las unidades siguientes.
UNIDAD TEMÁTICA IV:
CONTENIDOS: Estructura del computador. Descripción de los componentes de un sistema.
Interfaz de entrada y salida. Almacenamientos auxiliares. Jerarquía de memoria. Concepto de palabra (word) y su relación con la memoria. Gestión de memoria. Almacenamiento en la memoria, y unidades de medidas. Velocidad de transmisión. Transferencia de un operando. Formato de una instrucción. Ciclo de una instrucción. Modos de direccionamiento.
TIEMPO ASIGNADO: 5 semanas. 20 horas.
OBJETIVOS DE LA UT: Interpretar el funcionamiento del computador relacionado hardware/software; fundamentar los principios tecnológicos de las distintas estructuras.
UNIDAD TEMÁTICA V:
CONTENIDOS: Estructura del procesador: Unidad de ejecución. Unidad de interfaz del bus.
Registros internos. Registro de banderas. Unidad aritmético-lógica. Reloj.
Memoria: Tipos y ejemplo de arquitectura típica.
Aspecto básico de la programación en ensamblador: Segmentos y desplazamientos, estructura de un programa, Direccionamientos.
Instrucciones.
Interrupciones.
Ensamblar, enlazar y ejecución de programas. Concepto de microcódigo.
TIEMPO ASIGNADO: 7 semanas. 28 horas.
OBJETIVOS DE LA UT: Distinguir los bloques de un procesador para favorecer la demostración de su funcionamiento. Programación de los manejadores de hardware y la programación de sistemas básicos utilizando el lenguaje ensamblador.
UNIDAD TEMÁTICA VI:
CONTENIDOS: Interfaz básica de entradas y salidas. Introducción a la interfaz E/S. Formas de realizar la fase de transferencia de E/S. Principio de funcionamiento de cada uno. Tipos de interrupciones. Aplicaciones.
TIEMPO ASIGNADO: 2 semanas. 8 horas.
OBJETIVOS DE LA UT: Interpretar la técnica que usan las computadoras para comunicarse con dispositivos de E / S. Se presentan unidades de interfaces para mostrar cómo interactúa el procesador con los periféricos externos.
UNIDAD TEMÁTICA VII:
CONTENIDOS: Plataformas CISC Y RISC. Introducción. Conceptos fundamentales. Análisis comparativo de sus propiedades. Conceptos elementales de sistemas operativos. Funciones.
Servicios. Tipos. Aplicaciones. Compiladores, y programa interprete. Ventajas comparativas de la compilación y la interpretación.
TIEMPO ASIGNADO: 2 semanas. 8 horas
OBJETIVOS DE LA UT: Conocer las principales características de la arquitectura Cisc Risc. Tener una visión general de las funciones y características de un sistema operativo.
BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA
TITULO AUTOR EDITORIAL AÑO DE
EDICIÓN/ISBN
EJEMPLARES DISPONIBLES Organización y arquitectura de
Computadoras. William Stallings PEARSON 13:978-84-9866-082-3
2007 0
Microcontroladores INTEL Barry B. Brey PEARSON
13:978-970-26-0804-2 2006
0
Organización de Computadoras
Andrew S.
Tanenbaum
PEARSON 13:978-970-17-0399-1 2000
0
Lenguaje Ensamblador y Programación para PC IBM y
Compatibles
Peter Abel
PRENTICE HALL
968-880-708-7
7
Técnicas Digitales con Circuitos Integrados
M.C. Ginzburg 950-43-5514-5
9
Introducción General a la
Informática M.C. Ginzburg
950-43-7252-5 1996
0
Algebra de Boole Aplicada a Circuitos de Computación
M.C. Ginzburg 950-43-6623-5
1995
8
Lenguaje Ensamblador para Microcomputadoras IBM
J. Ferry Godfrey PRENTICE HALL
968-880-204-2
6
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
Apuntes elaborados por la cátedra que se encuentran en la página de la materia.
FORMACIÓN PRÁCTICA
FORMACIÓN EXPERIMENTAL: 0 horas
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE INGENIERÍA: 28 horas ACTIVIDADES DE PROYECTO Y DISEÑO: 0 horas
ARTICULACIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS
ASIGNATURAS CON QUE SE VINCULA
- Articulación horizontal con Matemática Discreta, Algoritmos y Estructuras de Datos, Física I e Ingles I.
La relación con materias de otras áreas, como ser “Matemática discreta” o “Algoritmos y Estructuras de Datos” perteneciente al área Programación. En esta primera es importante la articulación y el concepto de la lógica matemática y proposicional, el Algebra de Boole para con circuitos digitales. Con respecto a la segunda es importante la coordinación en función de algunos temarios: Por ejemplo el concepto de Pila, ya que se desarrolla en lenguajes ensambladores.
Son ejemplos de conceptos de velocidad, electromagnetismo, etc. y el uso continuo de terminología referencial en ingles, otras de las articulaciones con respecto a las materias Física I e Ingles I.
De esta manera se aprecia una articulación horizontal con Matemática Discreta, Algoritmos y Estructuras de Datos, Física I e Ingles I.
- Articulación vertical con Sistemas Operativo, Comunicaciones y Redes de Información.
En “Sistemas Operativos”, en su unidad temática Gestión de Memoria se requiere saber de la arquitectura y tecnología de la memoria, en la unidad temática Gestión de Entrada /Salida:
Técnicas de “Polling” e Interrupciones, se requiere saber la arquitectura de la interfaz de E/S y la tecnología de dispositivos de entrada y salida.
Si observamos la materia “Comunicaciones”, podemos apreciar que tiene una unidad temática “Señales. Características de la transmisión Analógica y Digital”, que se relaciona con circuito lógicos y digitales básicos. Asimismo las unidades temáticas “Medidas de la velocidad “, “Modulación y Multiplexacion“ y “Tipos de transmisión” ; son temas a desarrollar en función a conceptos bases adquiridos en la materia mencionada.
En la materia “Redes de Información”, las unidades temáticas como ser “La capa de enlace”, “La capa de transporte”,etc. ,son desarrollados en función que se parte del concepto de la “Capa Física”, justamente temas desarrollados en la materia de Comunicaciones en la cual los conceptos bases hicieron hincapié justamente en la materia Arquitectura de Computadoras.
De acuerdo a lo detallado se aprecia una articulación vertical con Sistemas Operativo, Comunicaciones y Redes de Información.
CORRELATIVAS PARA CURSAR CURSADAS
Ninguna APROBADAS Ninguna
CORRELATIVAS PARA RENDIR EXAMEN FINAL
APROBADAS Ninguna
CARACTERÍSTICAS DE LA ACTIVIDAD CURRICULAR
DESCRIPCIÓN
Dictado de clases teóricas y realización de practicas en aula tradicional.
- Las clases teóricas se desarrollara de manera expositiva y siempre deberá cerrar los conceptos con contenidos práctico, para permitir vincular y estrechar la relación teórico - práctico.
- Las clases prácticas serán participativas, individual o grupal sobre trabajos prácticos en aulas convencionales.
- Los trabajos prácticos en laboratorio se toman como base sobre dos ejes temáticos:
1. Descripción y características de la arquitectura de la computadora.
2. Programación base en lenguaje ensamblador.
- Los alumnos acceden al uso del laboratorio para elaborar sus prácticas, con el acompañamiento del docente durante el horario de clase.
- Los alumnos acceden al uso de los laboratorios habilitados por la facultad para llevar adelante sus prácticas en diversos horarios semanales disponibles a tal fin.
- El software para lenguaje ensamblador se halla disponible en la pagina WEB de la cátedra, de forma que los alumnos puedan acceder al mismo e instalarlo en sus propios equipos.
- La cátedra dispone de un reglamento interno, el cual se adjunta en la primera practica al comienzo del año electivo.
MODALIDAD DE LA ENSEÑANZA Estrategias metodológicas
Las 4 horas semanales que tiene asignadas se distribuyen de la siguiente manera:
- Clases teóricas: 1 Hora y media para exposición de los temas, con el uso de pizarrón.
- Clases prácticas: 1 Hora y media para ejercitación y desarrollo de los trabajos prácticos, a cargo del auxiliar.
- Clases de laboratorio: desarrollo de las prácticas de laboratorios con apoyo del auxiliar o el profesor en horario de clase.
El perfil de nuestro Ingeniero Tecnológico es:
“ Un Profesional creativo, con capacidad para usar su razón con espíritu critico respecto a la realidad de nuestro país”
Teniendo en cuenta el perfil de profesional definido como objetivo, es que se entiende que el proceso de enseñanza y aprendizaje debe encararse de manera de lograr que:
- a) El alumno aprenda a estudiar, a pensar, a analizar y resolver los problemas que presenta la realidad.
- b) El alumno, como persona y ser humano integrante de una comunidad que pretende desarrollarse en lo más diversos aspectos, debe desarrollar una personalidad sensible y atenta a los problemas de su entorno.
Para el primer objetivo hay que poner énfasis en la adquisición, por parte del alumno, de métodos de análisis y resolución por sobre la mera acumulación de conocimientos, pero teniendo en claro que estos últimos deben ser dados como imprescindibles herramientas que permitan llegar a la/s solución/es de los problemas que planteen.
El otro aspecto formativo requiere la posibilidad de que la Universidad permita al alumno un verdadero contacto con la problemática socio-económica-política, a través de una acción clara que posibilite el análisis de la misma. Esto es lo que debe implementar en coordinación con las restantes materias de áreas, desde el punto de vista curricular, como asimismo mediante tareas de extensión.
Conclusión: El alumno frente a un problema debe lograr la capacidad de desarrollar: Comprensión, Análisis, Diagnóstico, pensar soluciones alternativas y optar por la más conveniente. Como se especifico en punto anterior, debe ser sensible y atento a los problemas de su entorno.
La adquisición de conocimiento no deberá ser solamente un volcado masivo de información. El alumno deberá relacionar cada contenido temático con su aplicación en la vida real con ejemplos prácticos. De esta manera va haber un correlato de lo aprendido con lo comprendido, siendo esto la verdadera herramienta para optar por una mejor solución. Finalmente es primordial la coordinación con las otras materias del área como así también la realización de visitas a empresas y/o centros de cómputos, para poder analizar el entorno y la realidad laboral.
Estrategias de enseñanza
- Clases teóricas: la clase expositiva, con el enriquecimiento de debates sobre casos reales.
- Clases prácticas: se completa el estudio de casos y se realizan resolución de ejercicios sobre guías especialmente diseñadas, con el nivel de complejidad creciente, disponibles anticipadamente en la semana.
EVALUACIÓN
La metodología de evaluación no solo debe contemplar la cantidad de conocimientos adquiridos, sino también la forma en que fueron asimilados, procesados y usados en la práctica, como así también la participación, responsabilidad y actitud que el alumno manifiesta.
Es necesario diagnosticar los conocimientos de los alumnos, y controlar la metodología empleada, esto es, velocidad en que la información es brindada y asimilada, autoevaluar la propia capacidad pedagógica al ser motor de los incentivos que provoque en el alumnado, siendo este un proceso de retroalimentación de la metodología propuesta.
De lo dicho se desprende que la evaluación debe ser continua en lo que hace a un seguimiento del proceso de asimilación de los conocimientos adquiridos. Esto es una instancia adicional a la evaluación prevista en la reglamentación vigente de la Facultad Regional.
Obviamente, la puesta en práctica de este sistema requiere del uso intensivo del tiempo establecido para el dictado de clases dentro del ciclo previsto.
¾ Procedimientos:
• Trabajos Prácticos y colaboración en clase:
- Desarrollo de trabajos prácticos de las diversas unidades temáticas. Participación y resolución en clase de ejercicios propuesto por el alumnado o en defecto por el docente.
• Trabajos y desarrollos en el laboratorio:
- Análisis y desarrollo en lenguaje ensamblador.
• Exámenes parciales escritos.
- Dos parciales con dos recuperatorios respectivo para cada uno, mas la fecha flotante como lo establece la reglamentación vigente de la Facultad Regional La Plata.
• Diagnóstico y auto evaluación:
- Realización periódica de breves y concisas preguntas conceptuales por escrito de los temarios desarrollados en teoría. El objetivo a seguir es el seguimiento del proceso de asimilación de los conocimientos adquiridos y así poder realizar la auto evaluación.
¾ Evaluación Final
• Escrita
- Evaluación escrita de los contenidos prácticos y teóricos.
ESTRUCTURA DE LA CÁTEDRA
RESPONSABLE DE CÁTEDRA:
Ing. Gerardo Román Leskiw – Profesor Asociado
ESTRUCTURA DOCENTE PROFESOR/ES:
- Ing. Alberto Omar Spinsanti – Profesor Adjunto - Ing. Juan Carlos Etcheberry - Profesor Adjunto
AUXILIAR/ES DOCENTE/S:
- Ing. Hugo Mazzeo – JTP
- Ing. Jorge Rojas, Ayudante Diplomado - Ing. Luis Rodríguez, Ayudante Diplomado - Ing. Marcelo Giussepin - Ayudante Diplomado NÚMERO DE COMISIONES: 7 (siete)
NÚMERO DE ALUMNOS POR COMISIÓN
La asignatura se desarrolla de acuerdo al diseño curricular en forma anual, con un número promedio estimado en los últimos años de aproximadamente 75 alumnos.
Comisión Promedio últimos 6 años Año 2010
47 56 71
48 83 84
50 83 91
51 75 74
52 80 78
61 71 56
62 75 62
PARA ACTIVIDADES TEÓRICAS:
Para las clases de presentación teórica se agrupan en comisiones-aulas de
PARA ACTIVIDADES PRÁCTICAS:
Para las clases de presentación practica se agrupan en comisiones-aulas de aproximadamente 70 alumnos.
PROBLEMAS DE EJERCITACIÓN:
PROBLEMAS DE INGENIERÍA: No corresponde
FORMACIÓN EXPERIMENTAL: 70 alumnos promedio.
Modalidad de dictado: clases prácticas, clases de laboratorios donde se conforman grupos, de manera que no se trabaje con más de 2/3 alumnos por máquina, en distintos turnos.
DE PROYECTO Y DISEÑO: No corresponde
CRONOGRAMA
UNIDAD Y /O TEMA ACTIVIDADES TIEMPO
1-Presentación de la materia. Docentes.
Bibliografía. Evaluación. Trabajos prácticos.
Introducción a la representación de datos.
Clases expositivas. ½ semana
Sistemas numéricos. Conversiones. Reglas prácticas.
Clase expositiva ½ semana
Complemento a la base y a la base menos uno Operaciones aritméticas. Signo y modulo.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Números reales. Representación en punto
flotante.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Códigos. Indicadores de estados (SZVC).
Capacidad de representación.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana 2-Circuitos lógicos. Operaciones Lógicas.
Lógica de Compuertas. Principio de dualidad.
Diagrama temporal. Tabla de Verdad.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Formas canónicas de una función. Expresiones
mínimas en Suma de Producto y Producto de Suma.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Equivalencia entre funciones. Funciones
Complementarias. Compuertas.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Diagrama de Karnaugh. Simplificaciones de
funciones utilizando el diagrama de Karnaugh
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana 3- Circuitos Digitales. Circuito combinacional.
Multiplexor. De multiplexor.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Decodificador. Codificador. Memoria no
Volátil (ROM). Clasificación.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Circuitos secuenciales
Flip-Flops.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Contadores sincrónicos. Registros de
entrada y salida.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Registros de transferencia de datos. Memoria
Volátil (RWM). Clasificación.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana
CONSULTAS Y 1º PARCIAL 1 semana
4- Estructura de un sistema. Diferentes estructuras. Palabra (word), su relación con la memoria. Mapa de Memoria.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Almacenamiento. Unidades de medidas.
Unidad de velocidad. Gestión de memoria.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana
Primer Rec. Del 1° Parcial ½ semana
Transferencia de datos en un sistema. Formato de una instrucción. Ciclo de una instrucción.
Clase expositiva y problemas
½ y ½ semana Modos de direccionamiento que no especifican
la dirección del operando. Modo inmediato.
Modo por registro.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Modos de direccionamiento que hacen referen-
cia a la dirección del operando. Modo directo.
Modo indirecto.
Clase expositiva y problemas
½ y ½ semana
Segundo Rec. Del 1° Parcial ½ semana
5-Estructura del procesador. Unidad de ejecu-
ción. Unidad de Interfaz del Bus. Registros. Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana
Instrucciones.
Direccionamientos.
Clase expositiva y problemas 1 y 1 semana Transferencia de control del procesador:
Instrucciones de salto condicional e Incondicional. Subrutina. Interrupción.
Clase expositiva y problemas 1 y 1 semana Concepto de microcódigo
Memorias. Clase expositiva y problemas 1 y 1 semana
6- Introducción a la interfaz entrada y salida.
Forma de realizar la transferencia de E/ S.
Principio de funcionamiento de cada una.
Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana Laboratorio de Arquitectura de Computadoras Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana 7- Arquitectura CISC - RISC. Propiedades.
Características. Conceptos Básicos de Siste- mas Operativos.
Clase expositiva. ½ y ½ semana
Laboratorio de Lenguaje Ensamblador. Clase expositiva y problemas ½ y ½ semana
CONSULTA Y 2º PARCIAL 1 semana
Clases expositivas: 15 semanas Problemas: 14 semanas
Consultas: 1 semana Parciales: 2 semanas
