|
Objectius
|
|
|
Conèixer l'estructura intrínseca i el funcionament bàsic d'un computador a partir de les seves unitats funcionals: El processador i els seus components, el sistema de memòria, el sistema d'E/S, i els busos. Entendre com s'executa una instrucció analitzant pas a pas les fases d'execució i tot el maquinari que hi intervé.
Assolir els coneixements necessaris d'electrònica i de sistemes digitals, assumint-ne els fonaments per a la seva anàlisi i el seu disseny a partir d'unes especificacions concretes i de l'ús de les expressions matemàtiques que en descriuen el funcionament.
Entendre les bases de l'arquitectura i el control dels elements d'un computador digital, així com els mecanismes de transferència de la informació.
Obtenir coneixements generals de llenguatge assemblador, per poder programar amb qualsevol llenguatge assemblador. Comprendre la seva relació amb el llenguatge màquina, així com els processos d'assemblatge, muntatge i execució d'un programa.
Obtenir una visió general del funcionament dels dispositius d'E/S i perifèrics i dels seus mecanismes de control, així com de l'organització jeràrquica del sistema de memòria d'un computador. Ser capaços de realitzar una anàlisi del disseny d'una CPU determinada segons els models bàsics d'arquitectures de Von Neumann i de Harvard. |
|
|
|
|
|
|
Contingut (Programa)
|
|
|
BLOC I. Computadors i Informació. Conceptes bàsics (8h)
Tema 1 (2h)
Introducció i definicions bàsiques
Arquitectures de computadors
Dispositius electrònics
Representació de la Informació
Tema 2 (6h)
Algebra de Boole. Simplificació de Funcions
BLOC II. Sistemes Digitals (26h)
Tema 3 (4h)
Representacions de valors numèrics
Aritmètica binària
Altres codificacions. Codificació alfanumèrica
Representació de les dades a nivell de màquina
Tema 4 (9h) Sistemes combinacionals
Senyals digitals
Anàlisi de circuits combinacionals
Síntesi de circuits combinacionals
Blocs combinacionals standard:
Portes lògiques, comparadors, sumadors, decodificadors, codificadors, conversors de codi, multiplexors, demultiplexors
Implementació de funcions utilitzant blocs combinacionals
Tema 5 (9h). Sistemes seqüencials
Conceptes
Cèl·lula bàsica de memorització, bàscules biestables Tipus
Tipus de sistemes seqüencials: màquines de Mealy i de Moore.
Anàlisi i síntesi de sistemes seqüencials
Comptadors
Registres
Memòries
Disseny de sistemes seqüencials amb blocs.
Tema 6 (4h)
Lògica programable
ROMs
PLDs
Circuits VLSI
BLOC III. Disseny de computadors (20h)
Tema 7 (6h)
Disseny d'un computador senzill
Presentació del computador senzill: Especificació d'instruccions i organització de la màquina.
Disseny de la unitat de procés. Especificar registres i ALU
Disseny de la unitat de control. Fases d'execució d'una instrucció
Tema 8 (14h)
Disseny de CPU's senzilles.
Unitat de control: implementació cablejada i microprogramada
Modificacions a la MS.
Introducció a CPU's segmentades (pipelines)
Introducció al paral·lelisme (SIMD, MIMD,...)
Arquitectura de CPU's comercials: z80, 386, VAX-11, Pentium, PowerPC,MIPS
BLOC IV. Llenguatge màquina i assemblador (22h)
Tema 9 (18h)
Tipus d'instruccions i tipus de dades
Programació amb llenguatge assemblador/màquina
Formats d'instrucció
Modes d'adreçament
Mecanismes per cridar i tornar d'una subrutina
E/S i interrupcions
Tema 10 (4h)
El programa assemblador
El procés de muntar i executar
BLOC V. Interficies i comunicacions (6h)
Tema 11 (4h)
Fonaments de la E/S: Controladors, buffers, interrupcions, sincronització.
Estructures d'interrupció: vectors i priorització.
Busos: protocols, arbitratges, DMA (direct-memory acces)
Tema 12 (2h)
Altres processadors
Introducció a xarxes i suport multimedia
|
|
|
|
|
Bibliografia
|
|
|
J.M. ANGULO, J.GARCIA. Sistemas Digitales y Tecnología de Computadores. Paraninfo, 2002
J.M. ANGULO, J. GARCIA, I. ANGULO. Fundamentos y Estructura de Computadores. Thompson, 2003
D. PATTERSON, J.L. HENESSY. Organización y Diseño de Computadores. Mc Graw-Hill, 1995 (i posteriors)
VALERO GARCIA, MIGUEL. AYGUADE, EDUARD i Altres. La Máquina Sencilla: Introducción a la Arquitectura Básica de un computador. Publicació docent del Dept. d'Arquitectura de Computadors, 2001.
PEDRO DE MIGUEL. Fundamentos de los Computadores. Edit.Paraninfo, 1992
D.V. HALL. Microprocessors and Interfacing. Ed. Mc Graw-Hill, 2001
|
|
|
|
|
Mètodes docents
|
|
|
Classes de teoria : 3 hores setmanals durant tot el curs
Classes de problemes: 1 hora/quinzena durant tot el curs
Classe de pràctiques: 2 hores/set. durant 22 setmanes distribuides al llarg de tot el curs
|
|
|
|
|
Tipus d'exàmens i avaluacions
|
|
|
Comprovació del nivell adquirit mitjançant els exercicis dels quals es proporciona enunciat i solució. Avaluació de les pràctiques tenint en compte la realització en el laboratori i l'informe. La realització de les pràctiques és indispensable per a la realització de l'avaluació.
Examen parcial al final del primer quatrimestre (que permet eliminar matèria en cas de tenir una qualificació igual o superior a 5) i un examen final al acabar el segon quatrimestre dels continguts de tota l'assignatura en cas que no s'hagi eliminat matèria en l'examen del primer quatrimestre.
Els exàmens estan dividits en dues parts. La primera consisteix en una prova de coneixements teòrics (sense poder disposar ni d'apunts ni d'altre material docent) i la segona part serà una prova de tipus pràctic amb problemes. La nota final s'obté ponderant un 80 % la qualificació obtinguda en l'examen i un 20% la nota obtinguda de l'avaluació de les pràctiques. |
|
|
|
|
Informació addicional
|
|
|
Realització de les pràctiques de sistemes digitals, simulacions i programació en assemblador:
Pràctica 0: Instrumentació de Laboratori: Oscil.loscop, entrenador digital, fonts d'alimentació
Pràctica 1: Electrònica discreta i Integrats MSI
Pràctica 2: Disseny de circuits lògics combinacionals
Pràctica 3: Disseny d'un circuït sumador-restador
Pràctica 4: Implementació d'un generador de caràcters amb memòria EPROM
Pràctica 5: Lectura/escriptura d'una memòria RAM
Pràctica 6: Autòmat pel control d'un semàfor d'una cruïlla
Pràctica 7: Simulació de circuïts digitals
Pràctiques 8-11: Plantejament i solució de problemes pràctics relacionats amb el disseny de CPU's
Pràctiques 12-16: Plantejament i solució de problemes pràctics relacionats amb programació en assemblador de MIPS
|
|
|
|
|
|
La bibliografia a la biblioteca