Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2004-05

3105IS0004 COMPUTADORS


Objectius  

  • L'objectiu de l'assignatura és assolir aquest únic objectiu (consistent en tots aquests punts):

    • Proporcionar una visió general del funcionament d’un computador, des del punt de vista hardware.
    • Adquirir els coneixements teòrics i pràctics sobre l'arquitectura i la programació de sistemes basats en microprocessador.
    • Estudiar les alternatives associades a l’arquitectura de computadors que han sorgit al llarg de la història de la computació que han permès l’augment del rendiment d’aquests sistemes així com la evolució tecnològica al llarg d'aquest període.
    • Aprofundir en la relació maquinari / programari, l'anàlisi i el disseny.
    • Aplicar al laboratori els coneixements teòrics adqurits amb la finalitat de poder desenvolupar completament un sistema basat en microprocessador i/o microcomputador, realitzar la programació necessària per a una tasca específica així com la posta en marxa i depuració del mateix.
    • Habituar a l'alumne a la cerca i utilització de les diferents fonts bibliogràfiques i de documentació.
    • Habituar a l'alumne a l'aprovisionament i confecció de les seves pròpies eines de treball.
 
Prerrequisits  

  • Per assolir els objectius de l'assignatura és IMPRESCINDIBLE:

    • Tenir un nivell de lectura en anglès anàlog al de la llengua materna.

    • Disposar del temps suficient per treballar, des del primer dia i de forma regular, en l'assignatura i, sobretot, en les pràctiques.

    • Seguir l'ordre lògic establert en el plà d'estudis de la carrera; això és:

      • Haver assimilat els continguts de les assignatures de primer curs:


        • - Metodología i Tecnología de la Programació.
        - Estructura i Tecnología de Computadors.
        - Matemàtiques.
        - Fonaments Físics de la Informàtica.
        - Introducció a la lògica.
        - Electrònica i Instrumentació.
        - Introducció als Fitxers i les Bases de Dades.

      • Cursar, simultàniament amb computadors, les assignatures de segon curs:


        • - Sistemes Digitals.
        - Introducció a les estructures de dades.
        - Sistemes Operatius.
        - Enginyeria del Software.

        - Sistemes Operatius.
        - Xarxes.
        - Enginyeria de Sistemes i Automàtica.

 
Contingut (Programa)  

  • Tema 1. Revisar els conceptes/temes, explicats en les assignatures de primer curs, fonamentals per iniciar aquesta assignatura. Això permet fixar un punt de partida i a l'hora serveix de repàs.

    • Codis numèrics, conversions. 'Convenis' (codis).
    • Dispositius electrònics digitals. Sistemes combinacionals, seqüencials. Memòries.
    • Funcions de la CPU, màquina senzilla, instruccions, memòria.
    • Arquitectura clàssica (CPU-Bus-memòria-E/S).

    També s'inclouen dins aquest bloc unes sessions introductòries destinades a començar les pràctiques el més aviat possible. Es veuen els conceptes bàsics, des del punt de vista del programador, sense entrar en gaires detalls.

    • Microcontroladors (ex. Fam 51). i51 usr manual.
    • Microcomputadors (arquitectura ix86).
    • Punt de vista 'Usuari-programador' (eines desenvolupament).
    • Guions de pràctiques.

  • Tema 2. En aquest capítol aprofundim en les característiques internes de la C.P.U. Estudiem la seva funcionalitat i ho relacionem amb la seva estructura física. Es descriuen els elements i la relació entre ells; des del nivell d'abstracció més elevat (algorisme) fins al nivell físic (components electrònics).

    • Modes d'adreçament.
    • Joc d'instruccions.
    • Llenguatge assemblador, estructures algorísmiques elementals.
    • Subrutines, pas de paràmetres, recursivitat.
    • CPU estructura interna, camins de dades, registres.

    En aquest capítol (i durant la resta del curs) les arquitectures descrites corresponen a les famílies 'x86' i 'MCS51' de Intel que són les utilitzades en les pràctiques.

  • Tema 3. Aquest apartat és destinat al nivell de sistema. Comencem amb la relació CPU-perifèric descrivint les connexions entre ells i els aspectes relatius a la seva programació. S'estudien els mecanismes bàsics que augmenten les prestacions de les operacions d'entrada/sortida. Relació HW, cicles de bus, connexions sistema.

    • Connexions processador-memòria.
    • Perifèrics, descodificació.
    • Interfícies digitals, PPI-Ports. Polling.
    • Interrupcions HW-SW.
    • Comunicacions, Xarxes.

    Per tal de 'agilitzar' les pràctiques, en aquest punt del curs s'introdueix el llenguatge 'C' com a eina bàsica de programació. Això ens permet codificar algorismes més complexes (en quant a mida) d'una manera més còmoda sense perdre de vista les relacions/implicacions amb el maquinari.

  • Tema 4. Aprofundim en aquelles estratègies destinades a augmentar el rendiment/prestacions dels computadors.

    • Transferències d'accés directe a memòria (DMA).
    • Memòries 'Cache'.
    • Coprocessadors específics.

  • Tema 5. Destinem l'útim apartat del curs a analitzar aquells aspectes de l'arquitectura dels computadors que han aportat un augment significatiu en el rendiment dels sistemes. Cal destacar que aquesta millora no es deu a un avanç 'tecnològic' sinó a unes noves 'estructures' o 'teories'.

    • Segmentació i Súper-segmentació.
    • Processadors Superescalars.
    • SIMD (MMX)
    • RISC.
 
Bibliografia  

  • " Microprocessors and Interfacing, Programming and Hardware. " Douglas V. Hall. Ed. Mc Graw-Hill, 1992.
  • " Organización y Arquitectura de Computadores. " William Stallings. Ed. Prentice-Hall, 1996 / 2001.
  • " Introducción a los Microcontroladores Hw, Sw y Aplicaciones. " José Adolfo González Vazquez. Ed. Mc Graw-Hill, 1992.
  • " Organización y Diseño de Computadores. La interfaz Hw/Sw. " D.V. Patterson,J.L. Henessy. Ed Mc Graw-Hill, 1995.
  • Informació del fabricant (datasheets) i notes d'apliciaió dels diferents dispositius amb els que treballem.
  • Articles de publicacions especialitzades.
 
Mètodes docents  
  • CLASSES DE TEORÍA

    • L'assignatura és anual, amb tres hores de teoría a la setmana. Aquestes classes es fan els dilluns de 15 a 17h i els dijous de 15 a 16h a l'aula I-02 del edifici Politècnica I.

  • CLASSES DE PROBLEMES

    • Es farà una hora de problemes a l'aula cada quinze dies, els dijous de 16 a 17h. Hi ha dos grups de problemes (setmanes A i B).

  • PRÀCTIQUES

    • Al llarg del curs es realitzaran deu pràctiques distriubuïdes en vint sessions. Les sessions es consideren de dues hores al laboratori que cal aprofitar al màxim. Les pràctiques han estat estructurades d'una manera "acumulativa"; això és, en cada pràctica la major part del treball ja està fet en pràctiques anteriors si es re-utilitza codi (la primera no porta feina). Ha d'existir una preparació prèvia i un domini (agilitat) de les eines (les pràctiques superiors a la quarta són inabordables, en el temps establert, si ens 'encallem' al compilar). Tanmateix a partir de la setena es comença a 'gaudir' de debó dels computadors.

    Hi ha cinc grups de pràctiques. A cada grup hi haurà, com a màxim, setze persones agrupades per parelles. La organització dels grups, parelles i horaris quedarà reflexada al apartat de 'PRACTIQUES' de la 'web diària' de l'assignatura.
 
Tipus d'exàmens i avaluacions  
  • AVALUACIÓ DE L'ASSIGNATURA

    • L'assignatura és anual i té dues convocatòries; d'ara endavant 'ordinària' i 'extraordinària'.

    Cal superar totes les pràctiques amb un mínim de 5 punts per aprovar l'assignatura.

    Al llarg del curs s'efectuen tres exàmens que anomenarem 'Febrer', 'Juny' i 'Juliol'. Cadascun d'aquests exàmens constarà de dues parts; una part teòrica (a realitzar sense apunts) i una de problemes (amb la documentació que cadascú porti). La proporció d'aquestes parts és de 40% teoría - 60% problemes.

    La nota de cada convocatòria serà 80% examen - 20% pràctiques.

    Per a la convocatòria 'ordinària' la nota d'examen serà la mitja aritmètica dels exàmens de Febrer i Juny.

    Per a la convocatòria 'extraordinària' la nota d'examen serà la del examen de Juliol.

    L'avaluació de les pràctiques la farà el professor de pràctiques en una entrega/defensa al laboratori la setmana següent a la última sessió destinada a cada pràctica. Durant els períodes d'exàmens (Febrer, Juny i Juliol) hi haurà una sessió 'extra' d'entrega/defensa de pràctiques per aquells que alumnes que no hagin entregat alguna pràctica al llarg del curs.
 
Informació addicional  
  • INFORMACIO ADDICIONAL

    • Per qüestions de comoditat, al llarg del curs, anirà apareixent la informació necessària a la 'web diària' de l'assignatura.

 
Llengua de les classes  
Català