silabo de sistemas digitales y arquitectura de computadoras [is

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE
HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y CIVIL
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE MATEMÁTICA Y FÍSICA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
SILABO DE SISTEMAS DIGITALES Y ARQUITECTURA DE
COMPUTADORAS [IS - 341]
I.
INFORMACIÓN GENERAL
1.
Nombre de la Asignatura
:
2.
3.
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6.
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8.
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10.
11.
12.
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Código del Curso
Requisitos
Semestre
Número de Créditos
Plan de Estudios
Horas Teóricas
Horas de Laboratorio
Facultad
Escuela de Formación Prof.
Ambientes
Docentes
SISTEMAS DIGITALES Y ARQUITECTURA DE
COMPUTADORAS
IS - 341
Sistemas Eléctricos y Electrónicos (IS - 244)
2013 – I
4.0
2005
02 hora
04 horas
Ingeniería de Minas Geología y Civil
Ingeniería de Sistemas
H - 221 (Lunes 09:00 - 11:00 a.m.)
Teoría: Christian Lezama Cuellar
Laboratorio: Christian Lezama Cuellar, Manuel Lagos
II.
SUMILLA
Circuitos combinacionales. Circuitos secuenciales. Circuitos secuenciales en circuito integrado.
Lógica de transferencia entre registros. Memorias: estática y dinámica. Ciclos de
lectura/escritura. Unidad procesadora: unidad aritmética-Lógica; unidad de control.
Microprocesadores. Interfaces en microprocesadores. Programación de microprocesadores.
Evolución de los tipos de arquitecturas de computadoras. Componentes de un computador:
memoria, CPU, I/O, control. Organización de los computadores. Transferencia de información.
Control micro-programado. Arquitecturas especiales.
III.
DESCRIPCIÓN
La asignatura de Sistemas Digitales y Arquitectura de Computadoras es de naturaleza Teórico Práctico y una de las bases para que el alumno desde un comienzo tenga un conocimiento
general de la aplicación práctica del Algebra de Boole, de los circuitos digitales combinacionales
y circuitos secuenciales de forma tal que comprenda el principio del funcionamiento y
aplicaciones de los Circuitos Integrados Digitales de Actualidad, así como los fundamentos
sobre Diseño de Máquinas Secuenciales y Diseño con Microprocesadores.
La asignatura de Sistemas Digitales y Arquitectura de Computadoras está orientada a
proporcionar al alumno los conocimientos fundamentales para que pueda desarrollar sus
habilidades intelectuales y creativas para la concepción de nuevos sistemas y la optimización de
los ya existentes.
Es parte fundamental del curso lograr motivar al alumno en las técnicas modernas del autoestudio, exploración en Internet y el uso de la Informática Aplicada a la Educación.
Por ello una parte del curso está orientada a la captura y simulación de los circuitos digitales
con la ayuda del Computador.
Para soportar esta aplicación de la Informática se ha elegido el programa PROTESUS ISIS, por su
facilidad de aprendizaje, sus posibilidades didácticas y sus aplicaciones, permitiendo con ello
que se tenga un conocimiento general del tratamiento equilibrado de los conceptos
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fundamentales de las técnicas de análisis, diseño y resolución de problemas y los aspectos
prácticos de implantación de Sistemas Reales.
IV.
V.
OBJETIVOS
1.
GENERAL
Contrasta, reconoce, debate y explica los fundamentos científicos y tecnológicos de la
producción, arquitectura y diseño de las máquinas de computo, demostrando confianza en
sus propias capacidades.
2.
ESPECÍFICO
 Enseñar un enfoque independiente de la tecnología, conocido como modelado a nivel
de conmutadores, para lograr un entendimiento fácil por parte de los alumnos de la
estructura y el comportamiento de los circuitos lógicos elementales.
 Mostrar cómo las ideas teóricas y los dispositivos físicos y las metodologías de diseño
se integran para producir un sistema digital útil.
 Capacitar al estudiante los fundamentos del manejo práctico de los circuitos
integrados digitales y su implicancia en el desarrollo y fabricación de computadoras.
 Proporcionar los fundamentos de la teoría de la conmutación y de la lógica digital
necesarios para analizar y diseñar circuitos de lógica combinacional y secuencial, en los
niveles de: conmutador, compuerta, registro y memorias, en base a la enseñanza de:
Introducción a los Diagramas de Máquinas Algorítmicas, Modelo de Máquinas
Secuenciales y del Diseño con Microprocesadores.
 Proporcionar los fundamentos teóricos para la captura y simulación de los circuitos
digitales con ayuda del Computador mediante el uso del programa PROTEUS ISIS.
 Capacitar al estudiante para el análisis, y comprensión de los sistemas componentes de
una computadora, dar al alumno el conocimiento general y los fundamentos para el
entendimiento de la electrónica digital de modo de ser utilizado posteriormente en su
vida profesional en su inter-relación con profesionales de la rama electrónica.
METODOLOGÍA
El profesor hará la presentación e introducción del curso mediante la explicación del Sílabo al
inicio del curso, enfatizando que promoverá la Investigación y el dialogo constante con los
alumnos para ayudar a que fijen y profundicen mejor los conocimientos que vayan
adquiriendo.
En todo momento resaltará la importancia de la necesidad de participación espontánea en el
curso, que no solo debe conocer, sino investigar los diferentes temas tratados.
En el desarrollo de la asignatura se promoverá la participación activa del estudiante utilizando
los métodos: inductivo-deductivo; modo: colectivo explicativo; y técnicas modernas de
Informática aplicadas a la educación, uso de la computadora y de herramientas CAD de
actualidad.
En esencia, la asignatura se desarrollará con los siguientes lineamientos metodológicos:
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1.
ASPECTO TEÓRICO
 El profesor del curso presentará en cada clase, el fundamento teórico de los diferentes
temas y aplicaciones, siguiendo el orden que se señala en el programa analítico de este
Sílabo.
 Además propiciará y estimulará la intervención de los alumnos en clase. Se promoverá
el intenso estudio fuera de las horas de clase haciendo uso del Computador, dejando
temas prácticos para que los alumnos hagan investigación sobre los mismos, en los
diferentes niveles de complejidad requeridos, fomentando en los estudiantes el
desarrollo de habilidades y técnicas a través del planteamiento de problemas y casos
prácticos.
 Los alumnos mediante el uso de las Computadoras, Internet consultas a los libros
mencionados en la Bibliografía, deberán realizar sus investigaciones; así mismo
también deberán usar las fuentes de información que el docente del curso señale, los
mismos que serán publicados en la página Web del curso. Todo esto tiene la finalidad
que los alumnos procedan a resolver sus Trabajos y Prácticas mediante la
investigación, a la vez que profundizan los alcances de los conocimientos adquiridos.
 En caso que los alumnos encuentren dificultad para resolver cualquier problema
relacionado con la asignatura, deberá acudir a realizar la respectiva consulta al
profesor responsable en los horarios de atención establecidos fuera de horas de clase.
 Algunos tópicos del curso podrán ser dados a los alumnos como tarea, ejercicio ó
como lectura complementaria los cuales deberán ser sustentados.
2.
ASPECTO PRÁCTICO
 Todas las prácticas de laboratorio son calificadas y se desarrollarán teniendo como
requisito la presentación de un informe previo.
 Las guías de laboratorios serán publicadas con anticipación en página Web del curso o
por el profesor responsable del laboratorio.
 Todas las prácticas de laboratorio requerirán un análisis dinámico de resultados,
observaciones, conclusiones y desarrollo de cuestionarios. La presentación del informe
escrito respectivo en la siguiente sesión de laboratorio. La inasistencia a la práctica
impide al alumno la presentación del informe correspondiente, siendo calificado en
dicha práctica de laboratorio con la nota de cero (00), si lugar a reclamo.
 El desarrollo de seminarios, talleres y prácticas de laboratorio serán dirigidos.
 Para rendir el examen de aplazados es indispensable aprobar el aspecto práctico.
3.
TRABAJO DE APLICACIÓN
 Los temas de los trabajos de aplicación serán aprobados previa presentación de los
proyectos, a la tercera semana de iniciado el curso; para ser desarrollados en grupos
de 05 integrantes (16/09/2013).
 Los trabajos de aplicación práctica tienen naturaleza de simulación e implementación;
serán desarrollados a lo largo del semestre, los cuales deberán ser sustentados previa
presentación de 3 informes: primer informe parcial (07-Octubre-2013), segundo
informe parcial (04-Noviembre-2013), e informe final con sustentación del trabajo (09Diciembre-2013). En los informes parciales, por separado, cada estudiante precisará su
aporte.
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4.
 Para rendir el examen de aplazados es indispensable aprobar el trabajo de aplicación.
RECURSOS DIDÁCTICOS
 Se utilizará pizarra, proyector multimedia y computadora con software de ofimática.
En las prácticas se utilizarán dispositivos y componentes electrónicos, instrumentos de
medición y computadora con herramientas CAD de simulación.
VI.
REQUISITOS DE APROBACIÓN
 Asistencia obligatoria a clases prácticas (laboratorios) no menor al 80%.
 Presentación y exposición de informes y seminarios.
 Obtener una nota promedio de evaluación final mayor o igual a ONCE (11).
 Para aprobar el curso es indispensable aprobar el aspecto práctico.
 Para aprobar el curso es indispensable presentar el trabajo de aplicación.
 Los estudiantes que han obtenido nota aprobatoria, habrán demostrado haber logrado los
objetivos de la asignatura.
VII.
SISTEMA DE AVALUACIÓN
1.
CONSIDERACIONES
 Las evaluaciones se regirán en la escala vigesimal, es decir las notas serán de cero (00)
a veinte (20).
 Las evaluaciones y sus respectivas notas serán entregadas a los estudiantes para su
revisión y firma, luego del cual no abra lugar a reclamo.
 No rendir exámenes ni presentar trabajos se calificarán con CERO (00).
 Se calificará el desenvolvimiento del alumno en las clases teórico-prácticas y
exposición de los trabajos de aplicación.
 Se calificará la ortografía y redacción del alumno en los informes y trabajos
presentados, además de la presentación personal, dominio del tema y presentación o
exposición de sus trabajos.
2.
EVALUACIONES
Se utilizará el sistema vigesimal en todas las calificaciones, para tal efecto se tendrá en
cuenta:
(ET)
50%
 Promedio de Evaluaciones de Teoría
(EL)
15%
 Promedio de Evaluaciones de Laboratorio
(IP)
10%
 Investigación y Participaciones en Clase
(TA)
25%
 Desarrollo y Exposición del Trabajo de Aplicación
3.
PROMEDIO FINAL (PF)
El promedio final del curso se obtiene aplicando la siguiente fórmula:
PF = 0.5 (ET) + 0.15 (EL) + 0.1 (IP) + 0.25 (TA)
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VIII.
PROGRAMA DE CONTENIDOS
UNIDAD 1: SISTEMAS DIGITALES
Semana
Contenido Conceptual
No.
01
Actividades previas. Presentación del sílabo. Introducción al curso.
02
Sistemas numéricos. Códigos binarios. Circuitos y compuertas lógicas.
03
Álgebra Booleana.
04
Circuitos combinacionales. Métodos de reducción.
05
Primer Examen Parcial.
UNIDAD 2: CIRCUITOS MANEJADORES DE DATOS Y SECUENCIALES
Semana
Contenido Conceptual
No.
06
Circuitos Aritméticos.
07
Circuitos manejadores de datos.
08
Circuitos secuenciales.
09
Diseño de circuitos secuenciales.
10
Segundo Examen Parcial.
UNIDAD 3: ORGANIZACIÓN DEL COMPUTADOR Y SISTEMAS DE MEMORIA
Semana
Contenido Conceptual
No.
11
Máquina de Von Neumann. Unidad de control.
Conjunto de instrucciones y tipos (manipulación de datos, control, E/S).
Sistemas de almacenamiento y su tecnología. Codificación, compresión e integridad
de datos. Jerarquía de memoria. Manejo de errores y fiabilidad.
Organización de la memoria principal y operaciones. Memorias caché. Memoria
virtual.
UNIDAD 4: INTERFACES Y COMUNICACIONES
Semana
Contenido Conceptual
No.
12
Fundamentos E/S. Estructura de interrupción: interrupción por vectores y por
prioridad, reconocimiento de interrupción. Almacenamiento externo, organización
física y controladores.
Buses: protocolos, arbitraje, DMA. Dispositivos E/S. Introducción a las redes.
Arquitecturas RAID.
UNIDAD 5: MULTIPROCESADOR Y ARQUITECTURAS ALTERNATIVAS Y ESPECIALES
Semana
Contenido Conceptual
No.
13
Introducción al SIMD, MIMD, EPIC. Arquitectura sistólica.
Sistemas de memoria compartida. Coherencia de caché. Modelos de memoria y
consistencia de memoria.
14
Arquitectura RISC.
15
Programación en microcontroladores.
16
Evaluación Final.
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PRÁCTICAS DE LABORATORIO.
Lab.
Tema
Lab.
No. 01
No. 02
No. 03
Funciones Lógicas
Compuertas Lógicas
Simplificación de circuitos lógicos
No. 07
No. 08
No. 09
No. 04
Circuitos Aritméticos
No. 10
No. 05
Circuitos integrados manejadores de
datos
Circuitos secuenciales: Registros,
Contadores
No. 11
No. 06
No. 12
Tema
Procesador aritmético y lógico
Memorias
Programación en Procesadores
RISC-16F84A (parte 1)
Programación en Procesadores
RISC-16F84A (parte 2)
Programación en Procesadores
RISC-16F877 (parte 1)
Programación en Procesadores
RISC-16F877 (parte 2)
Recursos



IX.
Fuente de voltaje VDC de 5V; Multímetro digital y Protoboard
Condensadores electrolíticos (220uF/25V y 33uF/16V), 6 resistores de 330W, resistencia de
1.2KW, potenciómetro de 100KW, 6 leds, display de 7 segmentos, cables de teléfono.
C.I.. MC7805, 74LS00, 74LS02, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 74LS47 o 74LS48, 74LS74, 74LS83,
74LS85, 74LS86, 74LS112, 74LS138, 74LS139, 74LS153, 74LS154, 74LS165, 74LS181,
74LS192, 74LS193, 74LS573, NE555.
BIBLIOGRAFÍA
1. MORRIS MANO, M.
2. WARKERLY, JHON F.
3. MORRIS MANO M.
4. STALLINGS, WILLIAM
5. BREY, BARRY B.
6. TANENBAUM,A.
: "FUNDAMENTOS DE DISEÑO LÓGICO Y DE
COMPUTADORAS"
PRENTICE HALL - 3ra. Edic. - 2005
: "DISEÑO DIGITAL; PRINCIPIOS Y PRÁCTICAS"
PEARSON EDUCTAION INC. - 4ta. Edic. – 2005
: "ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS"
UNIVERSIDAD ESTATAL DE CALIFORNIA LOS ANGELES 3ra.
Edic. México 1994
: "ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES"
PRENTICE HALL IBERIA. – 7ma. Edic. Madrid 2006.
: "LOS MICROPROCESADORES INTEL"
PRENTICE HALL MEXICO – 7ma. Edic, México 2006
: "ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORES: UNENFOQUE
ESTRUCTURADO"
PRENTICE HALL MEXICO – 5ta. Edic, México 2006
Ayacucho, 23 de setiembre del 2013
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