Arquitectura de Computadoras

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA
FACULTAD DE ADMINISTRACIÓN AGROPECUARIA
Y DESARROLLO RURAL (FAADER)
LIC. EN INFORMÁTICA
DATOS DE IDENTIFICACIÓN
Asignatura
Arquitectura de Computadoras
Propósito del
curso:
El alumno será capaz de reconocer y analizar los componentes de un sistema de
cómputo, su organización, diseño y funcionamiento para ser utilizada en aplicaciones
específicas, como también obtendrá los elementos teóricos para realizar una
comparativa de las tecnologías modernas.
Clave:
Horas y créditos:
Tipo de curso:
Competencias del
perfil de egreso a
la que aporta
Responsables de
elaborar y/o
actualizar el
programa:
Teóricas: 60
Prácticas:20
Estudio Independiente: 30
Total de horas: 110
Créditos: 8
Teórico-práctico: X
Teórico:
Práctico:
Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su
organización y sus componentes.
Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello
predecir las tecnologías futuras.
Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una
organización para que sus procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora.
Aprender las filosofías de diseño de las computadoras y tenga la formación de
base que les permita entender las tecnologías futuras.
Dra. Paulina Saiz Aguilar
M.C. Alejo Gerardo Sánchez
M.C. María Alicia López Valenzuela
M.C. Eugenio Inzunza Aldana
M.C. Cynthia Beatriz Pérez Castro
L.S.C. María Higinia Germán Medina
L.S.C. Jesús Ramón Quintero López
L.S.C. Carlos Alberto López Iribe
L.S.C. Adrián Torres Sánchez
L.S.C. Cristina González Armenta
L.S.C. Efraín Burgos Campos
L.S.C. Cesáreo Antonio Leal Andrade
L.I. Jorge Luis Franco López
L.C.C. Ahidé Atondo Sánchez
Fecha de: Elaboración: 24 de Mayo de 2013
Actualización:
2
Unidad
I. Introducción a los sistemas
de cómputo
CONTENIDO TEMÁTICO
Temas
Fundamentos de los sistemas de cómputo (3 h)
• Terminología y conceptos sobre los sistemas de
cómputo: hardware, software, firmware.
• La computadora como máquina multinivel o
multicapa.
• Conceptos sobre: sistemas operativos, lenguajes,
traductores o compiladores, intérpretes, programa,
máquina virtual.
Perspectiva histórica del desarrollo de las
computadoras (4 h)
Evolución de la computadora: generaciones de
las computadoras
Computadoras de propósito especial o de uso
general.
Computadoras de programa almacenado:
computadora de Von Neumann
La computadora electrónica digital moderna
Clasificación de las computadoras (3 h)
Por el flujo de datos e instrucciones (taxonomía
de Flynn)
Medidas y parámetros del desempeño de una
computadora
Por su desempeño y aplicaciones:
supercomputadora, macrocomputadora,
minicomputadora, microcomputadora,…)
Por la arquitectura del procesador: CISC, RISC,
VLIW, 32 bits, 64 bits,…
Tipos de microcomputadoras o computadoras
personales
Características generales de las computadoras
personales
Sistema básico de una computadora electrónica
digital moderna (5 h)
Diagrama a bloques de una computadora
La CPU, memoria principal y los canales de
comunicación
Interfaces y dispositivos periféricos
Tiempo
15 horas
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II. El Microprocesador
Tipos de procesadores y especificaciones (10 h)
La historia y evolución de los microprocesadores
Familias y tipos de microprocesadores
Nombres de los procesadores
Arquitectura y organización básica de la CPU:
unidades funcionales y conjunto de instrucciones
Especificaciones de los microprocesadores
Características de los microprocesadores
modernos
Procesos de manufactura
Sockets y slots para procesadores
Voltajes de operación de los microprocesadores
El coprocesador matemático (2 h)
La unidad de punto flotante (FPU)
Formato de datos para la FPU
La arquitectura del x87: interfaz con la CPU y su
conjunto de instrucciones.
Las tarjeta principal y sus buses (5 h)
Los factores de forma de la tarjeta
madre/principal
Los sockets/slots del procesador
Chipsets
SuperI/O chips
Conectores de la tarjeta madre
Tipos de buses de I/O
Criterios de selección de la tarjeta madre
El BIOS (3 h)
Fundamentos del BIOS
ROM BIOS de la tarjeta madre
Especificaciones del SETUP del CMOS
BIOS Plug & Play
20 horas
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4
III. La Memoria
IV. Interfaces de E/S y
Periféricos.
V. Computadoras avanzadas y
dispositivos inteligentes
Memoria principal (10 h)
Clasificación de las memorias: principal y
secundaria
La memoria principal: tipos de RAM y
rendimiento
Módulos de memoria: características y tamaño,
velocidad y bancos de memoria
Paridad y memorias ECC.
Actualización de la memoria RAM.
Memoria secundaria (10 h)
La interfaz ATA: PATA/IDE y SATA
Principios del almacenamiento magnético
Los discos duros: factores de forma, componentes
y características de un HDD
Almacenamiento removible: dispositivos de
memoria flash y ópticos
Interfaces externas de E/S (6 h)
Introducción a los puertos de E/S
Puertos seriales y paralelos
Los puertos USB y eSATA
Los dispositivos de entrada externos: teclado,
ratón, etc.
Interfaces de audio, video y LAN (9 h)
Adaptadores de video y monitores/pantallas
Adaptadores de audio
Adaptadores de red local: cableada e inalámbrica
Computadoras avanzadas y paralelismo (5 h)
Cómputo paralelo, paralelismo y sistemas de alto
desempeño
Multiprocesadores, supercomputadoras y clusters
de PCs
Dispositivos inteligentes (5 h)
Tipos de dispositivos inteligentes y sus
características
Tabletas
 Smart Phones
20 horas
15 horas
10 horas
BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA
1.
2.
3.
4.
5.
Murdocca, Miles. Principios de arquitectura de computadoras 1ra ed. Pearson, Educacion, 2002.
Martinez Durá, Rafael J. Estructura de Computadores y periféricos. Afaomega. 2001
Tocci, Ronald J. Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones 8va ed. Pearson. 2003
Balabanian, Norman. Principios de Diseño Logico Digital. Editorial Cepsa. 2002
Sanchís, Enrique. Sistemas Electrónicos Digitales: fundamentos y diseño de Aplicaciones. Editorial
Universitat de Valencia. 2002.
6. Alcalde, Eduardo y Jesús García Tomás, Introducción a la teleinformática, McGraw-Hill, España,
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
5
1993.
7. Alcalde, Eduardo, F. Ormachea y J. Portillo, Arquitectura de ordenadores, McGraw-Hill, España,
1991.
8. Beekman, George, Computación & informática hoy. Una mirada a la tecnología del mañana, Addison
Wesley, México, 1995.
9. Downton, A.C., Computadores y microprocesadores, Addison Wesley, México, 1993.
10. Hennesy, Patterson, Arquitectura de Computadoras, McGraw-Hill, 1993.
11. McCalla, T.R., Lógica digital y diseño de computadoras, Limusa, México, 1994.
12. Patterson, David y John Hayes, Organización y diseño de computadores, McGraw-Hill, México,
1995.
13. Tanenbaum, Andrew, Organización de computadoras, 3a edición, Prentice Hall, México, 1990.
14. Tokheim, Roger, Fundamentos de los microprocesadores, 2a edición, McGraw-Hill, Serie Schaum,
México, 1991.
PERFIL DEL PROFESOR
Grado mínimo de Licenciatura en Informática o carreras afines.
Experiencia docente en nivel superior.
Dominio de modelo basado en competencias.
INSTRUMENTOS Y MEDIOS DIDÁCTICOS
-
Aula con videoproyector
Biblioteca
Computadora con acceso a internet
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DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
Objetivo de la unidad
Competencias a
desarrollar
I. Introducción a los sistemas de cómputo
Horas
15
Al finalizar la unidad el alumno será capaz de identificar conceptos básicos de los sistemas de cómputo para
diferenciar sus arquitecturas.
 Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
 Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las
tecnologías futuras.
Saberes específicos a desarrollar
Conceptuales


Reconoce la importancia de las computadoras en nuestro entorno
Identifica elementos internos y externos así como el funcionamiento de un computador
Procedimentales



Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica los elementos básicos que componen una computadora.
Ilustra la estructura interna y externa de un computador y sus principios de funcionamiento.
Actitudinales



Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros
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Secuencia didáctica
Contenidos Temáticos
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SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD I
Fundamentos de los sistemas de cómputo (3 h)
• Terminología y conceptos sobre los sistemas de cómputo: hardware, software, firmware.
• La computadora como máquina multinivel o multicapa.
• Conceptos sobre: sistemas operativos, lenguajes, traductores o compiladores, intérpretes, programa, máquina virtual.
Perspectiva histórica del desarrollo de las computadoras (4 h)
 Evolución de la computadora: generaciones de las computadoras
 Computadoras de propósito especial o de uso general.
 Computadoras de programa almacenado: computadora de Von Neumann
 La computadora electrónica digital moderna
Clasificación de las computadoras (3 h)
 Por el flujo de datos e instrucciones (taxonomía de Flynn)
 Medidas y parámetros del desempeño de una computadora
 Por su desempeño y aplicaciones: supercomputadora, macrocomputadora, minicomputadora, microcomputadora,…)
 Por la arquitectura del procesador: CISC, RISC, VLIW, 32 bits, 64 bits,…
 Tipos de microcomputadoras o computadoras personales
 Características generales de las computadoras personales
Sistema básico de una computadora electrónica digital moderna (5 h)
 Diagrama a bloques de una computadora
 La CPU, memoria principal y los canales de comunicación
 Interfaces y dispositivos periféricos
Actividades de Aprendizaje
Productos de Aprendizaje
Instrumentos de evaluación



El profesor hace el encuadre del curso dando a
conocer al estudiante el programa, los criterios
de evaluación y las rúbricas del producto
integrador de cada unidad de aprendizaje.
El profesor inicia el curso lanzando una
pregunta generadora donde se discuten los
conocimientos previos del estudiante en
cuanto a los elementos básicos de un sistema
de cómputo.
El alumno realiza una búsqueda bibliográfica
 Carta compromiso de las reglas del
curso
 Discusión grupal
 Guía de observación
 Cuadro de doble entrada
 Lista de cotejo
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sobre los conceptos básicos relevantes sobre la
arquitectura de una computadora.
Producto Integrador
Instrumento de evaluación
Cuadro comparativo sobre las diferentes tecnologías que componen una
computadora
Rúbrica para evaluar el cuadro comparativo (ver Anexo 1)
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DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
Objetivo de la unidad
Saberes específicos a desarrollar
Competencias a
desarrollar
Horas
20
II. El Microprocesador
Al finalizar la unidad el alumno será capaz de identificar la arquitectura de los distintos tipos de
procesadores, así como los periféricos que lo rodean, para proponer el procesador óptimo para la
organización.
 Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las
tecnologías futuras.
 Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus
procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
 Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora.
Conceptuales


Reconoce arquitectura y funcionamiento del procesador.
Identifica diferencia entre distintos tipos de procesadores




Procedimentales
Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica la arquitectura física y lógica del procesador.
Analiza los diferentes tipos de procesadores.
Reconoce los periféricos del procesador.
Actitudinales



Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros.
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Contenidos Temáticos
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SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD II
Tipos de procesadores y especificaciones (10 h)
 La historia y evolución de los microprocesadores
 Familias y tipos de microprocesadores
 Nombres de los procesadores
 Arquitectura y organización básica de la CPU: unidades funcionales y conjunto de instrucciones
 Especificaciones de los microprocesadores
 Características de los microprocesadores modernos
 Procesos de manufactura
 Sockets y slots para procesadores
 Voltajes de operación de los microprocesadores
El coprocesador matemático (2 h)
 La unidad de punto flotante (FPU)
 Formato de datos para la FPU
 La arquitectura del x87: interfaz con la CPU y su conjunto de instrucciones.
Las tarjeta principal y sus buses (5 h)
 Los factores de forma de la tarjeta madre/principal
 Los sockets/slots del procesador
 Chipsets
 SuperI/O chips
 Conectores de la tarjeta madre
 Tipos de buses de I/O
 Criterios de selección de la tarjeta madre
El BIOS (3 h)
 Fundamentos del BIOS
 ROM BIOS de la tarjeta madre
 Especificaciones del SETUP del CMOS
 BIOS Plug & Play
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11
Secuencia didáctica
Actividades de Aprendizaje



El profesor inicia la unidad haciendo
un recuento de los conocimientos de la
unidad anterior.
El alumno realiza una búsqueda
bibliográfica sobre los conceptos
básicos de la unidad.
El alumno identifica las actividades de
la organización y el tipo de procesador
que utiliza el equipo de cómputo de la
misma.
Producto Integrador
Instrumento de evaluación
Productos de Aprendizaje
Instrumentos de evaluación

Preguntas dirigidas
 Guía de observación


Resumen escrito
Examen escrito


Rúbrica
Examen
 Investigación de campo
Propuesta escrita sobre el procesador que se adapte a las necesidades de la
organización.
Rúbrica para evaluar el escrito.
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DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
Objetivo de la unidad
Saberes específicos a desarrollar
Competencias a
desarrollar


Horas
20
III. La Memoria
Al finalizar la unidad el alumno identificara la función y los diferentes tipos de memoria utilizadas por una
computadora, para proponer la memoria óptima a utilizar en una organización.
 Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
 Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las
tecnologías futuras.
 Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus
procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
 Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora.
Conceptuales
Reconoce tipos y funcionamiento de la memoria.
Identifica diferencia entre distintos tipos de memoria.
Procedimentales



Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica la memoria de una computadora.
Analiza los diferentes tipos de memorias.
Actitudinales



Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros.
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Secuencia didáctica
Contenidos Temáticos
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SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD III
Memoria principal (10 h)
Clasificación de las memorias: principal y secundaria
La memoria principal: tipos de RAM y rendimiento
Módulos de memoria: características y tamaño, velocidad y bancos de memoria
Paridad y memorias ECC.
Actualización de la memoria RAM.
Memoria secundaria (10 h)
La interfaz ATA: PATA/IDE y SATA
Principios del almacenamiento magnético
Los discos duros: factores de forma, componentes y características de un HDD
Almacenamiento removible: dispositivos de memoria flash y ópticos
Actividades de Aprendizaje
Productos de Aprendizaje
Instrumentos de evaluación
 El profesor inicia la unidad haciendo
 Preguntas dirigidas
 Guía de observación
un recuento de los conocimientos de la
unidad anterior.
 El alumno realiza una búsqueda
 Resumen escrito
 Rúbrica
bibliográfica sobre los conceptos
 Examen escrito
 Examen
básicos de la unidad.
 El alumno identifica los tipos de
 Investigación de campo
memorias y sus tecnologías.
 Rúbrica
 Mapa Conceptual
Producto Integrador
Propuesta escrita sobre la memoria que se adapte a las necesidades de la organización.
Rúbrica para evaluar el escrito.
Instrumento de evaluación
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DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
Objetivo de la unidad
Saberes específicos a desarrollar
Competencias a
desarrollar
IV. Interfaces de Entrada/Salida y periféricos
Horas
15
Al finalizar la unidad el alumno será capaz de identificar los tipos de interface que componen a una
computadora, para optimizar su rendimiento.
 Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
 Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las
tecnologías futuras.
 Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus
procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
 Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora o arreglo de computadoras.
Conceptuales



Reconoce que es una interface de una computadora.
Identifica los tipos de interfaces que integran a una computadora.
Analiza los diferentes tipos de interfaces.



Procedimentales
Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica las interfaces de una computadora.
Analiza los diferentes tipos de interface.
Actitudinales



Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros.
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15
Secuencia didáctica
Contenidos Temáticos
SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD IV
Interfaces externas de E/S (6 h)
 Introducción a los puertos de E/S
 Puertos seriales y paralelos
 Los puertos USB y eSATA
 Los dispositivos de entrada externos: teclado, ratón,…
Interfaces de audio, video y LAN (9 h)
 Adaptadores de video y monitores/pantallas
 Adaptadores de audio
 Adaptadores de red local: cableada e inalámbrica
Actividades de Aprendizaje
Productos de Aprendizaje



El profesor inicia la unidad haciendo
un recuento de los conocimientos de la
unidad anterior.
El alumno realiza una búsqueda
bibliográfica sobre los conceptos
básicos de la unidad.
El alumno identifica los tipos de
interfaces.
Producto Integrador
Instrumento de evaluación
Instrumentos de evaluación

Preguntas dirigidas
 Guía de observación


Resumen escrito
Examen escrito


Rúbrica
Examen

Rúbrica
 Investigación de campo
Propuesta escrita sobre las interfaces y periféricos, para que identifique las más
comunes en las organizaciones.
Rúbrica para evaluar el escrito.
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16
DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
Objetivo de la unidad
Saberes específicos a desarrollar
Competencias a
desarrollar
V. Computadoras avanzadas y paralelismo.
Horas
15
AL finalizar la unidad el alumno será capaz de identificar el paradigma de paralelismo y los tipos de
dispositivos inteligentes para hacer uso y aplicarlos en las organizaciones.
 Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
 Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las
tecnologías futuras.
 Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus
procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
 Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora o arreglo de computadoras.
 Aprender las filosofías de diseño de las computadoras y tenga la formación de base que les permita
entender las tecnologías futuras.
Conceptuales



Reconoce que es paralelismo.
Identifica tipos de paralelismo.
Identifica y analiza los diferentes tipos de dispositivos inteligentes.




Procedimentales
Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica que es paralelismo.
Reconoce los tipos de paralelismo.
Analiza los diferentes tipos de dispositivos inteligentes.
Actitudinales



Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros.
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Contenidos
Temáticos
17
SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD V
Computadoras avanzadas y paralelismo (5 h)
 Cómputo paralelo, paralelismo y sistemas de alto desempeño
 Multiprocesadores, supercomputadoras y clusters de PCs
Dispositivos inteligentes (5 h)
 Tipos de dispositivos inteligentes y sus características
 Tabletas
 Smart Phones
Actividades de Aprendizaje
Productos de Aprendizaje
Secuencia didáctica



Instrumentos de evaluación
El profesor inicia la unidad
haciendo un recuento de los
conocimientos de la unidad
anterior.
El alumno realiza una búsqueda
bibliográfica sobre los conceptos
básicos de la unidad.
El alumno identifica los tipos de
paralelismo y dispositivos
inteligentes.

Preguntas dirigidas
 Guía de observación


Resumen escrito
Examen escrito


Rúbrica
Examen

Rúbrica
Producto Integrador
Propuesta escrita sobre las interfaces y periféricos, para que identifique las más
comunes en las organizaciones.
Rúbrica para evaluar el escrito.
Instrumento de evaluación
 Investigación de campo
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS