UNIVERSIDAD DE ESPECIALIDADES ESPÍRITU SANTO FACULTAD DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES SYLLABUS VERSIÓN ESPAÑOL FOR DAC 11 VER 12 03 09 A.- DATOS GENERALES MATERIA CODIGO NOMBRE PROFESOR CREDITOS Nº HORAS PRESENCIALES Nº HORAS NO PRESENCIALES AÑO PERIODO DIAS HORARIO AULA ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS ING. CHRISTIAM CIRES LARREA 3 48 2010 VERANO LUNES Y MIERCOLES 09H00 A 10H25 LAB D 1.- DESCRIPCIÓN La materia de Arquitectura de Computadoras es una materia destinada a descubrir el funcionamiento interno de los computadores, conociendo el funcionamiento de sus diferentes partes así como de la forma como se programan los sistemas operativos básicos. 2.- JUSTIFICACION La asignatura Arquitectura de Copmutadores se encarga del estudio del funcionamiento de los sistemas de cómputo, tanto en hardware como en software, en todos los campos de aplicación del mismo. Abarca también un enfoque muy general a los equipos servidores de red, El servidor permite a los usuarios acceder a los archivos, e-mail, programas e impresoras. La tolerancia a fallos es importante para un servidor de red, para ello utilizaremos Conjunto Redundante de Discos de Bajo Costo (RAID). Este curso revisará RAID y actualizaciones de memoria, la configuración de subsistemas de discos externos y los sistemas de memoria de sólo lectura en disco compacto (CD-ROM) externos. La seguridad es la prioridad principal cuando se trabaja con computadoras. Este curso detallará procedimientos de seguridad que se corresponden con los laboratorios utilizados en todo este curso y con el lugar de trabajo. 3.- OBJETIVOS 3.1. GENERALES • Promover el conocimiento de los estudiantes a través de los diferentes modelos de arquitectura, diseño y funcionamiento de los sistemas de cómputo para así lograr una comprensión directa de los fundamentos de la arquitectura de computadores. 3.2 ESPECIFICOS • • • • • Identificar y relacionar correctamente todas las palabras del vocabulario técnico que soportan la arquitectura de computadores. Operar los diferentes dispositivos informáticos de un PC de escritorio como de red. Administrar, configurar y detectar los problemas que ellos presenten. Implementar esquemas de seguridad informática, ya que es la prioridad principal cuando se trabaja con computadoras. Diseñar procedimientos técnicos de seguridad aplicables a las empresas y/o lugar de trabajo. Mejorar en el estudiante la capacidad de análisis y resolución de problemas Emplear las habilidades desarrolladas en la vida profesional 4.- COMPETENCIAS • Diseñar estrategias técnicas de solución de problemas de hardware y software de sistemas de cómputo. • Asumir la organización, planificación y ejecución de tareas de soporte técnico calificado de las empresas del mercado, para de esta forma lograr fortalecer su sistema económico y solidificar su prestigio y reconocimiento por la sociedad. • Desarrollar, organizar y supervisar la elaboración periódica de los mantenimientos de control, preventivos y correctivos de las instituciones, que posibiliten así un mejor desempeño en el trabajo y que satisfagan las necesidades del cliente. • Mantener relaciones fluidas con todos los miembros del grupo de trabajo en el que está integrado; colaborando en la consecución de los objetivos asignados al grupo, participando activamente en la organización y cooperando en la supervisión de las dificultades que se presenten. 5.- CONTENIDO PROGRAMATICO Fechas de Cada Sesión COMPETENCIAS ESPECIFICAS CONTENIDOS Horas No Presencia bles Evaluación Sesión 1 30/09/10 Identificar nivel de conocimientos y habilidades en base a los requerimientos de la asignatura Presentación general del curso Reglas y políticas de trabajo Desarrollar una Comunidad efectiva de aprendizaje Lectura (2 horas) Evaluación de Conocimiento General Sesión 2 1/09/10 Identifica los diferentes sistemas de numeración Sistemas de Numeración Codificación Binaria Otros Sistemas Matemáticos de numeración: - Octal -Hexadecimal Investigaci ón Sesión 3 6/09/10 Reconoce cuales son las instrucciones Tipos de operaciones: -Operación Aritméticas -Operación Lógicas Lectura (2 horas) Lección Oral básicas que utiliza los computadores para su funcionamiento basado en su arquitectura Arquitectura Hardware Qué es un computador Arquitectura del Computador según Von Neumann Sesión 4 8/09/10 Memoria Interna RAM ROM EPROM EEPROM Lectura (2 horas) Sesión 5 13/09/10 Dispositivos de Entrada / Salida Módulos E/S: Interfaces E/S. Los controladores (Hw, Sw) Conexión con la CPU: Buses/Puertos Acceso a los Datos (Direccionamiento) Transferencia de datos: bloqueo e interrupciones. IRQ Tipos de Periféricos Interacción con Máquinas (Memoria Secundaria y Auxiliar, Sensores) Interacción con el Usuario (Entrada y Salida) Comunicación de Datos Investigaci ón Sesión 7 20/09/10 Microprocesadores ¿Qué es? Partes: Conexión Física y Encapsulado: chips y zócalo UC, Coprocesador Matemático (Floating PU) Memoria Caché: Niveles L1, L2 y L3 Resto: Registros, Buses, ... Velocidad: Interna y Externa (FSB) Lectura (2 horas) Lección Oral Sesión 8 22/09/10 Sistemas Multiprocesador (SMP) y MultiNúcleo (core) Encapsulado (Sockets) Problemática Slots (Ranuras) y Sockets (Zócalos) Ejemplos: PGA, Socket 1,2,3,4,5,6,7, Socket 370, Socket A, etc Refrigeración: Aire (Disipadores y Ventiladores) y Liquida Técnicas de Overclocking: hacking hardware Lectura (2 horas) Lección Escrita Sesión 9 27/09/10 Arquitecturas Hardware: IA32 (o x86): Micros Intel (8086, 80286, 386, 486, Pentium Pro, II, III, IV, Centrino, M, D, Core Duo Xeon) Micros AMD: 386, 486, K5, K6, K7, K8, Athlon, etc Otros: IBM, Transmeta, etc AMD64 (o x86-64): Opteron, Athlon 64 Intel 64 (o EM64T): Pentium D, Core 2 Duo, Core 2 Quad IA64: Itanium e Itanium II Power PC Proyecto para Primer Parcial Sesión 10 29/09/10 Microprocesadores Actuales : Intel, AMD y Power PC Curiosidades Historia: Del 8086 al Pentium IV Numeracion Procesadores Intel (inglés) Learn about Intel Processors Envió de Exposicion es Sesión 6 15/09/10 Reconoce cual es la sintaxis del lenguaje de programación ensamblador basado en su estructura. Lección Escrita Lectura (2 horas) Lección Oral Sesión 11 04/10/10 Memoria Principal Denominada Memoria RAM en lenguaje común Función: Almacenar Información (Dirección y Dato) Suministrar Información (Leer y Escribir) Fundamentos: Sistema Electrónico (Semiconductores) Encapsulado Semiconductores: Chips Conexionado Físico: Socket SIMM y DIMM Sesión 12 06/10/10 Tamaño: Capacidad de Direccionamiento Capacidad de la Posición Categorías: Coste por bit Capacidad Almacenamiento Tiempo de Acceso Tiempo de Ciclo Parámetros de Decisión: Capacidad y Velocidad (asociada al coste). Jerarquías de Memorias: (Interna) Registros CPU, Caché Principal (Externa) Secundarias por Disco, Auxiliares Características: Duración Info: Duradera/No duradera, Con Refresco, Lectura Destructiva y Permanentes Modo de Acceso: Aleatorio y Secuencial Velocidad: acceso lectura y escritura. Relación Tiempo/BW Siglas Memorias: RAM, ROM, EPROM, SDRAM, VRAM, DDR I / II / III Fabricantes de Memorias y Precios (Ejemplos) Escoger Memoria (Memory Assesor): según hardware (placa) según Sistema Operativo según necesidades de uso Lectura (2 horas) Sesión 14 13/10/10 Placa Base Características: material sintético+circuitería Circuitería: microprocesador (zócalo), memoria principal (conector ranura), chipset (circuitos de control de memoria y canales de E/S), BIOS, ranuras de expansión (Slots) y puertos de comunicaciones, ranuras de Expansión y conexión de energía Partes de la Placa Base ChipSet (Concentración de Funciones en la Placa Base) Ranuras de Expansión, Puertos de E/S, Módulos de Memoria, BIOS, Conector Alimentación, Zócalo Procesador. Documentación de la Placa (soporte impreso e Internet) Formato AT, Baby AT, ATX (más común), microATX Lectura (2 horas) Sesión 15 18/10/10 Sesión 16 20/10/10 Sesión 17 25/10/10 Examen del Primer Parcial Sesión 13 11/10/10 Reconoce las interrupciones del sistema operativo así como los diferentes recursos del mismo Identifica las diferentes opciones del manejo de datos Revisión de exámenes y entrega de calificaciones Ranuras de Expansión Internas: PCI, PCI Express, AGP, IDE, SATA, SCSI Externas: USB, FireWire, puerto Serie, PS/2, Investigaci ón Lección Escrita basado en sus puertos de expansión puerto Paralelo, Conexión Monitor, Conexión Multimedia, Otros Tarjetas Integradas: varias tarjetas en una. Tarjetas OnBoard Fabricantes de Placas (Mother Board): Asus, Intel, GigaByte, ECS, etc Sesión 18 27/10/10 Puertos de E/S y Ranuras de Expansión Bus: Enviar/Recibir Datos. Comunicar Componentes Estructura: conexión física del periférico y conexión a la placa Algunos conceptos básicos Tamaño de bus: bits Buffer: almacenamiento temporal de los datos Reloj o ciclo de actuación Cuello de Botella: bottleneck Plug and Play , Hot Plug y Hot Swap: autoconfiguración , conexión automática y conexión/desconexión automática Caracteristicas del bus: Capacidad (bits), Frecuencia (MHz) y Velocidad (bps) Tipos de Buses Antiguos: XT e ISA (16 bit 8 MHz 16 MBps) MCA (Micro Channel Arquitecture 32 bit 10MHz 20MBps) E-ISA (32 bit 8.33 MHz 33 MBps ) VLB (Vesa Local Bus 32 bit 40 MHz 160 MBps) AMR Lectura (2 horas) Sesión 19 01/11/10 Puertos E/S Actuales: PCI (32/64 bit 32 MHz, 133 MB/s) AGP (32 bit 66MHz 264 MB/s por canal) PCI Express (64 bit 133 MHz 1066 MBps) Para Periféricos Externos (DD generalmente): ATA: Parallel ATA/IDE 2 disp a 133 MBps y Serial ATA 1 disp a 150 MBps SCSI (hasta 15 dispositivos y 160 MBps) Para Periféricos de Portátiles: Tarjeta PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) Tipos de Puertos Serie. Conectores (DB 9, 25 Macho/Hembra) y Características (UART, 115 Kbps), Norma RS232 Paralelo: Conector DB-25, Velocidades 50 a 100 KBps (EPP hasta 2 Mb) USB. Conectores (Tipos A y B) y Características (Hubs hasta 127 dispositivos, 12 Mbps v1.1 y 480 Mbps v2.0 y 4800 MBps v3.0) FireWire (IEEE 1394) Conexión (Cable Físico) y Características (400 MBps, 64 disp) Inalámbricos: Infrarrojos, Radio Frecuencia (propietarios) y Bluetooth Lectura (2 horas) Sesión 20 08/11/10 Periféricos de Entrada: Teclado, Ratón y Especiales Teclado Funcionamiento. Conector Físico, Interfaz de Conexión (Cableado e Inalámbrico) y Teclas Teclas: alfanuméricas, de función, números, Windows/Apple Keys, Multimedia, cursor, etc Teclado DVORAK, QWERTY, AZERTY Lección Oral ¿Cómo escoger un teclado? Tipos: Mecánicos, Membrana, Programables y Ergonómicos, y Especiales (industria, cajeros...) Mecanografía on-line y Jugar Ratón Funcionamiento. Movimiento, Botones, Rueda Desplazamiento Tipos: según botones, TrackBall, para portátiles (TouchPad, punteros), de luz etc Dispositivos Especiales de Entrada de Datos Sistemas Táctiles: touchpad, Touch Screens Tabletas Digitalizadoras. Ejemplos Dispositivos para juegos: Joystick, GamePad, Volantes, Armas, EYE Move, Mando Nintendo, etc Lectores de Códigos de Barras Puertos Típicos de Conexión: Puerto Serie, PS/2 y USB Interfaces Inalámbricos: Radio Frecuencia (RF) y Bluetooth Mantenimiento de estos dispositivos Coste Sesión 21 10/11/10 Sesión 22 15/11/10 Reconoce las funciones de los programas residentes de memoria basada en las interrupciones del BIOS Sistemas de Almacenamiento Externo Fundamentos de Grabación: -Magnético (Efecto MR) -Óptico -Memorias Flash Organización de la Información Organización Física: Sectores, Pistas, Cabezas, Cilindros y Discos. Geometría C/H/S Características: Capacidad (GB), Velocidad de Rotación (rpm), Tiempo de acceso (ms), Tamaño del Buffer/Caché (MB), Tasa de Transferencia (MB/s) Puerto/Interfaz (IDE PATA, SATA, SCSI) Organización Lógica: Clusters y Sistemas de Archivos. Formatos Discos Flexibles (Floppy Disk): 3,5 y 5 1/4 pulgadas Discos Rigidos (Hard Disk): 3,5 (pc) y 2,5 (portátil) pulgadas Otros Formatos: Cintas, Zip, Jazz, etc Interfaces (Tarjetas Controladoras de Discos) IDE (Integrated Drive Electronics): 2 canales máx 4 dispositivos (2 c/u). Especificaciones ATA (PATA / SATA) Dispositivos Semiconductores: Tarjetas Flash Qué son y Cómo Funcionan Tipos (Memory Cards): Compact Flash (CF) Smart Media (SM) Memory Stick (MS) Tarjetas Multimedia (MMC) Secure Digital SD v1 y v2: Mini / Micro xd Picture Card XD-Picture Card Discos SSD (Posibles problemas) Mini Discos: USB Flash memory y Discos duros externos / Pen Drive / USB drive Formas de Conexión (lectoras USB) y Sistema de Archivos (vfat) Capacidad (hasta 16 GB) y Velocidad (hasta 10 MBps) Evolución de los sistemas de almacenamiento portátil y tendencias Lección Escrita Investigaci ón Coste Sesión 23 17/11/10 Sesión 24 22/11/10 Discos Ópticos (CD y DVD) Principios de grabación Constant Angular Velocity (CAV) y Constant Linear Velocity (CLV) Codificación de la Información: Bits/Código/Trama/Pista Compact Disc (CD) Características: Capacidad (max sobre 650MB), Velocidad (min 150 KBps), Diámetro (max 120 mm) Libros Estándares: Rojo: CD-DA Amarillo: CD-ROM y CDROM-XA Naranja: CD-R y CD-RW Verde: CD-I Blanco: VCD y SVCD Azul: Discos Láser Tipos: CDDA, CD-R, CD-RW Formatos de Archivos (software): Audio: CDDA Video: VCD y SVCD Como Datos: Formatos de Codificación de Audio (mp3, OGG, wma, wav, etc). Digital Versatile Disc (El DVD) Almacenamiento multimedia: video y audio Capas y Caras del disco (4.7 GB por capa) Formatos Físicos y de Aplicación: DVD Video, DVD Audio y DVD PC / Para grabar datos: DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW Velocidades (1x: 1350 KBps, Capacidades >4,7 GB (DVD), Tiempos acceso (80 a 200 ms) Las Tendencias: Blu-Ray. 25 GB / capa y 36 Mbps y HD-DVD. 15 GB / capa y 36.5 Mbps Blu-Ray Faq, HD-DVD Specification Reconoce como realizar controles a los dispositivos periféricos Sistema de Video: Tarjeta y Monitor Tarjeta Gráfica: Parámetros: Modo de Video (Display Modes): resolución + color. Resolución (CGA, VGA, SVGA, XGA, SXGA, UXGA, etc) Color (Bits/Pixel) Ejemplos: VGA (640x480), SVGA (800x600), XGA (1024x768), SXGA (1280x1024), UXGA (1600 x 1200), WUXGA (1920x1200), etc Memoria Gráfica (Capacidad: h x v x bits/color) Velocidad de Refresco (Hz) Componentes: Procesador (chip), Memoria, Conexión a la Placa, Conexión al Display Bus AGP 1x: 266 MB/s (Necesidades de Transferencia 2D y 3D: 24/30 fps), se usaba también PCI y se tiende al uso de PCI Xpress Conectores: VGA (Video Graphics Array), DVI (Digital Video Interface), Display Port, HDMI y TV/Video APIs (Relación Hardware/Software): directx y OpenGL Recomendaciones: Según uso ( Ofimático, Ingeniería, Juegos, etc) Coste y Marcas (ATI, Nvidia, Matrox...) Lectura (2 horas) Lección Oral Lectura (2 horas) Lección Escrita Sesión 25 24/11/10 Sesión 26 29/11/10 Sesión 27 01/12/10 Sesión 28 06/12/10 Monitores: Parámetros: Tasa de Refresco, Capacidad de Direccionamiento Gráfico (Resolución), Dot Pitch (Campo del Punto), Tamaño (pulgadas) Tecnologías de Visualización: CRT y LCD Mantenimiento y Ergonomía Costes Sistema de Audio: Tarjeta y Altavoces/Micrófono Qué son y para qué sirven Señal de Audio Parámetros: Frecuencia de Muestreo (44 KHz) Bits/muestra (16) Número de voces Conexiones Conectores: Speaker Out, Microphone, Line IN / OUT, S/PDIF, MIDI, RCA (blanco L / Rojo R) Interfaces E/S: PCI y USB Concepto de Canales (mono, estéreo) y Sonido 2D/3D. Configuración Multicanal APIs Audio: Direct Sound, Direct Sound 3D (a partir de DirectX 6), Aureal A3D 1.0 o 2.0, Dolby Surround Prologic o Dolby Digital Configuración de Altavoces (3D) y conexión con equipos externos Formatos de Archivos de Codificación de Audio (software): Puro (.wav, .au) Codificado ( .mp3, .ogg, .mpc, .wma, .rm) Mantenimiento Coste Sistemas Multimedia: Audio y Video Sistema que aglutina diferentes medios de comunicación: texto, audio, gráficos, animación y video Relación con el negocio del entretenimiento (HiFi y Cine en Casa) Otros componentes: Proyectores Home Cinema (DVD + Audio Dolby Sorround) Altavoces Portátiles Tamaños: Video (PAL: 2 GB/min ó 30 MBps), Audio (CDAudio: 1MB/min ó 150 Kbps) Codecs: Video (bitrate bps @ resolución 1 Mbps), Audio (bitrate, 128 Kbps) Transmisión por Internet (Video y Radio): Técnicas de Streaming. Periféricos de Salida: Impresoras Resolución (ppp) Velocidad (ppm) Diferencias entre B/N (Blanco / Negro) y color (RGB) Formatos Papel: Tamaño (DIN A4, A3, A2, A1, letter, Sobres, Etiquetas, etc) y Gramaje (80 gr/cm2) Tecnologías: inyección de tinta y láser. Otras: margarita, matriciales y sublimación Interfaz de Conexión: Directa: Paralelo y USB En Red (Servidores de Impresión): Hardware y Software Impresoras Especiales: Plotters (gran formato) y MFP (Multifuncionales) Lenguajes de descripción de Páginas: Postcript PCL Mantenimiento: reposición de material ¿Cómo elegir mi impresora?: coste, mantenimiento y uso Fabricantes y Costes (Adquisición y Operación) Sesión 29 08/12/10 Sesión 30 13/12/10 Periféricos de Comunicaciones: Modem y Tarjeta de Red (Envío/Recepción, Tx/Rx de Datos) Funciones: Modem (Voz, Datos y Fax) y Red (datos) Características de un Módem: Internos: ISA, AMR, PCI, Integrados en Placa, WinModems Externos: Puerto Serie, USB, PCMCIA Características Network Interface Card (NIC): Velocidad (Ethernet/Fast/Gigabit) Conector Externo (RJ45 o coaxial) e Interno (PCI, PCMCIA) Estándares: Modem (V33, V34+, V.42, V.90, V.92 ...) Redes (Categoría IEEE 802): 802.3, 802.11x, etc Interfaces de Comunicaciones inalámbricos (Velocidad y Alcance): Corto Alcance (Infrarrojos, Bluetooth) WLan (Wifi), Wireless WAN (LMDS, WiMax) Celulares/Móviles (GPRS, UMTS) Equipos Especializados de Comunicaciones y Red (Routers, Hub, Switches, etc) Conectarse a Internet: Acceso , Nociones sobre ADSL, Asociación Usuarios de Internet (Información general sobre Conexión a Internet) Coste Sesión 31 15/12/10 Examen del Segundo Parcial Sesión 32 20/12/10 Entrega de promedios finales 6. METODOLOGÍA * Se trabajará en base a actividades prácticas en clase y/o laboratorios, aplicando en cada una de ellas las herramientas expuestas en el proceso de aprendizaje. * Talleres y clases prácticas en cada una de las sesiones (evaluativos con trabajo individual y/o grupal) * Lectura comprensiva de los contenidos programados para cada sesión. * Los talleres y trabajos realizados en cada una de las sesiones deberán ser presentados al final de la clase, no pudiendo ser entregados en una fecha posterior. * Control de lectura de libros y/o folletos. * Lecciones de evaluación (Preguntas de opciones múltiples) todas las semanas ON-LINE. NOTA: • • Los estudiantes deben adelantar la lectura comprensiva de los contenidos programados para cada sesión. Así la elaboración del conocimiento en la clase resultará rápida, consistente, significativa y gratificante. Los deberes y talleres no entregados en la fecha señalada serán sancionados con el 100% de la nota. 7. EVALUACIÓN • • • • Actuación individual Prácticas y/o talleres de ejercicios Control de lectura Lecciones parciales 5 pts. 10 pts. 10 pts. 25 pts • Evaluación Parcial 50 pts. Total . 100 pts. 8. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA 1. 2. 3. 4. Arquitectura de computadores – Julio Ortega Lopera Arquitectura de computadoras de Morris Mano Información digital proporcionada por el Tutor Información digital proporcionada por CISCO ACADEMY 8.1. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA PÁGINAS WEB: • • • • • • http://www.nist.gov/dads/ http://www.dvdforum.org http://www.dvdrw.com/ http://atc.ugr.es/docencia/udigital/index.html http://www.aittape.com/ http://www.lto-technology.com/ http://support.intel.com/support/processors/tools/ frequencyid/ freqid.htm http://support.intel.com/support/processors/tools/ frequencyid/ bootable.htm http://support.intel.com/support/processors/tools/ frequencyid/ download.htm http://grc.com/default.htm http://www.hallogram.com/ http://www.windsortech.com/ http://www.ami.com/ http://www.3bsoftware.com/ 9.- DATOS DEL CATEDRÁTICO(A) NOMBRE: TITULO PROFESIONAL: Teléfonos: E- Mail: Christiam Cires Larrea Ingeniero de Sistemas Computacionales Instructor CISCO – ITE I y II 593-4-2530949 [email protected] 10.- FIRMA DEL DECANO Y DEL PROFESOR. _____________________________ Ing. Antonio Cevallos Gamboa Decano C. Cires L. ______________________________ Ing. Christiam Cires Larrea Profesor