FICHA DE ASIG ATURAS DE I GE IERO E GUÍA DOCE TE. I FOMÁTICA PARA LA DATOS BÁSICOS DE LA ASIG ATURA NOMBRE: Arquitectura e Ingeniería de Computadores CÓDIGO: 3104001 AÑO DE PLAN DE ESTUDIO: 2005 TIPO (troncal/obligatoria/optativa) : troncal Créditos totales (LRU / Créditos LRU/ECTS Créditos LRU/ECTS ECTS): 9/7.0 teóricos: 4.5/3.5 prácticos: 4.5/3.5 CURSO: 1º CUATRIMESTRE: Anual CICLO: 2º DATOS BÁSICOS DE LOS PROFESORES NOMBRE: MIGUEL ÁNGEL MONTIJANO VIZCAÍNO CENTRO/DEPARTAMENTO: EPS/Arquitectura de Computadores, Electrónica y Tecnología Electrónica ÁREA: Arquitectura e Ingeniería de Computadores Nº DESPACHO: LV6P190 E-MAIL [email protected] TF: 957218376 URL WEB: www.uco.es/moodle NOMBRE: LILI TAPIA MARISCAL CENTRO/DEPARTAMENTO: EPS/Arquitectura de Computadores, Electrónica y Tecnología Electrónica ÁREA: Arquitectura e Ingeniería de Computadores Nº DESPACHO: LV9P080 E-MAIL [email protected] TF: 957212039 URL WEB: www.uco.es/moodle DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIG ATURA 1. DESCRIPTOR Arquitecturas paralelas. Arquitecturas orientadas a aplicaciones y lenguajes 2. SITUACIÓ 2.1. PRERREQUISITOS: Ninguno (por ser una materia a impartir en el primer curso de la titulación). 2.2. COTEXTO DETRO DE LA TITULACIÓ: Se trata de una materia troncal, incluyéndose sus contenidos en una de las subcategorías (Ingeniería de Computadores) que conforman los contenidos específicos de la Ingeniería Informática. Según el informe del consorcio Career Space titulado "Perfiles de capacidades profesionales genéricas de TIC. Capacidades profesionales futuras para el mundo del mañana", citado en el Libro Blanco de la titulación, las competencias específicas en arquitectura de computadores tienen una valoración máxima (4) para el perfil profesional de Sistemas e importante (2) para los perfiles de Desarrollo Software y de Gestión y Explotación de las TIC. 2.3. RECOMEDACIOES: Salvo los conocimientos necesarios adquiridos durante la titulación de Ingeniería Técnica Informática, de primer ciclo: estructuras de computadores, fundamentos de arquitectura de computadores y sistemas operativos, no hay ninguna recomendación especial. 3. COMPETE CIAS 3.1. COMPETECIAS TRASVERSALES/GEÉRICAS: Capacidades instrumentales: - Análisis y síntesis. - Organización y planificación. - Comunicación oral y escrita. - Resolución de problemas. - Toma de decisiones. Capacidades personales: - Trabajo en equipo. - Razonamiento crítico. Capacidades sistémicas: - Aprendizaje autónomo. - Adaptación a nuevas situaciones. - Creatividad. Otras capacidades genéricas: - Aplicación de conocimientos teóricos a la práctica. - Autoevaluación. 3.2. COMPETECIAS ESPECÍFICAS: • Cognitivas (Saber): o Conocer los fundamentos de la Arquitectura e Ingeniería de Computadores, comprendiendo la estrecha interrelación existente entre arquitectura de computadores y tecnología de computadores. o Conocer el análisis del rendimiento de las distintas arquitecturas de computadores. o Conocer el concepto de paralelismo tanto a nivel interno como externo, la clasificación de las arquitecturas paralelas existentes, las técnicas de paralelismo básicas y las relaciones existentes entre lenguajes y arquitecturas paralelas. o Conocer las técnicas de segmentación para la mejora del rendimiento. o Conocer los computadores vectoriales. • Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): o Capacidad para la realización de proyectos relativos a arquitectura de computadores, teniendo siempre presente la relación coste/rendimiento de los mismos. o Capacidad para resolver problemas de arquitectura de computadores con confianza y creatividad. o Capacidad de síntesis y análisis de toda la información existente tanto en castellano como en inglés) para la resolución de un problema de arquitectura de computadores. • Actitudinales (Ser): o Capacidad de trabajo en equipo para desarrollar un proyecto de gran dimensión. o Capacidad de razonamiento crítico. 4. OBJETIVOS Por tratarse de un alumno de segundo ciclo, su formación debe orientarse de cara al acceso al mundo laboral y al posible acceso a los estudios de Tercer Ciclo. Además de dar una formación generalista orientada a los conceptos y bases teóricas que permitan una visión académica y científica de la arquitectura de computadores, los objetivos a cubrir con la materia de Arquitectura e Ingeniería de Computadores son los siguientes: - Estudio de los sistemas computadores con un enfoque cuantitativo, para realizar evaluaciones de distintas arquitecturas de computadores y, de esa forma, conocer las ventajas e inconvenientes que pueden presentar las distintas opciones de arquitecturas de computadores existentes. - Estudio de arquitecturas convencionales avanzadas con paralelismo interno: procesadores segmentados, superescalares, supersegmentados, arquitectura VLIW y arquitectura vectorial. 5. METODOLOGÍA ÚMERO DE HORAS DE TRABAJO DEL ALUMO: 294 PRIMER SEMESTRE: Nº de Horas: • Clases Teóricas*: 31.5 • Clases Prácticas*: 11.5 • Exposiciones y Seminarios*: 6 • Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales): 4 A) Colectivas*: 4 (en 2 sesiones) B) Individuales: • Realización de Actividades Académicas Dirigidas: 21 A) Con presencia del profesor*: 9 B) Sin presencia del profesor: 12 • Otro Trabajo Personal Autónomo: 60 A) Horas de estudio: 47 B) Preparación de Trabajo Personal: 25 • Realización de Exámenes: 6 A) Examen escrito: 4 B) Exámenes orales (control del Trabajo Personal): 1 SEGU DO SEMESTRE: Nº de Horas: • Clases Teóricas*: • Clases Prácticas*: 20 • Exposiciones y Seminarios*: • Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales): 2 C) Colectivas*: D) Individuales: 2 • Realización de Actividades Académicas Dirigidas: A) Con presencia del profesor*: B) Sin presencia del profesor: • Otro Trabajo Personal Autónomo: 36 C) Horas de estudio: 24 D) Preparación de Trabajo Personal: • Realización de Exámenes: C) Examen escrito: 1 6. TÉC ICAS DOCE TES (señale con una X las técnicas que va a utilizar en el desarrollo de su asignatura. Puede señalar más de una. También puede sustituirlas por otras): Sesiones académicas teóricas X Sesiones académicas prácticas X Exposición y debate: Visitas y excursiones: Tutorías especializadas: X Controles de lecturas obligatorias: Otros (especificar): Problemas; Soporte on-line DESARROLLO Y JUSTIFICACIÓ : La asignatura se organiza en base a las clases de teoría, que son complementadas con las de problemas. Las prácticas se dirigen a afianzar los conceptos de teoría, por medio de simuladores, o a adquirir capacidades procedimentales. 7. BLOQUES TEMÁTICOS Bloque temático 1: Introducción a los computadores. Bloque temático 2: Rendimiento de los computadores. Bloque temático 3: Instrucciones: el lenguaje de la máquina. Bloque temático 4: Aritmética para computadoras. Bloque temático 5: El procesador: camino de datos y control. Bloque temático 6: Mejora del rendimiento: segmentación. Bloque temático 7: Jerarquía de memoria. Bloque temático 8: Interfaz procesador periféricos. Bloque temático 9: Procesadores superescalares. Bloque temático 10: Procesamiento MMX. 8. BIBLIOGRAFÍA 8.1 GEERAL • Ortega, Julio; Anguita, Mancia; Prieto, Alberto. "Arquitectura de Computadores". Editorial Thomson Editores Spain (Paraninfo S.A.). 2005. • Hennessy, John L.; Patterson, David A. "Arquitectura de Computadores. Un enfoque cuantitativo". Editorial McGraw-Hill. 1995. • Patterson, David A.; Hennessy, John L. "Organización y Diseño de Computadores. La Interfaz hardware/software". Editorial McGraw Hill. 1995. • Sima, D.; Fountain, J.; Kacsuc, P. "Advanced Computer Architectures: A Design Space Approach". Editorial Pearson/Addison Wesley. 1997. 8.2 ESPECÍFICA (con remisiones concretas, en lo posible) 9. TÉC ICAS DE EVALUACIÓ (enumerar, tomando como referencia el catálogo de la correspondiente Guía Común) - Examen. - Control de asistencia a sesiones en presencia del profesor. Criterios de evaluación y calificación (referidos a las competencias trabajadas durante el curso): - Asimilación de los conceptos explicados en teoría. - Realización de problemas. - Presentación de memorias y examen de prácticas. Distribuya el número de horas que ha respondido en el punto 5 en 20 semanas para una asignatura semestral y 40 para una anual 10. ORGA IZACIÓ DOCE TE SEMA AL (Sólo hay que indicar el número de horas que a ese tipo de sesión va a dedicar el estudiante cada semana) SEMANA Nº de horas de Nº de horas Nº de horas Nº de horas Nº de horas Nº de horas Exámenes Temas del temario a tratar sesiones sesiones y Tutorías Control de lecturas Actividades Visita Teóricas : prácticas : especializadas obligatorias con profesor excursiones Primer Cuatrimestre 1ª Semana 2ª Semana 3ª: Semana 4ª: Semana 5ª: Semana 6ª: Semana 7ª: Semana 8ª: Semana 9ª: Semana 10º Semana 11ª: Semana 12ª: Semana 13ª Semana 14ª: Semana 15ª: Semana 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 2 4 Bloque 1 Bloque 2 Bloque 3 Bloque 3 Bloque 4 Bloque 4 Bloque 5 Bloque 5 Bloque 6 Bloque 6 Bloque 7 Bloque 7 Bloque 8 Bloque 9 Bloque 10 Examen febrero Distribuya el número de horas que ha respondido en el punto 5 en 20 semanas para una asignatura semestral y 40 para una anual 10. ORGA IZACIÓ DOCE TE SEMA AL (Sólo hay que indicar el número de horas que a ese tipo de sesión va a dedicar el estudiante cada semana) SEMANA Nº de horas de Nº de horas Nº de horas Nº de horas Nº de horas Nº de horas Exámenes Temas del temario a tratar sesiones sesiones y Tutorías Control de lecturas Actividades Visita Teóricas : prácticas : especializadas obligatorias con profesor excursiones Segundo Cuatrimestre 1ª Semana 2ª Semana 3ª: Semana 4ª: Semana 5ª: Semana 6ª: Semana 7ª: Semana 8ª: Semana 9ª: Semana 10º Semana 11ª: Semana 12ª: Semana 13ª Semana 14ª: Semana 15ª: Semana 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 Práctica 1 Práctica 1 Práctica 2 Práctica 2 Práctica 3 Práctica 4 Práctica 4 Práctica 5 Práctica 6 Práctica 6 Práctica 7 Práctica 7 Práctica 8 Práctica 9 Práctica 9 Examen prácticas 11. TEMARIO DESARROLLADO (con indicación de las competencias que se van a trabajar en cada tema) Bloque temático 1. Introducción a los computadores. Introducción. Conceptos de Hardware y Software. Circuitos integrados. Perspectiva histórica. - Competencias a adquirir: Visión general de la arquitectura de computadores. Bloque temático 2. Rendimiento de los computadores. Introducción. Medidas de rendimiento. Relación entre las métricas. Programa de evaluación. Comparaciones y Perspectiva histórica. - Competencias a adquirir: Comprender los mecanismos de control del rendimiento. Bloque temático 3. Instrucciones: Lenguaje de la máquina. Introducción. Operaciones y Operandos: hardware del computador. Concepto de instrucción. Direccionamientos. Arrays frente a punteros. Perspectiva histórica. - Competencias a adquirir: Conocer el ensamblador MIPS y el lenguaje de la máquina. Bloque temático 4. Aritmética para computadoras. Introducción. Números negativos. Unidad Aritmético Lógica. Operación Multiplicación y División. Operaciones en Punto Flotante. - Competencias a adquirir: Conocer las unidades de cálculo de los procesadores y su forma de representación de los operandos. Bloque temático 5. El procesador: Camino de datos y de control. Introducción. Implementación de un camino de datos. Implementación con múltiples ciclos de reloj Microprogramación. Excepciones. - Competencias a adquirir: Conocer los componentes del camino de datos y la unidad de control. Conocer esquemas monociclo y multiciclo. Entender la microprogramación y las excepciones. Bloque temático 6. Mejora del rendimiento: Segmentación. Introducción. Camino de datos segmentado. Riesgo de dependencia de datos: Detección y/o anticipación. Riesgo de saltos. Rendimiento de los sistemas segmentados. - Competencias a adquirir: Entender cómo se puede incrementar el rendimiento mediante la segmentación del camino de datos. Bloque temático 7. Jerarquía de memoria. Introducción. Memoria Caché. Memoria Virtual. Jerarquía de memoria. Perspectivas. - Competencias a adquirir: Conocer la jerarquía de memoria, la memoria caché y los parámetros que caracterizan su funcionamiento. Bloque temático 8. Interfaz procesador periféricos. Introducción. Medidas de rendimiento de E/S. Tipos y características de los dispositivos de E/S. Buses: Conexión de dispositivos de E/S. Interfaz a Memoria, Procesador y S.O. - Competencias a adquirir: Conocer los dispositivos de entrada/salida y su relación con procesador, memoria y S.O. Bloque temático 9 Procesadores Superescalares. Introducción. Políticas de Lanzamiento de Instrucciones. Resolución de dependencias de datos: Renombramiento de Registros. Políticas de mantenimiento de la Coherencia Secuencial en la Ejecución. Riesgos por dependencia de saltos. Políticas de Resolución de los riesgos de saltos: Estáticas y dinámicas. Ejecución especulativa en los saltos y acceso a Memoria. - Competencias a adquirir: Conocer los fundamentos de los procesadores superescalares y la ejecución especulativa. Bloque temático 11 Procesamiento MMX. Introducción. Procesamiento SIMD. Arquitecturas propuestas Comerciales. Repertorio MMXs y Extensiones Multimedia - Competencias a adquirir: Conocer el repertorio MMX y extensiones multimedia. Entender el procesamiento SIMD. 12. MECA ISMOS DE CO TROL Y SEGUIMIE TO (al margen de los contemplados a nivel general para toda la experiencia piloto, se recogerán aquí los mecanismos concretos que los docentes propongan para el seguimiento de cada asignatura): - Control del profesor del grado de cumplimiento de las actividades programadas. - Encuestas periódicas al alumnado. A EJO I CRÉDITO ECTS COMPONENTE LRU (nº cred. LRUx10) RESTO (hasta completar el total de horas de trabajo del estudiante) 70% 30% Clases Teóricas • Realización de • Seminarios Clases Prácticas, Actividades • Exposiciones incluyendo Académicas Dirigidas de trabajos por sin presencia del • prácticas de los estudiantes profesor campo • Excursiones y • Otro Trabajo Personal • prácticas de visitas Autónomo (entendido, laboratorio • Tutorías en general, como horas • prácticas colectivas de estudio, Trabajo asistenciales • Elaboración de Personal...) trabajos • Tutorías individuales prácticos con • Realización de presencia del Todas ellas en la exámenes profesor proporción • … • … establecida en el Plan de Estudios
