Guía docente de la asignatura

Estructuras de Computadores

Curso 2021 / 2022
Fecha última actualización: 15/06/2021
Fecha de aprobación: 15/06/2021

Grado

Grado en Ingeniería Informática (Ceuta)

Rama

Ingeniería y Arquitectura

Módulo

Formación Específica de Rama

Materia

Estructura y Arquitectura de Computadores

Curso

2

Semestre

1

Créditos

6

Tipo

Obligatoria

Profesorado

Teoría

  • Jose Ismael Rodriguez De Pablos. Grupos: A

Tutorías

Jose Ismael Rodriguez De Pablos

jirodriguez@ugr.es
  • Segundo semestre
    • Jueves de 15:40 a 17:30
    • Miércoles de 17:30 a 19:30

    Prerrequisitos y/o Recomendaciones

    Se recomienda la superación de los contenidos y adquisición de competencias de las materias de formación básica, particularmente de “Tecnología y Organización de Computadores” y de “Fundamentos de Programación”.

    Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Grado)

    • Arquitectura del repertorio de instrucciones.
    • Estructura de un computador en el nivel de lenguaje máquina y programación en ensamblador.
    • Relación entre lenguajes de alto nivel y ensamblador; representación de datos y estructuras sencillas.
    • Sistema de Memoria.
    • Sistema de Entrada/Salida.
    • Buses.
    • Organización del procesador: control cableado y microprogramado, segmentación de cauce, etc.

    Competencias asociadas a materia/asignatura

    Competencias generales

    • CG04 - Capacidad para definir, evaluar y seleccionar plataformas hardware y software para el desarrollo y la ejecución de sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.
    • CG06 - Capacidad para concebir y desarrollar sistemas o arquitecturas informáticas centralizadas o distribuidas integrando hardware, software y redes.
    • CG08 - Conocimiento de las materias básicas y tecnologías, que capaciten para el aprendizaje y desarrollo de nuevos métodos y tecnologías, así como las que les doten de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.

    Competencias específicas

    • CE07 - Capacidad para diseñar, desarrollar, seleccionar y evaluar aplicaciones y sistemas informáticos, asegurando su fiabilidad, seguridad y calidad, conforme a principios éticos y a la legislación y normativa vigente.
    • CE08 - Capacidad para planificar, concebir, desplegar y dirigir proyectos, servicios y sistemas informáticos en todos los ámbitos, liderando su puesta en marcha y su mejora continua y valorando su impacto económico y social.
    • CE10 - Capacidad para elaborar el pliego de condiciones técnicas de una instalación informática que cumpla los estándares y normativas vigentes.
    • CE11 - Conocimiento, administración y mantenimiento sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.
    • CE14 - Capacidad para analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, eligiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados.
    • CE15 - Capacidad de conocer, comprender y evaluar la estructura y arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman.
    • CE20 - Conocimiento y aplicación de los principios fundamentales y técnicas básicas de la programación paralela, concurrente, distribuida y de tiempo real.

    Resultados de aprendizaje (Objetivos)

    • Caracterizar las instrucciones en lenguaje máquina y en lenguaje ensamblador.
    • Distinguir entre los diferentes tipos de instrucciones en ensamblador, modos de direccionamiento y tipos de operandos.
    • Implementar código en ensamblador. Implementar un programa combinando código ensamblador y código de alto nivel.
    • Explicar cómo se implementan construcciones de los lenguajes de alto nivel en ensamblador y cómo se representan y almacenan en el computador datos y estructuras sencillas.
    • Depurar código a bajo nivel y desensamblar.
    • Describir una implementación elemental de camino de datos y unidad de control.
    • Explicar cómo la unidad de control de una CPU interpreta una instrucción a nivel máquina tanto en implementaciones cableadas como microprogramadas.
    • Explicar el concepto de segmentación de cauce, junto con los riesgos que pueden degradar las prestaciones.
    • Explicar la estructura y el funcionamiento de la jerarquía de memoria en un computador y mostrar la necesidad de su presencia.
    • Describir el hardware para gestión de la jerarquía de memoria en un computador (memoria cache).
    • Describir cómo configurar y diseñar memorias utilizando varios módulos. Explicar cómo incrementar el ancho de palabra y el número de palabras.
    • Describir las diferentes organizaciones de la memoria cache, analizando las posibles estrategias de extracción, colocación, reemplazo y actualización, y los parámetros que afectan a las prestaciones.
    • Explicar las diferentes técnicas de gestión de E/S. Describir controladores o interfaces de dispositivo.
    • Explicar el concepto de bus, estructuras y tipos. Describir los diferentes tipos de transferencia, la temporización y el direccionamiento.

    Programa de contenidos teóricos y prácticos

    Teórico

    • Tema 1. Introducción
      • Unidades funcionales.
      • Conceptos básicos de funcionamiento.
    • Tema 2. Representación de programas a nivel máquina
      • Codificación de programas.
      • Arquitectura del repertorio (ISA).
      • Instrucciones de transferencia, aritmético-lógicas, de control.
      • Procedimientos y subrutinas.
      • Arrays. Estructuras de datos heterogéneas.
    • Tema 3. Unidad de control
      • Camino de datos.
      • Unidades de control cableadas y microprogramadas.
    • Tema 4. Segmentación de cauce
      • Conceptos básicos.
      • Riesgos de datos.
      • Riesgos de instrucciones.
      • Riesgos de control.
    • Tema 5. Entrada/Salida
      • Funciones del sistema de E/S. Interfaces de E/S.
      • E/S programada.
      • Interrupciones.
      • DMA (Acceso directo a memoria).
    • Tema 6. Memoria
      • Jerarquía de memoria.
      • Concepto de localidad.
      • Memoria cache.
      • Influencia en las prestaciones.

    Práctico

    • Prácticas:
      • Práctica 1: Entorno de desarrollo GNU: Ejemplos.
      • Práctica 2: Programación en ensamblador Linux: Programas aritméticos.
      • Práctica 3: Programación mixta C-ASM: Optimización.
      • Práctica 4: Depuradores, desensambladores y editores hexadecimal: Demostración de las competencias adquiridas.
      • Práctica 5: Funcionamiento de E/S: Aplicación con Microcontrolador.
      • Práctica 6: Análisis de una Jerarquía de Memoria: Cache.
    • Seminarios:
      • Seminario 1: Entorno de desarrollo GNU.
      • Seminario 2: Programación en ensamblador Linux.
      • Seminario 3: Programación mixta C-ASM.
      • Seminario 4: Depuradores, desensambladores y editores hexadecimal.
      • Seminario 5: Funcionamiento de E/S.
      • Seminario 6: Análisis de una Jerarquía de Memoria.

    Bibliografía

    Bibliografía fundamental

    • C.V. Hamacher, Z. Vranesic, S. Zaky, Organización de Computadores.  McGraw-Hill, 2003. ESIIT/C.1 HAM org
    • W. Stallings, Organización y Arquitectura de Computadores. Pearson Educación, 2008. ESIIT/C.1 STA org
    • R.E. Bryant, D.R. O'Hallaron: Computer systems: a programmer's perspective. Pearson, 2016. ESIIT/C.1 BRY com

    Bibliografía complementaria

    • Ortega, M. Anguita, A. Prieto. Arquitectura de Computadores.  Thomson, 2005. ESIIT/C.1 ORT arq
    • F. García, et al, Problemas resueltos de Estructura de Computadores. Paraninfo, 2009. ESIIT/C.1 PRO pro
    • M.I. García, et al, Estructura de Computadores: problemas resueltos. Ra-Ma, 2006. ESIIT/C.1 EST est
    • N. Carter. Arquitectura de Computadores. McGraw-Hill, 2004. ESIIT/C.1 CAR arq
    • A.S. Tanenbaum. Structured Computer Organization. Pearson Education, 2006. ESIIT/C.1 TAN str
    • J.L. Hennessy, D.A. Patterson, Computer architecture: a quantitative approach. Morgan Kaufmann, 2007. ESIIT/C.1 HEN com
    • D.A. Patterson, J.L. Hennessy, Computer Organization and design: the hardware-software interface. Elsevier, 2005. ESIIT/C.1 PAT com

    Enlaces recomendados

    Metodología docente

    • MD01 Lección Magistral (Clases Teóricas-Expositivas) 
    • MD02 Actividades Prácticas (Resolución de Problemas, Resolución de Casos Prácticos, Desarrollo de Proyectos, Prácticas en Laboratorio, Taller de Programación, Aula de Informática, Prácticas de Campo). 
    • MD03  Seminarios (Debates, Demos, Exposición de Trabajos Tutelados, Conferencias, Visitas Guiadas, Monografías). 
    • MD04 Actividades no presenciales Individuales. 
    • MD05 Actividades no presenciales Grupales. 
    • MD06 Tutorías Académicas. 

    Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final)

    Evaluación ordinaria

    En esta Guía Docente se recogen las condiciones de evaluación comunes a las cuatro Titulaciones en las que se imparte la asignatura: Grado en Ingeniería Informática (GII-Granada), dobles Grados en Ingeniería Informática y Matemáticas o ADE (GIM-GIADE Granada) y Grado en Ingeniería Informática en el Campus de Ceuta (GII Ceuta). Si fueran necesarios más detalles, los explicaría cada profesor, quedando la información disponible por escrito en la plataforma docente.

    Se puede evaluar la participación activa de los estudiantes durante el curso mediante algunas de las siguientes actividades. Los detalles se explican el primer día de clase en la presentación de la asignatura, quedando la información disponible por escrito en la plataforma docente.

    • Pruebas individuales realizadas en grupo grande y/o en grupo pequeño (pequeños test, exámenes parciales, etc.). No en todas las Titulaciones se contempla la realización de exámenes parciales. Si los hay, los detalles se explican en clase y quedan por escrito en la plataforma.
    • Memorias de prácticas (o trabajos similares, considerados en el art. 7 de la Normativa de Evaluación y Calificación). No en todas las Titulaciones se contempla la entrega de memorias de prácticas (o trabajos similares). Si las hay, los detalles se explican en clase y quedan por escrito en la plataforma.
    • Exámenes escritos con fecha fijada por el Centro (test de teoría, de prácticas, exámenes de problemas, etc.). A celebrar en las fechas fijadas por el Centro. Estas pruebas sí pueden tener evaluación por incidencias, a diferencia de las anteriores, sin fecha fijada por el Centro ni evaluación por incidencias.

    Las actividades de Teoría (grupo grande) contabilizan hasta 6p, las de Prácticas (grupo pequeño) hasta 4p, y para aprobar se debe superar el umbral del 40% separadamente para Teoría y Prácticas, como se resume esquemáticamente en la siguiente tabla:

    Actividades de evaluación continua Máximo Porcentaje Mínimo Denominación
    Grupo grande (Teoría) 6.0 60% 2.4 (40%) NTeo
    Grupo pequeño (Prácticas) 4.0 40% 1.6 (40%) NPra
    Total 10.0 100% 5.0 (50%) NTot

     

    Evaluación extraordinaria

    La evaluación extraordinaria se realiza en las mismas condiciones (instrumentos, criterios, porcentajes) que la ordinaria. Si en alguna Titulación hubiera alguna diferencia, se explicaría el primer día de clase en la presentación de la asignatura, quedando la información disponible por escrito en la plataforma docente.

    Evaluación única final

    Los estudiantes que opten por la evaluación única final realizarán un examen escrito del tipo “con fecha fijada por el Centro” mencionado anteriormente (con posibilidad de evaluación por incidencias), con los porcentajes y umbrales indicados en la siguiente tabla:

    Pruebas de la evaluación única final Máximo Porcentaje Mínimo Denominación
    TT (Test de teoría) 3.0 30% TT+EP = 2.4 (40%) TT+EP = NTeo
    EP (Examen de Problemas) 3.0 30% TT+EP = 2.4 (40%) TT+EP = NTeo
    TP (Test de prácticas) 4.0 40% 1.6 (40%) NPra
    Total 10.0 100% 5.0 (50%) NTot

    Si en alguna Titulación hubiera alguna diferencia, se explicaría el primer día de clase en la presentación de la asignatura, quedando la información disponible por escrito en la plataforma docente.

    Información adicional

    Plataforma docente (material de la asignatura, organización de los grupos de prácticas, convocatorias de exámenes, etc.):

    ESCENARIO A (ENSEÑANZA-APRENDIZAJE PRESENCIAL Y TELE-PRESENCIAL)

    Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

    Aparte de e-mail, y de los avisos, mensajería y foros de la plataforma docente, que ya se venían usando para preguntas cortas y dudas frecuentes, se podrán usar las herramientas de videoconferencia sugeridas por la Universidad (Google Meet y/o JITSI) https://covid19.ugr.es/informacion/teletrabajo/videoconferencia

    Medidas de adaptación de la evaluación (Instrumentos, criterios y porcentajes sobre la calificación)

    Esta asignatura no tiene una tradición de numerosas actividades presenciales con elaboradas técnicas grupales que requieran adaptación a los entornos semipresencial u online. La práctica totalidad del trabajo de la asignatura puede seguir realizándose en casa (lectura y repaso, relaciones de problemas, etc.) y en clase (pruebas individuales, etc.) con unas mínimas adaptaciones, comunes a ambos escenarios.

    • Videoconferencia: en el escenario A, aunque parte de la clase esté presente (tal vez un 33% en teoría, un 50% en prácticas), la mayoría no lo estará, por lo cual la clase se transmitirá síncronamente mediante videoconferencia. Se procurará no utilizar la pizarra, sustituyéndola por tableta o herramienta software similar. Se procurará repetir las posibles preguntas presenciales, para que los estudiantes no presenciales puedan también entender la pregunta y la respuesta.
    • Laboratorios: si el Centro ofrece el servidor de imágenes para su uso por parte de los estudiantes se podrá utilizar. En cualquier caso, las prácticas son fáciles de realizar en el propio portátil personal. Se anticipa que la resolución de problemas de los estudiantes no presenciales será más fácil si estos aceptan compartir su pantalla.
    • Prácticas 4 y 5: la práctica y seminario 5 con microcontrolador se podrán realizar mediante un simulador, para evitar la obligatoria limpieza posterior de los equipos y sus múltiples piezas. Se anticipa que corregir la práctica 4 de los estudiantes no presenciales será más fácil si estos aceptan compartir su pantalla, demostrando así las competencias adquiridas igual que lo hacen los estudiantes presenciales.
    • Pruebas individuales: para que la evaluación continua de esta asignatura no afecte innecesariamente a los horarios del Centro, en el escenario A es conveniente y perfectamente viable que los estudiantes no presenciales de un grupo realicen síncronamente la misma prueba que los estudiantes presenciales, el mismo día a la misma hora (usando el mismo test de la plataforma docente, si se trata de ese tipo de prueba). En las pruebas con fecha fijada por el Centro se atenderá a lo estipulado en instancias superiores (Centro, Universidad, etc) respecto a presencialidad, higiene, etc.

    Evaluación ordinaria

    • Nº de profesores supervisores: Si se asignan suficientes aulas como para examinar presencialmente a todos los matriculados, se deberá incrementar. Si se mantiene el nº de aulas, los estudiantes no presenciales deberán hacer el examen síncronamente mediante plataforma docente, y tal vez también haya que incrementar el nº de supervisores para poder atenderles correctamente.

    Evaluación extraordinaria

    • Nº de profesores supervisores: Si se asignan suficientes aulas como para examinar presencialmente a todos los matriculados, se deberá incrementar. Si se mantiene el nº de aulas, los estudiantes no presenciales deberán hacer el examen síncronamente mediante plataforma docente, y tal vez también haya que incrementar el nº de supervisores para poder atenderles correctamente.

    Evaluación única final

    • En esta asignatura pocos estudiantes solicitan la Evaluación Única Final, y siempre ha sido posible atenderles en las mismas sesiones de examen junto con el resto de matriculados. No se anticipa que se vaya a requerir ninguna adaptación específica.

    ESCENARIO B (SUSPENSIÓN DE LA ACTIVIDAD PRESENCIAL)

    Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

    Aparte de e-mail, y de los avisos, mensajería y foros de la plataforma docente, que ya se venían usando para preguntas cortas y dudas frecuentes, se podrán usar las herramientas de videoconferencia sugeridas por la Universidad (Google Meet y/o JITSI) https://covid19.ugr.es/informacion/teletrabajo/videoconferencia

    Medidas de adaptación de la evaluación (Instrumentos, criterios y porcentajes sobre la calificación)

    Esta asignatura no tiene una tradición de numerosas actividades presenciales con elaboradas técnicas grupales que requieran adaptación a los entornos semipresencial u online. La práctica totalidad del trabajo de la asignatura puede seguir realizándose en casa (lectura y repaso, relaciones de problemas, etc.) y en clase (pruebas individuales, etc.) con unas mínimas adaptaciones, comunes a ambos escenarios.

    • Videoconferencia: en el escenario B, la clase se transmitirá síncronamente mediante videoconferencia. Se procurará sustituir la pizarra por tableta o herramienta software similar.
    • Laboratorios: si el Centro ofrece el servidor de imágenes para su uso por parte de los estudiantes se podrá utilizar. En cualquier caso, las prácticas son fáciles de realizar en el propio portátil personal. Se anticipa que la resolución de problemas de los estudiantes (no presenciales) será más fácil si estos aceptan compartir su pantalla.
    • Prácticas 4 y 5: la práctica y seminario 5 con microcontrolador se podrán realizar mediante un simulador, resolviendo así la imposibilidad de acceder al equipamiento real. Se anticipa que corregir la práctica 4 será más fácil si los estudiantes (no presenciales) aceptan compartir su pantalla, demostrando así las competencias adquiridas.
    • Pruebas individuales: para que la evaluación continua de esta asignatura no afecte innecesariamente a los horarios del Centro, es conveniente y perfectamente viable que los estudiantes (no presenciales) de un grupo realicen síncronamente las mismas pruebas, el mismo día a la misma hora (usando el mismo test de la plataforma docente, si se trata de ese tipo de prueba). En las pruebas con fecha fijada por el Centro se atenderá a lo estipulado en instancias superiores (Centro, Universidad, etc) respecto a presencialidad, higiene, etc.

    Evaluación ordinaria

    • Nº de profesores supervisores: el examen se realizará como se indique en instancias superiores (Centro y/o  UGR, ya sea presencial, semipresencial u online, síncronamente mediante plataforma docente), y seguramente habrá que incrementar el nº de supervisores para poder atender a todos los estudiantes correctamente.

    Evaluación extraordinaria

    • Nº de profesores supervisores: el examen se realizará como se indique en instancias superiores (Centro y/o  UGR, ya sea presencial, semipresencial u online, síncronamente mediante plataforma docente), y seguramente habrá que incrementar el nº de supervisores para poder atender a todos los estudiantes correctamente.

    Evaluación única final

    • En esta asignatura pocos estudiantes solicitan la Evaluación Única Final, y siempre ha sido posible atenderles en las mismas sesiones de examen junto con el resto de matriculados. No se anticipa que se vaya a requerir ninguna adaptación específica.