Guía docente de la asignatura

Arquitectura de Computadores

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

Grado

Grado en Ingeniería Informática y Matemáticas

Rama

Ingeniería y Arquitectura

Módulo

Formación Obligatoria Informática

Materia

Estructura y Arquitectura de Computadores (36)

Curso

2

Semestre

2

Créditos

6

Tipo

Obligatoria

Profesorado

Teoría

  • Mancia Anguita López. Grupos: A

Prácticas

  • Gustavo Romero López. Grupos: 2
  • María Isabel García Arenas. Grupos: 1

Tutorías

Mancia Anguita López

manguita@ugr.es
  • Tutorías 2º semestre
    • Jueves de 12:45 a 13:45 (Etsiit 2.D.4)
    • Martes de 12:00 a 14:00 (Etsiit 2.D.4)
    • Miércoles de 15:30 a 17:00 (Etsiit 2.D.4)
    • Miércoles de 19:30 a 21:00 (Etsiit 2.D.4)
  • Tutorías 1º semestre
    • Martes de 11:00 a 14:00 (Etsiit 2 D.4)
    • Viernes de 11:00 a 14:00 (Etsiit 2.D.4)

Gustavo Romero López

gustavo@ugr.es
  • Tutorías 1º semestre
    • Jueves de 11:30 a 13:30 (Etsiit)
    • Lunes de 11:30 a 13:30 (Etsiit)
    • Martes de 11:30 a 13:30 (Etsiit)
  • Tutorías 2º semestre
    • Jueves de 11:30 a 13:30 (Etsiit)
    • Martes de 11:30 a 13:30 (Etsiit)
    • Miércoles de 11:30 a 13:30 (Etsiit)

María Isabel García Arenas

mgarenas@ugr.es
  • Tutorías 1º semestre
    • Lunes de 10:00 a 14:00 (Etsiit D. 2-32)
    • Martes de 17:00 a 19:00 (Etsiit D. 2-32)
  • Tutorías 2º semestre
    • Lunes de 10:00 a 14:00 (Etsiit D. 2-32)
    • Viernes de 10:00 a 12:00 (Etsiit D. 2-32)

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

  • Se recomienda la superación de los contenidos y adquisición de competencias de las materias de formación básica y de la asignatura de rama Estructura de Computadores.

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

  • Estructura y clasificación de  arquitecturas paralelas (procesadores, multiprocesadores, multicomputadores y sistemas distribuidos).
  • Clasificación del paralelismo de una aplicación.
  • Arquitecturas con paralelismo a nivel de instrucción (ILP).
  • Programación eficiente de ILP (mecanismos y algoritmos básicos de optimización de código).
  • Arquitecturas multihebra, multinúcleo y multiprocesadores.
  • Programación paralela.
  • Evaluación de prestaciones.            

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)

  • Explicar las diferentes clasificaciones de arquitecturas paralelas.
  • Distinguir entre procesamiento paralelo y procesamiento distribuido, y asociarlos con las arquitecturas que se utilizan para implementarlos.
  • Relacionar el paralelismo implícito en una aplicación con las arquitecturas que lo aprovechan.
  • Afrontar el análisis y el diseño de un núcleo con paralelismo a nivel de instrucción (ILP).
  • Describir lo que hace un compilador y el programador para aprovechar una arquitectura ILP. Implementar código que aproveche la arquitectura ILP. Distinguir entre las prestaciones del procesador, las del compilador y las del programa que ejecute el computador.
  • Explicar los conceptos de ganancia en prestaciones o velocidad y escalabilidad y las leyes relacionadas con estos conceptos.
  • Describir la estructura y organización de arquitecturas multihebra, multinúcleo y multiprocesador.
  • Explicar lo que hace un compilador para aprovechar una arquitectura multinúcleo y multiprocesador.
  • Expresar un algoritmo de forma apropiada para que se pueda ejecutar en arquitecturas multinúcleos y multiprocesadores. Escribir código que aproveche la arquitectura multinúcleo y multiprocesador.
  • Explicar la necesidad de mantener coherencia entre caches y entre cache y memoria principal. Afrontar el análisis y diseño de  protocolos de mantenimiento de coherencia  en multicores y multiprocesadores.
  • Distinguir entre los diferentes tipos de modelos de consistencia de memoria. Explicar la influencia en las prestaciones de un computador del modelo de consistencia de memoria.
  • Implementar código que aproveche el modelo de consistencia de memoria y las instrucciones máquina de sincronización. Implementar mecanismos básicos de sincronización.

Programa de contenidos teóricos y prácticos

Teórico

  • Arquitecturas paralelas: clasificación y prestaciones
  • Programación paralela
  • Arquitecturas con paralelismo a nivel de hebra (TLP)
  • Arquitecturas con paralelismo a nivel de instrucción (ILP)
  • Arquitecturas con paralelismo de datos (DLP)

Práctico

  • Programación Paralela con Memoria Compartida: distribución de trabajo, comunicación y sincronización entre hebras.
  • Optimización de Código para microarquitecturas ILP
  • Evaluación de Prestaciones

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  • J. Ortega, M. Anguita, A. Prieto. Arquitectura de Computadores. Thomson, 2005. ISSN/ISBN: 84-9732-274-6. ESIIT/C.1 ORT arq
  • M. Anguita, J. Ortega. Fundamentos y Problemas de Arquitectura de Computadores, Editorial Técnica Avicam. 2016. ISSN/ISBN: 978-84-16535-52-1. ESIIT/C.1 ANG fun
  • Barbara Chapman, Grabriele Jost, Ruud van der Pas, Using OpenMP. Portable Shared Memory Parallel Programming, The MIT Press.  2008. ISSN/ISBN: 9780262533027. ESIIT/D.1 CHA usi

 

Bibliografía complementaria

  • T. Rauber, G. Ründer. Parallel Programming: for Multicore and Cluster Systems. Springer 2013. ISSN/ISBN: 9783642378010|9978-3-642-37801-0.
  • Barry Wilkinson. Parallel programming: techniques and applications using networked workstations and parallel computer, 2005. ISSN/ISBN: 9780131405639. ESIIT/D.1 WIL par
  • R. Gerber, A. J.C. Bik, K. B. Smith and X. Tian. The Software Optimization Cookbook. High Performance Recipes for the IA-32 Platforms. Intel Press, 2006. ESIIT/C.1 SOF sof
  • A. Fog. How to Optimize for the Pentium family of microprocessors, 2004.
  • R. Gerber. The Software Optimization Cookbook. High Performance Recipes for the Intel Architecture. Intel Press, 2002. ESIIT/C.1 GER sof
  • Ortega, J.; González, J Problemas de Ingeniería de Computadores. Cien problemas resueltos de procesadores paralelos Ed. Copicentro Granada, 2008. ESIIT/C.1 ORT pro

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

Todo lo relativo a la evaluación se regirá por la Normativa de evaluación y calificación de los estudiantes vigente en la Universidad de Granada.

La calificación final que aparecerá en el Acta será un número comprendido entre 0 y 10 con precisión de un decimal (de acuerdo con el art. 5 del R. D 1125/2003). Para aprobar oficialmente una asignatura se ha de obtener una puntuación mínima de 5 (de acuerdo con el art. 5 del R. D 1125/2003).

En función de la convocatoria (ordinaria o extraordinaria), y del tipo de evaluación escogida, la calificación se obtendrá como se detalla a continuación.

El número de estudiantes tan elevado, a pesar de ser una asignatura de ingeniería y tanto por grupo de teoría como por grupo prácticas, condiciona los métodos y herramientas de evaluación aplicables.

La metodología de evaluación por defecto según la normativa de la Universidad de Granada es la evaluación continua, que en el caso de esta asignatura se compone de las siguientes actividades:

Actividades formativas evaluación ordinaria

Ponderación

Mínimo

Máximo

Actividades de teoría

Actividades

60%

2,4

3

Prueba final

3

Actividades  de prácticas y seminarios

Actividades

40%

1,6

2

Prueba final

2

Calificación en Acta

 

100%

5

10

Obsérvese que tener un mínimo supone que es obligatorio hacer la prueba o actividad para poder aprobar la asignatura. En la prueba final de evaluación continua se evaluarán todos los contenidos de teoría y prácticas. Esta prueba tendrá lugar al final del cuatrimestre en la fecha que fije el centro. La calificación en Acta, para quien, no habiendo superando algunos de los mínimos de teoría o prácticas, alcance una puntuación superior a 5 al sumar la nota de teoría y prácticas, será igual a 4.9 (suspenso).

Evaluación extraordinaria

Para las convocatorias extraordinarias se utilizará la evaluación única final.

Evaluación única final

La siguiente tabla muestra las actividades y la contribución de las mismas a la nota final de la asignatura y la nota mínima exigida, en su caso, para cada una de ellas:

Prueba única final evaluación extraordinaria

Ponderación

Mínimo

Máximo

Prueba escrita de la parte teórica

60%

2,4

6

Prueba escrita de la parte de prácticas y seminarios

40%

1,6

4

Calificación en Acta

100%

5

10

Obsérvese que tener un mínimo supone que es obligatorio hacer la prueba o actividad para poder aprobar la asignatura. Esta prueba tendrá lugar al final del cuatrimestre en la fecha que fije el centro. La calificación en Acta, para quien, no habiendo superando algunos de los mínimos de teoría o prácticas, alcance una puntuación superior a 5 al sumar la nota de teoría y prácticas, será igual a 4.9 (suspenso).

 

Información adicional

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

Horario (Según lo establecido en el POD)

La información sobre horarios puede obtenerse en la página web de grados

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

Plataformas de teleformación disponibles en la UGR actualmente (material de la asignatura, organización de los grupos de prácticas, convocatorias de exámenes y entregas a los profesores):

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

  • En el caso de que sea posible mantener una distancia de seguridad en el aula de al menos 1,5 metros entre los ocupantes, las sesiones serán presenciales en su totalidad. Esto será posible en Ceuta, pero no en Granada dado el elevado número de estudiantes por grupo.
  • En otro caso, asistirán parte de los estudiantes según los turnos de asistencia que se establezcan, retransmitiéndose las sesiones de forma síncrona para aquellos estudiantes que no puedan asistir usando las herramientas que la universidad ponga a disposición de los profesores y estudiantes y, en el caso de Granada, que sean más apropiadas para el número elevado de estudiantes de los grupos.
  • Tutorías grupales o individuales online en el horario previsto en la programación docente presencial. Dichas tutorías también podrán ser llevadas a cabo en horario distinto tras acuerdo con el estudiantado, procurando no interferir en las actividades programadas en el resto de las asignaturas del curso.

Evaluación ordinaria

  • Las actividades se realizarán usando las herramientas que la universidad ponga a disposición del profesorado teniendo en cuenta, en el caso de Granada, el elevado número de estudiantes en los grupos

Evaluación extraordinaria

  • Las actividades se realizarán usando las herramientas que la universidad ponga a disposición del profesorado teniendo en cuenta, en el caso de Granada, el elevado número de estudiantes en los grupos.

Evaluación única final

  • Las actividades se realizarán usando las herramientas que la universidad ponga a disposición del profesorado teniendo en cuenta, en el caso de Granada, el elevado número de estudiantes en los grupos.

ESCENARIO B (SUSPENSIÓN DE LA ACTIVIDAD PRESENCIAL)

Horario (Según lo establecido en el POD)

La información sobre horarios puede obtenerse en la página web de grados

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

Plataformas de teleformación disponibles en la UGR actualmente (material de la asignatura, organización de los grupos de prácticas, convocatorias de exámenes y entregas a los profesores):

 

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

  • Las sesiones se realizarán online de forma síncrona en el horario establecido para la asignatura para las clases presenciales. En el caso de Granada se usarán aquellas herramientas proporcionadas por la universidad que sean más apropiadas para grupos con un número elevado de estudiantes.
  • Tutorías grupales o individuales online en el horario previsto en la programación docente presencial. Dichas tutorías también podrán ser llevadas a cabo en horario distinto tras acuerdo con el estudiantado, procurando no interferir en las actividades programadas en el resto de las asignaturas del curso.

Evaluación ordinaria

  • Las actividades se realizarán usando las herramientas que la universidad ponga a disposición del profesorado teniendo en cuenta, en el caso de Granada, el elevado número de estudiantes en los grupos.

Evaluación extraordinaria

  • Las actividades se realizarán usando las herramientas que la universidad ponga a disposición del profesorado teniendo en cuenta, en el caso de Granada, el elevado número de estudiantes en los grupos.

Evaluación única final

  • Las actividades se realizarán usando las herramientas que la universidad ponga a disposición del profesorado teniendo en cuenta, en el caso de Granada, el elevado número de estudiantes en los grupos.