Universidad Pública de Navarra



Año Académico: 2024/2025 | Otros años:  2023/2024  |  2022/2023  |  2021/2022  |  2020/2021 
Graduado o Graduada en Ingeniería Informática por la Universidad Pública de Navarra (Programa Internacional)
Código: 250306 Asignatura: ESTRUCTURA DE COMPUTADORES
Créditos: 6 Tipo: Básica Curso: 2 Periodo: 1º S
Departamento: Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación
Profesorado:
ZUBIATE ORZANCO, PABLO (Resp)   [Tutorías ] OZCARIZ CELAYA, ARITZ   [Tutorías ]

Partes de este texto:

 

Módulo/Materia

Módulo: Formación Básica
Materia: Informática

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Descripción/Contenidos

En esta asignatura se estudian los elementos esenciales de un computador ofreciendo al estudiante una visión general e independiente del tipo de arquitectura del funcionamiento de un computador. La representación de la información (datos e instrucciones), el procesador como unidad de procesamiento de dicha información, la jerarquía de memoria como unidad de almacenamiento de información y el sistema de entrada y salida como sistema de comunicación de información con el exterior son los puntos clave sobre los que se centra la asignatura. En las sesiones prácticas se realizan proyectos de desarrollo software empleando las herramientas de edición, compilación, lincado, ensamblaje y depuración de programas informáticos en lenguajes de programación C y ensamblador.

La lista de contenidos es la siguiente:

  • Arquitectura de Von Neumann. CPU, memoria y entrada / salida.
  • Representación de datos. Bit, byte y palabra. Caracteres, enteros y reales.
  • Aritmética y lógica sobre enteros en binario. Redondeo y propagación de error en números reales.
  • Representación de instrucciones. Lenguaje máquina, lenguaje ensamblador y lenguajes de alto nivel. Registros. Formato de instrucción. Fases de ejecución de una instrucción. Tipos de instrucción y modos de direccionamiento.
  • Programación en lenguaje ensamblador de construcciones básicas de los lenguajes de alto nivel y llamadas a subrutina.
  • Arquitectura y organización de la CPU. Conjunto de instrucciones. Camino de datos. Arquitecturas CISC, RISC y VLIW.
  • Sistema de entrada / salida. Control de entrada / salida: por encuesta, por interrupción, DMA. Vector de interrupciones. Programación en lenguaje ensamblador de rutinas de atención a interrupciones.
  • Organización de la memoria. Latencia y ancho de banda. Jerarquía de memoria. Memoria cache. Memoria virtual.

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Competencias genéricas

CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
G1 - Capacidad para concebir, redactar, organizar, planificar, desarrollar y firmar proyectos en el ámbito de la ingeniería en
informática que tengan por objeto la concepción, el desarrollo o la explotación de sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.

G6 - Capacidad para concebir y desarrollar sistemas o arquitecturas informáticas centralizadas o distribuidas integrando hardware, software y redes.
G8 - 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.
G9 - Capacidad para resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, autonomía y creatividad. Capacidad para saber comunicar y transmitir los conocimientos, habilidades y destrezas de la profesión de Ingeniero Técnico en Informática.
G10 - Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planificación de tareas y otros trabajos análogos de informática.
T1 - Capacidad de análisis y síntesis.
T3 - Comunicación oral y escrita.
T4 - Resolución de problemas.
T8 - Aprendizaje autónomo.

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Competencias específicas

FB4 - Conocimientos básicos sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos con aplicación en ingeniería.
FB5 - Conocimiento de la estructura, organización, funcionamiento e interconexión de los sistemas informáticos, los fundamentos de su programación, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

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Resultados aprendizaje

  1. Explicar la organización de la máquina de Von Neumann y sus principales unidades funcionales.
  2. Mencionar ventajas e inconvenientes de la arquitectura Von Neumann.
  3. Representar en binario números enteros y reales y evaluar su rango y la precisión.
  4. Realizar operaciones de aritmética y lógica sencillas sobre datos enteros en binario.
  5. Considerar el error por redondeo en números reales y su propagación en una cadena de operaciones.
  6. Explicar la relación entre lenguaje máquina, lenguaje ensamblador y lenguajes de alto nivel.
  7. Explicar ventajas e inconvenientes de un determinado formato de instrucción respecto a otros.
  8. Implementar en lenguaje ensamblador, construcciones básicas de los lenguajes de alto nivel y llamadas a subrutinas.
  9. Explicar la relación entre el conjunto de instrucciones y el diseño de una arquitectura.
  10. Describir las principales fases de ejecución de los diferentes tipos de instrucción en el camino de datos de la CPU.
  11. Comparar diferentes alternativas de implementación del camino de datos de una CPU.
  12. Describir las características principales de las arquitecturas CISC, RISC y VLIW.
  13. Explicar las diferentes técnicas de entrada / salida: programadas, mediante interrupciones y DMA.
  14. Explicar cómo utilizar interrupciones para implementar el control de entrada/salida y transferencias de datos.
  15. Escribir sencillas rutinas de interrupción en lenguaje ensamblador.
  16. Explicar el efecto de la latencia y el ancho de banda de memoria en el rendimiento de un computador.
  17. Razonar el uso de la jerarquía de memoria para reducir el efecto de la latencia de memoria.
  18. Explicar el concepto de memoria cache y como afecta su uso al rendimiento del computador.
  19. Explicar los conceptos de memoria virtual y paginación. 

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Metodología

 Metodología - Actividad
 Horas Presenciales
 Horas no presenciales
 A-1 Clases magistrales
 24
 
 A-2 Estudio autónomo
 
 30
 A-3 Sesiones prácticas
 16
 
 A-4 Programación / experimentación u otros trabajos en ordenador / laboratorio
 
 20
 A-5 Resolución de problemas, ejercicios y otras actividades de aplicación
 
 12
 A-6 Aprendizaje basado en problemas y/o casos
 14
 
 A-7 Elaboración de trabajos y/o proyectos y escritura de memorias
 
 11
 A-8 Preparación de presentaciones de trabajos, proyectos, etc...
 
 15
 A-9 Actividades de Evaluación
 6
 
 A-10 Tutorías  2  
 Total
 62
 88

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Evaluación

 

Resultados de
aprendizaje
Actividad de
evaluación
Peso (%) Carácter
recuperable
Nota mínima
requerida
RA1 - RA19 1 - Participación activa en clase 15 No  
RA8, RA14, RA15 2 - Resolución y entrega de ejercicios propuestos en las prácticas, mostrando su funcionamiento durante la sesión 35  No  
RA1 - RA15 3 - Examen teórico (temas 2 y 3) 15  
RA1 - RA15 4 - Examen teórico práctico global 35 5/10

 

La evaluación de recuperación consistirá en un examen donde el estudiante recuperará las partes suspendidas.

La calificación final de aquellos estudiantes que no obtengan la nota mínima para promediar en la actividad 4 será:

  •  La media ponderada con los pesos arriba indicados si esta media es menor o igual a 4
  •  4 si la media ponderada es mayor que 4

La calificación final de un estudiante será "No presentado" si no se presenta al examen teórico (actividad 4, ni en la evaluación ordinaria ni en la recuperación) y no entrega la mitad de los supuestos prácticos de la actividad 2.

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Temario

TEMA 1. INTRODUCCIÓN

  • Arquitectura de Von Neumann y arquitectura Harvard
  • La unidad central de proceso (CPU)
  • La memoria y los mapas de memoria
  • Los buses
  • Dispositivos de entrada/salida
  • Arquitecturas CISC, RISC y VLIW

TEMA 2: REPRESENTACIÓN DIGITAL DE LA INFORMACIÓN

  • Representación digital de la información.
  • Sistemas de numeración.
  • Códigos binarios.

TEMA 3: SISTEMAS ARITMÉTICOS DIGITALES

  • Álgebra de Boole.
  • Aritmética binaria.
  • Circuitos aritméticos.

TEMA 4. SISTEMAS BASADOS EN MICROCONTROLADORES

  • Introducción a los microcontroladores
  • Familias de microcontroladores
  • Pasos del diseño con microcontroladores
  • Arquitectura del PIC16F877A
  • Organización de la memoria: memoria de programa y memoria de datos
  • Registros especiales

TEMA 5. PROGRAMACIÓN EN ENSAMBLADOR

  • Formato de las instrucciones
  • Repertorio de instrucciones del PIC16F877A
  • Tiempo de ejecución de las instrucciones
  • Pasos del diseño de un programa
  • Lenguaje ensamblador y programa ensamblador
  • Tipos de ensambladores
  • Programa montador de enlaces (enlazador o linker)
  • Sintaxis del ensamblador del PIC
  • Constantes y variables. Vectores y matrices. Estructuras de alto nivel
  • Subrutinas
  • Ejemplos.

TEMA 6: MEMORIAS

  • Memorias volátiles: RAM (SRAM, DRAM).
  • Memorias no volátiles: ROM, EPROM, EEROM, FLASH
  • Descripción de memorias a nivel de bloques funcionales
  • Bus de direcciones, bus de datos y señales de control
  • Características de las memorias: capacidad, tiempos de lectura y escritura

TEMA 7. SISTEMAS DE ENTRADA/SALIDA

  • Puertos de E/S.
  • Conexión de periféricos: LED's, pulsadores, teclados, displays.
  • Ejemplos.

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Programa de prácticas experimentales

PRÁCTICA 1: Introducción a programación en ensamblador.

PRÁCTICA 2: Manejo de entradas/salidas (leds, pulsadores), subrutinas, retardos y control de display de 7 segmentos.

PRÁCTICA 3: Programación en lenguaje ensamblador vs programación en lenguaje C. Manejo de interrupciones.

PRÁCTICA 4: Temporizadores y modulación de pulsos.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.


Basica

Título: Computer Organization and Architecture: Designing for Performance.

Autores: William Stallings

Editorial: Prentice Hall (9th edition, 2012)

 

Título: Fundamentos de Sistemas Digitales

Autores: Thomas L. Floyd

Editorial: Pearson Educación S.A.

ISBN: 978-84-9035-301-1 (e-book)

          978-84-9035-300-4 (impreso)

 

Título: Problemas resueltos de estructura de computadores

Autores: Félix Garcia Carballeira, Jesus Carretero Perez, José Daniel García Sanchez, David Expósito

ISBN: 978-84-283-3701-4

 

Título: Microcontroladores: Fundamentos y Aplicaciones con PIC

Autores: Ramón Pallas Areny, Fernando E. Valdés Pérez

Editorial: Marcombo (2007)

ISBN: 978-84-267-1414-5

 

Título: Microcontroladores PIC, Teoría y Práctica (PIC16F88X)

Autor: Mikel Etxebarria Isuskiza

Editorial: Creaciones Copyright (2011)

ISBN: 978-84-92779-98-7

 

Título: Ejercicios de programación con microcontroladores PIC.

Autores: Jesús María Corres, Carlos Ruiz, Cándido Bariáin

Editorial: Marcombo (2016)

ISBN: 978-84-267-1607-1

 

Título: Programación de microcontroladores PIC en lenguaje C.

Autores: Cándido Bariáin, Jesús María Corres, Carlos Ruiz

Editorial: Marcombo (2017)

ISBN: 978-84-267-2427-4

 Complementaria

Título: Microcontroladores PIC. La clave del diseño.

Autores: E. Martín Cuenca , J. Mª. Angulo Usategui y I. Angulo Martínez

Editorial: Thomson (2003)

ISBN: 84-9732-199-5

 

Título: Microcontroladores PIC, Diseño Práctico de Aplicaciones (2ªparte). PIC16F87x, PIC18FXXXX

Autores: J.M. Angulo, S. Romero, I. Angulo

Editorial: McGraw-Hill ( 2009)

ISBN-13: 9788448146276

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Idiomas

Castellano (terminología inglesa)

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Lugar de impartición

Campus de Arrosadia

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