Estructura de Computadors I ( EC1 )

Professors

Responsable:	Joan Manel Parcerisa Bundo (jmanelac.upc.edu).
Altres:	Adrian Cristal Kestelman (adrianac.upc.edu) Carlos Alonso Martinez (calonsoac.upc.edu) Carlos Alvarez Martinez (calvarezac.upc.edu) Jordi Tubella Murgadas (jorditac.upc.edu) Luis Domingo Velasco Esteban (lvelascoac.upc.edu) Miquel Pericas Gleim (mpericasac.upc.edu) Montserrat Fernández Barta (montsefac.upc.edu).

Objectius Generals

Comprendre la correspondència que existeix entre els elements típics dels llenguatge d'alt nivell (tipus de dades, expressions, sentències, etc.) i els elements del lenguatge màquina que els hi donen suport.
Conèixer els mecanismes bàsics que utilitza el subsistema d'entrada/sortida d'un computador per a la sincronització i la transferència de dades, saber utilitzar aquests mecanismes a nivell de programació, i conèixer les implicacions en l'estructura del computador.
Saber els nivells de la jerarquia de memòria d'un computador i conèixer el funcionament dels registres, memòria cache i memòria principal.

Objectius Específics

Coneixements

1. Saber què és un computador, en quines parts es pot dividir el seu disseny i els nivells en què s'estudia.
2. Conèixer com es representen a la memòria del computador els tipus de dades elementals i estructurats típics dels llenguatges d'alt nivell, i saber aplicar els algorismes per fer les operacions bàsiques amb aquests tipus de dades.
3. Conèixer la correspondència entre els elements bàsics dels llenguatges d'alt nivell (declaració de tipus i de variables; sentències d'assignació, condicionals i iteratives; funcions, etc.) i el llenguatge assemblador amb què es programa el processador que forma part del computador. El processador triat és un processador pedagògic, anomenat 6P, basat en el que s'utilitza a l'assignatura anterior, d'Introducció als Computadors (IC).
4. Conèixer els dispositius per permeten fer operacions d'entrada/sortida en un computador.
5. Conèixer els diferents elements que permeten emmagatzemar la informació amb què treballa un computador, entreveient aspectes tecnològics i arquitectònics per a la implementació dels registres, de la memòria principal i de la memòria cache.

Habilitats

1. Comprendre de quina manera es modifica l'estat del computador quan s'executa qualsevol programa escrit en el llenguatge assemblador del processador 6P. Aquest llenguatge assemblador s'anomena 6A.
2. Programar en llenguatge assemblador petites aplicacions que utilitzen aquells elements del llenguatge màquina, habitualment no disponibles en els llenguatges d'alt nivell (tractament de bits, accés seqüencial a estructures de dades, mesura de temps entre dos events, etc.)
3. Programar en llenguatge assemblador i d'alt nivell aplicacions que efectuen operacions d'entrada/sortida, utilitzant controladors de perifèric pedagògics, i on la sincronització amb el dispositiu es pot fer per enquesta o per interrupcions. Els dispositius que s'han de programar són la pantalla, el teclat, la impressora i el disc.
4. Saber utilitzar les eines per a cada fase del desenvolupament de programes en llenguatge assemblador: edició, assemblatge, muntatge, execució i depuració.

Competències

1. Capacitat per treballar efectivament en grups petits de persones per a la resolució d'un problema de dificultat mitjana.
2. Capacitat d'abstracció. Capacitat d'enfrontar-se a problemes nous recorrent conscientment a estratègies que han estat útils en problemes resolts anteriorment.
3. Capacitat d'anàlisi i de síntesi.

Continguts

Hores estimades de:

Metodologia docent

Les classes de teoria combinaran tant la part magistral, on el professor exposarà, explicarà i exemplificarà els conceptes que són objectiu de l'assignatura, com la vessant de discussió amb els alummnes sobre les alternatives i avantatges/inconvenients d'aquells aspectes que siguin convenients de presentar.

Les classes de problemes seran realitzades de 3 maneres diferents: resolució directa del professor amb els comentaris que rebi per part dels alumnes; resolució de problemes de forma individual per part dels alumnes; i resolució de problemes de forma cooperativa per part dels alumnes. Quan la resolució dels problemes sigui feta per l'alumnat, el professor retornarà la informació necessària per corregir aquelles parts incorrectes.

Les classes de laboratori seran similars a les de problemes, però la resolució d'exercicis serà feta únicament en parelles d'alumnes i utilitzant eines que permeten la verificació semiautomàtica de la solució presentada.

Mètode d'avaluació

Es realitzarà un examen parcial, un examen de laboratori i un examen final.

L'examen parcial es realitzarà als voltants de la meitat del curs i, per tant, cobrirà aproximadament la meitat del temari. Hi haurà un únic examen parcial, que serà global per a tots els alumnes. L'examen de laboratori es farà a la darrera sessió de laboratori que tingui el curs.

Amb aquests exàmens es pot incrementar la nota de l'examen final. EL que es vol evitar és que un alumne que incrementi el seu rendiment progressivament al llarg del curs pugui veure disminuida la nota final per que els exàmens previs li han anat malament. D'altra banda, un alumne que treballi bé al llarg del curs i tingui bones notes dels examens parcial i de laboratori tindrà una alta probabilitat d'aprovar, tot i que pugui tenir un rendiment per sota de l'esperat el dia de l'examen final.

En definitiva, la nota final de l'assignatura es calcula de la següent manera:

Nota final = 0,6*Examen Final + 0,2*màxim(Examen Final, Examen Parcial) + 0,2*màxim (Examen Final, Examen de Laboratori)

En cas de còpia parcial o total en qualsevol de les avaluacions de l'assignatura s'aplicarà el que preveu la Normativa Acadèmica General de la UPC: realitzar de forma fraudulenta qualsevol acte d'avaluació comporta, com a mínim, una qualificació 0 de tota l'assignatura, i, possiblement, processos disciplinaris més severs. Més informació a l'apartat "L'avaluació de les assignatures" de la Guia Docent.

Bibliografía bàsica

• Manual del processador i llenguatge assemblador, Accessible des del web de l'assignatura, .
• Descripció dels dispositius d'Entrada/Sortida, Accessible des del web de l'assignatura, .
• Manual del llenguatge d'alt nivell, Accessible des del web de l'assignatura, .
• Col.lecció de problemes i Quadern de laboratori, Accessible des del web de l'assignatura, .

Bibliografía complementària

• D. Paterson y J. Hennessy Estructura y Diseño de Computadores, Ed. Mc Graw-Hill, .
• C. Hamacher Organización de Computadores, Ed. Mc Graw-Hill, .
• J. Hennessy and D. Patterson Computer Architecture: A Quantitative Approach, Ed. Morgan Kauffman, .

Enllaços web

1. http://docencia.ac.upc.edu/FIB/EC1
   Pàgina web oficial de l'assignatura

Capacitats prèvies

Conèixer quin és el funcionament d'un computador senzill, els blocs que el formen i la realització interna de tots aquests blocs.

Conèixer els elements bàsics dels llenguatges d'alt nivell, que possibiliten la programació d'aplicacions senzilles.

Capacitat d'organització personal de cara al treball que requereix l'estudi de l'assignatura i de la resta d'assignatures amb les quals s'hagi de compartir aquest estudi.

Tenir una base matemàtica inicial que permeti un anàlisi, una certa abstracció i una síntesi de situacions lligades als objectius de l'assignatura.