Con esta asignatura y la asignatura de primer cuatrimestre, Principios de Diseño de Sistemas Digitales, se da comienzo a la rama de Arquitectura de Computadores. Esta rama es muy importante en el grado de Ingeniería Informática ya que nos presenta el funcionamiento interno de las máquinas, imprescindible para diseñar y desarrollar sistemas informáticos eficaces. Ni que decir si lo que se pretende diseñar es precisamente un computador.



En el primer cuatrimestre, en el último tema de la asignatura Principios de Diseño de Sistemas Digitales, se diseña un computador simple partiendo de los circuitos digitales estudiados. Muchos de los conceptos aprendidos en esa parte de la asignatura serán utilizados en el segundo cuatrimestre en la asignatura Estructura de Computadores (EC). Sin embargo, en EC no se trabaja a nivel de circuito: el computador se presenta a nivel de bloques o subsistemas, y se estudia el funcionamiento básico de estos subsistemas.



Los subsistemas que se estudian a fondo son el subsistema de Entrada/Salida y el conjunto de instrucciones del Procesador (además del subsistema de buses y una introducción a la estructura de la memoria). La estructura de la Memoria a fondo, junto con su rendimiento y las técnicas que se utilizan para acelerar la ejecución de las instrucciones en el Procesador se verán en la asignatura de segundo curso Arquitectura de Computadores. En las siguientes asignaturas de la rama de Arquitectura de Computadores se ampliarán los conocimientos sobre arquitectura trabajados hasta el momento y se estudiarán métodos para mejorar el rendimiento del computador, incluyendo arquitecturas paralelas.



En Estructura de Computadores se utiliza como ejemplo práctico una máquina real, la NINTENDO DS. Se analizan las características concretas de esta máquina y se programa principalmente utilizando el lenguaje de programación C. En el resto de materias del área se sigue utilizando el lenguaje de programación C, ampliando su conocimiento por materias. Asimismo, en esta materia se comienza a trabajar en la programación orientada a eventos, muy importante en ámbitos como Internet of Things (IoT) y Robótica.

Los resultados del aprendizaje de la asignatura son:

1. Comprender el lenguaje interno de la máquina y programas en lenguaje ensamblador,

incluyendo los mecanismos internos para la gestión de subrutinas.

2. Saber programar aplicaciones de entrada/salida para el control del entorno

(programación dirigida por eventos hardware) utilizando el lenguaje de programación C.

3. Comprender el funcionamiento de periféricos estándar de un computador.

4. Saber analizar diferentes protocolos de buses para determinar su influencia en el

rendimiento de las transferencias de datos en el computador.

5. Comprender la arquitectura interna del ordenador y las funciones de cada unidad en la

ejecución de instrucciones, con las consecuencias que ello conlleva en los tiempos de

ejecución y ocupación de memoria de los programas.

1. ARQUITECTURA VON NEUMANN.

1.1 Arquitectura Von Neumann.

1.2 Estructura de la memoria. Unidad de direccionamiento.



2. CONJUNTO DE INSTRUCCIONES.

2.1 Lenguaje máquina y lenguaje ensamblador: ARM.

2.2 Subrutinas.

2.3 El formato de instrucción.



3. SUBSISTEMA DE ENTRADA/SALIDA.

3.1 Descripción de la interfaz de Entrada/Salida.

3.2 Comunicación y sincronización: encuesta e interrupciones.

3.3 Gestión de periféricos de la Nintendo DS.

3.4 DMA: acceso directo a memoria.

3.5 Desarrollo de una aplicación de Entrada/Salida para la máquina Nintendo DS

utilizando el lenguaje de programación C.



4. CONEXIÓN ENTRE SUBSISTEMAS: BUSES.

4.1 Introducción: definición y clasificación. Jerarquía de buses.

4.2 Protocolos de transmisión: síncronos, asíncronos, ...

4.3 Arbitraje del bus.

En esta asignatura se utiliza más de una metodología docente. Para describir los contenidos conceptuales de la asignatura se darán clases magistrales. En general, las explicaciones dadas en las clases magistrales serán breves, utilizando el mayor tiempo posible para resolver problemas o ejercicios. Se impulsará la participación del alumnado en clase haciendo que resuelva ejercicios en la pizarra, lo que al mismo tiempo propiciará la discusión sobre las soluciones de los ejercicios en el grupo.



En las sesiones de laboratorio, una por semana, se trabajará en grupo, fomentando el trabajo en grupo. En algunas de las sesiones el alumnado resolverá ejercicios pequeños en el ordenador. Estos ejercicios se recogerán para ser evaluados, y al mismo tiempo, para ayudar al alumnado en su proceso de aprendizaje, se les devolverán algunos de estos ejercicios corregidos. Otras tantas sesiones de laboratorio se utilizarán para desarrollar un proyecto propio de la asignatura. Se seguirán de cerca tanto el diseño como la implementación que realizan del proyecto en el laboratorio, guiándolos cuando sea necesario. El proyecto lo entregarán junto con una documentación técnica.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Los distintos tipos de evaluación y sus pesos respecto a la nota final se explican en los siguientes apartados. (%): 100

Los sistemas de evaluación que se contemplan son el sistema de evaluación continua y el sistema de

evaluación final. El sistema de evaluación continua es el que se utilizará de forma preferente, para el alumnado que pueda ralizar el seguimiento continuo de la asignatura en el marco establecido de dedicación y asistencia a las actividades presenciales. El alumnado que cumpla las condiciones para ser evaluado en continua puede dejar en cualquier momento este método de evaluación avisando al profesorado de ello mediante una encuesta de eGela dispuesta para tal propósito, hasta una vez conocido el resultado del examen teórico del tercer tema. A partir de este momento se supondrá en evaluación continua y no podrá renunciar a la convocatoria.



Tanto en evaluación final como en evaluación continua, la asignatura se divide en varios bloques y para superarla hay que conseguir al menos el 35% de la puntuación en cada bloque. La asignatura se aprueba con un 5 de media.



En la evaluación continua la asignatura se evaluará mediante varios exámenes parciales y mediante trabajos realizados sobre todo en las sesiones prácticas. Habrá tres exámenes parciales que supondrán el 35%, el 10% y el 20% de la nota final respectivamente (el 65% en total). Los trabajos realizados en las sesiones prácticas consistirán en ejercicios hechos en el laboratorio, participación en clase y sesiones de laboratorio (15% del total) y un proyecto de programación (20% del total). La evaluación tendrá un carácter educativo ya que al alumnado se le darán las instrucciones para mejorar los trabajos que ha entregado.



El último examen parcial (el tercero, 20% de la nota) se realizará el mismo día que el examen final. No será necesario que en ningún momento el alumnado confirme su inscripción en la evaluación continua. El día del examen final decidirá si sigue con la evaluación continua (realiza sólo el examen parcial) o si por el contrario elige la evaluación final (resolviendo el examen completo correspondiente a la evaluación final).



En la evaluación final el examen supondrá el 80% de la nota y será obligatorio realizar un proyecto que supondrá el otro 20% (igual al proyecto que realiza el alumnado en evaluación continua).



Es suficiente con no presentarse al examen para renunciar a la convocatoria.



Las evaluaciones seguirán el protocolo sobre ética académica y prevención de las prácticas deshonestas o fraudulentas en las pruebas de evaluación y en los trabajos académicos en la UPV/EHU. Si en una prueba de evaluación o en trabajos académicos se detectase la existencia de un presunto fraude, copia o plagio, este alumnado y sus ayudantes como mínimo recibirán la calificación de suspenso, pudiendo recibir otras consecuencias como el expediente disciplinario.

En la evaluación extraordinaria el 80% se evaluará mediante un examen y será obligatorio realizar un proyecto que supondrá el otro 20% de la nota. También en este caso, la asignatura se divide en varios bloques y para superarla hay que conseguir al menos el 35% de la puntuación en cada bloque.



Es suficiente con no presentarse al examen para renunciar a la convocatoria.



Las evaluaciones seguirán el protocolo sobre ética académica y prevención de las prácticas deshonestas o fraudulentas en las pruebas de evaluación y en los trabajos académicos en la UPV/EHU. Si en una prueba de evaluación o en trabajos académicos se detectase la existencia de un presunto fraude, copia o plagio, este alumnado y sus ayudantes como mínimo recibirán la calificación de suspenso, pudiendo recibir otras consecuencias como el expediente disciplinario.

Todo el material que se necesita para seguir la asignatura se encuentra en eGela. En la asignatura se dispone de apuntes que serán proporcionados en esta plataforma por el profesorado.

Bibliografía básica

1.APUNTES DE LA ASIGNATURA ESTRUCTURA DE COMPUTADORES.

Teresa Miquélez, Edurne Larraza, Iratxe Soraluze. http://egela.ehu.eus/



2.ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORES

V.C. Hamacher, Z.G. Vranesic eta S.G. Zaky. McGraw-Hill Ed., 2003 (5ª edición)



3.ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

W. Stallings. Prentice-Hall Ed., 2006 (7ª edición)



4.LABORATORIO DE ESTRUCTURA DE COMPUTADORES empleando videoconsolas Nintendo DS.

Francisco Moya Fernández, María José Santofimia Romero, Universidad de Castilla-La Mancha. http://www.bubok.es/libros/190123/Laboratorio-de-Estructura-de-Computadores-empleando-videoconsolas-Nintendo-DS

Bibliografía de profundización

1.ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORES: UN ENFOQUE ESTRUCTURADO
A.S. Tanenbaum. Pearson Prentice-Hall Ed., 2000.
[Structured Computer Organization (5ª ed), Pearson Prentice-Hall Ed., 2006.]

2.ESTRUCTURA Y DISEÑO DE COMPUTADORES
Patterson D. A., Hennessy J.L. Reverté Ed., 2000 (3. ed)
[Computer Organization and Design. The Hardware/Software Interface (3ª ed.), Morgan Kaufman, 2005]

3.INTRODUCCIÓN A LA INFORMÁTICA
A. Prieto, A. Lloris, J.C. Torres. McGraw-Hill Ed., 2006 (4ª ed)

Direcciones web

http://www.davespace.co.uk/arm/
http://netwinder.osuosl.org/pub/netwinder/docs/arm/ARM7500FEvB_3.pdf