Logo UAB
2022/2023

Arquitectura de Computadors i Perifèrics

Codi: 102685 Crèdits: 7.5
Titulació Tipus Curs Semestre
2500895 Enginyeria Electrònica de Telecomunicació OB 2 2
2500898 Enginyeria de Sistemes de Telecomunicació OB 2 2

Professor/a de contacte

Nom:
Dolores Isabel Rexachs del Rosario
Correu electrònic:
dolores.rexachs@uab.cat

Utilització d'idiomes a l'assignatura

Llengua vehicular majoritària:
espanyol (spa)
Grup íntegre en anglès:
No
Grup íntegre en català:
No
Grup íntegre en espanyol:
No

Equip docent

Ana Ripoll Aracil
Betzabeth del Carmen León Otero
Vicente José Ivars Camañez

Prerequisits

Tot i que no hi ha prerequisits formalment establerts, és molt recomanable un bon coneixement de l'funcionament bàsic d'un computador, dels sistemes digitals i fonaments de programació. (Fonaments d'Informàtica, Sistemes digitals i llenguatge C).

 

Objectius

Els objectius bàsics de l'assignatura són:
•Definir el funcionament d'un sistema computador de propòsit general i d'un sistema encastat (embedded) basat en microcontroladors.
•Adquirir habilitats fonamentals de la programació en llenguatge assemblador.
•Donar una visió general dels perifèrics més usuals, com funcionen, com es controlen, i com es connecten a un equip informàtic utilitzant llenguatges d'alt nivell, com a C i assemblador.

Competències

    Enginyeria Electrònica de Telecomunicació
  • Aprendre nous mètodes i tecnologies a partir dels coneixements bàsics i dels tecnològics, i tenir versatilitat per adaptar-se a noves situacions
  • Hàbits de pensament
  • Hàbits de treball personal
  • Treball en equip
    Enginyeria de Sistemes de Telecomunicació
  • Aprendre nous mètodes i tecnologies a partir dels coneixements bàsics i dels tecnològics, i tenir versatilitat per adaptar-se a noves situacions
  • Aprendre nous mètodes i tecnologies a partir dels coneixements bàsics i dels tecnològics, i tenir versatilitat per adaptar-se a noves situacions.
  • Hàbits de pensament.
  • Hàbits de treball personal
  • Treball en equip

Resultats d'aprenentatge

  1. Aplicar els fonaments de llenguatges de descripció de dispositius de maquinari.
  2. Desenvolupar aplicacions en temps real.
  3. Desenvolupar el pensament sistèmic.
  4. Desenvolupar estratègies d'aprenentatge autònom.
  5. Desenvolupar la capacitat d'anàlisi i de síntesi.
  6. Desenvolupar un pensament i un raonament crítics.
  7. Gestionar el temps i els recursos disponibles.
  8. Gestionar el temps i els recursos disponibles. Treballar de forma organitzada.
  9. Realitzar programació en temps real, concurrent, distribuïda i basada en esdeveniments, així com el disseny d'interfícies persona-computador.
  10. Treballar cooperativament.
  11. Utilitzar els fonaments de disseny, verificació i validació de programari en la descripció de sistemes de maquinari basats en llenguatges de descripció del maquinari a alt nivell.

Continguts

INTRODUCCIÓ. ARQUITECTURA DE COMPUTADORS

- Conceptes bàsics: processadors i microcontroladors. Arquitectures típiques.

- Evolució històrica dels processadors: una classificació generacional amb exemples representatius.

- Repertori d'instruccions. Programació en assemblador.

CONCEPTES D'ENTRADA / SORTIDA

- L'espai d'Entrada/Sortida (E/S) en els computadors.

- Classificació dels dispositius de E/S. Mòduls de E/S.

- Programació dels dispositius de E/S.

- Sincronització amb el processador: Enquesta programada, interrupcions i DMA.

- Exemples de dispositius de E/S.

SISTEMA DE MEMÒRIA

- Característiques dels sistemes d'emmagatzematge

- Tipus de memòries,

- Organització de la memòria

- Jerarquia de la memòria.

DISSENY DE SISTEMES BASATS EN MICROCONTROLADORS

- Microcontroladors: organització interna, interfície externa. Mapa de memòria.

- Eines per al disseny de sistemes basats en microcontroladors: Plaques d'avaluació, simuladors i monitors.

- Depuradors: conceptes bàsics, tècniques maquinari i programari, conceptes avançats (Background Debug Mode).

- Programació de microcontroladors: Llenguatge assemblador i llenguatge C.

Metodologia

  1. Classes magistrals: Els coneixements propis de la assignatura s'exposaran en forma de classes magistrals. En elles es mostraran a l'alumne els conceptes bàsics exposats en el temari de l'assignatura i clares indicacions de com completar i aprofundir aquests continguts. Les classes magistrals són les activitats en les quals s'exigeix menys interactivitat a l'estudiant: estan concebudes com un mètode fonamentalment unidireccional de transmissió de coneixements del professor al alumne. Les classes magistrals tot i ser principalment una explicació per part del professor s'intentarà que siguin participatives per a l'alumne donant-li la oportunitat de preguntar aquells punts que no acabi de comprendre i se'ls plantegen constantment preguntes i problemes per a comprovar la bona comprensió de la matèria exposada.
  2. Seminaris: La missió dels seminaris és doble. D'una banda es treballaran els coneixements científico-tècnics exposats en les classes magistrals per completar la seva comprensió i aprofundir-los. Per això es desenvoluparan activitats diverses, des de la típica resolució de problemes fins la discussió de casos pràctics. S'implementaran metodologies d'aprenentatge i resolució de problemes cooperatiu. D'altra banda, els seminaris seran el fòrum natural en el qual discutir en comú el desenvolupament del treball pràctic, aportant els coneixements que li falten a l'estudiant per portar-lo endavant, o indicant-li on pot adquirir-los. La missió dels seminaris és fer de pont entre les classes magistrals i el treball pràctic, que promourà la capacitat d'anàlisi i síntesi, el raonament crític, i que entrenarà l'estudiant en la resolució de problemes.
  3. Practicum: Al començament del curs l'alumne rebrà un dossier amb el treball pràctic que haurà de desenvolupar durant el curs. Aquest treball pràctic es basa en el disseny i programació de programes en ensamblador que permetin comprendre el funcionament d'un computador i aprendre els mecanismes del subsistema d'Entrada/Sortida. Les pràctiques es desenvoluparan en grups d'alumnes. El practicum inclou sessions al laboratori, de 2 hores de durada, on realitzarà la implementació i depuració dels programes.

Aquest plantejament del treball està orientat a promoure un aprenentatge actiu i a desenvolupar les competències de capacitat d'organització i planificació, comunicació oral i escrita, treball en equip i raonament crític. La qualitat del projecte realitzar, de la seva presentació i del seu funcionament es valorarà especialment.

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.

Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Laboratori 10 0,4 3, 4, 5, 8, 9
problemes 12 0,48 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10
teoria 29 1,16 2, 5, 6, 9
Tipus: Autònomes      
Estudi 125,5 5,02 3, 4, 5, 6, 8

Avaluació

 a. Procés i activitats d'avaluació programades

 L'assignatura consta de les activitats d'avaluació següents:

- Proves parcials de les classes magistrals i seminaris: Al llarg del curs es realitzen dues proves parcials on l'alumne verifica que ha adquirit els coneixements i habilitats definits en els objectius de l'assignatura, així com les seves competències treballades en les classes magistrals i seminaris. El percentatge de la primera prova parcial és del 40% respecte a la nota final de teoria, el percentatge de la segona prova parcial és del 60% respecte a la nota final de teoria. El % de la nota final de teoria, respecte a la nota total de l'assignatura, és del 60%.
Per a obtenir la nota de teoria en l'avaluació contínua, s'ha d'obtenir en les proves parcials una nota superior o igual a 4 i la nota mitjana d'aquestes proves parcials (tenint en compte els pesos descrits), ha de ser major o igual que 5.
- Sessions de pràctiques de laboratori: En aquestes sessions de pràctiques els alumnes posen en pràctica, sobre una placa de desenvolupament, els coneixements adquirits en les classes magistrals i seminaris. El % de la nota final d'aquestes sessions de pràctiques, respecte a la nota total de l'assignatura, és del 30%.
És obligatòria l'assistència a totes les sessions de pràctiques. Es tolera una absència a una sessió de pràctiques per motius justificats oficialment, però en qualsevol cas, abans d'absentar-se, s'ha de consultar prèviament al professor de la sessió de pràctiques. Cal tenir en compte que les sessions de pràctiques són activitats no recuperables, per tant, suspendre-les amb una nota inferior a 5, suposa no poder aprovar l'assignatura.
Per a poder aprovar l'assignatura mitjançant l'avaluació contínua, la nota final d'aquestes sessions de pràctiques ha de ser major o igual que 5.
- Prova de pràctiques: En aquesta prova, l'alumne verifica que ha aconseguit els coneixements adquirits en les sessions de pràctiques. El % de la nota d'aquesta prova de pràctiques, respecte a la nota total de l'assignatura, és del 10%.
Per a poder aprovar l'assignatura mitjançant l'avaluació contínua, la nota d'aquesta prova de pràctiques ha de ser major o igual que 4.

b. Programació d'activitats d'avaluació

 La planificació temporal de les activitats d'avaluació es donarà el primer dia de l'assignatura i es farà pública a través del Campus Virtual i a la web de l'Escola d'Enginyeria, a l'apartat d'exàmens.

c. Procés de recuperació

A la prova de recuperació de l'assignatura només es podran presentar els alumnes que hagin estat prèviament avaluats en un conjunt d'activitats, el pes de les quals equivalgui a un mínim de dues terceres parts de la qualificació total de l'assignatura i hagi obtingut una nota de l'assignatura en l'avaluació contínua igual o superior al 3,5. En el cas que no s'aconsegueixi un 5,0, es mantindrà la nota obtinguda en l'avaluació continuada.
En aquesta prova, l'alumne haurà d'examinar-se de les proves parcials de teoria de les quals ha obtingut una nota inferior a 4 i /o de la prova de pràctiques amb una nota inferior a 4.
Per a poder aprovar l'assignatura, pel procés de recuperació, les notes de les proves parcials de teoria (les mantingudes del procés d'avaluació contínua i les obtingudes en la prova de recuperació) han de ser majors o iguals que 4 i la nota mitjana d'aquestes notes de les proves parcials ha de ser major o igual que 5. Igualment, la nota de la prova de pràctiques obtinguda en la prova de recuperació ha de ser major o igual que 4.

d. Procediment de revisió de les qualificacions

 Per a cada activitat d'avaluació, s'indicarà un lloc, data i hora de revisió en la que l'estudiant podrà revisar l'activitat amb el professor. En aquest context, es podran fer reclamacions sobre la nota de l’activitat, que seran avaluades pel professorat responsable de l'assignatura. Si l'estudiant no es presenta a aquesta revisió, no es revisà posteriorment aquesta activitat.  

e. Qualificació

La qualificació final de l'assignatura es calcula d'acord amb el pesos especificats, tenint en compte que cadascuna d'aquestes parts (proves individuals, pràctiques de laboratori) ha d'estar aprovada per poder fer la mitjana. En el cas de no arribar al mínim exigit en alguna de les activitats d'avaluació, si el càlcul de la nota final és igual o superior a 5, es posarà un 4,5 de nota en l'expedient.

 Atorgar una qualificació de matricula d’honor (MH) es decisió del professorat responsable de l’assignatura. La normativa de la UAB indica que les MH només es podran concedir a estudiants que hagin obtingut una qualificació final igual o superior a 9.00. Es pot atorgar fins a un 5% de MH del total d'estudiants matriculats.

Un estudiant es considerarà no avaluable (NA) si no s'ha presentat a cap de les activitats avaluables de l'assignatura. 

f. Irregularitats per part de l'estudiant, còpia i plagi

 Sense perjudici d'altres mesures disciplinàries que s'estimin oportunes, i d'acord amb la normativa acadèmica vigent, es qualificaranamb un zero les irregularitats comeses per l'estudiant que puguinconduir a una variació de la qualificació d'un acte d'avaluació. Per tant, copiar, deixar copiar, plagiar, enganyar, etc, en qualsevol de les activitats d'avaluació, implicarà suspendre-la amb un zero, i si és necessari superar-la per aprovar tota l'assignatura, quedarà suspesa. No seran recuperables les activitats d'avaluació qualificades d'aquesta forma i per aquest procediment, i per tant l'assignatura serà suspesa directament sense oportunitat de recuperar-la en el mateix curs acadèmic.

 

 

Activitats d'avaluació

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Control Laboratori 10% 1 0,04 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 11
Prova Individual 1: Processador i Repertori d'instruccions 24% 4 0,16 1, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11
Prova Individual 2: Entrada - Sortida 24% 2 0,08 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11
Prova Individual 2: Memòria del computador 12% 2 0,08 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11
Pràctiques de laboratori 30% 2 0,08 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11

Bibliografia

- "Organización y Arquitectura de Computadores. Principios de estructura y funcionamiento" Stallings, WilliamPrentice Hall 
- Felix García Carballeira “Problemas resueltos de estructura de computadores”. Paraninfo.
- "Computer Organization & Design. The hardware/software interface" David Patterson/John L. Hennessy. Ed. Morgan Kaufmann Publishers.
- "Computer Systems Design and Architecture" Vicent P. Heuring / Harry F. Jordan. Ed. Addison-Wesley 

- Designing Embedded Hardware, 2nd Edition By  Publisher: O'Reilly Media Released: May 2005
-The Art of Readable Code Simple and Practical Techniques for Writing Better Code By Dustin Boswell, Trevor Foucher Publisher: O'Reilly Media Released: November 2011
-Designing Mobile Interfaces Patterns for Interaction Design By Steven Hoober, Eric Berkman Publisher: O'Reilly Media Released: November 2011
-Making Embedded Systems Design Patterns for Great Software By Elecia White Publisher: O'Reilly Medi Released: October 2011

- Joseph Yiu. (2011). The Definitive Guide to the ARM Cortex-M0  Elsevier.  /  Yiu, Joseph,  Llibre en línia

 

Programari

Code Warrior (FRDM-KL25Z)

Compilador de C (gcc)

Assemblador (ARM)