Esta versión de la guía docente es provisional hasta que no finalize el periodo de edición de las guías del nuevo curso.

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Sistemas Digitales y Lenguajes de Descripción del Hardware

Código: 102684 Créditos ECTS: 9
2025/2026
Titulación Tipo Curso
Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación OB 2
Ingeniería Electrónica de Telecomunicación OB 2

Contacto

Nombre:
Mercedes Rullan Ayza
Correo electrónico:
mercedes.rullan@uab.cat

Equipo docente

Joaquin Saiz Alcaine
Antonio Jose Velasco Gonzalez
Lluís Antoni Terés Terés
Victor Montilla Gispert
Raimon Casanova Mohr

Idiomas de los grupos

Puede consultar esta información al final del documento.


Prerrequisitos

No hay prerrequisitos formales, pero se recomienda haber cursado previamente las asignaturas de Fundamentos de Informática y Teoría de Circuitos y Electrónica de primer curso.


Objetivos y contextualización

Se trata de una asignatura de formación básica que se imparte en el segundo curso, primer semestre de la titulación y constituye el nexo de unión entre las asignaturas de primer curso de Teoría de Circuitos y Electrónica y los Fundamentos de Informática con la Arquitectura de Computadores y Periféricos de segundo curso.

El objetivo de la asignatura es que los estudiantes comprendan el papel que los sistemas digitales juegan en el mundo de la tecnología informática y las comunicaciones (TIC) en general sean capaces de diseñar e implementar circuitos digitales de complejidad media-baja utilizando puertas lógicas y dispositivos reconfigurables y entiendan que un computador no es sino un sistema digital de cierta complejidad.

En la última parte del curso se abordan las metodologias basadas en arquitecturas “Unidad de Proceso – Unidad de Control (UP-UC)” para resolver sistemas digitales de cierta complejidad introduciendo los conceptos básicos de estas arquitecturas tanto en su versión “cableada” (UC hecha con puertas y bloques lógicos) como “microprogramada” (UC basada en ROM + secuenciador). Finalmente se cierra este bloque y la asignatura viendo el diseño de un procesador de código abierto (RISC-V) a partir de su repertorio de instrucciones básico y aplicando las estrategias y metodologías de diseño de las arquitecturas UP-UC anteriores, implementando tanto la versión microprogramada (RVuabM) como la versión cableada de este procesador/RV de ambas propuestas.


Competencias

    Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación
  • Aprender nuevos métodos y tecnologías en base a sus conocimientos básicos y tecnológicos, con gran versatilidad de adaptación a nuevas situaciones.
  • Hábitos de pensamiento
  • Hábitos de trabajo personal
  • Trabajo en equipo
    Ingeniería Electrónica de Telecomunicación
  • Aprender nuevos métodos y tecnologías en base a sus conocimientos básicos y tecnológicos, con gran versatilidad de adaptación a nuevas situaciones.
  • Hábitos de pensamiento
  • Hábitos de trabajo personal
  • Trabajo en equipo

Resultados de aprendizaje

  1. Analizar y diseñar circuitos combinacionales y secuenciales, síncronos y asíncronos, y de utilización de microprocesadores y circuitos integrados.
  2. Aplicar los fundamentos de lenguajes de descripción de dispositivos de hardware.
  3. Desarrollar aplicaciones en tiempo real.
  4. Desarrollar el pensamiento sistémico.
  5. Desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.
  6. Desarrollar la capacidad de análisis y de síntesis.
  7. Desarrollar un pensamiento y un razonamiento crítico.
  8. Gestionar el tiempo y los recursos disponibles
  9. Gestionar el tiempo y los recursos disponibles. Trabajar de forma organizada.
  10. Trabajar cooperativamente.
  11. Utilizar herramientas informáticas de búsqueda de recursos bibliográficos o de información relacionada con las telecomunicaciones y la electrónica.
  12. Utilizar los fundamentos de diseño, verificación y validación de software en la descripción de sistemas hardware basados en lenguajes de descripción del hardware a alto nivel.

Contenido

Bloque 1. Circuitos combinacionales (CC)

  • Señales y sistemas digitales. Descripción de un sistema digital. Sistemas Electrónicos Digitales (SED). Transistores MOS. Puertas AND, OR, INV. Síntesis de SED como un proceso de refinamiento progresivo.
  • Definición de Circuito Combinacional. Síntesis desde tablas I: ROM. Síntesis desde tablas II: puertas lógicas.
  • Álgebra de Boole. Tablas de verdad.
  • Puertas NAND, NOR, XOR, NXOR. Buffers tri-state.
  • Prestaciones: Tiempos de respuesta. Coste hardware
  • Módulos combinacionales: multiplexores, decodificadores, planos AND-OR (PLAs).
  • Herramientas de síntesis: Síntesis de CC desde algoritmos.

 Bloque 2. Circuitos secuenciales (CS)

  • Necesidad de los circuitos secuenciales. Definición de un CS. Estados y sincronización. Circuitos secuenciales síncronos. Reloj, reset y set.
  • Componentes básicos: biestables, flip flops y latches.
  • Síntesis de CS a partir de tablas. Máquinas de Moore y de Mealy. Codificación de estados.
  • Registros, contadores y memorias. Estructuras, tipos, y usos más frecuentes de estos módulos.
  • Máquinas de estados finitos (MEFs). Definición formal. Implementación. Tiempos de respuesta.
  • Lenguaje de descripción de hardware: VHDL. Ejemplos de descripción de una MEF con VHDL.
  • Síntesis de CS desde algoritmo.
  • Implementación física de sistemas digitales. FPGAs y otras estrategias de implementación.

 Bloque 3. Arquitectura Unidad de Proceso – Unidad de Control (UP-UC) y diseño de un procesador.

  • Arquitectura Unidad de Proceso(UP)- Unidad de Control (UC).
  • UP con multiplexores y con buses.
  • Unidad de Control como una MEF implementada con bloques y puertas o con secuenciador más una ROM.
  • Estructura básica de un procesador simple. Arquitectura Von Neumann vs Harvard. Unidades funcionales y buses.
  • Repertorio de instrucciones del procesador. Programación con lenguaje máquina. Microinstrucciones y microprogramas, micro-órdenes y señales de condición (status).
  • Ejemplo de procesador de código abierto: RISC-V
  • Arquitectura Harvard. Ciclos de búsqueda (fetch), decodificación (decode) y ejecución.
  • RVuabM: Implementación microprogramada de la Unidad de Control.
  • RVuabC: Implementación cableada monociclo de la Unidad de Control.

Actividades formativas y Metodología

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Tipo: Dirigidas      
Clases de problemas 18 0,72 1, 4, 5, 6, 7, 9, 10
Clases presenciales 26 1,04 1, 2, 6, 7, 11, 12
Prácticas de laboratorio 18 0,72 2, 5, 9, 10, 12
Tipo: Supervisadas      
Estudio de casos 18 0,72 5, 7, 9
Trabajos complementarios de prácticas 10 0,4 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12
Tipo: Autónomas      
Estudio autónomo 39 1,56 5, 8, 9
Estudio del material audiovisual 18 0,72 5, 6, 7, 8, 9
Preparación de trabajo de laboratorio 30 1,2 9, 10
Resolución de problemas 32 1,28 1, 2, 11, 12

La asignatura se organiza en tres bloques. Los materiales que se ofrecen a través del Campus Virtual incluyen una serie de vídeos que el alumnado debe visualizar antes de asistir a clase y que contienen los conocimientos teórico-prácticos necesarios para el diseño de sistemas digitales, ejercicios interactivos de corrección automática y un entorno de simulación de sistemas digitales. 

La asignatura se imparte en modalidad "problemas de aula". Todas las clases presenciales se tratan como sesiones basadas en problemas. Las clases se dedican a la resolución de cuestiones y dudas de los vídeos, y de casos propuestos por el profesor. El estudiantado debe participar activamente en estas clases; no se trata de clases convencionales "de teoría". Tienen lugar en grupos pequeños (del orden de 40-50 estudiantes), condición indispensable para alcanzar el grado de interactividad necesario en una asignatura de carácter eminentemente práctico.

La asignatura se completa con unas prácticas en el laboratorio donde el alumnado desarrolla y simula partes de un pequeño procesador que se acaba implementando sobre una FPGA. Se utiliza un entorno de diseño y simulación para circuitos lógicos programables de INTEL-ALTERA. El alumnado se familiariza con los conceptos de captura de esquemas, simulación funcional, simulación temporal y con la descripción de sistemas digitales sencillos mediante un lenguaje de descripción de hardware (VHDL). Cada sesión tiene una duración de 3h y el trabajo se desarrolla en equipos de dos personas.

Las tutorías podrán ser individuales o en pequeños grupos y se realizarán a demanda y en coordinación entre cada profesor y los estudiantes. También pueden existir tutorías colectivas que podrá proponer el equipo docente, pero estas requerirán el envío previo al foro correspondiente del Campus Virtual (CV) de aquellas preguntas concretas sobre conceptos o ejercicios que haya que resolver para que el profesorado pueda planificar y realizar adecuadamente la tutoría.

Competencias transversales.  En esta asignatura se trabajan y evalúan las siguientes competencias transversales:

  • T01.01 - Desarrollar un pensamiento y un razonamiento crítico, T01.02 - Desarrollar la capacidad de análisis y de síntesis y T01.04 - Desarrollar el pensamiento sistémico: se trabajan fundamentalmente en la resolución de problemas en las clases presenciales y se evalúan en las correspondientes pruebas parciales.
  • T02.02 - Desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo y T02.03 - Gestionar el tiempo y en los recursos disponibles. Trabajar de forma organizada: se trabaja principalmente con la visualización del material audiovisual (antes de las sesiones presenciales) y también mediante la realización de cuestionarios en el aula Moodle que permiten al estudiante saber si ha entendido el tema de esa semana (autoevaluación). También existen otros cuestionarios que han de ser realizados y entregados por los estudiantes antes de unas fechas preestablecidas y los resultados obtenidos en estos cuestionarios se tendrán en cuenta en la evaluación.
  • T03.01 - Trabajar cooperativamente: se trabaja fundamentalmente en las practicas realizadas en grupos de 2 estudiantes y se evalúa a lo largo de las sesiones prácticas.

Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.


Evaluación

Actividades de evaluación continuada

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Entrega de problemas periódica 20% 8 0,32 5, 6, 7, 8, 9
Prácticas de laboratorio 30% 0 0 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 12
2 pruebas parciales y/o prueba final 50% 8 0,32 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12

Esta asignatura no prevé el sistema de evaluación única.

 

a) Proceso y actividades de evaluación programadas

La evaluación del estudiantado incluye las siguientes actividades:

  1. Dos pruebas parciales (una por bloque), a realizar individual y presencialmente en formato escrito. Estas pruebas parciales evalúan el conocimiento adquirido por el estudiante y su capacidad de diseñar circuitos digitales eficientes.
  2. Resolución de ejercicios: comprende un conjunto de ejercicios on-line, con corrección automática, que el alumnado ha de entregar en unas fechas previamente especificadas.
  3. La visualización de los vídeos antes de asistir a clase.
  4. En cada sesión de prácticas se evalúa la preparación y el trabajo correspondiente a aquella sesión, y la asistencia es obligatoria


Atendiendo a las circunstancias y en los casos que se estime oportuno puede ser necesario programar un examen de prácticas para completar la evaluación.

La nota del curso obtenida por evaluación continua (EC) se calcula a partir de:

  1. (actividad 1) La media de las notas obtenidas en las tres pruebas parciales (PP1 y PP2),
  2. (actividades 2 y 3) la entrega de ejercicios y visualización de videos (Pb)
  3. (actividad 4) la nota obtenida en las actividades de laboratorio (PL),

de acuerdo con la fórmula: EC = PP · 0,5 + PL · 0,3 + Pb · 0,2

donde PP = (PP1+PP2)/2

Para aprobar el curso por evaluación continua se deben cumplir las siguientes condiciones:

  1. EC ≥5,
  2. PP1 y PP2 ≥ 4 (cada una de ellas), y PP ≥ 5.
  3. PL ≥ 5.

b) Programación de actividades de evaluación

Las fechas de las pruebas de evaluación y de la entrega de ejercicios se publican al inicio del curso en el Campus Virtual (CV) y en la web de la Escuela (apartado de exámenes), y pueden estar sujetas a cambios de programación debido a situaciones imprevistas. Cualquier modificación de las mismas se avisará a través de esta plataforma.

Es importante puntualizar que no se realizará ningún examen a ningún estudiante fuera de los días programados al efecto, salvo que concurran causas justificadas que se hayan informado antes de la fecha prevista, y con el consentimiento del profesor y la autorización del equipo docente.

c) Proceso de recuperación

La actividad 1 de evaluación correspondiente a la parte más conceptual y de problemas de aula se puede recuperar en la prueba final. 

  • Si la nota obtenida en una de las pruebas parciales PP1 o PP2 es < 4, debe superarse esta calificación presentándose a un examen de recuperación del bloque correspondiente. Para poder aplicar la fórmula (que tiene en cuenta los parciales, evaluables y prácticas), la nota obtenida en esta recuperación debe ser ≥ 5
  • Si la nota obtenida respectivamente en los 2 parciales es < 4, el estudiante debe presentarse a un nuevo examen que incluirá toda la materia. La nota obtenida será la nueva nota PP, que debe ser ≥ 5 para poder aplicar la fórmula (que tiene en cuenta los parciales, evaluables y prácticas).

Si finalmente PP <5o PL < 5, la nota finalde la asignatura será el valor más bajo entre la nota EC y 4,5.

Las actividades 2 y 3 (entrega de ejercicios y visualización de videos) que corresponde a un 20% de la nota final y la actividad 4 (prácticas de laboratorio) que corresponde a un 30% de la nota final  no se pueden recuperar.

d) Procedimiento de revisión de las calificaciones

Las notas de las actividades de evaluación se publican en el CV. Se informará del procedimiento de revisión una vez publicadas las notas y normalmente consistirá en establecer un plazo para que los estudiantes soliciten la revisión y en función de las peticiones recibidas se informará al estudiantado sobre la fecha y plazo concreto para hacer la revisión. Si el estudiante no sigue el procedimiento establecido en la revisión o no se presenta a la revisión no se revisará posteriormente esta actividad. La revisión de cualquier prueba puede suponer tanto una mejora como un empeoramiento de la nota correspondiente, dependiendo de la interpretación revisada que se realice de la prueba.

e) Calificaciones especiales

• Se evaluará con un "no-evaluable" al estudiante que no haya participado en ninguna prueba de evaluación o prácticas de laboratorio.

• Para obtener una "matrícula de honor (MH)" la nota final obtenida por el estudiante debe ser ≥ 9,0. No obstante, dado que el número de MHs no puede exceder el 5% del número de estudiantes matriculados en la asignatura, esta condición no es suficiente y, por tanto, las MH se asignarán a los estudiantes que hayan obtenido las calificaciones más altas respetando la regla anterior de nota  ≥ 9,0.

f) Consecuencias de las irregularidades cometidas por los estudiantes: copia y plagio,...

Sin perjuicio de otrasmedidas disciplinarias que se estimen oportunas, y de acuerdo con la normativa académica vigente, las irregularidades cometidas por un/a estudiante que puedan conducir a una variación de la calificación en una actividad evaluable se calificarán con un cero (0). Las actividades de evaluación calificadas de esta forma y por este procedimiento no serán recuperables. Si es necesario superar cualquiera de estas actividades de evaluación para aprobar la asignatura, esta asignatura quedará suspendida directamente, sin oportunidad de recuperarla en el mismo curso. Estas irregularidades incluyen, entre otras:

  • la copia total o parcial de una práctica, informe, o cualquier otra actividad de evaluación;
  • permitir que otros se copien;
  • presentar un trabajo de grupo no hecho íntegramente por los miembros del grupo (aplicado a todos los miembros, no sólo a los que no han trabajado);
  • uso no autorizado de la IA (p. ej., Copiloto, ChatGPT o equivalentes) para resolver ejercicios, prácticas y/o cualquier otra actividad evaluable;
  • presentar como propios materiales elaborados por un tercero, aunque sean traducciones o adaptaciones, y en general trabajos con elementos no originales y exclusivos del estudiante;
  • tener dispositivos de comunicación (como teléfonos móviles, smart watches, bolígrafos con cámara, etc.) accesibles durante las pruebas de evaluación teórico-prácticas individuales (exámenes);
  • hablar con compañeros durante las pruebas de evaluación teórico-prácticas individuales (exámenes);
  • copiar o intentar copiar de otros alumnos durante las pruebas de evaluación teórico-prácticas (exámenes); - usar o intentar usar escritos relacionados con la materia durante la realización de las pruebas de evaluación teórico-prácticas (exámenes), cuando éstos no hayan sido explícitamente permitidos.

Uso prohibido de la IA: 

Para esta asignatura, se permite el uso de tecnologías de Inteligencia Artificial (IA) exclusivamente en labores de soporte, como la búsqueda bibliográfica o de información. El estudiante tendrá que identificar claramente qué partes han sido generadas con esta tecnología, especificar las herramientas utilizadas e incluir una reflexión crítica sobre cómo éstas han influido en el proceso y el resultado final de la actividad. La no transparencia del uso de la IA en esta actividad evaluable se considerará falta de honestidad académica y puede acarrear una penalización parcial o total en la nota de la actividad, o sanciones mayores en casos de gravedad.

En resumen: copiar, dejar copiar o plagiar (o el intento de) en cualquiera de las actividades de evaluación equivale a un SUSPENSO, no compensable y sin convalidaciones de partes de la asignatura en  cursos posteriores.

g) Evaluación de los estudiantes repetidores

Los estudiantes que realizaron y aprobaron las prácticas de laboratorio el año anterior, pero que suspendieron la asignatura, pueden optar por no repetir las prácticas el curso actual. En este caso, la nota de prácticas (PL) será un 5, independientemente de la nota obtenida el curso anterior. La lista de estudiantes que pueden escoger no realizar las prácticas se publica en el CV al comienzo del curso. Si, de todas formas, un estudiante quiere repetir las prácticas, deberá informar vía correo electrónico al profesor responsable de las prácticas y en este caso se quedará con la nota más reciente de estas prácticas.

Si un estudiante ha cometido irregularidades (copias/plagio) en alguna actividad de evaluación en una convocatoria anterior de la asignatura no tendrá derecho a que se le convaliden las prácticas (si las tuviera aprobadas).

 


Bibliografía

  • Coursera MOOC: https://www.coursera.org/learn/digital-systems
  • Digital Systems: From Logic Gates to Processors. Deschamps JP, Valderrama E, Terés L. Springer 2017. ISBN 978-3-319-41198-9.
  • Exercicis resolts de Disseny Digital. Joan Pons, Dani Bardés, Diego Mateo i Josep Altet. ISBN: 9798334549364. 1ª edició 2024. 
  • Complex Digital Systems. Deschamps JP, Valderrama E, and Terés L. Springer 2019. ISBN 978-3-030-12652-0.
  • Diseño de Sistemas Digitales. Deschamps JP, Ed. Paraninfo 1989. ISBN 84-283-1695-9.
  • Digital Systems Fundamentals. T.L. Floyd. Ed. Prentice Hall. 9ª Edición ISBN: 8483220857.
  • Arquitecturas UP-UC: de los sistemas digitales a medida al processador de propósito general RISC-V. Valderrama E., Deschamps J-P., Rullàn M. y Terés, L. Apuntes del bloque-3 del curso.
  • Desenvolupament del microprocessador LittleProc: des de la primera porta lògica fins a una plataforma reconfigurable. J. Saiz, A.Portero, R. Aragonès. Materials 234.  Servei de Publicacions de la UAB; ISBN (paper format): 978-84-490-2700-0, ISBN (e-book): 978-84-490-2699-7. 

Software

Para hacer las prácticas utilizaremos el software de Altera Quartus II 9.0 WebEdition. Los alumnos se tendrán que instalar este software, que no requiere ningún tipo de licencia.

Grupos e idiomas de la asignatura

La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre de 2025. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura

Nombre Grupo Idioma Semestre Turno
(PAUL) Prácticas de aula 311 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PAUL) Prácticas de aula 312 Catalán/Español primer cuatrimestre manaña-mixto
(PAUL) Prácticas de aula 313 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PAUL) Prácticas de aula 331 Catalán primer cuatrimestre tarde
(PAUL) Prácticas de aula 511 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 311 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 312 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 313 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 314 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 315 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 316 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 317 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 318 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 319 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 320 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto