Aquesta versió de la guia docent és provisional fins que no finalitzi el perķode d’edició de les guies del nou curs.

Logo UAB

Disseny de Sistemes Digitals

Codi: 107889 Crčdits: 6
2025/2026
Titulació Tipus Curs
Enginyeria Informątica FB 1

Professor/a de contacte

Nom:
Mercedes Rullan Ayza
Correu electrņnic:
mercedes.rullan@uab.cat

Equip docent

Joaquin Saiz Alcaine
Lluķs Antoni Terés Terés
Gabriel Ramirez Gonzalez
David Castells Rufas
Isaac Martinez Sabate
Jordi Sacristan Riquelme

Idiomes dels grups

Podeu consultar aquesta informació al final del document.


Prerequisits

No hi ha prerequisits formals però es recomana haver cursat i aprovat l'assignatura de Fonaments de Computadors de primer curs, primer semestre.


Objectius

L'objectiu de l'assignatura és que els estudiants comprenguin el paper que els sistemes digitals juguen en el món de la tecnologia informàtica i les comunicacions (TIC) en general siguin capaços de dissenyar i implementar circuits digitals de complexitat mitjana-baixa utilitzant portes lògiques i dispositius reconfigurables i entenguin que un computador no és sinó un sistema digital de certa complexitat.

S’aborden metodologies basades en arquitectures “Unitat de Procés – Unitat de Control (UP-UC)” per resoldre sistemes digitals d’una certa complexitat tot introduint els conceptes basics d’aquestes arquitectures tant en la seva versió “cablejada” (UP-UC feta amb portes i blocs lògics) com “microprogramada” (UC basada en ROM + seqüenciador). A la tercera part de l’assignatura es presenta el disseny d’un processador de codi obert (RISC-V) a partir del seu repertori d’instruccions bàsic i aplicant les estratègies i metodologies de disseny de les arquitectures UP-UC anteriors, implementant tant la versió microprogramada (RVuabM) com la versió cablejada d’aquest processador (RVuabC) i analitzant les principals diferencies en cost/prestacions de les dues propostes. Acabem amb unes breus pinzellades del concepte de pipeline com a solució optima i més habitual emprada en els processadors actuals.

 

 


Resultats d'aprenentatge

  1. KM08 (Coneixement) Recončixer els diferents blocs que constitueixen els computadors, aixķ com el seu funcionament intern.
  2. SM08 (Habilitat) Determinar l'arquitectura bąsica del computador, les seves unitats funcionals i els seus fonaments teņrics de programació.

Continguts

Bloc 1. Circuits seqüencials (CS)

  • Màquines de Moore i Mealy.
  • Màquines d'estats finits (MEF). Definició formal. Implementació i temps de resposta.
  • Nocions bàsiques de System Verilog (SV). Exemples de descripció d’una MEF en SV.
  • Síntesi de Circuits seqüencials des d'algorisme.

 

Bloc 2. Arquitectura Unitat de Procés-Unitat de Control (UP-UC)

  • Arquitectura Unitat de Procés (UP) - Unitat de Control (UC).
  • UP amb multiplexors i amb busos.
  • Unitat de Control amb seqüenciador basada en una ROM.

 

Bloc 3. Disseny d'un processador RISC-V

  • Estructura bàsica d'un processador simple. Arquitectura Von Neumann vs Harvard. Unitats funcionals i busos.
  • Repertori d'instruccions del processador. Programació amb llenguatge màquina. Microinstruccions i microprogrames, micro-ordres i senyals de condició (status).
  • Exemple de processador de codi obert: RISC-V
  • Arquitectura Harvard. Cicles de cerca (fetch), descodificació (decode) i execució.
  • RVuabM: Implementació microprogramada de la Unitat de Control.
  • RVuabC: Implementació cablejada monocicle de la Unitat de Control.
  • RVuabPL: Introducció al RISC-V Pipeline

 


Activitats formatives i Metodologia

Tķtol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes de problemes 30 1,2 KM08, SM08
Prąctiques de laboratori 12 0,48 KM08, SM08
Tipus: Supervisades      
Estudi de casos 12 0,48 KM08, SM08
Treball complementari de prąctiques 10 0,4 KM08, SM08
Tipus: Autņnomes      
Estudi autņnom 40 1,6 KM08, SM08
Preparació i resolució d'exercicis 16 0,64 KM08, SM08
Visualització dels videos 12 0,48 KM08, SM08

L'assignatura s'organitza en tres blocs. Els materials que s'ofereixen a través del Campus Virtual inclouen una sèrie de vídeos que l'estudiantat ha de visualitzar abans d'assistir a classe i que contenen els coneixements teòrico-pràctics necessaris per al disseny de sistemes digitals, exercicis interactius de correcció automàtica i un entorn de simulació de sistemes digitals. 

L’assignatura s’imparteix en modalitat “problemes d’aula”. Totes les classes presencials es tracten com sessions basades en problemes. Les classes es dediquen a la resolució de qüestions i dubtes dels vídeos, i de casos proposats pel professorat. L'alumnat ha de participar activament en aquestes classes; no es tracta de classes convencionals "de teoria". Tenen lloc en grups petits (de l'ordre de 40-50 estudiants), condició indispensable per assolir el grau d'interactivitat necessari en una assignatura de caràcter eminentment pràctic.

L'assignatura es completa amb unes pràctiques en laboratori on l'alumnat implementa físicament els circuits, que fins aleshores s’havien limitat a dissenyar “sobre paper”. Cada sessió acull a 20-25 estudiants que treballen en grups de 2 i té una durada de 2 hores.

Les tutories podran ser individuals o en petits grups i es faran a demanda i en coordinació entre cada professor/a i els estudiants. També hi podran haver tutories col·lectives que podrà proposar l’equip docent, però aquestes requeriran l’enviament previ al fòrum corresponent del Campus Virtual (CV) d’aquelles preguntes concretes sobre conceptes o exercicis que calgui resoldre per tal que el professorat pugui planificar i realitzar adequadament la tutoria.

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, perquč els alumnes completin les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura.


Avaluació

Activitats d'avaluació continuada

Tķtol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Dues proves parcials i/o examen final 50% 8 0,32 KM08, SM08
Lliurament de problemes periódics 20% 10 0,4 KM08, SM08
Prąctiques de laboratori 30% 0 0 KM08, SM08

Aquesta assignatura no preveu el sistema d’avaluació única.

a) Procés i activitats d'avaluació programades.

  1. Dues proves parcials a realitzar individual i presencialment, en un entorn controlat, i en format escrit. Aquestes proves parcials avaluen el coneixement adquirit per l'alumnat i la seva capacitat de resoldre problemes tot dissenyant circuits digitals adients i eficients.
  2. Resolució d'exercicis: comprèn un conjunt d'exercicis on-line, amb correcció automàtica, que l'alumnat ha de lliurar en unes dates prèviament especificades.
  3. Visualització dels vídeos abans d'assistir a classe.
  4. Activitats en què l'alumnat ha de demostrar les competències adquirides durant el desenvolupament de les pràctiques de laboratori (assistència obligatòria)

La nota del curs obtinguda per avaluació continua (AC) es calcula a partir de:

  1. (activitat 1) La mitjana de les notes obtingudes en les dues proves parcials (PP1PP2),
  2. (activitats 2 i 3) el lliurament d’exercicis i la visualització dels vídeos (Pb),
  3. (activitats 4) la nota de les activitats avaluables de pràctiques (PL)

d’acord amb la fórmula:   AC = PP · 0,5 + Pb · 0,2 + PL · 0,3

on, PP = (PP1+PP2)/2

Per aprovar el curs per avaluació continua s’han de complir les següents condicions:

  1. AC ≥ 5,
  2. PP1 i PP2 ≥ 4 (cadascuna d’elles), i PP ≥ 5.
  3. PL ≥ 5.

b) Programació d’activitats d’avaluació

Les dates de les proves d'avaluació i del lliurament d'exercicis es publiquen a l’inici del curs al Campus Virtual (CV) i a la web de l’Escola (apartat d’exàmens), i poden estar subjectes a canvis de programació a causa de situacions imprevistes. Qualsevol modificació d'aquestes s'avisarà a través d'aquestes vies i plataformes.

És important puntualitzar que no es realitzarà cap examen a cap estudiant fora dels dies programats a l'efecte, llevat que hi concorrin causes justificades que s'hagin informat abans de la data prevista, i amb el consentiment del professor i l'aceptació de l'equip docent.

c) Procés de recuperació

L’activitat 1 d’avaluació corresponent a la part més conceptual i de problemes d'aula es pot recuperar en la prova final.

  • Si la nota obtinguda en una de les proves parcials PP1PP2 és < 4, s'ha de superar aquesta qualificació presentant-se a un examen de recuperació del bloc corresponent. Per poder aplicar la fórmula (que té en compte els parcials, els avaluables i les pràctiques), la nota obtinguda en aquesta recuperació ha de ser ≥ 5 
  • Si la nota obtinguda respectivament en els 2 parcials és < 4, l'estudiant ha de presentar-se a un nou examen que inclourà tota la matèria. La nota obtinguda serà la nova nota PP, que ha de ser ≥ 5 per poder aplicar la fórmula (que té en compte els parcials, els avaluables i les pràctiques).

Les activitats 2 i 3 (lliurament d'exercicis i visualització dels vídeos) que correspon a un 20% de la nota final no es poden recuperar. L'activitat 4 tampoc es pot recuperar.

Si finalment PP < 5 o PL < 5, la nota final de l'assignatura serà el valor més baix entre la nota AC i 4,5.

 

d) Procediment de revisió de les qualificacions

Les notes de les activitats d'avaluació es publiquen en el CV. S’informarà del procediment de revisió un cop publicades les notes i normalment consistirà en establir un termini perquè els estudiants sol·licitin la revisió i en funció de les peticions rebudes s’informarà a l'estudiantat sobre la data i termini concret per fer la revisió. Si l'estudiant no segueix el procediment establert a la revisió o no es presenta a la revisió no es revisarà posteriorment aquesta activitat. 

La revisió de qualsevol prova pot suposar tan una millora com un empitjorament de la nota corresponent, tot depenent de la interpretació revisada que es faci de la prova.

e) Qualificacions especials

• S'avaluarà amb un "no-avaluable" a l’estudiant que no hagi participat en cap prova d'avaluació o pràctiques de laboratori.

• Per obtenir una "matrícula d'honor (MH)" la nota final obtinguda per l'estudiant ha de ser ≥ 9,0. No obstant això, atès que el nombre de MHs no pot excedir el 5% del nombre d'estudiants matriculats en l'assignatura, aquesta  condició no és suficient  i, per tant, les MH s'assignaran als estudiants que hagin obtingut les qualificacions més altes, tot respectant la regla anterior de nota ≥ 9,0.

f) Conseqüències de les irregularitats comeses pels estudiants: còpia i plagi,...

Sense perjudici d'altres mesures disciplinàries que s'estimin oportunes, i d'acord amb la normativa acadèmica vigent, les irregularitats comeses per un/a estudiant que puguin conduir a una variació de la qualificació en una activitat avaluable es qualificaran amb un zero (0). Les activitats d'avaluació qualificades d'aquesta forma i per aquest procediment no seran recuperables. Si és necessari superar qualsevol d'aquestes activitats d'avaluació per aprovar l'assignatura, aquesta assignatura quedarà suspesa directament, sense oportunitat de recuperar-la enel mateix curs. Aquestes irregularitats inclouen, entre d'altres:

  • la còpia total o parcial d'una pràctica, informe, o qualsevol altra activitat d'avaluació;
  • deixar copiar;
  • presentar un treball de grup no fet íntegrament pels membres del grup (aplicat a tots els membres, no solament als que no han treballat);
  • ús no autoritzat de la IA (p. ex., Copilot, ChatGPT o equivalents) per resoldre exercicis, pràctiques i/o qualsevol altra activitat avaluable;
  • presentar com a propis materials elaborats per un tercer, encara que siguin traduccions o adaptacions, i en general treballs amb elements i aportacions no originals i exclusius de l'estudiant;
  • tenir dispositius de comunicació (com telèfons mòbils, smart watches, bolígrafs amb càmera, etc.) accessibles durant les proves d'avaluació individuals (exàmens) o col·lectives;
  • parlar amb companys durant les proves d'avaluació teorico-pràctiques individuals (exàmens);
  • copiar o intentar copiar d'altres alumnes durant les proves d'avaluació teorico-pràctiques (exàmens); - usar o intentar usar escrits relacionats amb la matèria durant la realització de les proves d'avaluació teorico-pràctiques (exàmens), quan aquests no hagin estat explícitament permesos.

Ús prohibit de la IA: En aquesta assignatura, no es permet l'ús de tecnologies d'Intel·ligència Artificial (IA)en cap de les seves fases. Qualsevol treball que inclogui fragments generats amb IA serà considerat una falta d'honestedat acadèmica i pot comportar una penalització parcial o total en la nota de l'activitat, osancions majors en casos de gravetat.

En edicions futures d'aquesta assignatura, a l'alumnat que hagi comès irregularitats en un acte d'avaluació no se li convalidarà cap de les activitats d'avaluació realitzades.

En resum: copiar, deixar copiar o plagiar (o l'intent de) en qualsevol de les activitats d'avaluació equival a un SUSPENS, no compensable i sense convalidacions de parts de l’assignatura en cursos posteriors.


Bibliografia

  • 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.
  • 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., Rullan M. y Terés, L. Apuntes del bloque-3 del curso.

Programari

  • Quartus II Web Edition

Grups i idiomes de l'assignatura

La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre de 2025. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d’aquest enllaē. Per accedir a la informació, caldrą introduir el CODI de l'assignatura

Nom Grup Idioma Semestre Torn
(PAUL) Prąctiques d'aula 411 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PAUL) Prąctiques d'aula 412 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PAUL) Prąctiques d'aula 431 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PAUL) Prąctiques d'aula 432 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PAUL) Prąctiques d'aula 451 Catalą/Espanyol segon quadrimestre tarda
(PAUL) Prąctiques d'aula 452 Catalą/Espanyol segon quadrimestre tarda
(PLAB) Prąctiques de laboratori 411 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PLAB) Prąctiques de laboratori 412 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PLAB) Prąctiques de laboratori 413 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PLAB) Prąctiques de laboratori 414 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PLAB) Prąctiques de laboratori 415 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PLAB) Prąctiques de laboratori 416 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PLAB) Prąctiques de laboratori 417 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PLAB) Prąctiques de laboratori 418 Catalą/Espanyol segon quadrimestre matķ-mixt
(PLAB) Prąctiques de laboratori 419 Catalą/Espanyol segon quadrimestre tarda
(PLAB) Prąctiques de laboratori 420 Catalą/Espanyol segon quadrimestre tarda
(PLAB) Prąctiques de laboratori 421 Catalą/Espanyol segon quadrimestre tarda
(PLAB) Prąctiques de laboratori 422 Catalą/Espanyol segon quadrimestre tarda