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Arquitectura de computadores y sistemas

Código Asignatura:
1401
Nº Créditos ECTS:
6
Tipo:
Obligatoria
Duración:
Semestral
Idioma:
Castellano
Plan de estudios:
Profesor(es):
Año académico:
2021-22

La información sobre los datos de contacto y el horario de tutorías se encuentra publicada en el aula virtual de la asignatura.

Descripción

Arquitectura de Computadores y Sistemas es una asignatura obligatoria que consta de 6 créditos y que dotará al estudiante de conceptos relacionados con la organización de las diferentes arquitecturas de ordenadores existentes.

La asignatura comienza con un tema que tiene como objetivo introducir los aspectos fundamentales del diseño de computadores. A continuación se presentan los conceptos relacionados con la evolución y prestaciones de los computadores. Tras ello, se estudiará el diseño de la jerarquía de memoria para pasar a introducir el tema del procesador y de los repertorios de instrucciones. Finalmente, se analizará el tema del paralelismo a nivel de instrucción, el multiproceso y se introducirán otras arquitecturas relevantes como las existentes en los procesadores vectoriales y los sistemas distribuidos.

Antes de matricular la asignatura, verifique los posibles requisitos que pueda tener dentro de su plan. Esta información la encontrará en la pestaña "Plan de estudios" del plan correspondiente.

Competencias generales

  • Capacidad para comunicarse de forma efectiva con los compañeros, usuarios (potenciales) y el público en general acerca de cuestiones reales y problemas relacionados con la ingeniería informática.
  • Conocer los cimientos esenciales y fundacionales de la informática, abarcando tanto conceptos y teorías abstractas como los valores y los principios profesionales, subrayando los aspectos esenciales de la disciplina que permanecen inalterables ante el cambio tecnológico.
  • Tener capacidad para realizar la formalización y especificación de problemas reales cuya solución requiere el uso de la informática.

Competencias específicas

  • Capacidad de conocer, comprender y evaluar la estructura y arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman.

Competencias transversales

  • Capacidad de análisis y síntesis.
  • Utilizar eficientemente los recursos y herramientas disponibles en el aula virtual de la universidad, así como ser capaz de manejar en un nivel óptimo las tecnologías de la información y la comunicación.
  • Resolución de problemas.
  • Trabajo en equipo.
  • Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinar.

Resultados del aprendizaje

  • Adquirir los conceptos necesarios para comunicarse adecuadamente dentro de un equipo orientado al diseño hardware dentro del ámbito de la informática, conociendo las bases de la misma.
  • Capacidad para resolución de problemas relacionados con la tecnología, la estructura y la arquitectura de computadores, haciendo uso de técnicas de modelado así como analíticas, mediante la ayuda de la informática.

Metodología

La metodología adoptada en esta asignatura para el aprendizaje y evaluación de sus contenidos se encuentra adaptada al modelo de formación continuada y a distancia de la UDIMA. Los conocimientos de la asignatura se adquieren a través del estudio razonado de todas las unidades didácticas del manual, así como del material didáctico complementario que se ponga a disposición de los estudiantes en el aula virtual. Además, se complementa con la acción tutorial, que incluye asesoramiento personalizado, intercambio de impresiones en los debates habilitados en foros y demás recursos y medios que ofrecen las nuevas tecnologías de la información y la comunicación. Por otra parte, el aprendizaje también se apoya en la realización de las actividades previstas en el aula virtual, que son de tres tipos (de evaluación continua, de aprendizaje y controles), y que vienen recogidas en el apartado “Contenidos y programación”.

Para ampliar esta información, se recomienda consultar la pestaña “Metodología y exámenes” de la titulación.

Dedicación requerida

La dedicación requerida para esta asignatura de 6 créditos ECTS es de 150 horas, que se encuentran distribuidas de la siguiente manera:

  • Estudio de las Unidades Didácticas: 30%
  • Supuestos y casos prácticos: 35%
  • Lectura de artículos: 5%
  • Búsqueda de información: 15%
  • Redacción o realización de informes: 5%
  • Acción tutorial: 5%
  • Evaluación: 5%

Tutorías

El profesor aporta un seguimiento individualizado de la actividad del estudiante para asegurar las mejores condiciones de aprendizaje mediante la tutorización a través de las herramientas de la plataforma educativa y/o de las tutorías telefónicas. En estas tutorías los estudiantes pueden consultar a los profesores las dudas acerca de la materia estudiada.

Materiales didácticos

Para el desarrollo del aprendizaje teórico sobre el que versará el examen final se ha seleccionado el siguiente manual, a partir del cual se estudiarán las unidades didácticas que se corresponden con la descripción de los contenidos de la asignatura:

Manual de la asignatura:
Lara, J.A. "Manual de Arquitectura de Computadores y Sistemas", Ed: UDIMA (2013).

Además, se recomienda la siguiente bibliografía de consulta voluntaria:

  • Stallings, W. (2006). Organización y arquitectura de computadores. Ed. Prentice-Hall.
  • Hennessy, J. y Patterson, D. (2007). Computer Architecture. A Quantitative Approach. Ed. Morgan Kaufmann.
  • Harris, D. M., y Harris, S. L. (2007). Digital Design and Computer Architecture. Ed.   Morgan Kaufmann.

Finalmente, el profesor podrá poner a disposición del estudiante cualquier otro material complementario voluntario al hilo de las unidades didácticas o en una carpeta de material complementario.

Contenidos y programación

SEMANAS (*) UNIDADES DIDÁCTICAS ACTIVIDADES DIDÁCTICAS
Semana 1

Tema 1. Introducción a la arquitectura de computadores.
1.1. Conceptos básicos
1.2. Evolución de los computadores
1.3. Funcionamiento y estructura de los computadores
1.4. Clasificación de los computadores
1.5. Rendimiento de los computadores
1.6. Diseño de computadores
1.7. Tendencias en computación
1.8.  Conclusiones

  • Estudio de la unidad
  • Actividad de Aprendizaje 1

Semanas 2 y 3

Tema 2. Prestaciones y coste de los computadores
2.1. Introducción
2.2. Definición de rendimiento
2.3. Parámetros de rendimiento
2.4. Medición del rendimiento de los computadores
2.5. Mejora de prestaciones
2.6. Diseño y prestaciones
2.7. Coste de los computadores
2.8. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
  • Actividad de Evaluación Continua 1
Semanas 4 y 5

Tema 3. El sistema de memoria
3.1. Introducción y parámetros de rendimiento
3.2. Organización y funcionamiento del sistema de memoria
3.3. Memoria caché
3.4. Memoria principal
3.5.  Memoria virtual
3.6. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
  • Actividad de Aprendizaje 2
  • Actividad de Evaluación Continua 2
  • Control 1
Semana 6

Tema 4. Juegos de instrucciones
4.1. Introducción
4.2. Operaciones del computador
4.3. Operandos
4.4. Modos de direccionamiento
4.5. Formatos de instrucción
4.6. Uso de las instrucciones
4.7. Computadores RISC
4.8. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
  • Actividad de Aprendizaje 3
Semana 7

Tema 5. El procesador
5.1. Introducción
5.2. Estructura del procesador
5.3. Secuenciación del funcionamiento del computador
5.4. Registros
5.5. Unidad aritmético-lógica
5.6. Unidad de control
5.7. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
Semanas 8 y 9

Tema 6. Procesadores segmentados
6.1. Introducción a la segmentación
6.2. Segmentación de instrucciones
6.3. Riesgos de un cauce segmentado
6.4. Prestaciones de un cauce segmentado
6.5. Planificación dinámica
6.6. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
  • Actividad de Evaluación Continua 3
  • Control 2
Semana 10

Tema 7. Procesadores superescalares y VLIW
7.1. Introducción
7.2. Paralelismo
7.3. Procesadores superescalares
7.4. Procesadores very long instruction word (VLIW)
7.5. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
Semanas 11 y 12

Tema 8. Procesadores vectoriales
8.1. Introducción al procesamiento vectorial
8.2. Arquitectura y organización de los procesadores vectoriales
8.3. Problemas asociados al procesamiento vectorial
8.4. Rendimiento de los procesadores vectoriales
8.5. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
  • Actividad de Evaluación Continua 4
  • Control 3
Semana 13

Tema 9. Arquitecturas multiproceso
9.1. Introducción
9.2. Multiprocesadores simétricos
9.3. Sistemas NUMA
9.4. Coherencia de caché en sistemas de memoria compartida
9.5. Clusters
9.6. Prestaciones de las arquitecturas multiproceso
9.7. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
  • Actividad de Aprendizaje 4
Semanas 14 y 15

Tema 10. Tendencias en computación
10.1. Introducción
10.2. Nanotecnología
10.3. El memristor
10.4. Computación cuántica
10.5. Computación basada en ADN
10.6. Computación ubicua
10.7. Conclusiones

  • Estudio de la unidad
  • Control 4
Resto de semanas hasta finalización del semestre Estudio y preparación para el examen final, celebración del examen final y cierre de actas.

(*) Las fechas concretas se pueden consultar en el aula virtual de la asignatura y en la pestaña de “Precios, Calendario y Matriculación” de la titulación.

Sistema de evaluación

Durante el estudio de esta asignatura, el proceso de evaluación del aprendizaje es continuo y contempla la realización de:

- Una evaluación continua a lo largo del curso a través de acciones didácticas que supone el 50% de la nota final. Incluye la realización de los diferentes tipos de actividades de evaluación, de aprendizaje y controles.

  • Actividades de aprendizaje (AA): actividades que permiten evaluar el desarrollo de las competencias al hilo del desarrollo de las unidades didácticas. Pueden adoptar el formato de foro, cuestionario, glosario u otros.
  • Controles: actividades que permiten evaluar la adquisición de aspectos conceptuales y prácticos de la asignatura. Toman la forma de cuestionarios.
  • Actividades de evaluación continua (AEC): actividades que permitan evaluar el alcance de ciertos hitos académicos a lo largo del cuatrimestre. Pueden adoptar el formato de informes, cuestionarios, casos prácticos, comentarios de texto, etc.

- Un examen final presencial que supone el 50% de la nota final. Está dirigido a la valoración de las competencias y conocimientos adquiridos por el estudiante. El examen se evaluará de 0 a 10, tendrá una duración estimada de 90 minutos y será de tipo mixto, con una parte tipo test con 10 preguntas de opción múltiple (2 puntos) y una parte de desarrollo teórico-práctica con tres ejercicios (8 puntos). Dentro de la parte tipo test, los errores penalizan con el objetivo de corregir las respuestas acertadas por azar. 

Para poder presentarse al examen final presencial, en cualquiera de las convocatorias, es imprescindible cumplir los siguientes requisitos relacionados con la evaluación continua: haber obtenido, al menos, el 50% de la nota correspondiente al conjunto total de actividades del Aula asociadas a la asignatura (Actividades de aprendizaje, Controles y Actividades de evaluación continua); haber obtenido, al menos, el 50% de la nota correspondiente a las Actividades de evaluación continua; y, haber entregado la Actividad de evaluación continua 4, realizada en GRUPO.

El estudiante que se presente al examen sin cumplir requisitos, será calificado con un cero en el examen final presencial y consumirá convocatoria.

Cuadro resumen del sistema de evaluación

Tipo de actividad Número de actividades planificadas Peso calificación
Actividades de aprendizaje
4
10%
Actividades de Evaluación Continua (AEC)
4
30%
Controles
4
10%
Examen final presencial
Si
50%
TOTAL 100%

Para aprobar la asignatura, es necesario obtener una calificación mínima de 5 en el examen final presencial, así como en la calificación total del curso, una vez realizado el cómputo ponderado de las calificaciones obtenidas en las actividades didácticas y en el examen final presencial.

Si un estudiante no aprueba la asignatura en la convocatoria ordinaria podrá examinarse en la convocatoria de septiembre. El estudiante que no se presente a la convocatoria de febrero y/o de julio ni a la de septiembre, perderá automáticamente todos los trabajos realizados a lo largo del curso. Deberá en este caso matricularse de nuevo en la asignatura.

Las fechas previstas para la realización de todas las actividades se indican en el aula virtual de la asignatura.

Originalidad de los trabajos académicos

Según la Real Academia Española, “plagiar” significa copiar en lo sustancial obras ajenas dándolas como propias. Dicho de otro modo, plagiar implica expresar las ideas de otra persona como si fuesen propias, sin citar la autoría de las mismas. Igualmente, la apropiación de contenido puede ser debida a una inclusión excesiva de información procedente de una misma fuente, pese a que esta haya sido citada adecuadamente. Teniendo en cuenta lo anterior, el estudiante deberá desarrollar sus conocimientos con sus propias palabras y expresiones. En ningún caso se aceptarán copias literales de párrafos, imágenes, gráficos, tablas, etc. de los materiales consultados. En caso de ser necesaria su reproducción, esta deberá contemplar las normas adecuadas para la citación académica.

Los documentos que sean presentados en las actividades académicas podrán ser sometidos a diferentes mecanismos de comprobación de la originalidad (herramientas antiplagios que detectan coincidencias de texto con otras fuentes, comparación con trabajos de otros estudiantes, comparación con información publicada en Internet, etc). El profesor valorará si el trabajo presentado cuenta con los criterios de originalidad exigidos o, en su caso, se atribuye adecuadamente la información no propia a las fuentes correspondientes. La adjudicación como propia de información que corresponde a otros autores podrá suponer el suspenso de la actividad.

Los documentos presentados en las actividades académicas podrán ser almacenados en formato papel o electrónico y servir de comparación con otros trabajos de terceros, a fin de proteger la originalidad de la fuente y evitar la apropiación indebida de todo o parte del trabajo del estudiante. Por tanto, podrán ser utilizados y almacenados por la universidad, a través del sistema que estime, con el único fin de servir como fuente de comparación de cualquier otro trabajo que se presente.

Sistema de calificaciones

El sistema de calificación de todas las actividades didácticas es numérico del 0 a 10 con expresión de un decimal, al que se añade su correspondiente calificación cualitativa:

0 – 4.9: Suspenso (SU)
5.0 – 6.9: Aprobado (AP)
7.0 – 8.9: Notable (NT)
9.0 – 10: Sobresaliente (SB)
Matrícula de honor (MH)

(RD 1125/2003, de 5 de septiembre, por lo que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en las titulaciones universitarias de carácter oficial y con validez en todo el territorio nacional).

La matrícula de honor se concede cuando el profesor lo considere oportuno en función de la excelencia de las actividades realizadas por el estudiante y las calificaciones obtenidas por el resto del grupo. No obstante, los criterios académicos de su concesión corresponden al departamento responsable de cada grado.