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Fundamentos de Arquitectura
I SEMESTRE 2021
1. Características generales
Nombre: Fundamentos de Arquitectura
Sigla: CI-0114
Créditos: 4
Horas: 5 horas de teoría
Requisitos: CI-0111 Estructuras Discretas, CI-0112 Programación I
Correquisitos: ninguno
Clasificación: Curso propio
Ciclo: I ciclo, 2do. año
Profesor: M. Sc. Sander Pacheco Araya
Correo electrónico: [email protected] o [email protected]
Oficina: 224 IF Grupo: 03
Horario: lunes 13:00 a 15:50; jueves 13:00 a 14:50 Aula: 304 (virtual)
Horario de consulta: martes 10:00 a 11:50 o a negociar con el profesor, o por el grupo de
telegram.
Grupo de telegram:
o General: https://t.me/joinchat/sZp8hn_5Yo84ZmVh
o De grupo 03: https://t.me/joinchat/TT97Rq9AutZhZmZh
Sitio WEB: 163.178.104.150 - kumbaya.ecci.ucr.ac.cr
Asistente: Ayales León Eduardo. Correo: [email protected]
2. Descripción
Este curso toma como base temas relacionados al álgebra de Boole y a las compuertas lógicas
para familiarizar al estudiante con los circuitos de mediana, alta y muy alta escala de integración
(MSI, LSI y VLSI) y su relación con los componentes principales de la CPU. Además, se estudia la
arquitectura de la CPU y su relación, a un nivel básico, con el lenguaje ensamblador.
3. Objetivos
Objetivo general
El objetivo general del curso es, que cada estudiante comprenda la arquitectura de la CPU y su
relación con el lenguaje ensamblador, para hacer un uso eficiente y eficaz de los
recursos de la computadora a través del estudio de la teoría de circuitos digitales y
la solución de ejercicios prácticos de pequeña escala.
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Objetivos específicos
Durante este curso cada estudiante desarrollará habilidades para:
1. Diseñar circuitos combinacionales y secuenciales de mediana escala de integración (MSI) para comprender su relación con la arquitectura de computadoras
2. Explicar la microprogramación de una arquitectura de computadoras para comprender la relación entre el lenguaje ensamblador y los circuitos digitales
3. Caracterizar la arquitectura, los componentes y las instrucciones de la CPU para conocer el funcionamiento básico de las computadoras.
4. Explicar la relación entre los dispositivos periféricos y la CPU para comprender el funcionamiento interno de una computadora
5. Explicar los fundamentos de la jerarquía de memoria para comprender el papel de la memoria en el proceso de ejecución de programas en una arquitectura particular
Transversales
Además, cada estudiante desarrollará habilidades en los siguientes ejes trasversales:
1. Seguridad 2. Trabajo en equipo
4. Contenidos
Objetivos Eje temático Desglose
1 Circuitos combinacionales y secuenciales
• Multiplexores, demultiplexores, ALU, codificadores y decodificadores
• Flip flops, registros y contadores • Máquinas de estado (Autómatas) • Organización de la memoria (RAM, ROM, EPROM,
FPGA, etc.)
2 Microoperaciones • Programación en lenguaje ensamblador (introducción a nivel de tipos de instrucciones y microoperaciones)
• Microoperaciones
3 Arquitectura de la CPU • Conjunto de instrucciones • Chipset • Núcleos • Ciclo fetch
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Objetivos Eje temático Desglose
• Fundamentos de Pipelining
4 Relación dispositivos periféricos - CPU
• Estructura de dispositivos periféricos • Integración CPU - periféricos • Interrupciones (a nivel de hardware, controlador)
• Arquitectura del sistema de vídeo (GPU)
5 Jerarquía de memoria • Jerarquía de memoria (tipos de caches, localidad)
• Arquitectura básica de memoria virtual
Nota: en hoja aparte se incluye un cronograma por semana con los temas que se van a cubrir y sus
necesidades de estudio e investigación, así como pequeños laboratorios para la comprensión de la
materia teórica. Este cronograma puede sufrir cambios en concordancia con el desarrollo del curso.
5. Metodología
Se utilizará una metodología participativa, con clases magistrales (virtuales). Además del aprender haciendo.
Los contenidos se cubrirán a través de trabajos limitados de investigación, desarrollo de prácticas, desarrollo de soluciones, con un fuerte enlace entre la teoría y la práctica.
Los trabajos, materiales y otras acciones se harán a través de la plataforma educativa.
La plataforma para comunicaciones es 163.178.104.150. - kumbaya.ecci.ucr.ac.cr
La plataforma de mediación virtual METICS.
https://mv1.mediacionvirtual.ucr.ac.cr/login/index.php
Además del grupo de telegram™ que servirá para mensajes. El código de acceso es:
o General: https://t.me/joinchat/sZp8hn_5Yo84ZmVh
o De grupo 03: https://t.me/joinchat/TT97Rq9AutZhZmZh
Se tendrán dos grupos en Telegram, uno específico del grupo y otro general que abarca los diferentes grupos que existen para los comunicados, deben unirse a cada uno de ellos.
Este grupo tiene condiciones de uso, no es para spam de mensajes o actividades fuera de las actividades académicas.
6. Evaluación
ITEM EVALUACIÓN PORCENTAJE FECHA
01 EXAMEN PARCIAL I – duración 3 horas, 09:00 HORAS
15 % 29 de mayo
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02 EXAMEN PARCIAL II – duración 3 horas, 09 HORAS. 15 % 24 de julio
03 EXAMENES CORTOS – duración 20 minutos
TAREAS – tiempo de entrega, al menos 8 días calendario. Se indica en cada tarea.
30 % Ver nota
04 TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN O TRABAJOS PRÁCTICOS – tiempo de entrega, al menos 8 días calendario. Se indica en cada trabajo.
20 %
05 TRABAJO FINAL - PROYECTO, las consideraciones del trabajo final se expresarán en el documento del mismo
ENTREGA DE POSTULADO
20 % I de julio
Nota: los exámenes cortos se harán los lunes o jueves en horas de clase, de la materia vista en clases 5 días hábiles antes de la prueba.
Cada evaluación en su enunciado indicará las normas de evaluación, las mismas están referenciadas en el cronograma.
Es obligatorio para todo estudiante leer el Reglamento Régimen Académico Estudiantil. Que se encuentra en la siguiente dirección electrónica:
http://www.cu.ucr.ac.cr/uploads/tx_ucruniversitycouncildatabases/normative/regimen_academico_estudiantil.pdf
La evaluación se realizará a través de exámenes, trabajos cortos, individuales y grupales, así como exámenes cortos. Se realizarán dos exámenes parciales, para medir la comprensión de cada estudiante de los temas abordados en clase.
La materia cubierta es útil a través de todo el curso para resolver los problemas que se plantean en clases y en las diversas evaluaciones. En el desarrollo de las lecciones y procesos de aprendizaje se utilizarán sistemas y plataformas computacionales, las cuales cada estudiante deberá de tener acceso a las mismas, en cada práctica se les brindarán los detalles de cada una, las misma serán evaluadas en el curso.
Los trabajos individuales, que incluyen exámenes, exámenes cortos, lecturas asignadas serán para apoyar el aprendizaje del estudiante. Previo a cada trabajo se explicarán las condiciones de desarrollo de cada trabajo u actividad. Se considera la presente como un aviso de estos trabajos que podrán ser requeridos, sin aviso adicional, en cada una de las clases del semestre, por lo cual se espera que cada estudiante tenga al día la materia. Para las pruebas escritas u orales se incluirá la materia vista en clase o asigna cinco días antes de dicha prueba.
Los trabajos grupales, tales como tareas cortas de investigación, resolución de ejercicios, u otros; se realizarán durante todo el semestre. Previo a la realización de cada trabajo, se entregará un documento con las explicaciones detalladas del caso. Se considera la presente como un aviso de estos trabajos que podrán ser requeridos, sin aviso adicional, en cada una de las clases del semestre, por lo cual se espera
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que cada estudiante tenga al día la materia y reserve el tiempo apropiado fueras de las horas de clase para la realización de estos trabajos.
Cada conclusión en los trabajos grupales debe ser individual, sino pierden los puntos de ese aparte.
7. Observaciones generales a. En todas las evaluaciones (Exámenes, trabajos individuales y trabajos grupales) se
evaluará la precisión, no ambigüedad, composición, redacción y ortografía de las respuestas brindadas. De cada uno de estos aspectos, en cada evaluación se podrá, por cada falta, rebajar un punto de la calificación final, hasta un máximo de 10 puntos por este aspecto.
b. En cada evaluación se indicará si la actividad se considera individual o grupal. c. En cada trabajo grupal, las conclusiones SON INDIVIDUALES, si no son así, se pierden
esos puntos d. Todos los trabajos deben ser entregados en las fechas acordadas, en formato impreso
o digital según se indique. La penalidad por entrega tardía es de 10 pts. (de 100) por día natural, con un plazo de no más de tres días de atraso, pasado este tiempo no se recibe. Los puntos se rebajan de la nota, siendo el máximo rebajo 30 pts. Con excepción del proyecto programado, cuya penalidad es explicada en los lineamientos de este. Se considera un trabajo entregado a partir de la recepción en la plataforma o en el correo electrónico indicado.
e. En caso de descubrir plagio o copiado de los trabajos, se pondrá un cero en la evaluación y se aplicarán las sanciones establecidas en la normativa universitaria de la UCR: REGLAMENTO DE ORDEN Y DISCIPLINA DE LOS ESTUDIANTES. UCR. ARTÍCULO 4. Son faltas muy graves... j. Plagiar, en todo o en parte, obras intelectuales de cualquier tipo. k) Presentar como propia una obra intelectual elaborada por otra u otras personas, para cumplir con los requisitos de cursos, trabajos finales de graduación. CAPÍTULO III DE LAS SANCIONES ARTÍCULO 9. Las faltas serán sancionadas según la magnitud del hecho con las siguientes medidas: a) Las faltas muy graves, con suspensión de su condición de estudiante regular no menor de seis meses calendario, hasta por seis años calendario
8. VIRTUALIDAD.
Este curso se desarrollará 100 % virtual.
En el caso de las evaluaciones, ya sean exposiciones, exámenes cortos o exámenes, los estudiantes deberán obligatoriamente estar conectados en tiempo real, con una cámara encendida. Para las clases normales o bien otras actividades es opcional.
Por el proceso virtual se le solicita a cada estudiante el envío de una foto para tener un registro visual, para poder una relación un poco más humana a través de la virtualidad, esta foto deberá ser enviada al asistente para tener una bitácora.
9. Cronograma
Se entrega en hoja aparte. Sin embargo, se considera como parte de esta carta del estudiante.
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10. Recursos
El Sistema de Bibliotecas, Documentación e Información (SIBDI) de la Universidad de Costa Rica
(http://sibdi.ucr.ac.cr/) cuenta con una amplia gama de recursos de información bibliográfica en
diferentes formatos como libros, folletos, publicaciones periódicas, trabajos finales de graduación,
entre otros. Algunos de estos recursos se encuentran en Biblioteca Virtual, desde la cual se pueden
acceder las publicaciones de conferencias y revistas de ACM o IEEE
(http://sibdi.ucr.ac.cr/dbingenieria.jsp), además de las publicaciones de Springer.
Desde la Biblioteca virtual se puede acceder a muchos de estos recursos, incluyendo
publicaciones en conferencias y revistas del área de Computación (indexadas por las editoriales
ACM, IEEE, y ScienceDirect, ente otras) y colecciones de libros electrónicos como eLibro y
AccessEngineering. La Biblioteca Luis Demetrio Tinoco ofrece cursos de capacitación para
estudiantes del área Ingeniería y Computación.
El sitio web del Consejo Universitario de la UCR contiene las diferentes normativas estudiantiles
que rigen en la UCR. En particular, los procedimientos de evaluación y orientación establecidos
en el Reglamento de Régimen Académico Estudiantil se pueden consultar en este enlace. De
dicho reglamento, destacamos especialmente los siguientes artículos (que recomendamos leer
y estudiar):
El artículo 14 se refiere al contenido de los programas de los cursos.
El artículo 17 indica en qué circunstancias se pueden variar las normas de evaluación de un curso.
El artículo 22 establece el procedimiento en relación con la calificación, entrega e impugnación de los resultados de cualquier prueba de evaluación.
El artículo 24 establece el procedimiento para solicitar la reposición de evaluaciones.
11. Bibliografía
Brey, Barry. Los microprocesadores Intel. Pearson Education. Sétima Edición. 2006.
Bryant, Randal y O’Hallaron, David. Computer Systems, A programmer’s perspective. Tercera
Edición. 2015
David Johnson. Análisis básico de circuitos eléctricos. Prentice Hall. 1991.
Dos Reis, A. Assembly Language and Computer Architecture Using C++ and Java. Thomson
Course Technology. Primera Edición. 2004.
Morris, M., Diseño Digital. Prentice Hall. Cuarta Edición, 2006
Morris, M., Arquitectura de computadores. Prentice Hall. Tercera Edición. 1992
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Seymour, A.F., Basic Electronic Components, Elenco™ Electronics, Inc., 2004
Stallings William. Organización y arquitectura de computadores. Prentice Hall. 2015. / Edición
Tanenbaum, A.S., Organización de Computadoras, un Enfoque Estructurado, Prentice Hall, 1992
Wakerly, J.F., Diseño Digital, principios y prácticas. Prentice-Hall. Cuarta Edición. 2005
https://www.linuxadictos.com/gnusim8085-simulador-microprocesadores-8085.html
http://www.ugr.es/~amgg/programas.html
https://gnusim8085.srid.ca/download
Para la entrega de informes o tareas debe seguirse el siguiente formato de la IEEE, publicado en:
https://www.ieee.org/conferences/publishing/templates.html