proyecto docente estructura de computadores clases teór

Datos básicos de la asignaturaTitulación: Grado en Ingeniería Informática-Ingeniería del SoftwareAño plan de estudio: 2010

Curso implantación: 2020-21Centro responsable: E.T.S. Ingeniería Informática

Nombre asignatura: Estructura de ComputadoresCódigo asigantura: 2050009Tipología: TRONCAL / FORMACIÓN BÁSICACurso: 1Periodo impartición: Segundo cuatrimestre

Créditos ECTS: 6Horas totales: 150Área/s: Tecnología ElectrónicaDepartamento/s: Tecnología Electrónica

Coordinador de la asignatura

PEREZ GARCIA FRANCISCO

Profesorado

Profesorado del grupo principal:

ESCUDERO FOMBUENA JOSE IGNACIO

Profesorado de otros grupos de la asignatura:

PEREZ GARCIA FRANCISCO

SANCHEZ ANTON GEMMA

Objetivos y competencias

OBJETIVOS:

- Relacionar las generaciones de los computadores con la evolución de la electrónica.

- Comparar los niveles de descripción de conmutación y RT para los sistemas digitales.

PROYECTO DOCENTE

Estructura de Computadores

Clases Teór. Estructura de Comput. Grupo 2

CURSO 2020-21

Última modificación 27/07/2020 Página 1 de 17

- Estructurar los sistemas digitales en unidad de datos y unidad de control.

- Diseñar la unidad de datos de un sistema digital a nivel RT.

- Diseñar la unidad de control a nivel de conmutación.

- Utilizar HDL como herramienta de descripción y diseño de sistemas digitales

- Establecer los elementos y funciones básicas de los computadores así como su clasificación.

- Diseñar un computador sencillo a nivel RT.

- Usar el computador sencillo a nivel ISP.

- Describir interna y externamente un microcontrolador.

- Programar el microcontrolador en lenguaje ensamblador.

- Conectar periféricos a un microcontrolador.

- Conocer aspectos generales de los computadores: organización, conexión con memoria y con

E/S.

- Manejar, a nivel básico, una herramienta comercial de diseño con FPGAs.

- Utilizar el emulador del microcontrolador para depurar programas y comprobar su operación

global, instrucción a instrucción y ciclo a ciclo de reloj.

- Programar microcontroladores para diseño de aplicaciones sencillas.

COMPETENCIAS:

Competencias específicas:

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E05: Conocimiento de la estructura, organización, funcionamiento e interconexión de los sistemas

informáticos, los fundamentos de su programación, y su aplicación para la resolución de

problemas propios de la ingeniería.

Competencias genéricas:

G06: Capacidad para concebir y desarrollar sistemas o arquitecturas informáticas

centralizadas o distribuidas integrando hardware, software y redes

G08: Conocimiento de las materias básicas y tecnologías, que capaciten para el aprendizaje y

desarrollo de nuevos métodos y tecnologías, así como las que les doten de una gran versatilidad

para adaptarse a nuevas situaciones.

G09: Capacidad para resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, autonomía y

creatividad. Capacidad para saber comunicar y transmitir los conocimientos, habilidades y destrezas

de la profesión de Ingeniero Técnico en Informática.

Contenidos o bloques temáticos

BLOQUE 1: SISTEMAS DIGITALES

Tema 1. Introducción a la asignatura y revisión de conceptos.

Tema 2. Memorias y dispositivos programables

Tema 3. Diseño de Sistemas digitales

BLOQUE 2: ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORAS

Tema 4. Diseño de un computador académico simple

Tema 5 . Estudio de un microcontrolador real: ATmega328P (AVR)

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Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos

BLOQUE 1: SISTEMAS DIGITALES

Tema 1. Introducción (1hT)

Presentación de la asignatura. Revisión de conceptos.

Tema 2. Memorias y dispositivos programables (5hT 3hP)

Clasificación de memorias. Memorias de acceso aleatorio. Asociación de memorias. Dispositivos

Lógicos Programables. Arquitectura básica de una FPGA. El Lenguaje de Descripción de Hardware

Verilog.

Tema 3. Diseño de Sistemas digitales (5hT 4hP 4hL)

Nivel RT. Estructura de un Sistema Digital. Diseño de Unidades de Datos: buses, interconexión

entre registros. Diseño de Unidades de Control: cartas ASM y descripción Verilog. Diseño de una

calculadora sencilla. Ejemplos.

BLOQUE 2: ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORAS

Tema 4. Diseño de un computador académico simple (8hT 4hP 4hL)

Concepto de computador. Arquitecturas básicas. Diseño de un computador académico. Formato de

instrucciones, microoperaciones y macrooperaciones. Conjunto de instrucciones. Programación.

Tema 5. Estudio de un microcontrolador real: ATmega328P (AVR) (8hT 4hP 4hL)

Descripción general. Arquitectura interna. Organización de la memoria. Modos de direccionamiento.

Juegos de instrucciones. Directivas de ensamblador. Reloj del sistema. Circuito de RESET.

Tratamiento de entrada/salida. Puertos. Interrupciones. Temporizadores.

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PLAN DE CONTINGENCIA

Se presenta a continuación un plan de contingencia en previsión de las posibles restricciones de las

actividades docentes presenciales (clase y/o evaluaciones) que puedan activarse a lo largo del

curso.

ESCENARIO A (semipresencial)

Se contempla un escenario multimodal con vídeos grabados (teoría y problemas), clases síncronas

online, clases de dudas presenciales y prácticas de laboratorio presenciales.

En relación con las clases de teoría y problemas, la dinámica será la siguiente:

-En las semanas impares, se desarrollará una clase online síncrona (BlackboardCollaborate),

dedicada a presentar los conceptos fundamentales del tema y a orientar al estudiante en la forma

que ha de trabajar los contenidos de los vídeos y actividades propuestas por el profesor (vídeos

explicativos de teoría y resolución de problemas).

-En las semanas pares, se impartirán dos clases presenciales de aula enfocadas a la resolución de

dudas y problemas; para asistir a esta clase, los estudiantes rotarán en grupos según la capacidad

del aula asignada.

Si se cumplen las previsiones que ha realizado la dirección de la ETSII en relación con el número

estimado de estudiantes en cada grupo, las dimensiones de nuestros laboratorios docentes

permitirían que el programa de prácticas se pueda implementar presencialmente con total

normalidad garantizando que se mantiene la distancia interpersonal requerida. Así pues, el

estudiante tendrá que asistir todas las semanas impares del curso a una sesión de prácticas de

laboratorio en el espacio y horario asignado a su grupo de prácticas (20%-25% de alumnos en cada

grupo).

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Las circunstancias de este escenario aconsejan potenciar las tutorías online (a través de

Blackboard Collaborate), previa cita acordada por los estudiantes y el profesor. No obstante, si fuera

necesario, podrán acordarse también tutorías presenciales (respetando las medidas sanitarias

establecidas por las autoridades académicas).

Como ya se ha expuesto en el apartado de evaluación, los sistemas y criterios de evaluación

(porcentajes de cada fuente de evaluación, notas mínimas requeridas, etc.) son comunes a todos

los escenarios, y pueden consultarse en el apartado correspondiente de este proyecto docente.

En el escenario A (semipresencial), los Test de Control Continuo (TCC) (uno al final de cada tema)

se realizarán de forma online a través de la plataforma de enseñanza virtual, mientras que las dos

Pruebas Parciales de Bloque (PPB) se realizarán, siempre que sea posible, de forma presencial.

ESCENARIO B (cancelación de actividades presenciales)

En caso de suspensión total de las actividades presenciales, se contempla un escenario totalmente

online con vídeos grabados (teoría y problemas), clases síncronas online de teoría y problemas, y

prácticas de laboratorio online. Las clases síncronas online se desarrollarán a través de BlackBoard

Collaborate respetando el horario oficial aprobado por el centro.

La dinámica será la siguiente: en las semanas impares, se desarrollará una clase online síncrona

(Blackboard Collaborate), dedicada a presentar los conceptos fundamentales del tema y a orientar

al estudiante en la forma que ha de trabajar los contenidos de los vídeos y actividades propuestas

por el profesor (vídeos explicativos de teoría y resolución de problemas); en las semanas pares se

impartirán dos clases online síncronas (Blackboard Collaborate) enfocadas fundamentalmente a la

resolución de dudas y problemas.

Las circunstancias de este escenario permiten exclusivamente la realización de tutorías online (a

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través de Blackboard Collaborate), previa cita acordada entre los estudiantes y el profesor.

Caso de activarse el escenario B, se adaptarán las clases prácticas para que puedan desarrollarse

desde casa, mediante conexión remota a los ordenadores del laboratorio y con la supervisión del

profesor a través de BlackBoard Collaborate. La evaluación de cada práctica se realizará mediante

un Test online que evalúe las competencias alcanzadas en la sesión correspondiente.

En este escenario, todas las actividades de evaluación serán no presenciales (Test de Control

Continuo, Pruebas Parciales de Bloque, tests de prácticas de laboratorio y Exámenes Finales)

utilizando las herramientas disponibles en la plataforma de enseñanza virtual.

CAMBIO DE ESCENARIO

El proyecto docente y el plan de contingencia se ha diseñado con la idea de facilitar un previsible

cambio de escenario de un día para otro. El curso comenzará siguiendo el modelo presentado en el

escenario A (semipresencial) pero si se activase en cualquier momento el paso al escenario B

(online), o incluso al escenario 0 (presencial), no cambiaría la programación de las actividades

docentes ni de evaluación, sino su forma de llevarse a cabo (online o presencial).

Actividades formativas y horas lectivas

Actividad Créditos Horas

B Clases Teórico/ Prácticas 4,5 45

E Prácticas de Laboratorio 1,5 15

Metodología de enseñanza-aprendizaje

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Clases teóricas

Exposición de los aspectos teóricos. Motivación.

Aplicaciones. Relación con el mundo real.

Realización de ejemplos y ejercicios.

Discusión de los temas planteados.

Resolución de preguntas.

Clase de prob lemas

Realización de ejercicios de aplicación de los conceptos.

Resolución de problemas de análisis y diseño.

Propuesta de resolución de problemas durante el tiempo de trabajo personal.

Discusión y debate de distintas soluciones de los problemas. Planteamiento de alternativas.

Prácticas de Laboratorio

Deben servir al estudiante para enfrentarse a problemas cuya solución requiere la síntesis y la

aplicación de conocimientos previamente adquiridos.

Uso y aplicación de instrumental electrónico, de herramientas de diseño digital y de emuladores.

Diseño, implementación y test de circuitos digitales.

Evaluación oral del alumno.

AAD sin presencia del profesor

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Puede contener las siguientes actividades:

Asistencia a conferencias

Elaboración de documentación

Lecturas guiadas

Participación en foros

Prácticas de laboratorio

Tutorías

Actividad no presencial a requerimiento del alumno.

Sistemas y criterios de evaluación y calificación

Evaluación de teoría y problemas (aula) . Se realizará mediante prueba única (tipo examen final)

para todos los grupos.

Evaluación de actividades prácticas (laboratorios). Se realizará mediante la demostración de

habilidades de laboratorio.

Como mínimo el 50% de la evaluación de aula debe ser evaluado mediante pruebas escritas.

La realización de las prácticas de laboratorio es obligatoria.

Estrategias posibles:

- Asistencia y participación en el aula

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- Evaluación/coevaluación/autoevaluación de exposiciones orales

- Evaluación de actividades prácticas (laboratorios)

- Evaluación de los trabajos (teóricos, problemas, mapas conceptuales, informes...)

- Evaluación mediante test (parciales o sumativos) y guiones

- Exámenes escritos

- Otras (a definir)

En casos excepcionales, el conjunto de profesores de aula de esta asignatura podrán establecer

otros mecanismos de evaluación (exámenes orales, trabajos, etc.) específicos para cada caso.

Criterios de calificación del grupo

CRITERIOS GENERALES DE EVALUACIÓN

Tienen por objeto valorar el nivel de conocimientos y competencias alcanzados por el estudiante en

los aspectos teóricos, de resolución de problemas, y de prácticas de laboratorio.

Tanto en los exámenes escritos como en los trabajos presentados por el estudiante, es

imprescindible explicar con detalle las soluciones aportadas así como respetar el orden y la limpieza

propios del ámbito universitario (pudiendo verse reducida significativamente la calificación en caso

contrario).

Se establece una evaluación independiente de los conceptos impartidos en el aula (Teoría y

Problemas), de los impartidos en los laboratorios (prácticas). Para que el alumno supere la

asignatura, deberá aprobar por separado ambas partes.

Para todas las convocatorias, la nota final de la asignatura se calculará mediante una media

ponderada, siendo el peso de la Nota de Teoría y Problemas (NTP) de un 80%, y el peso de la Nota

de Laboratorios (NLAB) de un 20%.

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Por tanto, para todas las convocatorias del curso:

NOTA FINAL = 0,8* NTP + 0,2* NLAB, (siempre que NTP>= 5 y NLAB >=5)

En caso de no alcanzar 5 puntos en alguna de las partes (NTP o NLAB), la nota final se calculará

con la misma media ponderada, saturando en 4 puntos.

Dado que las evaluaciones de Teoría-Problemas y de Laboratorios son independientes, el aprobado

de una de estas partes se guardará hasta la tercera convocatoria del presente curso académico.

El sistema de evaluación contempla la posibilidad de aprobar la asignatura en primera convocatoria

mediante evaluación continua (aprobado ?por curso?) y, por tanto, sin necesidad de realizar el

examen final.

EVALUACIÓN CONTINUA DE TEORÍA-PROBLEMAS (NTP)

Las actividades docentes y de evaluación de esta asignatura se han diseñado para que un

estudiante tipo que realice un esfuerzo continuado durante las 15 semanas del curso, pueda

aprobar la asignatura sin necesidad de concurrir al examen final en convocatoria oficial. Es la

opción aconsejada para todos los estudiantes. Siguiendo las indicaciones del plan de estudios, se

estima que la dedicación media para aprobar la asignatura debe ser de unas 150 horas, incluyendo

clases, estudio personal y exámenes.

A efectos de la evaluación continua de Teoría y Problemas, la asignatura se dividirá en dos bloques

temáticos: Sistemas Digitales (Bloque 1) Y Organización de Computadores (Bloque 2). La nota de

Teoría y Problemas (NTP) se obtendrá mediante la media aritmética de las calificaciones de ambos

bloques, siempre que en cada bloque se haya alcanzado al menos un 3.

Para evaluar cada bloque temático se realizarán, a lo largo del curso, 2 tipos de pruebas:

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- Tests de Control Continuo (TCC): pruebas de corta duración, realizadas en horario de clase al final

de cada tema. La media aritmética de estos tests constituye el 20% de la nota de cada bloque.

- Prueba Parcial del Bloque (PPB): Prueba parcial escrita de mayor entidad para evaluar los

conocimientos teóricos y las destrezas en resolución de problemas relacionados con el bloque

temático. La nota de esta prueba constituye el 80% de la nota del bloque.

Por tanto, para cada bloque:

Nota Bloque i = 0,8 x PPBi + 0,2 x media(TTCi)

Como se ha comentado anteriormente, en la evaluación por curso, la nota de Teoría y Problemas

(NTP) se calculará mediante la media aritmética de ambos bloques siempre que se haya alcanzado,

al menos, un 3 en cada de uno de los bloques. En caso de no alcanzar un 3 en alguno de los

bloques, NTP será también la media de ambos bloques saturando en 4 puntos.

Por tanto, la fórmula para calcular la media de Teoría y Problemas en evaluación continua será:

NTP = 0,5 x Nota Bloque 1 + 0,5 x Nota Bloque 2, saturando en 4 puntos si no se alcanza, al

menos, un 3 en alguno de los bloques.

De cara al Examen Final de la Primera Convocatoria, el aprobado de un bloque elimina materia;

esto es, los estudiantes con un bloque suspenso sólo tendrán que presentarse a recupera dicho

bloque.

El aprobado de Teoría y Problemas por evaluación continua se mantendrá hasta la tercera

convocatoria del presente curso académico.

EVALUACIÓN CONTINUA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO (NLAB).

Está planificada la realización de prácticas de laboratorio obligatorias en las semanas impares del

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calendario académico. Con carácter general, los estudiantes deberán presentar antes de comenzar

cada práctica, un estudio previo que será supervisado por el profesor responsable. Cada práctica se

evaluará con una nota numérica en función del trabajo realizado durante la sesión.

La nota NLAB se calculará mediante media aritmética de las distintas prácticas. Siendo las prácticas

obligatorias, dos o más faltas de asistencia supondrá un suspenso de las prácticas en evaluación

continua, por lo que tendrán que ser recuperadas en el Examen Final. El aprobado de las prácticas

de laboratorio (NLAB>=5) se mantendrá hasta la tercera convocatoria del presente curso

académico.

PRUEBAS FINALES DE CONVOCATORIA:

Coincidiendo con cada convocatoria oficial, se realizará un examen final que constará de dos partes

diferenciadas, con sus correspondientes calificaciones: Teoría-Problemas (NTP) y Laboratorios

(NLAB). Deberán concurrir a este examen aquellos estudiantes que no hayan superado alguna de

estas partes, debiendo examinarse de la parte o partes no superadas (Teoría-Problemas y/o

Laboratorio).

En relación con el examen final de Teoría y Problemas de la primera convocatoria, los estudiantes

con un bloque suspenso en evaluación continua podrán elegir entre recuperar dicho bloque o

presentarse al examen final de toda la asignatura. En la segunda y tercera convocatorias del curso,

el examen final de Teoría y Problemas incluirá toda la materia.

En el examen final de laboratorio el estudiante deberá demostrar, de forma autónoma y sin ayuda

del profesor, las competencias y destrezas contempladas en los objetivos formativos de la

asignatura. Por cuestiones organizativas, se podrá exigir una preinscripción previa a la fecha del

examen de laboratorio.

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PLAN DE CONTINGENCIA DEL CURSO 2020/21 (COVID-19)

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Se presenta a continuación un plan de contingencia en previsión de las posibles restricciones de las

actividades docentes presenciales (clase y/o evaluaciones) que puedan activarse a lo largo del

curso.

ESCENARIO A (semipresencial)

Se contempla un escenario multimodal con vídeos grabados (teoría y problemas), clases síncronas

online, clases de dudas presenciales y prácticas de laboratorio presenciales.

En relación con las clases de teoría y problemas, la dinámica será la siguiente:

- En las semanas impares, se desarrollará una clase online síncrona (Blackboard Collaborate),

dedicada a presentar los conceptos fundamentales del tema y a orientar al estudiante en la forma

que ha de trabajar los contenidos de los vídeos y actividades propuestas por el profesor (vídeos

explicativos de teoría y resolución de problemas).

- En las semanas pares, se impartirán dos clases presenciales de aula enfocadas a la resolución de

dudas y problemas; para asistir a esta clase, los estudiantes rotarán en grupos según la capacidad

del aula asignada.

Si se cumplen las previsiones que ha realizado la dirección de la ETSII en relación con el número

estimado de estudiantes en cada grupo, las dimensiones de nuestros laboratorios docentes

permitirían que el programa de prácticas se pueda implementar presencialmente con total

normalidad garantizando que se mantiene la distancia interpersonal requerida. Así pues, el

estudiante tendrá que asistir todas las semanas impares del curso a una sesión de prácticas de

laboratorio en el espacio y horario asignado a su grupo de prácticas (20%-25% de alumnos en cada

grupo).

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Las circunstancias de este escenario aconsejan potenciar las tutorías online (a través de

Blackboard Collaborate), previa cita acordada por los estudiantes y el profesor. No obstante, si fuera

necesario, podrán acordarse también tutorías presenciales (respetando las medidas sanitarias

establecidas por las autoridades académicas).

Cabe destacar que los sistemas y criterios de evaluación (porcentajes de cada fuente de

evaluación, notas mínimas requeridas, etc.) son comunes a todos los escenarios, y pueden

consultarse en el apartado correspondiente de este proyecto docente.

En el escenario A (semipresencial), los Test de Control Continuo (TCC) (uno al final de cada tema)

se realizarán de forma online a través de la plataforma de enseñanza virtual, mientras que las dos

Pruebas Parciales de Bloque (PPB) se realizarán, siempre que sea posible, de forma presencial.

ESCENARIO B (cancelación de actividades presenciales)

En caso de suspensión total de las actividades presenciales, se contempla un escenario totalmente

online con vídeos grabados (teoría y problemas), clases síncronas online de teoría y problemas, y

prácticas de laboratorio online. Las clases síncronas online se desarrollarán a través de BlackBoard

Collaborate respetando el horario oficial aprobado por el centro.

La dinámica será la siguiente: en las semanas impares, se desarrollará una clase online síncrona

(Blackboard Collaborate), dedicada a presentar los conceptos fundamentales del tema y a orientar

al estudiante en la forma que ha de trabajar los contenidos de los vídeos y actividades propuestas

por el profesor (vídeos explicativos de teoría y resolución de problemas); en las semanas pares se

impartirán dos clases online síncronas (Blackboard Collaborate) enfocadas fundamentalmente a la

resolución de dudas y problemas.

Las circunstancias de este escenario permiten exclusivamente la realización de tutorías online (a

través de Blackboard Collaborate), previa cita acordada entre los estudiantes y el profesor.

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Caso de activarse el escenario B, se adaptarán las clases prácticas para que puedan desarrollarse

desde casa, mediante conexión remota a los ordenadores del laboratorio y con la supervisión del

profesor a través de BlackBoard Collaborate. La evaluación de cada práctica se realizará mediante

un Test online que evalúe las competencias alcanzadas en la sesión correspondiente.

En este escenario, todas las actividades de evaluación serán no presenciales (Test de Control

Continuo, Pruebas Parciales de Bloque, tests de prácticas de laboratorio y Exámenes Finales)

utilizando las herramientas disponibles en la plataforma de enseñanza virtual.

CAMBIO DE ESCENARIO

El proyecto docente y el plan de contingencia se ha diseñado con la idea de facilitar un previsible

cambio de escenario de un día para otro. El curso comenzará siguiendo el modelo presentado en el

escenario A (semipresencial) pero si se activase en cualquier momento el paso al escenario B

(online), o incluso al escenario 0 (presencial), no cambiaría la programación de las actividades

docentes ni de evaluación, sino su forma de llevarse a cabo (online o presencial).

Horarios del grupo del proyecto docente

https://www.informatica.us.es/index.php/horarios

Calendario de exámenes

https://www.informatica.us.es/index.php/calendario-de-examenes

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Tribunales específicos de evaluación y apelación

Presidente: JOSE IGNACIO ESCUDERO FOMBUENA

Vocal: PAULINO RUIZ DE CLAVIJO VAZQUEZ

Secretario: GEMMA SANCHEZ ANTON

Suplente 1: FRANCISCO PEREZ GARCIA

Suplente 2: DAVID GUERRERO MARTOS

Suplente 3: MANUEL VALENCIA BARRERO

Bibliografía recomendada

INFORMACIÓN ADICIONAL

La asignatura tiene una página web donde se recoge información específica y recursos docentes

(Programa, calendario de actividades, anuncios, boletines de problemas, etc). Puede consultar todo

esto en: https://www.dte.us.es/docencia/etsii/gii-is/estructura-de-computadores

Asimismo, como mecanismo habitual de comunicación utilizaremos la plataforma de enseñanza

virtual de la Universidad de Sevilla: https://ev.us.es:8443/portalev/inicio/ accesible también desde el

portal de la Universidad (www.us.es).

Otros canales de comunicación:

Twitter: @prof_pacoperez

email: [email protected]

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