
Arquitectura de Computadors i Perifèrics
Codi: 107851Crèdits: 6
| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Enginyeria Electrònica de Telecomunicació | OB | 2 |
| Enginyeria de Sistemes de Telecomunicació | OB | 2 |
Professor/a de contacte
- Nom :
- Dolores Isabel Rexachs Del Rosario
- Correu electrònic :
- dolores.rexachs@uab.cat
Equip docent
- Rafael Cortes Fite
- Alvaro Wong Gonzalez
- Vicente José Ivars Camañez
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Tot i que no hi ha prerequisits formalment establerts, és molt recomanable tenir un bon coneixement del funcionament bàsic d’un computador, dels sistemes digitals i dels fonaments de la programació. En particular, es consideren especialment rellevants els coneixements adquirits en assignatures com Fonaments d’Informàtica, Llenguatges de Programació i Sistemes Digitals i Llenguatges de Descripció del Hardware.
Objectius
Els objectius bàsics de l’assignatura són proporcionar a l’estudiantat una visió global del funcionament dels sistemes computadors, tant de propòsit general com encastats, i desenvolupar competències inicials en programació de baix nivell. Així mateix, es pretén introduir el funcionament dels perifèrics, els seus mecanismes de connexió i control, i la seva programació mitjançant llenguatges com l’assemblador i C.
Aquests objectius es desenvolupen a través dels aspectes següents:
- Comprendre l’organització i el funcionament bàsic d’un computador de propòsit general.
- Analitzar l’estructura i el funcionament de sistemes encastats basats en microcontroladors.
- Adquirir habilitats fonamentals en programació en llenguatge assemblador.
- Conèixer els perifèrics més comuns, els seus mecanismes d’interacció amb el processador i la seva gestió mitjançant operacions d’entrada/sortida (E/S).
- Programar i controlar dispositius d’E/S utilitzant llenguatges de baix i alt nivell, especialment assemblador i C.
Resultats d'aprenentatge
Enginyeria Electrònica de Telecomunicació
- KU117 (Distingir els fonaments de llenguatges de descripció de dispositius de maquinari.) Distingir els fonaments de llenguatges de descripció de dispositius de maquinari.
- SU121 (Fer servir els fonaments de disseny, verificació i validació de programari en la descripció de sistemes de maquinari basats en llenguatges de descripció del maquinari amb un nivell alt.) Fer servir els fonaments de disseny, verificació i validació de programari en la descripció de sistemes de maquinari basats en llenguatges de descripció del maquinari amb un nivell alt.
- SU122 (Fer servir eines informàtiques de recerca de recursos bibliogràfics o d’informació relacionada amb les telecomunicacions i l’electrònica.) Fer servir eines informàtiques de recerca de recursos bibliogràfics o d’informació relacionada amb les telecomunicacions i l’electrònica.
Enginyeria de Sistemes de Telecomunicació
- KU117 (Distingir els fonaments de llenguatges de descripció de dispositius de maquinari.) Distingir els fonaments de llenguatges de descripció de dispositius de maquinari.
- SU121 (Fer servir els fonaments de disseny, verificació i validació de programari en la descripció de sistemes de maquinari basats en llenguatges de descripció del maquinari amb un nivell alt.) Fer servir els fonaments de disseny, verificació i validació de programari en la descripció de sistemes de maquinari basats en llenguatges de descripció del maquinari amb un nivell alt.
- SU122 (Fer servir eines informàtiques de recerca de recursos bibliogràfics o d’informació relacionada amb les telecomunicacions i l’electrònica.) Fer servir eines informàtiques de recerca de recursos bibliogràfics o d’informació relacionada amb les telecomunicacions i l’electrònica.
Continguts
1. Processador: arquitectura i funcionament
- Organització del processador i anàlisi bàsica del rendiment.
- Repertori d’instruccions (ISA). Programació en assemblador.
- Camí de dades i cicle d’execució d’instruccions.
- Segmentació (pipelining).
2. Sistemes d’entrada/sortida i gestió de perifèrics
- Mòduls i controladors d’E/S.
- Tècniques de sincronització i transferència amb dispositius d’E/S.
- Perifèrics i gestió de perifèrics.
- Connexió i comunicació amb dispositius d’E/S.
3. Sistema de memòria
- Característiques i tipus de memòria.
- Organització de la memòria.
- Jerarquia de memòria i principis de localitat.
- Memòria cau i anàlisi bàsica del rendiment.
4. Disseny de sistemes basats en microcontroladors
- Organització interna dels microcontroladors, controladors integrats i interfície externa.
- Programació en assemblador i C.
- Gestió de controladors integrats: GPIO, temporitzadors, interrupcions, UART, I2C, etc.
- Eines de desenvolupament i depuració.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Preparació de treball previ al laboratori | 12 | 0,48 | SU122 |
| Resolució de problemes | 30 | 1,2 | SU122 |
| Estudi autònom | 40 | 1,6 | SU122 |
| Classes presencials | 35 | 1,4 | KU117 |
| Pràctiques de laboratori | 10 | 0,4 | SU121 |
| Classes de problemes | 12 | 0,48 | SU121 |
Classes magistrals
Els continguts de l’assignatura es presentaran mitjançant classes magistrals, en les quals s’introduiran els conceptes fonamentals del temari i es proporcionaran orientacions per ampliar-los i aprofundir-hi de manera autònoma.
Tot i que aquestes sessions es basen principalment en l’exposició per part del professorat, es fomentarà la participació activa de l’alumnat mitjançant preguntes, exemples, problemes i exercicis que permetin comprovar la comprensió de la matèria.
Els exercicis realitzats i lliurats durant aquestes sessions es podran tenir en compte en l’avaluació dins de l’ítem “Lliurament periòdic d’exercicis realitzats a l’aula”, sempre que la qualificació obtinguda en cadascuna de les proves individuals sigui superior a 4.
Seminaris
Els seminaris permetran consolidar i aprofundir els coneixements presentats a les classes magistrals. Per fer-ho, es duran a terme activitats com la resolució de problemes, l’anàlisi de casos pràctics i la discussió raonada de solucions.
També es promouran metodologies d’aprenentatge cooperatiu i de resolució col·laborativa de problemes. Els exercicis realitzats i lliurats en els seminaris podran formar part de l’avaluació corresponent a l’ítem “Lliurament periòdic d’exercicis realitzats a l’aula”, sempre que la qualificació obtinguda en cadascuna de les proves individuals sigui superior a 4.
A més, els seminaris serviran com a espai de seguiment del treball pràctic, orientant l’alumnat sobre els coneixements necessaris per desenvolupar-lo i sobre els recursos disponibles per adquirir-los.
En conjunt, els seminaris actuaran com a pont entre les classes magistrals i el treball pràctic, afavorint la capacitat d’anàlisi i síntesi, el raonament crític i la resolució de problemes.
Pràctiques
L’alumnat rebrà un dossier amb la descripció del treball pràctic que haurà de desenvolupar al llarg del curs. Aquest treball se centrarà en el disseny, la implementació i la prova de programes en assemblador i en C, amb l’objectiu de comprendre el funcionament d’un computador i els mecanismes del subsistema d’entrada/sortida.
Les sessions pràctiques es realitzaran en grups i es desenvoluparan en sessions de laboratori de dues hores de durada. L’assistència a les pràctiques serà obligatòria; per poder superar aquesta part de l’assignatura, l’alumnat haurà d’assistir com a mínim a cinc sessions. Durant les sessions, s’implementaran, es depuraran i es validaran els programes proposats.
Activitats supervisades
S’utilitzarà el campus virtual ALUA Moodle com a eina de suport a la docència i d’interacció entre el professorat i l’alumnat. Mitjançant aquesta plataforma es facilitarà l’accés als materials, la comunicació, el seguiment de les activitats i el lliurament de treballs quan correspongui.
Enfocament formatiu
La metodologia de l’assignatura està orientada a promoure un aprenentatge actiu i progressiu. Es treballaran competències relacionades amb l’organització i la planificació del treball, la comunicació oral i escrita, el treball en equip, la capacitat d’anàlisi i síntesi, i el raonament crític.
Es valorarà la qualitat del treball realitzat, la seva presentació, el grau d’assoliment dels objectius proposats i el funcionament correcte de les solucions desenvolupades.
Nota sobre les enquestes d’avaluació
Es reservaran 15 minuts d’una classe, dins del calendari establert pel centre o per la titulació, perquè l’alumnat pugui respondre les enquestes d’avaluació de l’actuació docent del professorat i d’avaluació de l’assignatura o mòdul.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Prova Individual 1: Processador i Repertori d'instruccions | 24% | 4 | 0,16 | KU117, SU121 |
| Prova Individual 2: Entrada - Sortida i Memòria del computador | 36 % | 4 | 0,16 | KU117, SU121 |
| Lliurament periòdic d’exercicis realitzats a l’aula, | 10% | 0 | 0 | SU121 |
| Pràctiques de laboratori | 30% | 2 | 0,08 | SU121, SU122 |
| Prova individual sobre les pràctiques de laboratori | 10% | 1 | 0,04 | SU121 |
a) Procés i activitats d’avaluació programades
L’assignatura consta de les activitats d’avaluació següents:
- Proves teòriques individuals parcials i per escrit, en format presencial, de les classes magistrals i seminaris: al llarg del curs es realitzaran dues proves individuals, escrites i presencials, associades als continguts treballats a les classes magistrals i als seminaris.
La Prova individual 1: Processador i Repertori d’Instruccions tindrà un pes del 40% respecte de la nota final de teoria, equivalent al 24% de la qualificació final de l’assignatura.
La Prova individual 2: Conceptes d’Entrada/Sortida i Sistema de Memòria tindrà un pes del 60% respecte de la nota final de teoria, equivalent al 36% de la qualificació final de l’assignatura.
El pes de la nota final de teoria, respecte de la nota total de l’assignatura, és del 60%.
Per poder superar l’assignatura mitjançant l’avaluació continuada, caldrà obtenir una qualificació igual o superior a 4 en cadascuna d’aquestes proves individuals. A més, la mitjana de la nota final de teoria, calculada d’acord amb els pesos indicats, haurà de ser igual o superior a 5.
- Assistència i participació en les activitats presencials: sessions de pràctiques de laboratori. En les sessions de pràctiques de laboratori s’aplicaran, sobre una placa de desenvolupament basada en un microcontrolador, els coneixements adquirits a les classes magistrals i als seminaris.
Les pràctiques de laboratori tindran un pes del 30% sobre la qualificació final de l’assignatura.
L’assistència a les pràctiques és obligatòria. Per poder superar aquesta part de l’assignatura, l’alumnat haurà d’assistir presencialment a les sessions pràctiques. Només es podrà justificar una absència per motius oficialment acreditats respecte del total de sessions pràctiques programades. L’absència també s’haurà de comunicar al professorat responsable de la sessió, sempre que sigui possible, prèviament a la sessió. L’acumulació de més d’una absència, encara que alguna estigui justificada, impedirà superar aquesta part de l’assignatura.
Les pràctiques de laboratori són activitats no recuperables. Per poder superar l’assignatura, la qualificació de les pràctiques de laboratori haurà de ser igual o superior a 5. Per tant, obtenir una qualificació inferior a 5 en les pràctiques implica no poder aprovar l’assignatura.
- Prova individual per escrit, en format presencial, sobre les pràctiques de laboratori: es realitzarà una prova individual sobre les pràctiques de laboratori, que permetrà valorar l’adquisició dels coneixements i habilitats treballats durant les sessions pràctiques.
Aquesta prova tindrà un pes del 10% sobre la qualificació final de l’assignatura.
Per poder superar l’assignatura, la qualificació d’aquesta prova haurà de ser igual o superior a 4. A més, la qualificació conjunta de la part pràctica, formada per les pràctiques de laboratori i la prova individual sobre pràctiques, haurà de ser igual o superior a 5.
- Resolució de problemes, individuals o en grup. Al llarg del curs es proposaran exercicis breus a les classes magistrals i als seminaris. Aquests exercicis permetran fer un seguiment continu de l’aprenentatge i s’avaluaran dins de l’ítem “Lliurament periòdic d’exercicis realitzats a l’aula”, amb un pes del 10% sobre la qualificació final.
El Lliurament periòdic d’exercicis realitzats a l’aula és una activitat d’avaluació continuada condicionada i no obligatòria. Aquesta qualificació només es tindrà en compte si la nota obtinguda en cadascuna de les proves individuals és superior a 4.
El Lliurament periòdic d’exercicis realitzats a l’aula no serà recuperable. La seva no realització o no superació no impedirà obtenir la qualificació màxima de l’assignatura, sempre que es compleixi la resta de requisits d’avaluació establerts.
b) Programació d’activitats d’avaluació
La planificació temporal de les activitats d’avaluació es comunicarà a l’inici de l’assignatura. Es farà pública a través del Campus Virtual i al web de l’Escola d’Enginyeria, a l’apartat d’exàmens.
Aquesta planificació pot estar subjecta a modificacions per motius d’organització docent o per incidències. Qualsevol canvi serà comunicat a classe i a través del Campus Virtual.
c) Avaluació continuada
Per poder aprovar l’assignatura en l’avaluació continuada, s’han d’aprovar individualment cadascun dels ítems anteriors; és a dir, quan es compleixin els requisits, la nota final de teoria ha de ser igual o superior a 5, i la nota de les sessions de pràctiques de laboratori i de l’examen de pràctiques ha de ser igual o superior a 5.
d) Procés de recuperació
A la prova de recuperació de l’assignatura només s’hi podrà presentar l’alumnat que hagi estat avaluat prèviament en un conjunt d’activitats el pes de les quals equivalgui, com a mínim, a dues terceres parts de la qualificació total de l’assignatura, i que hagi obtingut una qualificació d’avaluació continuada igual o superior a 3,5.
En cas que no s’aconsegueixi un 5,0, es mantindrà la nota obtinguda en l’avaluació continuada.
En la prova de recuperació, l’alumnat s’haurà d’examinar de les proves parcials de teoria en què hagi obtingut una nota inferior a 4 i/o de la prova individual sobre pràctiques si la qualificació obtinguda ha estat inferior a 4.
Per poder superar l’assignatura mitjançant el procés de recuperació, les notes de les proves parcials de teoria, tant les mantingudes del procés d’avaluació continuada com les obtingudes en la prova de recuperació, hauran de ser iguals o superiors a 4. A més, la nota final de teoria, calculada d’acord amb els pesos establerts, haurà de ser igual o superior a 5.
Així mateix, la nota de la prova individual sobre pràctiques obtinguda en la recuperació haurà de ser igual o superior a 4, i s’hauran de complir els requisits mínims establerts per a la part pràctica. La nota màxima de la prova individual de recuperació serà un 7.
Les pràctiques de laboratori i el lliurament periòdic d’exercicis realitzats a l’aula no seran recuperables.
e) Procediment de revisió de les qualificacions
Per a cada activitat d’avaluació s’indicarà un lloc, una data i una hora de revisió. En aquesta revisió, l’alumnat podrà consultar l’activitat avaluada amb el professorat.
Durant el procés de revisió es podran presentar reclamacions sobre la qualificació de l’activitat, que seran valorades pel professorat responsable de l’assignatura. Si una persona estudiant no es presenta a la revisió en el període establert, l’activitat no serà revisada posteriorment.
f) Qualificacions
La qualificació final de l’assignatura es calcularà d’acord amb els pesos especificats i tenint en compte els requisits mínims establerts per a cada activitat d’avaluació.
Per poder fer la mitjana final, caldrà complir els requisits mínims de les proves individuals, de les pràctiques de laboratori, de la prova individual sobre pràctiques i d’assistència a les sessions pràctiques.
En cas de no assolir el mínim exigit en alguna de les activitats obligatòries d’avaluació, si el càlcul de la qualificació final és igual o superior a 4,5, la qualificació que constarà a l’expedient serà de 4,5.
Matrícules d’Honor (MH). Atorgar una qualificació de matrícula d’honor serà decisió del professorat responsable de l’assignatura. La normativa de la UAB indica que les MH únicament es podran concedir a estudiants que hagin obtingut una qualificació final igual o superior a 9,00. Es pot atorgar fins a un 5% de MH del total d’estudiants matriculats.
Una persona estudiant es considerarà no avaluable (NA) si no s’ha presentat a cap de les activitats avaluables de l’assignatura.
g) Irregularitats per part de l’estudiantat, còpia i plagi
Sense perjudici d’altres mesures disciplinàries que es considerin oportunes i d’acord amb la normativa acadèmica vigent, es qualificaran amb un zero les irregularitats comeses per l’estudiantat que puguin conduir a una variació de la qualificació d’un acte d’avaluació.
Per tant, copiar, deixar copiar, plagiar, enganyar, etc., en qualsevol de les activitats d’avaluació implicarà una qualificació de zero en l’activitat afectada. Si aquesta activitat és obligatòria per superar l’assignatura, l’assignatura quedarà suspesa.
No seran recuperables les activitats d’avaluació qualificades d’aquesta manera i per aquest procediment i, per tant, l’assignatura quedarà suspesa directament sense oportunitat de recuperar-la en el mateix curs acadèmic.
L’ús de tecnologies d’intel·ligència artificial (IA) està permès com a suport en el desenvolupament del treball, sempre que es reflecteixi una contribució significativa de l’estudiantat en l’anàlisi i la reflexió personal. Caldrà indicar clarament quines parts han estat generades amb IA, quines eines s’han utilitzat i aportar una reflexió crítica sobre com han influït en el procés i en els resultats. La manca de transparència en aquest ús es considerarà una falta d’honestedat acadèmica i podrà comportar penalització en la nota o altres mesures disciplinàries.
h) Avaluació de l’alumnat repetidor
Com a norma general, no es fa distinció entre alumnat repetidor i no repetidor pel que fa a l’avaluació. Tot l’alumnat ha de seguir el mateix sistema i complir els mateixos requisits.
i) Avaluació única
Aquesta assignatura no contempla el sistema d’avaluació única.
Bibliografia
- "Organización y Arquitectura de Computadores. Principios de estructura y funcionamiento" Stallings, William. Prentice Hall
- “Problemas resueltos de estructura de computadores”. Felix García Carballeira.Paraninfo.
- "Computer Organization & Design. The hardware/software interface" David Patterson/John L. Hennessy. Ed. Morgan Kaufmann Publishers.
- “Digital Design and Computer Architecture, ARM Edition”. Sarah Harris, David Harris. Morgan Kaufmann
- “Digital Design and Computer Architecture, RISC-V Edition”. Sarah Harris, David Harris. Morgan Kaufmann
- Designing Embedded Hardware, 2nd Edition By John Catsoulis Publisher: O'Reilly Media Released: May 2005
-The Art of Readable Code Simple and Practical Techniques for Writing Better Code By Dustin Boswell, Trevor Foucher Publisher: O'Reilly Media Released: November 2011
-Designing Mobile Interfaces Patterns for Interaction Design By Steven Hoober, Eric Berkman Publisher: O'Reilly Media Released: November 2011
-Making Embedded Systems Design Patterns for Great Software By Elecia White Publisher: O'Reilly Medi Released: October 2011
- Joseph Yiu. (2011). The Definitive Guide to the ARM Cortex-M0 Elsevier. / Yiu, Joseph, Llibre en línia
Programari
Code Warrior (FRDM-KL25Z)
Compilador de C (gcc)
Assemblador (ARM)
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura
| Tipus de docència | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoria | 31 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (TE) Teoria | 33 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 311 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 311 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 312 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 312 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 313 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 314 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 315 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 316 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 317 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 318 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 331 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 332 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |