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Fundamentos de Computadores     
Titulación: Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas Plan: 98 Curso académico: 2014-2015
Asignatura: Fundamentos de Computadores Código: 21116650 Tipo: Obligatoria Curso: 1º, Anual
Créditos BOE: 7.5
Créditos ECTS: Por determinar
Horas/semana primer cuatrimestre: 3 en aula
Horas/semana segundo cuatrimestre: 2 en aula
Profesor coordinador: Alfredo Cuesta Infante

Objetivos:
La asignatura es una introducción al diseño de sistemas digitales y la estructura de computadores. Se pretende que al finalizar el curso el alumno conozca los elementos básicos del diseño digital, comprenda los procesos que tienen lugar en un computador sencillo (tipo Von Neumann) y sea capaz de modificarlo y mejorarlo.
Un primer módulo, dedicado exclusivamente al diseño digital, presenta las técnicas elementales de especificación e implementación de sistemas combinacionales y secuenciales. Se introducen los principales módulos combinacionales y secuenciales y se estudia su aplicación a problemas de diseño. Este módulo se cierra con una introducción al diseño algorítmico de sistemas digitales.
El segundo módulo introduce la estructura y funciones del computador. Se describen cada una de las partes del mismo: sistema de entrada/salida, sistema de memoria, bus y CPU. A continuación se estudia el diseño detallado e implementación de un computador sencillo. Los conceptos de básicos del lenguaje máquina y lenguaje ensamblador se describen también sobre este computador.
Conocimientos y destrezas que se requieren:
  • Capacidad de resolución cuantitativa de problemas (nivel medio)
  • Capacidad de síntesis (nivel medio)
  • Capacidad de comprensión de documentación técnica (nivel elemental)
  • Capacidad de Análisis (nivel medio)
Idioma en que se imparte la asignatura: Español
Contenidos:

MODULO I: DISEÑO LOGICO

1. Introducción. Representación de la información.
1.1. Sistemas analógicos y digitales.
1.2. Modelo de sistemas digitales.
1.3. Sistemas de numeración.
1.4. Conversión entre bases. Conversión a potencias de la base.
1.5. Representación de la información numérica y alfanumérica en un computador. Códigos.

2. Especificación de sistemas combinacionales.
2.1. Especificación por funciones de conmutación.
2.2. Especificación por expresiones de conmutación.
2.3. Manipulación algebraica de expresiones de conmutación.
2.4. Formas canónicas de expresiones de conmutación.
2.5. Mapas de Karnaugh. Simplificación de expresiones de conmutación.
2.6. Ejemplos.

3. Implementación de sistemas combinacionales.
3.1. Introducción.
3.2. Puertas lógicas.
3.3. Análisis de redes de puertas AND-OR-NOT.
3.4. Síntesis de redes de puertas AND-OR-NOT.
3.5. Conjuntos universales de módulos.
3.6. Análisis de redes de puertas NAND y NOR.
3.7. Síntesis de redes de puertas NAND y NOR.

4. Módulos combinacionales básicos.
4.1. Descodificador: aplicación al diseño.
4.2. Codificador.
4.3. Codificador de prioridad.
4.4. Multiplexor: aplicación al diseño.
4.5. ROM: generación de funciones y almacenamiento de información.
4.6. PAL: aplicación al diseño.
4.7. Sumador/restador.

5. Especificación de sistemas secuenciales.
5.1. Concepto de estado y diagrama de estados.
5.2. Sistemas síncronos y asíncronos.
5.3. Máquinas de Mealy y de Moore.
5.4. Método de obtención de una especificación binaria.
5.5. Ejemplos: contadores y reconocedores de secuencias.

6.Implementación de sistemas secuenciales síncronos.
6.1. Biestables: RS asíncrono, RS síncrono, D síncrono.
6.2. Implementación canónica.
6.3. Inicialización de sistemas secuenciales síncronos.
6.4. Módulos secuenciales estándar: registro, desplazador, contador, banco de registros, memoria RAM.
6.5. Introducción al diseño algorítmico de sistemas digitales: procesador y unidad de control.

MODULO II: INTRODUCCION A LA ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

7.Arquitectura básica del computador.
7.1. Computadores von Neumann: estructura y características.
7.2. Descripción de la arquitectura de un computador sencillo: la Máquina Rudimentaria (MR).
7.3. Lenguaje máquina de la MR: tipos y formatos de instrucciones.
7.4. Lenguaje ensamblador de la MR.
7.5. Ejecución de programas en la MR.

8. Diseño e implementación de un computador sencillo.
8.1. Diseño de la Unidad de proceso de la MR: almacenamiento de instrucciones, secuenciamiento de instrucciones, banco de registros, UAL, gestión de saltos, cálculo de direcciones.
8.2. Diseño de la Unidad de Control de la MR: fases de la ejecución de una instrucción, diagrama de estados, implementación.

9. Lenguaje ensamblador.
9.1. Introducción.
9.2. Proceso de ensamblado.
9.3. Formato de sentencias en ensamblador.
9.4. Directivas.

Conocimientos y destrezas que se adquieren:
  • Diseño de sistemas digitales (nivel medio)
  • Comprensión de los fundamentos básicos de la estructura y arquitectura de computadores (nivel elemental)
Método docente:
Asignatura básicamente teórica: Enseñanza presencial teórica. Enseñanza presencial de problemas. Habrá exámenes parciales de cada tema.
Exámenes:
  • Examen de primer parcial
  • Examen de segundo parcial (conjunto en final de junio)
  • Examen Final en septiembre

Método de evaluación:
Desde este curso 2008-2009 todas las asignaturas de primer curso de ITIS se imparten como grupos piloto adaptados al Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), y están supervisados por el Vicerrectorado de EEES de la Universidad Complutense de Madrid. Por ello, y como continuación del trabajo iniciado en el curso 2007-2008, se establece un método de Evaluación Continua basado en la asistencia obligatoria a las clases y en la realización de las siguientes actividades calificadas:

- Pruebas de Evaluación del Temario (PET): Durante el horario de clases y previo aviso se realizarán una prueba por tema, según el siguiente baremo:
- Tema 1: 5 puntos (mínimo 1 punto).
- Temas 2 y 3: 10 puntos (mínimo 3 puntos).
- Tema 4: 10 puntos (mínimo 3 puntos).
- Tema 5: 10 puntos (mínimo 3 puntos).
- Tema 6: 10 puntos (mínimo 3 puntos).
- Tema 7: 15 puntos (mínimo 5 puntos).
- Temas 8 y 9: 25 puntos (mínimo 8 puntos).
- Participación en clase: 15 puntos (sin mínimo).

Si se supera la nota mínima en cada PET y una nota superior a 50 puntos sobre 100 en total se aprobará la asignatura sin necesidad de hacer examen final, siempre que se cumplan los requisitos de asistencia a clase.

Para aquellos que no opten por el método de Evaluación Continua habrá un examen parcial eliminatorio de la material del primer cuatrimestre en febrero además de las convocatorias oficiales de junio y septiembre.

Dicho examen parcial de febrero permitirá recuperar puntos de los primeros 5 PET para poder afrontar realizar las pruebas de los temas del segundo parcial. Los exámenes finales de junio y septiembre constarán de 3 grupos de preguntas según el alumno desee recuperar puntos sólo del 1er parcial, del 2º parcial o de toda la asignatura en global.
Bibliografía:
    1.- Hermida, R., del Corral, A.M., Pastor, E., Sánchez, F., "Fundamentos de Computadores", Ed. Síntesis. 1998.
    2.- Ercegovac, M., Lang, T., "Digital Systems and hardware/firmware algorithms". John Wiley & Sons, 1985.
    3.- Mano, M. "Ingeniería computacional: diseño del hardware". Prentice Hall, 1991.
    4.- Gascón de Toro, M., Leal Hernández, A., Peinado Bolos, V. "Problemas prácticos de diseño lógico, hardware". Ed.Paraninfo, 1990.
    5.- Baena, C.; Bellido, J.; Molina, A.; Parra, M.; Valencia, M., "Problemas de Circuitos y Sistemas Digitales", Ed. McGraw-Hill, 1997.
    6.- Hill, F.J., Peterson, G.R., "Introduction to Switching Theory & Logical Design". 3ª edición. John Wiley & Sons, 1981.
    7.- Stallings, W., "Organización y Arquitectura de Computadores", 4ª ed., Prentice Hall, 1996.
    8.- Hamacher, V.C., Vranesic, Z.G., Zaky, S.. "Organización de computadoras". McGraw-Hill, 1987.
    9.- Miguel, P. de y otros. "Problemas de estructura de computadores". Ed. Paraninfo, 1990.
    10.- Septién, J., Mecha, H., Moreno, R., Olcoz, K. "La familia del MC68000. Lenguaje ensamblador: conexión y programación de interfaces". Ed. Síntesis, 1995.
    11.- Floyd , T. "Fundamentos de Sistemas Digitales", Ed. Prentice Hall. 2000. 7ª Edición.
    12.- Angulo Usategi, J.M. "Sistemas Digitales y Técnología de Computadores", Ed. Paraninfo. 2002



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