Estudia

• Analitzar i dissenyar l'estructura i arquitectura dels computadors.
• Identificar i utilitzar tecnologies de hardware.
• Ser capaç d'analitzar i sintetitzar problemes.
• Ser capaç d'organitzar i planificar
• Comunicar-se adequadament tant de forma oral com escrita.
• Fomentar l'ús d'una llengua estrangera
• Resolució de problemes i anàlisi crítica de resultats
• Treballar en equip i de manera compromesa en el grup de treball.
• Raonament crític
• Aprenentatge autònom

• <b>Conèixer l'estructura intrínseca i el funcionament bàsic d'un computador</b> a partir de les seves unitats funcionals: el processador i els seus components, el sistema de memòria, el sistema d'E/S, i els busos.
• <b>Entendre com s'executa una instrucció</b> analitzant pas a pas les fases d'execució i tot el maquinari que hi intervé.
• <b>Comprendre com es codifica la informació</b> que manipula un computador.
• <b>Assolir els coneixements necessaris d'electrònica i de sistemes digitals</b> per poder analitzar i dissenyar sistemes digitals a partir d'unes especificacions concretes i l'ús de les expressions matemàtiques que en descriuen el funcionament.
• <b>Entendre les bases de l'arquitectura i el control dels elements d'un computador digital</b> així com els mecanismes de transferència de la informació.
• <b>Obtenir coneixements generals de llenguatge assemblador</b> per poder programar amb qualsevol assemblador de qualsevol arquitectura.
• <b>Comprendre la relació de l'assemblador amb el llenguatge màquina</b> així com els processos d'assemblatge, compilació, muntatge i execució d'un programa.
• <b>Ser capaços de realitzar una anàlisi del disseny d'una CPU determinada</b> segons els models bàsics d'arquitectures de <i>Von Neumann</i> i de <i>Harvard</i>.
• <b>Utilitzar i adquirir el domini adequat de les eines <i>hardware</i> i <i>software</i> típiques pel treball</b> en les activitats de l'assignatura: equipament del laboratori, simuladors, eines de disseny, assembladors, etc.
• <b>Aprendre els procediments adequats per a la detecció d'errors i de problemes en sistemes digitals i en programes senzills realitzats en llenguatge assemblador</b>, utilitzant les eines disponibles. Ser capaços de solucionar aquests errors.

1. <b>Introducció</b>

          1.1. Introducció i definicions bàsiques

          1.2. Estructura bàsica d'un computador

                    1.2.1. Memòria

                    1.2.2. CPU

                    1.2.3. Perifèrics

                    1.2.4. Execució d'una instrucció

2. <b>Representació de la informació</b>

          2.1. Concepte de representació de la informació

                    2.1.1. Representació de programes i dades

                    2.1.2. Representació de la informació numèrica

                    2.1.3. Sistemes de numeració més usuals

                    2.1.4. Canvis de base

          2.2. Representació i aritmètica de números naturals

          2.3. Representació i aritmètica de números enters

                    2.3.1. Signe i magnitud

                    2.3.2. Complement a 1

                    2.3.3. Complement a 2

          2.4. Representació de números reals

                    2.4.1. Coma fixa

                    2.4.2. Coma flotant

          2.5. Altres mètodes de codificació de la informació

                    2.5.1. Altres mètodes numèrics

                    2.5.2. Codificació de caràcters

3. <b>Àlgebra de Boole</b>

          3.1. Definició de l'àlgebra

                    3.1.1. Expressions booleanes. Axiomes i teoremes

                    3.1.2. Simplificació d'expressions booleanes

          3.2. Funcions lògiques i taules de veritat

          3.3. Portes lògiques de 1, 2 i n variables

          3.4. Formes estàndard i canòniques. Conversió entre formes

          3.5. Suficiència NOT-AND-OR, NAND i NOR

          3.6. Transformació de funcions

          3.7. Simplificació de funcions mitjançant mapes de Karnaugh

                    3.7.1. Metodologia

                    3.7.2. Simplificació mínterms i màxterms

                    3.7.3. Funcions incompletament especificades

4. <b>Sistemes combinacionals</b>

          4.1. Anàlisi i disseny de sistemes combinacionals

                    4.1.1. Ex. el comparador

                    4.1.2. Retards de porta

                    4.1.3. Fan-in i fan-out

          4.2. Blocs aritmètics

                    4.2.1. El semi-sumador

                    4.2.2. El sumador complet

                    4.2.3. Sumadors i restadors

                    4.2.4. ALUs

          4.3. Blocs funcionals

                    4.3.1. Multiplexors

                    4.3.2. Descodificadors i demultiplexors

                    4.3.3. Codificadors

                    4.3.4. Utilització de memòries ROM

5. <b>Sistemes seqüencials</b>

          5.1. Introducció als sistemes seqüencials

          5.2. Concepte de biestable

                    5.2.1. El biestable elemental

          5.3. El biestable Set-Reset

                    5.3.1. Taula de veritat cronograma i funció

                    5.3.2. Implementacions

          5.4. El concepte de sincronització

                    5.4.1. El senyal de rellotge

                    5.4.2. Sincronització per nivell i per flanc

                    5.4.3. Senyals síncrones i asíncrones

          5.5. Biestable D

                    5.5.1. Registres de càrrega paral·lela

                    5.5.2. Registres de desplaçament

          5.6. Biestable T

                    5.6.1. Divisor de freqüència

                    5.6.2. Comptadors

          5.7. Biestable JK

          5.8. Resum de biestables

          5.9. Disseny de sistemes seqüencials

                    5.9.1. Màquines d'estats finits de Moore i de Mealy

                    5.9.2. Minimització i codificació d'estats

                    5.9.3. Implementació de màquines seqüencials

6. <b>Lògica programable</b>

          6.1. PLDs

                    6.1.1. SPLD

                    6.1.2. CPLD

          6.2. Implementació de funcions

                    6.2.1. ROM

                    6.2.2. PLA

                    6.2.3. PAL

                    6.2.4. FPGA

          6.3. Memòries RAM

7. <b>Disseny d'un computador senzill</b>

          7.1. Estructura bàsica d'un computador

                    7.1.1. La CPU, la memòria i el subsistema de E/S

                    7.1.2. Llenguatge màquina

                    7.1.3. Tipus d'instruccions

                    7.1.4. Distribució d'instruccions i dades en memòria

                    7.1.5. Llenguatge assemblador

          7.2. Arquitectura de la Màquina Senzilla

                    7.2.1. Què és la Màquina Senzilla?

                    7.2.2. Especificació d'instruccions

                    7.2.3. La memòria

                    7.2.4. El format d'instrucció

                    7.2.5. Les dades

                    7.2.6. El llenguatge assemblador de la MS

          7.3. Disseny de la Unitat de Procés

                    7.3.1. La unitat aritmètica-lògica

                    7.3.2. Els registres

                    7.3.3. Accés a memòria i interconnexions

          7.4. Disseny de la Unitat de Control

                    7.4.1. La unitat de control cablejada o microprogramada

                    7.4.2. Fases d'execució d'una instrucció

                    7.4.3. Optimització del diagrama d'estats

                    7.4.4. Implementació de la UC cablejada

          7.5. Modificacions en el disseny de la MS

                    7.5.1. Modificacions software

                    7.5.2. Modificacions hardware

                    7.5.3. Modificacions firmware

                    7.5.4. Ampliació del repertori d'instruccions

                    7.5.5. Incorporació de noves utilitats

          7.6. La unitat de control microprogramada

                    7.6.1. Esquema general: seqüenciador i memòria de microprogramació

                    7.6.2. El format de microinstrucció

                    7.6.3. Els microprogrames

                    7.6.4. El seqüenciador

          7.7. Subsistema de entrada/sortida

          7.8. Aspectes avançats

                    7.8.1. Microprocessadors i microcontroladors

                    7.8.2. Arquitectures de Von Neuman i Harvard

                    7.8.3. Emmagatzematge Little Endian i Big Endian

                    7.8.4. CISC i RISC

                    7.8.5. Paral·lelisme

                    7.8.6. Segmentació

8. <b>Programació en Llenguatge Assemblador</b>

          8.1. MIPS-32

                    8.1.1. Què és el MIPS-32?

                    8.1.2. Estructura de la CPU

                    8.1.3. Registres, arquitectura Load/Store

                    8.1.4. Mapa de memòria

                    8.1.5. Representació de dades

          8.2. Programació en llenguatge assemblador

                    8.2.1. Estructura general d'un programa

                    8.2.2. Utilitats

                    8.2.3. El simulador SPIM

          8.3. El procés d'assemblatge, muntatge i càrrega

                    8.3.1. Programa assemblador

                    8.3.2. Programa muntador

                    8.3.3. Programa carregador

          8.4. Instruccions

                    8.4.1. Representació i formats

                    8.4.2. Format R

                    8.4.3. Format I

                    8.4.4. Format J

                    8.4.5. Pseudoinstruccions

          8.5. Adreçament

                    8.5.1. Modes

                    8.5.2. Traducció a llenguatge màquina

                    8.5.3. Salts condicionals i incondicionals

                    8.5.4. Relació amb el format d'instrucció

          8.6. Estructures de control de programa

                    8.6.1. If-then-else

                    8.6.2. While

                    8.6.3. Switch

                    8.6.4. For

          8.7. Subrutines

                    8.7.1. Pas de paràmetres

                    8.7.2. La pila

                    8.7.3. Convenis

• Floyd, Thomas L. (2009). Digitals Fundamentals (2009). Pearson International. Catàleg
• Floyd, Thomas L. (cop. 1997). Fundamentos de sistemas digitales. Madrid [etc.]: Prentice Hall.
• J.Ma Angulo, J. García (2002). Sistemas Digitales y Tecnología de Computadores. Paraninfo.
• J.M. Angulo, J. García, I. Angulo (2003). Fundamentos y Estructura de Computadores. Thompson.
• D. Patterson, J.L. Hennessy (1995). Organización y Diseño de Computadores. Mc Graw-Hill.
• Miguel Valero, Eduard Ayguadé, ... (2001). La Máquina Sencilla: Introducción a la Estructura Bàsica de un Computador. Publicació docent. Departament d'Arquitectura i Tecnologia de Computadors, UPC.
• Charles H. Roth, Jr. (2004). Fundamentos de Diseño Lógico (5à edició). Thompson.
• D.V. Hall (2001). Microprocessors and interfacing. Mc Graw-Hill.
• Pedro de Miguel (1992). Fundamentos de los Computadores. Paraninfo.
• Prieto Espinosa, Alberto, Lloris Ruiz, Antonio, Torres Cantero, Juan Carlos (2002). Introducción a la informática (3ª ed.). Madrid [etc.]: McGraw-Hill.

Activitats d'avaluació:

L'avaluació de la assignatura té en compte bàsicament 2 activitats diferents:

1. Exàmens parcials i finals
  Activitat obligatòria. En els exàmens, la assignatura es divideix en 4 blocs: 
- Bloc 1: temes 1 al 4 
- Bloc 2: temes 5 i 6 
- Bloc 3: tema 7 
- Bloc 4: tema 8  
 

Aquests blocs es corresponen als blocs corresponents de les assignatures ETC1 i ETC2
Cada bloc s'ha d'aprovar independentment dels altres amb una nota MÍNIMA de 5. Durant el curs hi haurà els següents exàmens amb la possibilitat d'aprovar els blocs indicats: 
- Primer parcial - Novembre - bloc 1 
- Final 1 - Febrer - blocs 1 i 2 
- Recuperació i millora - Febrer -blocs 1 i 2 
- Segon parcial - Abril - bloc 3 
- Final 2 - Juny - blocs 3 i 4 
- Recuperació i millora - Juliol - blocs 3 i 4 
 
La nota final dels exàmens serà la mitjana dels 4 blocs, en el cas d'haver-los superat tots. 

2. Pràctiques
  Activitat obligatòria. Assistència Obligatòria. La nota de pràctiques tindrà en compte l'assistència, el treball realitzat en el laboratori, els informes i la nota de l'examen de pràctiques. Els informes es lliuraran a través de la pàgina web de l'assignatura.

Els estudiants repetidors que tinguessin aprovades les pràctiques en cursos anteriors, PODRAN mantenir la nota de forma excepcional.

També es podran considerar les següents activitats voluntàries en el còmput de la nota (amb un màxim del 10 % total)

Problemes
  Activitat voluntària. L'avaluació tindrà en compte la presentació dels exercicis proposats, la participació i l'assistència a les sessions de problemes.

ACME
  Activitat voluntària. L'avaluació tindrà en compte la realització d'exercicis de tipus test i els intents necessaris per arribar a la solució.

AVALUACIÓ FINAL
 1. Exàmens: si la nota de cada un dels blocs és superior a 5, o als examens finals són >=4 llavors compta el 50% de la nota final
 2. Pràctiques: si la nota de pràctiques >=5 llavors compta el 40% de la nota final
 3. Problemes i ACME: poden comptar fins el 10% de la nota final

Per tal d'aprovar la assignatura la nota final ha de ser >=5.

Altres sistemes d'avaluació
 Sempre serà possible pactar amb l'equip de professors de teoria i durant l'inici del curs la realització de determinades activitats complementàries o alternatives a les citades anteriorment que estaran sotmeses a un sistema d'avaluació diferent (i pactat) al que es proposa de forma general.
 Per exemple, es poden proposar una sèrie d'activitats que permeten la convalidació d'alguna activitat específica d'avaluació:
 1. Realització de pràctiques (existents o proposar de noves)amb programes simuladors (p.ex. winbreadboard)
 2. Introducció d'exercicis tipus test o problemes oberts (amb solució tutoritzada pas a pas), al sistema ACME.
 3. Introducció de determinades pràctiques (existents o proposar de noves), al sistema ACME.
 4. Realització d'altres activitats, amb el vist-i-plau de l'equip de professors de l'assignatura.

PROFESSORS RESPONSABLE

Xavier Cufí
Dept. Arquitectura i Tecnologia de Computadors
Escola Politècnica Superior
Edifici P-IV. Despatx 011
Tel: 972 418757
e-mail: xavier.cufi@udg.edu
Horari de tutories:
* Per les tutories cal enviar un e-mail a xavier.cufi@udg.edu per confirmar l'hora.