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Doble Grado en Ingeniería Informática del Software / Grado en Matemáticas

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Arquitectura de Computadores

Código asignatura
2GIISMAT-3-005
Curso
Tercero
Temporalidad
Primer Semestre
Carácter
Obligatoria
Créditos
6
Pertenece al itinerario Bilingüe
No
Guía docente

La asignatura “Arquitectura de computadores” es impartida por personal del Departamento de Informática durante el primer semestre del segundo curso del Grado en Ingeniería del Software. Pertenece a la materia Soporte físico y Hardware y está encuadrada dentro del módulo Común Informática. La asignatura forma parte del grupo de asignaturas que desarrollan competencias específicas de formación obligatoria dentro de la titulación. Las competencias adquiridas le permitirán al estudiante conocer cómo los computadores modernos dan soporte a los sistemas operativos multitarea, así como cuáles son las mejoras que incorporan para incrementar el rendimiento. Además, el estudiante será capaz de seleccionar los dispositivos periféricos adecuados a utilizar en el computador.

“Arquitectura de Computadores” requiere gran parte de las competencias adquiridas en las asignaturas “Fundamentos de Computadores y Redes” e “Introducción a la Programación”, impartidas en el primer curso de la titulación. De hecho, “Arquitectura de Computadores” es la continuación natural de “Fundamentos de Computadores y Redes”, ya que se profundiza en aspectos ya tratados en esta última.

Dado que la asignatura “Arquitectura de Computadores” pertenece al grupo de asignaturas que desarrollan competencias específicas de formación obligatoria dentro de la titulación, muchas de las competencias adquiridas en la asignatura resultarán claves en el desarrollo de competencias de otras asignaturas, especialmente en el caso de “Sistemas Operativos”, que se imparte en el segundo semestre, donde se enlaza el hardware del computador con el software. 
 

Aunque la asignatura no impone unos requisitos previos, se recomienda que el estudiante haya cursado la asignatura de Fundamentos de Computadores y Redes, impartida en el primer curso. Asimismo, se le recomienda al estudiante haber cursado la asignatura de Introducción a la Programación.

Es recomendable que el estudiante tenga unas habilidades básicas en el manejo del idioma inglés, pues en ocasiones se trabajará sobre documentación técnica escrita en ese idioma.

La asignatura Arquitectura de Computadores participa en mayor o menor medida a la consecución de las siguientes competencias por parte del estudiante:

  • CG-5. Competencia para el análisis, selección y utilización de herramientas informáticas básicas y de apoyo.
  • CG-10. Destreza en la comunicación oral y escrita en inglés.
  • CG-15. Capacidad para la gestión humana, técnica, funcional y económica de sistemas complejos.
  • CG-26. Habilidad para aprender y trabajar de forma autónoma.
  • Bas.5. 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.
  • Com.1. Capacidad para diseñar, desarrollar, seleccionar y evaluar aplicaciones y sistemas informáticos, asegurando su fiabilidad, seguridad y calidad, conforme a principios éticos y a la legislación y normativa vigente.
  • Com.4. Capacidad para elaborar el pliego de condiciones técnicas de una instalación informática que cumpla los estándares y normativas vigentes.
  • Com.5. Conocimiento, administración y mantenimiento sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.
  • Com.9. Capacidad de conocer, comprender y evaluar la estructura y arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman.
  • Com.10. Conocimiento de las características, funcionalidades y estructura de los Sistemas Operativos y diseñar e implementar aplicaciones basadas en sus servicios.
  • Com.14. Conocimiento y aplicación de los principios fundamentales y técnicas básicas de la programación paralela, concurrente, distribuida y de tiempo real.

Los principales resultados de aprendizaje correspondientes a la asignatura pueden resumirse en:

  • RA.SFH-2. Conocer los distintos tipos de organización arquitectónica de las computadoras [Bas.5].
  • RA.SFH-3. Comprender la importancia del rendimiento de los sistemas informáticos y evaluar alternativas de organización de los computadores [Com.1], [Com.4], [Com.7], [Com.9].
  • RA.SFH-4. Conocer los distintos modelos de arquitecturas paralelas [Com.9], [Com.14].
  • RA.SFH-5. Comprender la influencia de la arquitectura en la programación, especialmente en arquitecturas paralelas [Com.9], [Com.14].
  • RA.SFH-6. Comprender cómo la arquitectura da soporte a los sistemas operativos multitarea [Com.10].
  • RA.SFH-7. Analizar ejemplos de arquitecturas reales [Com.9].
  • RA.SFH-8. Conocer la estructura básica de un computador, los componentes que lo forman y cómo se interrelacionan entre ellos [Com.5].
  • RA.SFH-10. Conocer los principios básicos de cómo conectar computadores formando redes de computadores [Bas.5], [Com.11].

Contenidos teóricos:

Tema 1. Introducción

  1. El computador
  2. Arquitectura del juego de instrucciones
  3. Microarquitectura
  4. Rendimiento

Tema 2. La CPU

  1. La arquitectura MIPS64
  2. Microarquitectura monociclo
  3. Microarquitectura segmentada
  4. Emisión múltiple de instrucciones
  5. La ley de Moore
  6. CPU multihilo
  7. Soporte a los SSOO multitarea
  8. Soporte a la virtualización

Tema 3. La jerarquía de memoria

  1. Introducción
  2. Concepto de jerarquía de memoria
  3. La memoria caché
  4. La memoria virtual
  5. Soporte a la virtualización

Tema 4. El sistema de E/S

  1. Interfaces de E/S
  2. Sistemas de interconexión
  3. Periféricos
  4. Virtualización de la E/S

Contenidos prácticos:

Tema 1. Análisis cuantitativo del rendimiento del computador

Tema 2. La CPU

Tema 3. La jerarquía de memoria

La asignatura utilizará la siguiente tipología de modalidades organizativas:

Presenciales

  • Clases expositivas: en ellas se desarrollarán los principales conceptos de cada uno de los temas.
  • Seminarios: en ellos se realizarán problemas y se aclararán dudas sobre teoría, problemas, ejercicios, programas u otras tareas.
  • Prácticas de laboratorio: se realizarán prácticas en un computador para ilustrar y consolidar los conocimientos sobre la materia y poner en práctica las habilidades y destrezas que se deben adquirir respecto al manejo de herramientas.
  • Tutorías grupales: actividades realizadas en grupos muy reducidos, en las que el docente resolverá las dudas planteadas por los estudiantes, indicándoles en qué aspectos de la asignatura deberán mejorar y la mejor forma para que lo hagan. Adicionalmente, durante las tutorías grupales se podrán realizar otro tipo de actividades si el docente así lo considera.

No presenciales

  • Trabajo autónomo: trabajo del estudiante para realizar trabajos individuales, además del estudio de la materia. Se calcula que cada hora de clase expositiva o de prácticas lleve aparejada más horas de trabajo autónomo del estudiante para adquirir las destrezas básicas relativas a esa materia.
  • Trabajo en grupo: es el trabajo que el estudiante realiza junto con otros compañeros para la resolución de un problema planteado por el docente.

En las siguientes tablas se muestra la distribución de horas para cada una de las actividades anteriores.

TRABAJO PRESENCIAL

TRABAJO NO

PRESENCIAL

Temas

Horas totales

Clase Expositiva

Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres

Prácticas de laboratorio

Tutorías grupales

Sesiones de Evaluación

Total

Trabajo grupo

Trabajo autónomo

Total

1

30

3

2

7

12

18

18

2

33

7

2

9

18

15

15

3

39

7

2

10

19

20

20

4

12

4

1

0

5

7

7

General

36

2

2

2

6

30

30

Total

150

21

7

28

2

2

60

30

60

90

MODALIDADES

Horas

%

Totales

Presencial

Clases Expositivas

21

14%

60

Práctica de aula / Seminarios / Talleres

7

5%

Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas

28

19%

Prácticas clínicas hospitalarias

0

0%

Tutorías grupales

2

1%

Prácticas Externas

0

0%

Sesiones de evaluación

2

1%

No presencial

Trabajo en Grupo

30

20%

90

Trabajo Individual

60

40%

Total

150

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

La evaluación de la asignatura tendrá en cuenta tres apartados: la parte teórica, la parte práctica y el trabajo en grupo.

Para aprobar la asignatura, la suma de los tres apartados debe ser igual o superior a 5 puntos sobre 10. Además, es necesario obtener una nota mínima de 4 puntos sobre 10 en la parte teórica y de 4 puntos sobre 10 en la parte práctica. En caso de no alcanzar este mínimo, la nota final será la menor entre 4.5 puntos y la suma de los tres apartados.

Parte teórica (5 puntos de la calificación final de la asignatura):

La nota de la parte teórica se calcula de distinta forma para la convocatoria ordinaria respecto a las extraordinarias:

  • Convocatoria ordinaria. Durante el curso se realizarán dos controles para evaluar el trabajo del estudiante en la parte teórica de la asignatura. Estos controles, de carácter individual, se realizarán en las clases presenciales teóricas, por lo que se recomienda encarecidamente la asistencia a las mismas.

Ambos controles tienen el mismo peso en la calificación final de la parte teórica, que se calculará como la media aritmética de las calificaciones de los dos controles. La ausencia a un control implicará una calificación de 0 en el mismo.

  • Convocatorias extraordinarias. La nota de la parte teórica en estas convocatorias se obtiene a partir de un examen final sobre los contenidos teóricos de la asignatura.

La nota de la parte teórica no se conserva de una convocatoria de la asignatura a otra.

Parte práctica (4 puntos de la calificación final de la asignatura):

La nota de la parte práctica se calcula de distinta forma para la convocatoria ordinaria respecto a las extraordinarias:

  • Convocatoria ordinaria. A lo largo del curso se realizarán dos controles para evaluar el trabajo realizado en las prácticas de laboratorio. Estos controles, de carácter individual, se realizarán en las clases prácticas de laboratorio.

El primer control tendrá un peso del 60% en la nota final de la parte práctica, mientras que el segundo tendrá un peso del 40%. La ausencia a un control implicará una calificación de 0 en el mismo.

  • Convocatorias extraordinarias. La nota de la parte práctica en estas convocatorias se obtiene a partir de un examen final sobre los contenidos prácticos de la asignatura. Es necesario obtener al menos el 50% de la nota máxima del examen teórico para poder presentarse a este examen.

Se conservará la nota de la parte práctica durante las convocatorias extraordinarias del curso para aquellos estudiantes que obtengan un 50% de la nota máxima de prácticas en la convocatoria ordinaria.

Trabajo en grupo (1 punto de la nota final de la asignatura):

Los estudiantes se organizarán en grupos de 4 miembros (por norma general) pertenecientes al mismo grupo de tutorías grupales, que realizarán un trabajo a lo largo del periodo lectivo. La temática del trabajo será propuesta por el docente, aunque puntualmente se pueden aceptar sugerencias del grupo. En la etapa final del curso el grupo deberá entregar una memoria del trabajo realizado antes de una fecha límite, y realizar una presentación pública del trabajo o, en su caso, un ejercicio individual de verificación. Es imprescindible que todos los miembros del grupo estén presentes. La no participación activa en el día de la presentación supondrá una calificación de 0.

La calificación del trabajo en grupo podrá variar entre los miembros del grupo en función de la aportación de cada miembro del grupo.

La nota obtenida en el trabajo en grupo durante la convocatoria ordinaria se conservará durante las extraordinarias (Mayo y Julio). No será posible realizar el trabajo en grupo en las convocatorias extraordinarias de la asignatura.

Evaluación diferenciada:

Aquellos estudiantes a los que la Comisión de Docencia de la Escuela les haya autorizado podrán optar por la evaluación diferenciada, donde la nota final se obtiene, a partes iguales, de un examen final teórico y un examen final práctico. Para presentarse a este último es necesario obtener un 50% de la nota máxima del examen teórico. La nota final es la suma de las notas de ambos exámenes. Es necesario obtener un 50% de la nota máxima en la convocatoria para aprobar la asignatura.

Uso de materiales o medios ilícitos:

La realización fraudulenta de cualquier prueba de evaluación implicará la calificación de 0 en la convocatoria correspondiente, invalidando el resto de las calificaciones obtenidas. Todo ello con independencia de otras posibles sanciones que se pudieran determinar.

Excepcionalidad:

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

Bibliografía:

  • J.C. Granda, J.M. López, M. García, J. Molleda, R. Usamentiaga, J. Entrialgo, F.J. de la Calle. Arquitectura de Computadores. Ediuno. Ediciones de la Universidad de Oviedo, 2019, ISBN: 978-84-17445-49-2.
  • D.A. Patterson y J.L. Hennessy. Estructura y diseño de computadores. Reverté, 2000. ISBN: 8429126163.

Bibliografía Complementaria:

  • J.L. Hennessy y D.A. Patterson. Computer Architecture. A quantitative approach, 5th edition. Morgan Kaufmann, 2011. ISBN: 9780123838728.
  • W. Stallings y A.C. Vargas. Organización y arquitectura de computadores: diseño para optimizar prestaciones. Prentice Hall, 2001. ISBN: 9788420529936.
  • V.C. Hamacher, Z.G. Vranesic, S.G. Zaky, M.L.F. García y G.Q. Vieyra. Organización de computadoras. McGraw-Hill, 1987. ISBN: 9684220588.