PROGRAMA de Organización de Computadoras


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1 PROGRAMA de Organización de Computadoras Carrera/s: Tecnicatura Universitaria en Programación Informática / Licenciatura en Informática Asignatura: Organización de Computadoras Núcleo al que pertenece: Sistemas Informáticos Profesor/es: María Dalponte - Pablo Nieloud - Denise Pari - Federico Martínez Asignaturas previas necesarias para favorecer el aprendizaje: Elementos de Lógica y Programación Objetivos: Se espera que el estudiante: (a) Comprenda, maneje y se familiarice con conceptos fundamentales de la ejecución de programas y el funcionamiento de la computadora, en los distintos niveles de abstracción. En particular: 1. Cómo evolucionaron los sistemas de cómputo a través de la historia 2. Cómo se representa la información: Sistemas de Numeración y representación de texto. 3. Cómo se construyen los circuitos de la computadora: Lógica digital. 4. Cómo se ejecuta un programa: Enfoque de Von Neumann, ciclo de ejecución de instrucciones. 5. Cómo son las unidades constructivas de los programas: Repertorio de instrucciones de las distintas arquitecturas. 6. Qué componentes son necesarios para que una computadora funcione: Unidad de Control, Unidad Aritmético-Lógica, Registros, Memoria Principal, subsistema de interconexión. 7. Cómo puede optimizarse el desempeño de una computadora: Memoria Caché, RAIDs de discos. 8. Cómo se comunica una computadora con el exterior: Subsistema de Entrada/Salida (b) Sea capaz de diseñar circuitos elementales para entender cuales son los componentes elementales a partir de los cuales se construye la computadora, y comprender que si sabe construir estos componentes, puede construir un sistema de computos. (c) Sea capaz de confeccionar programas sencillos en lenguajes y relacionarlos con los componentes y abstracciones necesarios para que esos programas puedan ser ejecutados. (d) Adquiera habilidades actitudinales que lo prepare de mejor manera para transitar la vida universitaria y laboral. 1. Autogestión del tiempo de estudio. 2. Autoevaluación. 3. Solidaridad con los compañeros / Trabajo en equipo. 1

2 4. Inquietud por la integración de contenidos. 5. Responsabilidad Contenidos mínimos: Representación de la información: alfanumérico, numérico, punto fijo y flotante, ASCII. Sistema de numeración binario. Aritmética de las computadoras: Unidades. Funcionamiento y organización (modelo de Von Neumann). Unidades funcionales: Unidad Central de Proceso, Unidad de Control, memorias, ciclo de instrucciones, direccionamiento, subsistema de Memoria. Periféricos: conceptos y principio de funcionamiento. Procesadores de Entrada/Salida. Lógica digital: tablas de verdad, equivalencia de fórmulas proposicionales, circuitos combinatorios, circuitos secuenciales Arquitectura del computador: Componentes de la CPU, memoria principal y secundaria, jerarquía de memorias. Subsistema de Entrada/Salida. Lenguaje Máquina. Código fuente y código objeto. Carga horaria semanal: 6 hs Programa analítico: Unidad 0: Evolución de las computadoras y sistema binario 1. Evolución de las computadoras 2. Sistemas posicionales: binario, octal, hexadecimal. 3. Sistemas de representación: alfabetos, cadenas válidas, función de interpretación, función de codificación y aritmética. 4. Arquitectura de Von Neumann: programa almacenado, ejecución secuencial, celda direccionable Componentes: CPU, Unidad de control, Unidad Aritmético-Lógica, Subsistema de Memoria, Subsistema de Entrada-Salida, Subsistema de interconexión. Unidad 1: Lógica digital 1. Tablas de verdad 2. Equivalencia de fórmulas proposicionales 3. Circuitos combinatorios, circuitos secuenciales 4. Circuitos artiméticos Unidad 2: Funcionamiento elemental de un sistema de cómputo 1. Ciclo de vida de un programa. Código fuente y código máquina 2. Ciclo de ejecución de instrucción. Registro de uso específico Program Counter (PC) 3. Modo de direccionamiento por registro 4. Formato de las instrucciones 5. Q1: repertorio de instrucciones. Registros visibles al programador. Formato de instrucción de dos operandos 2

3 Unidad 3: Memoria principal y bus del sistema 1. Memoria principal: Operaciones, capacidad, método de acceso, relación con circuitos digitales combinatorios 2. Subsistema de interconexión: Buses. dirección, control y datos. 3. Ciclo de ejecución de instrucción ampliado. Registrosde uso específico Memory Buffer Register, Memory Address Register y registro de instrucción 4. Q2: Modo de direccionamiento directo Unidad 4: Modularización y definición de rutinas 1. Modularización de los programas. Definición de rutinas teniendo en cuenta el reuso. 2. Documentación de las rutinas 3. Estructura de datos Pila 4. Q3: Instrucciones CALL y RET. Codificación de las etiquetas. Formato de instrucciones con un operando origen y sin operandos. Registros de uso específico: Stack Pointer Unidad 5: Sistemas de numeración enteros 1. Sistema Signo magnitud: Representación de números, interpretación de cadenas, aritmética. 2. Sistema Complemento a dos: Representación de números, interpretación de cadenas, aritmética. 3. Sistema Exceso: Representación de números, interpretación de cadenas, aritmética. Unidad 6: Punto fijo 1. Sistemas de representación de números fraccionarios: punto fijo. Representación de números en punto fijo, interpretación de cadenas 2. Concepto de error: relativo y absoluto. 3. Concepto de Resolución Unidad 7 : Punto Flotante 1. Sistemas de representación de números fraccionarios: punto flotante. Representación de números en punto flotante, interpretación de cadenas. Resolución variable. 2. Mantisa entera, fraccionaria y normalizada. Bit implícito. 3. Estándar IEEE 754 Unidad 8 Flujo Condicional 1. Flags Zero, Carry, Overflow, Negative. Condiciones de cómputo y relación con las instrucciones aritméticas. 2. Saltos absolutos y relativos. Saltos condicionales e incondicionales. Etiquetas 3. Estructuras condicionales (if-then-else) en un lenguaje ensamblador. 4. Q4: Instrucciones de salto relativo condicional. Instrucciones CMP y JMP Unidad 9 Iteraciones/Arreglos/Mascaras 1. Modo de direccionamiento indirecto 3

4 2. Estructura de repetición (while/for) en un lenguaje ensamblador 3. Estructura de datos: arreglo. Recorrido de arreglos 4. Máscaras: definición y operaciones lógicas 5. Q5: Operaciones lógicas. Formato de instrucción. Modo indirecto Unidad 10: Subsistema de memoria 1. Métodos de acceso, volatilidad, métodos de escritura, métodos de borrado. Costo 2. Jerarquía de memorias. 3. Memoria cache: Función de correspondencia, políticas de reemplazo, políticas de escritura, tasas de acierto y fallo Unidad 11 Subsistema de Entrada/Salida 1. Mecanismo de entrada salida programado. Mecanismo de entrada salida por interrupciones. 2. Almacenamiento externo: discos, cintas y discos ópticos. Métodos de acceso, velocidad de transferencia, capacidad, densidad. 3. RAID de discos. 4. Interfaces de video: gráfica y alfanumérica. Representación de colores y atributos. 5. Comunicación serie sincrónica y asincrónica, comunicación paralelo. Bibliografía obligatoria: 1. "Organización y arquitectura de computadoras", Williams Stallings. 2. "Organización de Computadoras un enfoque estructurado", A. Tanenbaum. Editorial Prentice Hall (4ta edición) Bibliografía de consulta: 1. "Arquitectura de Computadores - Un enfoque cuantitativo", Hennessy & Patterson., Editorial Mc Graw Hill (1ra edición). 2. "Lógica para matemáticos", A. G. Hamilton, Cambridge. University Press, Organización de las clases: Cada comisión tiene dos clases teórico prácticas y constan de cuatro momentos: la conexión con el tema a desarrollar y con los saberes anteriores, la conceptualización y motivación donde el docente es el mas activo y presenta los saberes nuevos, la práctica concreta donde los estudiantes trabajan individualmente o en grupo (según las particularidades de la clase) y la conclusión donde el estudiante debe afianzar los conocimientos adquiridos de manera colectiva con los compañeros. Modalidad de evaluación: La materia posee dos instancias de evaluación parcial y una instancia final integradora. Los alumnos que obtienen un promedio de 7 o más en los parciales (teniendo al menos un 6 en cada instancia) son promocionados, quedando eximidos del examen integrador. Aquellos alumnos que obtienen un promedio entre 4 y 6 deben rendir la instancia integradora. Todas las instancias de evaluación tienen dos fechas, la principal y otra de recuperación. Los alumnos que luego de agotar las instancias de recuperación parciales no 4

5 alcanzan el promedio mínimo de 4 son reprobados sin acceder al integrador.la nota final es el promedio entre la mejor nota de cada parcial y el integrador, si fue rendido. 5

6 CRONOGRAMA TENTATIVO Actividad* Semana Tema/unidad Teórico Práctico Res Lab. Otros Evaluación Prob. Especificar 14/3 Unidad 0: Evolución de las computadoras y sistema binario x x 21/3 Unidad 1: Lógica digital x x 38/3 Unidad 2: Funcionamiento elemental de un sistema de cómputo x x x 4/4 Unidad 3: Memoria principal y bus del sistema x x x 11/4 Unidad 4: Modularización y definición de rutinas x x x 18/4 Unidad 5: Sistemas de numeración enteros x x 25/4 Unidad 6: Punto fijo x x 2/5 Unidad 7 : Punto Flotante x x 9/5 Primer parcial, primera fecha x 16/5 Unidad 8: Flujo Condicional x x x 23/5 Unidad 9: Iteraciones/Arreglos/Mascaras x x x 30/5 Unidad 10: Subsistema de memoria x x x 6/6 Unidad 11: Subsistema de Entrada/Salida x x 13/6 Segundo parcial, primera fecha x 20/6 Primer parcial, segunda fecha x 27/6 Segundo parcial, segunda fecha x 4/7 11/7 Integrador x *INDIQUE CON UNA CRUZ LA MODALIDAD 6

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