Download Pla docent

Curso 2014-15
Lógica Digital y Computadores
Titulación:
Código:
Tipo:
Grado en IngenierÃa Informática
21407
Obligatoria 1º curso
Grado en IngenierÃa Telemática
21298
Obligatoria 1º curso
Grado en IngenierÃa en Sistemas
Audiovisuales
21596
Obligatoria 1º curso
Créditos
ECTS:
6
Dedicación:
150 horas
Trimestre:
Departamento:
Dpto. de TecnologÃas de la Información y las
Comunicaciones
Coordinador:
Enric Peig
Profesorado:
Enric Peig, Montserrat Fernández, Anna Carreras,
Marc Morenza, Marta Guardiola, Oualid Benkarim
Idioma:
Català
2º y
3º
Horario:
Campus:
Campus de la Comunicación - Poblenou
Presentación de la assignatura
Lógica Digital y Computadores pretende mostrar los principios de las
tecnologías empleadas en el desarrollo de las arquitecturas de los
computadores. El objetivo principal de la asignatura es que el alumno adquiera
un buen nivel de conocimiento del funcionamiento de los computadores, a nivel
de hardware.
La primera parte de la asignatura presenta los principios de funcionamiento de
los sistemas digitales en general. Se estudian los sistemas binarios de
representación de la información, los principios del álgebra de Boole y las
técnicas de análisis y diseño de sistemas lógicos combinacionales.
En la segunda parte, se presentan los sistemas lógicos secuenciales, sus
elementos básicos, y se plantea una metodología para analizarlos y
sintetizarlos. A continuación, se explica el modelo arquitectónico de Von
Neumann, en el que están basados ​​la gran parte de sistemas
informáticos. Este modelo subdivide un computador en tres subsistemas:
procesador, memoria y entrada / salida. En esta asignatura se introduce al
alumno en el funcionamiento del procesador, a través del estudio de un
procesador simple. Se deja para la asignatura de Arquitectura de
Computadores del estudio de un procesador real y los subsistemas de memoria
y entrada / salida.
La asignatura tiene una carga considerable de nuevos conceptos para el
alumno de primer curso, pero que se irán adquiriendo progresivamente a
través de la realización de ejercicios y de prácticas en el laboratorio, de modo
que la memorización necesaria es mínima. Por lo tanto , se puede decir que
hay que prestar tanta o más atención a los procedimientos como a los nuevos
conceptos.
Prerequisitos
Al tratarse de una asignatura de primer curso, no se piden unos conocimientos
previos más allá de los adquiridos en el bachillerato.
Competencias
Competencias transversales
Instrumentales
Competencias específicas
1. Conocimiento de los principios básicos de
la electrónica digital
1. Capacidad de análisis y síntesis
3. razonamiento lógico
2. Conocimiento del sistema de numeración
binario, y cómo se usa para representar
números
naturales, enteros y reales.
4. Organización del tiempo y
3. Operaciones de suma y resta y detección
2. Resolución de problemas
Competencias transversales
planificación
Competencias específicas
de
desbordamiento con números en binario
Sistémicas
5. Capacidad para aplicar el conocimiento
teórico a la práctica
4. Conocimiento del álgebra de Boole y la
su aplicación al diseño de sistemas lógicos
5. Simplificación de funciones lógicas
mediante mapas de Veitch - Karnaugh
6. Diseño de sistemas lógicos
combinacionales
7. Uso de bloques funcionales
combinacionales para
diseñar sistemas más complejos
8. Conocimiento de los dispositivos
biestables
9. Diseño de sistemas lógicos secuenciales
10. Uso de bloques funcionales secuenciales
para diseñar sistemas más complejos
11. Conocimiento del modelo de Von
Neumann para computadores y las
características principales de sus elementos
12. Comprensión del funcionamiento de un
procesador simple
13. Escritura de programas sencillos en
lenguaje ensamblador
14 . Realización de pequeñas modificaciones
a
la arquitectura del procesador simple
15. Comprensión del paso de alto nivel a
bajo
nivel y las herramientas relacionadas como
el mapa
de memoria y la tabla de símbolos
16. Utilización de un simulador para ver el
funcionamiento del procesador
Evaluación
Criterios generales de evaluación
Para superar la asignatura hay que demostrar que se han alcanzado con un
nivel suficiente las 5 competencias generales y las 16 competencias específicas
detalladas en el apartado 4 de este plan docente.
Este logro se podrá demostrar en las 7 prácticas de laboratorio que se
realizarán a lo largo del curso, y en las 2 pruebas escritas que se harán al final
del primer y del segundo trimestre de la asignatura.
Prácticas:
Las prácticas serán revisadas y puntuadas por los profesores durante las
sesiones de laboratorio, y la puntuación sólo será igual o superior a 5 si se han
hecho de forma provechosa. Las prácticas se realizarán en grupos de 3
alumnos. Cada práctica incluirá un estudio previo que debe ser entregado al
principio de la sesión para poder participar en la clase de laboratorio.
En el caso de que un grupo no haya podido entregar alguna de las prácticas, la
evaluación se realizará en una entrevista personal con el profesor de
laboratorio, que hay que concertar en horas de tutoría antes del período de
exámenes del trimestre correspondiente. Para poder optar a la entrevista debe
haberse realizado en su momento alguna de las prácticas. No se admitirá a la
entrevista recuperar la totalidad de las prácticas.
Para poder superar la asignatura hay que sacar un mínimo de 5 a cada una de
las prácticas. Las prácticas no se pueden recuperar en julio.
Pruebas escritas:
Al final de los dos trimestres se hará una prueba escrita parcial, con ejercicios
relacionados con las competencias que habrán trabajado durante el trimestre.
Para obtener un 5 en las pruebas, hay que demostrar el logro mínimo de cada
una de las competencias trabajadas.
Para poder superar la asignatura hay que sacar un mínimo de 5 en los dos
parciales. Los dos parciales se pueden recuperar en julio.
Productos escritos:
En las sesiones de seminario se propondrán y recogerán una serie de ejercicios
que, al igual que las prácticas tienen carácter de evaluación continuada. El
objetivo principal es que el alumno pueda ser consciente del nivel de logro de
las competencias.
Estos ejercicios son opcionales (no se necesitan para superar la asignatura) y
no son recuperables. Sólo tienen sentido en el momento en que se recogen,
durante la sesión de seminario.
Nota Final:
La nota final de la asignatura será la suma de un 60% de la media de los dos
parciales, un 30% de la media de las notas de prácticas y un 10% de la nota
de los ejercicios de seminario.
En ningún caso se guarda ninguna nota de un curso a otro.
Elemento de evaluación
Pruebas
escritas
Peso
Recuperable
Parcial 1r trimestre
Parcial 2n trimestre
60%
Recuperable (Julio)
30%
No Recuperable
Hay que sacar un 5 en cada
uno de los parciales
Prácticas
Pruebas de
ejecución
Hay que sacar un 5 en cada
una de las 7 prácticas
De forma excepcional, se
Pruebas de
podrá recuperar alguna de las
validación
7 prácticas con una
de ejecución
entrevista
Productos
escritos
Ejercicios recogidos en las
sesiones de seminarios
Solo habrá una
oportunidad de
entrevista
10%
Contenidos
Bloques de contenido
1. Representación binaria de la información
2. Álgebra de Boole y puertas lógicas
No recuperable
3. Análisis y síntesis de sistemas lógicos combinacionales
4. Análisis y síntesis de sistemas lógicos secuenciales
5. El modelo de Von Neumann para computadores
6. El subsistema procesador
Organización y concreción de los contenidos
Bloque de contenido 1. -Representación binaria de la información
Conceptos
1. Sistemas de numeración binario y
hexadecimal
Procedimientos
1. Cambios de base entre base 10, 2 y 16
2. Sistema binario puro y códigos arbitrarios
2. Operaciones aritméticas básicas en binario,
en los diferentes formatos de representación
3. Representación en complemento para
números enteros
3. Construcción de códigos binarios
arbitrarios
4. Representación de números reales
Bloque de contenido 2. -Álgebra de Boole y puertas lógicas
Conceptos
1. Tablas de verdad
Procedimientos
1. Simplificación de funciones booleanas con
métodos algebraicos
2. Puertas lógicas
2. Implementación de funciones booleanas
3. Postulados y teoremas de Algebra de Boole con puertas lógicas
4. Formas normales de una función booleana
Bloque de contenido 3. -Análisis y síntesis de sistemas lógicos
combinacionales
Conceptos
Procedimentos
1. Diagramas de Veitch-Karnaugh
1. Minimización de funciones lógicas con los 1. Claridad y
diagramas de VK
prácticas
2. Bloques funcionales: codificadores,
decodificadores, multiplexores,
2. Análisis del comportamiento de sistemas
Conceptos
Procedimentos
demultiplexores
combinacionales
3. Bloques aritméticos: sumadores,
comparadores
3. Diseño de sistemas combinacionales
simples
Bloque de contenido 4. - Análisis y síntesis de sistemas lógicos
secuenciales
Conceptos
Procedimentos
1. Biestables RS, JK, D y T. Comportamiento 1. Análisis del comportamiento de sistemas
y tablas de excitación
secuenciales: cronogramas
2. Sincronía por nivel y por flanco
2. Diseño de sistemas secuenciales simples
3. Bloques funcionales: registros y contadores 3. Metodologías de Moore y de Mealy para
sistemas secuenciales
4. Diagramas de estados para modelar el
comportamiento de los sistemas secuenciales
Bloque de contenido 5. - El modelo de Von Neumann para
computadores
Conceptos
Procedimentos
1. El modelo de Von Neumann
2. Subsistemas procesador, memoria, entrada
/ salida
3. Estructura jerárquica de los computadores:
los niveles principales
Bloque de contenido 6. - El subsistema procesador
Conceptos
1. Unidad de proceso y unidad de control
Procedimientos
1. Escritura de programas sencillos en
lenguaje ensamblador
2. lenguaje ensamblador
2. Paso de código de alto nivel a baixnivell
3. Herramientas para la realización de
programas en lenguaje máquina
3. Análisis del funcionamiento de un
procesador
1. Claridad y
prácticas
Conceptos
Procedimientos
4. Pequeñas modificaciones en la arquitectura
de un procesador
<
MetodologÃa
Objetivos de aprendizaje
En esta asignatura se pretende que los alumnos sean capaces de analizar el
funcionamiento de los sistemas lógicos combinacionales y secuenciales, así
como diseñar sistemas simples, ya sea siguiendo procedimientos formales o
con métodos más intuitivos y creativos. Todo ello debe permitir a los alumnos
entender las bases de funcionamiento de los computadores, y como estos son
capaces de ejecutar el código que se les suministra a través de los programas.
Para poder realizar estos procesos de análisis y diseño de sistemas lógicos, es
imprescindible dominar los métodos de representación binaria de los números y
los principios del álgebra de Boole, que es la que permite modelar
matemáticamente el funcionamiento de los sistemas lógicos.
Otro gran objetivo es que conozcan los principios de funcionamiento de los
ordenadores y cómo éstos son capaces de ejecutar el código que se les
suministra a través de los programas. Esto implica por un lado ampliar el
conocimiento sobre los sistemas lógicos introducidos en la primera parte, con
los sistemas secuenciales, y por otro presentar el modelo arquitectónico que
siguen los ordenadores, que permite diseccionar las tareas que realiza el
ordenador para bloques funcionales.
Este conocimiento del funcionamiento de los ordenadores se logra tanto desde
el punto de vista del análisis como desde la síntesis. Si los alumnos son
capaces de diseñar nuevos circuitos o de modificar los que analizan el grado de
consecución es mucho más satisfactorio.
Enfoque metodológico de la asignatura
En las sesiones de teoría, todas en grupo grande, se introducirán los conceptos
teóricos básicos y se mostrarán los procedimientos adecuados para la
resolución de los problemas. En las sesiones de seminario se discutirán los
problemas que los alumnos previamente habrán trabajado, y se resolverán las
dudas que puedan surgir. En las sesiones de laboratorio se realizarán prácticas
con un software que permite diseñar circuitos lógicos y comprobar su
funcionamiento. El objetivo es doble: por un lado deben servir para entender y
consolidar los conceptos teóricos y por el otro sirven como indicadores de
evaluación de la consecución de las competencias relacionadas con el diseño de
sistemas lógicos.
Organización temporal: sesiones, actividades de aprendizaje y tiempo
estimado de dedicación
Las sesiones presenciales en el aula se organizan así:
Bloque de contenidos
Grupo grande Laboratorio
Seminarios
Introducción
T1
1. Representación binária de la información
T1
S1
2. Álgebra de Boole y puertas lógicas
T2
S1
3. Análisis y síntesis de sistemas lógicos
combinacionales
T3 T4 T5 T6 T7
P1 P2 P3
S2 S3
4. Análisis y síntesis de sistemas lógicos
secuenciales
T8 T9 T10
P4 P5
S4
P6 P7
S5 S6
5. El modelo de Von Neumann para computadores
6. El subsistema procesador
T10
T11 T12 T13
Las entregas previstos serán a las siete sesiones de laboratorio ya las seis
sesiones de seminario.
El trabajo fuera del aula consistirá básicamente en la resolución de problemas
propuestos y la preparación de las prácticas y la realización de estudios
previos.
Actividades fuera del
Evaluación
aula
Estudio
personal y
Grupo
Preparación
Laboratorio Seminario
realización Examen
grande
de prácticas
de
problemas
Actividades en el aula
Temas
Introducción
1
Actividades fuera del
Evaluación
aula
Estudio
personal y
Grupo
Preparación
Laboratorio Seminario
realización Examen
grande
de prácticas
de
problemas
Actividades en el aula
Temas
1.
Representación
binária de la
información
1
1
3
2. Álgebra de
Boole y puertas
lógicas
2
1
3
10
3. Análisis y
síntesis de
sistemas lógicos
combinacionales
Diagramas
de VeitchKarnaugh
4
2
2
Bloques
funcionales
5
4
2
6
14
4. Análisis y
síntesis de
sistemas lógicos
secuenciales
5
4
2
6
16
5. El modelo de
Von Neumann
para
computadores
1
6. El subsistema
procesador
7
1
4
4
6
Evaluación
Total:
26
14
12
18
25
4
4
76
4
Recursos
Fuentes de información para el aprendizaje. Bibliografía básica
(soporte papel y electrónico)
Total: 150
• ANGULO USATEGUI, José María: Sistemas digitales y tecnología de
computadoras. Ed. Thompson, 2002
• LLORIS, A.; PRIETO, A.: Diseño lógico. Ed. McGraw-Hill, 1996.
• HERMIDA, R.: Fundamentos de computadoras. Madrid: Síntesis, 1998.
Fuentes de información para el aprendizaje. Bibliografía
complementaria (soporte papel y electrónico)
• Gajski, D. D.: Principios de diseño digital. Ed. Prentice-Hall, 1997.
Recursos didácticos. Material docente de la asignatura
• Colección de problemas
• Apuntes para el examen