Arquitectura de Computadoras

U NIVERSIDAD A L A S P ERUANAS

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA INF ORMÁTICA

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS SÍLABO

I. DATOS GENERALES CARRERA PROFESIONAL CÓDIGO DE LA CARRERA NOMBRE DE LA ASIGNATURA CÓDIGO DE LA ASIGNATURA CÓDIGO DEL SÍLABO NRO DE HORAS TOTALES NRO HORAS DE TEORÍA NRO HORAS DE PRÁCTICA NRO DE CRÉDITOS CICLO PRE-REQUISITO TIPO DE CURSO DURACIÓN DEL CURSO CURSO REGULAR EXAMEN SUSTITUTORIO DURACIÓN DEL CURSO EN LA MODALIDAD A DISTANCIA

CURSO REGULAR EXAMEN SUSTITUTORIO

: INGE INGENI NIER ERÍA ÍA DE SIST SISTEM EMAS AS INFORMÁTICA : 02 : ARQU RQUITEC ITECT TUR URA A DE DE COMPUTADORAS

E

: 02-307 : : : : : : : : : : : :

307230399 2 HORA HORAS S SE SEMA MANA NALE LES S 2 HORA HORAS S SE SEMA MANA NALE LES S 0 HORA HORAS S SE SEMA MANA NALE LES S 2 CRÉDITOS VI CICLO SIST SISTEM EMAS AS OPE OPERA RATI TIVO VOS S OBLIGATORIO 18 SE SEMA MANA NAS SE EN N TOT TOTAL AL 17 SEMANAS 1 SEMANA 9 SEMANAS EN TOTAL

: 8 SEMANAS : 1 SEMANA

II. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA Esta asignatura de carácter obligatorio y de naturaleza teórica ha sido diseñada para proporcionar al estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conocimientos fundamentales sobre la estructura y funcionamiento de las computadoras. Para ello, se estudiará la evolución ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA

de los computadores, la arquitectura típica de las computadoras, tomando como base la propuesta revolucionaria de VON NEWMANN, sus principales unidades y funciones: Procesadores (Unidad de control, Unidad Aritmética Lógica, Registros), Memorias, Tipos de Memorias principales y sus tecnologías, Jerarquía de Memorias, Diseño de memorias DRAM, RAM y ROM, Buses, Jerarquía de Buses, Arquitectura de Buses, Dispositivos de Entrada/Salida, Tipos de Operaciones de Entrada/ Salida, Rendimiento del Computador, Parámetros de Rendimiento, Cálculo del tiempo de CPU y Medidas Adoptadas de Rendimiento. Asimismo esta asignatura está orientada a proporcionar al alumno los conocimientos fundamentales para que pueda comprender la concepción de nuevas arquitecturas y tecnologías modernas de computadoras. Es parte fundamental del curso lograr motivar al alumno en las técnicas modernas del autoestudio y la exploración en Internet para realizar sus trabajos de investigación. Para esto se ha dividido a la asignatura en cuatro unidades: PRIMERA UNIDAD

El computador.- Evolución del Computador.- Estructura Funciones.- Componentes Principales y funciones. En la que se trata sobre las unidades fundamentales de la computadora y sus funciones.

El Bus.-Estructura.- Funcionamiento.- Jerarquía de Buses. Arquitectura de Buses. La Memoria.- Tipos de Memoria.- Jerarquía de Memoria.SEGUNDA Diseño de Memorias RAM, ROM, DRAM. UNIDAD En la que se desarrollan los sistemas de interconexión o buses, sus funciones, la jerarquía de buses, sus principales configuraciones y aplicaciones típicas. Módulos de E/S.- Funciones de un módulo de E/S.- Técnicas de las operaciones de E/S.- Acceso Directo a Memoria. TERCERA En la que se desarrolla los temas del porqué de la necesidad de UNIDAD los módulos de E/S, sus funciones principales, las técnicas que permiten el intercambio de información de los dispositivos de E/S con el procesador y la memoria.

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

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CUARTA UNIDAD

Rendimiento del Computador.- Parámetros Principales.Medidas del Rendimiento En esta Unidad se analiza la problemática de la evaluación del Rendimiento del Computador, se estudian sus principales parámetros y se desarrolla paso a paso la fórmula del tiempo de CPU. Luego se exponen las principales medidas de Rendimiento del Computador adoptadas en la industria.

Cada una de las unidades de esta asignatura proporciona el soporte que servirá para la articulación curricular que define el perfil profesional del Ingeniero de Sistemas egresado de esta casa de estudios. Este curso es prerequisito de Redes de Computadoras. III. OBJETIVOS Los objetivos generales y específicos que esperamos que el estudiante alcance al término de esta asignatura son: IV. OBJETIVOS GENERALES − −

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Conocer la estructura básica de un computador. Conocer las principales funciones de las unidades fundamentales del computador. Conocer las principales tecnologías de las unidades que conforman al computador. Conocer las principales arquitecturas de computadoras existentes en el mercado. Adquirir los conocimientos fundamentales para que el alumno pueda comprender la concepción de nuevas arquitecturas y tecnologías modernas de computadoras.

V. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Que el estudiante sea capaz de: Conocer la estructura de los computadores, sus principales unidades y funciones. - Conocer el funcionamiento del procesador como unidad fundamental del computador e identificar sus funciones y prestaciones. - Conocer las unidades que integran un procesador e identificar sus principales funciones. -

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Conocer al detalle los pasos del Ciclo de Instrucción, como la función principal del procesador. Conocer la estructura de los buses, sus configuraciones principales y prestaciones. Conocer los tipos de memorias, las diversas tecnologías disponibles Diseñar memorias RAM, ROM, DRAM, SRAM con chips de menor capacidad. Comprender el funcionamiento de los Módulos de E/S, sus principales funciones Conocer al detalle las técnicas para ejecutar las operaciones de E/S, ya sea realizando interrupciones o Acceso Directo a Memoria. Conocer los parámetros principales para evaluar el Rendimiento del Computador y las principales unidades de medidas adoptadas en la industria.

VI. METODOLOGÍA •

Modalidad Presencial

El docente y los alumnos como actores principales del proceso de enseñanza aprendizaje participan de la siguiente manera: El docente: Al iniciar del ciclo, hará la presentación introductoria del curso y del Silabo propiamente dicho. Dará mucho énfasis a la importancia de cada una de las unidades conformantes de la computadora y a las funciones que cumplen cada una de ellas, dando ejemplos prácticos sobre el empleo diario de estas máquinas. Promoverá el diálogo constante con los alumnos y el intercambio de opiniones para ayudar a que fijen y profundicen mejor los conocimientos que vayan adquiriendo. Promoverá la investigación de los diversos temas tratados Desarrollará los temas del silabo, mencionando su aplicación en la vida real y citando analogías para permitirles fijar mejor los conceptos. Los alumnos: Participarán de manera grupal en el desarrollo de un trabajo de investigación sobre un tema dejado por el docente en la clase inaugural, que les permitirá afianzar el aprendizaje de los temas tratados, así como familiarizarse con la forma de trabajar de los profesionales en la carrera. Tienen como fuentes de consulta los libros mencionados en la sección Bibliografía.


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Modalidad a distancia

Es el espacio virtual donde el docente resolverá las inquietudes y profundizará los conocimientos que el alumno necesita adquirir en la presente asignatura. La comunicación con el docente se realizará a través de la sala de conversación en los horarios definidos en el campus virtual. Antes de comunicarse con el docente, usted debe tener preparado: • Las preguntas de los temas que usted considere de difícil comprensión; para ello debe haber estudiado previamente los temas a tratar en la tutoría. • Comentarios que usted necesita realizar para profundizar sobre algún tema que considera conveniente. Recuerde que la tutoría telemática es para fines estrictamente académicos, si usted necesita que el docente le aclare aspectos como el puntaje obtenido en algunas de sus calificaciones u otras consultas, utilice el correo electrónico. VII. EVALUACIÓN Modalidad Presencial El reglamento vigente de la universidad exige la asistencia obligatoria a clases y que el profesor pase lista de asistencia en cada clase que dicta, anotando las inasistencias en el registro que le proporciona la Universidad. •

Dada la naturaleza del curso, la transmisión directa de la experiencia del profesor y la participación del alumno en la clase es de suma importancia, por lo que se reitera que la asistencia a clases es obligatoria. La asistencia a clases y prácticas es obligatoria. No podrá sobrepasarse el 30 % de inasistencias, para tener derecho a evaluación. Finalmente, sólo el alumno que asiste regularmente a clases, gana el derecho a ser evaluado y que en todo momento estará presente la normatividad expresada en el reglamento de la Universidad. La modalidad de Evaluación será la siguiente: Práctica Calificada (PC), consiste en preguntas dados por el profesor del curso al alumno para que las responda en forma escrita (total 2 practicas programadas por la Facultad).


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El profesor podrá tomar una tercera práctica durante el desarrollo del curso si lo estima adecuado. Asimismo en cualquier momento de la clase podrá tomar practicas calificadas no programadas, individual o grupal rápidas, cuyas notas se acumularán para ser consideradas como una nota de prácticas calificadas que no se eliminen y que irá definiendo el avance progresivo del alumno en el curso. El promedio de practica se sacara con solo 2 notas de las 3 prácticas (si se tomara ésta) calificadas (eliminando la nota más baja) y el acumulado de las prácticas rápidas. Trabajos de Investigación (TI), que consiste en temas puntuales asignados por el profesor. Dichos trabajos deben ser expuestos según la programación del docente. Examen Parcial (EP), que consiste de una evaluación teórica de conocimiento y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. Este examen es de la primera parte del curso. Examen Final (EF), consiste en la evaluación teórica de conocimiento de la segunda parte del curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. Cada modalidad de evaluación anteriormente mencionada, tendrá un peso de 1 y la nota final del curso será el promedio aritmético de las cuatro notas. NF = PC + TI + EP + EF 4 Examen Sustitutorio (ES), que consiste en la evaluación teórico de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. Su evaluación será de 0 a veinte. La nota obtenida en el examen sustitutorio podrá reemplazar la nota más baja que el alumno haya obtenido en su Primer examen Parcial o en el Examen Final y de proceder el reemplazo, se recalculará la nueva nota final. En caso la nota del Examen Sustitutorio sea más baja que la nota del Primer Examen Parcial o del Examen final, no se reemplazará ninguna de ellas, quedando el alumno con la nota obtenida hasta antes del examen Sustitutorio. Es de total aplicación el Reglamento Transitorio de Evaluación de la Universidad entregado al alumno.


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EXAMENES EXAMEN PARCIAL (EP) EXAMEN FINAL (EF) EXAMEN SUSTITUTORIO

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SEMANA DE ESTUDIOS Semana 09 Semana 17 Semana 18

Modalidad a distancia

Para lograr los objetivos de la asignatura es necesario definir los criterios de evaluación durante su desarrollo. Exámenes Son las evaluaciones escritas para la presente asignatura, se evalúa bajo un sistema vigesimal, y se realizará de la siguiente manera: NF = 35%EP + 35%EF + 30%AO

EXAMENES EXAMEN PARCIAL (EP) EXAMEN FINAL (EF) EXAMEN SUSTITUTORIO

SEMANA DE ESTUDIOS Semana 4 Semana 8 Semana 18

El examen sustitutorio reemplaza la nota del examen parcial o examen final. Usted solo podrá acceder al examen sustitutorio si no ha sido evaluado en el examen parcial o examen final, o se encuentre desaprobado en uno de ellos. Recuerde: El examen sustitutorio reemplaza solamente a uno de los dos exámenes. Los exámenes se evaluarán en forma presencial en cada unidad descentralizada de educación a distancia.


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Actividades Obligatorias (AO) Conforman los trabajos que se entregará durante el desarrollo de la asignatura, y que complementarán la evaluación final del estudiante. Las actividades se realizarán de forma individual. Las actividades obligatorias se encuentran en el campus virtual y la explicación de las mismas se desarrollará en los foros. Cada una de las actividades obligatorias es evaluada en una escala de 0 a 20, siendo la nota aprobatoria 11. Recordar que toda copia de Internet tendrá una calificación de 0 VIII. CONTENIDO DEL CURSO Primera parte Semana 01 Modalidad Presencial - Semana 01 Modalidad a Distancia UNIDAD N.º1: Evolución del computador.- De la primera a la quinta generación

El computador.- Estructura - Funciones.- Componentes Principales y funciones. 1. 2. 3. 4.

El Computador.-definición La arquitectura básica de un Computador.- Concepto de Von Neumann. Funciones de un Computador Estructura Básica de un Computador.

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática necesita conocer la evolución de los computadores? ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática debe conocer la estructura del computador y diferenciar sus principales funciones?

Semana 02 Modalidad Presencial – Semana 01 Modalidad a Distancia UNIDAD N.º1:

5. 6. 7. 8.

Estructura Básica de un Procesador (CPU) Funciones Básicas del Procesador Ejecución de una Instrucción Ciclo de Instrucción


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PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática necesita conocer la estructura del procesador y diferenciar sus principales funciones? ¿Necesita el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conocer la importancia del funcionamiento de la CPU?

Semana 03 Modalidad Presencial - Semana 02 Modalidad a Distancia UNIDAD N.º 1:

9. Sub sistema de Interconexión.-Buses del procesador Buses de datos Buses de direcciones Buses de Control 10. Sub sistema de Memorias

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Cuál es la importancia de que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca el subsistema de interconexión o los buses del procesador? ¿Cuál es la importancia de que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca el subsistema de almacenamiento de datos/instrucciones o memorias?

Semana 04 Modalidad Presencial – Semana 02 Modalidad a Distancia UNIDAD N.º1:

11. Sub sistema de Puertos de E/S Puertos de E/S 12. Funcionamiento interno del Computador.- Una visión general

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Es importante que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca el subsistema de los puertos de E/S y tenga una visión general del funcionamiento del computador? ¿Debe el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática tener, en esta parte del curso, una visión general del funcionamiento del computador?


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Semana 05 Modalidad Presencial - Semana 03 Modalidad a Distancia

PRACTICA CALIFICADA PROGRAMADA 1 (1 HORA) UNIDAD N.º 2: El Bus.-Estructura -Funcionamiento

1. Definición 2. Estructura 3. Parámetros de Diseño de un Bus

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática debe conocer la estructura de los buses y los principales parámetros que se toman en cuenta en su diseño?


4. Jerarquía de Buses 5. Arquitectura de Buses 5.1 Arquitectura en Bus tradicional 5.2 Arquitectura en Bus de altas prestaciones. 6. El Bus PCI.

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática debe conocer los conceptos de jerarquía de buses? ¿Cuál es la importancia de que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca las arquitecturas de Buses que se emplean en los computadores actuales?

Segunda parte: Semana 07 Modalidad Presencial - Semana 04 Modalidad a Distancia UNIDAD N.º 2: El Sistema de Memoria


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1. Niveles de la Jerarquía de memoria 2. Gestión de la Jerarquía de Memoria 3. Tipos de Memoria semiconductora

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática debe conocer y diferenciar las funciones de las memorias, sus tipos y tecnología disponible en su fabricación? ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática debe conocer los conceptos de jerarquía de memorias y gestión de la Jerarquía de Memorias?


4. Memoria RAM estática (SRAM) Diseño de Memorias SRAM. 5. Memoria RAM dinámica (DRAM) Diseño de Memorias DRAM 6. Memoria flash 7. Memoria Virtual PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Es importante que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática aprenda las tecnologías de las memorias RAM, ROM, DRAM y SRAM y memoria flash? ¿Debe el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática aprender a diseñar memorias RAM, ROM, DRAM y SRAM? ¿Debe el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conocer los conceptos de memoria virtual? PRACTICA CALIFICADA AULA 1 (1 HORA)

SEMANA 09 Modalidad Presencial - SEMANA 04 Modalidad a Distancia

EXAMEN PARCIAL


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SEMANA 10 Modalidad Presencial - SEMANA 05 Modalidad a Distancia UNIDAD N.º 3: Módulos de E/S.- Funciones de un módulo de E/S.- Técnicas de las operaciones de E/S.- Acceso Directo a Memoria.

1. 2. 3. 4.

Necesidad de los Módulos de Entrada/Salida Dispositivos externos Funciones de un Módulo de E/S Proceso de control de la transferencia de datos desde un dispositivo externo al CPU 5. Estructura de un módulo de E/S

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Cuál es la importancia de que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática comprenda la necesidad de contar con los módulos de E/S? ¿El estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática debe conocer como se controla la transferencia de datos desde un dispositivo externo ? ¿Cuál es la importancia de que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca la estructura de un módulo de E/S y sus principales funciones?

SEMANA 11 Modalidad Presencial - SEMANA 06 Modalidad a Distancia UNIDAD N.º 3:

6. Técnicas de las operaciones de E/S 7. E/S programada PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Es importante que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca las técnicas de las operaciones de E/S?


8. E/S mediante interrupciones 9. Acceso Directo a Memoria (DMA) PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática debe conocer las operaciones de E/S que se ejecutan mediante interrupciones? ¿Por qué el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática debe conocer las operaciones de acceso directo a memoria?


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SEMANA 13 – Modalidad Presencial - SEMANA 07 Modalidad a Distancia

PRACTICA CALIFICADA PROGRAMADA 2 (1.5H) UNIDAD N.º 4:

Rendimiento del Computador.- Parámetros Principales.-Medidas del Rendimiento Rendimiento del Computador.-Parámetros Principales. Introducción: ¿Por qué es poderoso un Computador? 1. Velocidad del Procesador 2. Reloj del Sistema 3. Ancho del Bus 4. Tamaño de la palabra

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Es importante que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca los parámetros principales del computador? ¿Debe conocer el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática cómo influencian los parámetros principales del computador en su Rendimiento?


5. Medidas del Rendimiento: En Memorias En Buses En Procesadores

PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Cómo el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática puede comprender la utilidad de las medidas del rendimiento en las principales unidades conformantes del Computador?


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6. Cálculo del tiempo de CPU (TCPU) 7. Medidas adoptadas de Rendimiento 7.1 MIPS 7.2 MFLOPS PRACTICA CALIFICADA AULA 2 (1.5h) PERTINENCIA A LA INGENIERÍA DE SISTEMAS: ¿Es importante que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca el desarrollo de la fórmula del tiempo de CPU? ¿Es importante que el estudiante de Ingeniería de Sistemas e Informática conozca las principales unidades de medidas adoptadas en la industria para evaluar el rendimiento de los computadores y sus desventajas?

SEMANA 16 - Modalidad Presencial

EXPOSICIÓN DE TRABAJOS SEMANA 17 - Modalidad Presencial

EXAMEN PARCIAL SEMANA 18 Modalidad Presencial - Modalidad a Distancia

EXAMEN SUSTITUTORIO


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IX. BIBLIOGRAFÍA Además de la bibliografía básica y la complementaria el alumno deberá acceder a Internet para investigar y consultar sobre los temas tratados. A. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: A.1.

LIBROS.-

1. STALLINS, William Organización y Arquitectura de Computadoras Quinta Edición, Prentice Hall 2000 2. TANEMBAUM, Andrew Organización de Computadoras Pearson Education, 2000 3. MORRIS MANO Arquitectura de Computadoras Pearson Education, 2000 4. HENNESSY, John Arquitectura de Computadoras Edit. Lima, 2002 5. PATTERSON David, HENNESSY John. Estructura y Diseño de Computadores Reverté, 2000. 6. PARHAMI, Behrooz Arquitectura de Computadoras 2007


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B. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: B.1.

LIBROS.1. WILLIS, Neil Introducción a la arquitectura de computadores. Editorial Trillas 2. CARTER, Nicholas Arquitectura de Computadores Editorial Schaum, 2004 3. CHANDRA, RAFIQUZZAMAN Arquitectura de ordenadores Editorial Anaya 4. ORTEGA Julio, ANGUITA Mancia, PRIETO Alberto Arquitectura De Computadores Paraninfo


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Arquitectura de Computadoras

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