1. D A T O S D E L A ASIGNATURA Nombre de la asignatura : Arquitectura de Computadoras I Carrera : Ingeniería en Sistemas Computacionales Clave de la asignatura : SCC-9337 Horas teoría-Horas práctica-Créditos : 4-0-10 2. U B I C A C I O N D E L A A S I G N A T U R A a) RELACION CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO ANTERIORES ASIGNATURAS TEMAS Sistemas Digitales Circuitos - POSTERIORES ASIGNATURAS TEMAS Arquitectura de computadoras 2 Aritmética digital Contadores y registros Dispositivos de memoria - Interrupciones Dispositivos de memoria b) APORTACION DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO Facilita la comprensión para el diseño de arquitecturas de equipos de cómputos. 3. O B J E T I V O (S) G E N E R A L E S(ES) DEL CURSO Analizar el funcionamiento lógico de los componentes de una unidad central de proceso y su interacción con otros dispositivos. 4. T E M A R I O. NUMERO TEMAS SUBTEMAS I Transferencia de registros y micooperaciones 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 II Organización Básica y Diseño del computadora 2.1 Códigos de Instrucción 2.2 Instrucciones del computador 2.3 Unidad de control y sincronización de tiempo 2.4 Ejecución de instrucciones 2.5 Entrada-Salida e Interrupción 2.6 Diseño del computador III Organización del Procesador Central 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Organización del bus del Procesador Unidad Aritmética Lógica (ALU) Organización de la pila. Formatos de instrucción Modos de direccionamiento Manipulación y Transferencia de datos Control del programa Organización del microprocesador Procesamiento en paralelo IV Organización del Control del microprograma 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Memoria de control Secuenciación de la dirección Ejemplo de un microprograma Secuenciador del microprograma Formatos de microinstrucción Ayudas del Software Ventajas y Aplicaciones V Organización de Entrada/Salida 5.1 Dispositivos periféricos 5.2 Interfase I/O 5.3 Transferencia asíncrona de datos 5.4 Acceso directo a memoria 5.5 Interrupción prioritaria 5.6 Procesador de Entrada/Salida 5.7 Organización del sistema multiprocesaodor 5.8 Procesador para comunicación de datos. 5. A P R E N D I Z A J E S RE QUERIDOS Lenguaje de Transferencia de registros Transferencia entre registros Micro-operaciones aritméticas Micro-operaciones lógicas Micro-operaciones de Desplazamiento Funciones de control Sistemas Digitales 6. S U G E R E N C I A S - Investigación bibliográfica sobre temas selectos y de aplicación Exposición de temas por equipo Exposición del tema con sesión de preguntas Visitas a empresas para confirmar la teoría con la práctica y elaborar informes Resolución de problemas de libros relacionados con la materia Práctica de laboratorio Utilización de software para el diseño y/o análisis de los temas del curso 7. S U G E R E N C I A S - DIDACTICAS DE EVALUACION Evaluación de informes sobre tareas o trabajos de investigación Informes sobre prácticas de laboratorio realizadas Evaluación en el laboratorio Evaluación escrita Desempeño y participación del alumno en el aula Evaluación de prácticas realizadas con ayuda del software NOTA: Los dos puntos anteriores deberán ser elaborados y enriquecidos por la academia, en coordinación con el departamento de desarrollo académico. 8. U N I D A D E S DE APRENDIZAJE NUMERO DE UNIDAD: I NOMBRE DE LA UNIDAD: TRANSFERENCIA DE REGISTROS Y MICRO-OPERACIONES BIBLIOGRAFIA OBJETIVO EDUCACIONAL Desarrollar programas con microoperaciones ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE (BASICA Y COMPLEMENTARIA) 1 2 3 1.1 Utilizar las micro-operaciones aritméticas, lógicas, de desplazamiento y control para implementar las interrupciones y transferencias NUMERO DE UNIDAD: II NOMBRE DE LA UNIDAD: ORGANIZACIÓN BÁSICA Y DISEÑO DE UN COMPUTADOR OBJETIVO EDUCACIONAL Diseñará un computador simple ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIOGRAFIA (BASICA Y COMPLEMENTARIA) 1 2.1 Explicar códigos de instrucción 2 del computador 3 2.2 Ejecutar instrucciones 4 5 NUMERO DE UNIDAD: III NOMBRE DE LA UNIDAD: ORGANIZACIÓN DEL OBJETIVO EDUCACIONAL PROCESADOR CENTRAL ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Diseñará el diagrama de bloques 3.1 de un procesador central. 3.2 BIBLIOGRAFIA (BASICA Y COMPLEMENTARIA) IDEM Construir el diagrama de bloques de una ALU. Explicar los modos de direccionamiento UNIDAD II NUMERO DE UNIDAD: IV NOMBRE DE LA UNIDAD: ORGANIZACIÓN DEL CONTROL DEL MICROPROGRAMA OBJETIVO EDUCACIONAL ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Desarrollará microprogramas para 4.1 Comprender los formatos de controlar las operaciones del CPU microinstrucciones 4.2 Dar ejemplos de aplicación de microprogramas BIBLIOGRAFIA (BASICA Y COMPLEMENTARIA) IDEM UNIDADII NUMERO DE UNIDAD: V NOMBRE DE LA UNIDAD: ORGANIZACIÓN DE ENTRADA -SALIDA OBJETIVO EDUCACIONAL ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIOGRAFIA (BASICA Y COMPLEMENTARIA) Describirá la transferencia de 5.1 Conocer los conceptos de información a equipos periféricos conversión a/d y d/a. 5.2 Comprender el funcionamiento de cada uno de los tipos de conversión, así como sus aplicaciones 5.3 Programar las interrupciones prioritarias 5.4 Comprender la transferencia sincrónica 9. B I B L I O G R A F I A BASICA Y 6 IDEM UNIDAD II COMPLEMENTARIA 1.- M. Morris Mano Arquitectura de computadores Ed. Prentice Hall 2.- Andrew S. Tanenbaum Organización de computadoras Segunda Edición Ed. Prentice Hall 3.- Kai hwng/Faye A. Briggs Arquitectura de computadoras y procesamiento en paralelo Ed. Mc Graw Hill. 4.- Notas y apuntes del Ing. Luis E. Mancilla Tecnológico de León, Gto. 5.- A. J. Van de Gor Computer Architecture and Design 6.- Ronal J. Tocci Sistemas Digitales. Principios y Aplicaciones Ed. Prentice Hall 10. P R A C T I C A S PROPUESTAS Para este punto, la academia correspondiente deberá elaborar las guías de prácticas en base a la metodología oficial emitida para tal efecto. UNIDAD I PRACTICA I El alumno simulará la transferencia de bits de un registro A a un registro B, utilizando registros y otros circuitos integrados. PRACTICA 2 El alumno diseñará y construirá un circuito para: a) Sumar 2 números b) Realice corrimientos UNIDAD II PRACTICA 1 El alumno verificará la estructura física de los computadores con sus componentes elementales PRACTICA 2 El alumno, con lenguaje ensamblador, realizará un programa para mandar datos a impresora utilizando el comando OUT (simular interrupción) UNIDAD III PRACTICA 1 El alumno construirá un circuito con ALU para comprobar su funcionamiento PRACTICA 2 El alumno realizará programas con lenguaje ensamblador para comprobar transferencia de datos utilizando los diferentes modos de direccionamiento: directo, indirecto, índice, etc., de acuerdo al microprocesador con el que se esté trabajando. UNIDAD IV PRACTICA 1 El alumno desarrollará un circuito que realice los microprogramas que generan una instrucción (Ej., instrucción MOV A,B) UNIDAD V PRACTICA 1 El alumno conocerá el funcionamiento de los CAD y los CDA, utilizando para ello los circuitos básicos y convertidores de circuitos integrados. PRACTICA 2 Utilizar el circuito de la práctica 1 de la unidad III para lo siguiente: Mandar datos del teclado al puerto y de estos a la ALU y realizar las operaciones lógicas y aritméticas. NOTA: Esta práctica tiene la finalidad de utilizar las interrupciones para obtener los datos del teclado, el comando OUT para mandar datos al puerto y la interface de un circuito externo con el puerto de la computadora. Se recomienda que se tengan displays a la salida de los puertos y a la salida de la ALU para mostrar las transferencias. PRACTICA 3 El circuito anterior pero agregue retroalimentación, es decir, el resultado de la ALU mándelo al puerto con el comando IN y muestre el resultado en la pantalla. ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS I ANALIZANDO EL CONTENIDO DEL PROGRAMA LA PROPUESTA ES LA SIGUIENTE: Se agrega el tema de convertidores mismo que se reconoce con el nombre de “Sincronización con el mundo Analógico”, donde se incluye en la unidad V de Organización de Entrada-Salida de la materia de Arquitectura de Computadoras I. También se tiene contemplada la elaboración de una práctica, misma que se puede observar en el punto 10 de prácticas propuestas. La manera en que se justifica este cambio es debido a que el tema “Sincronización con el mundo Analógico” es conveniente ser impartido durante ese mismo semestre, ya que es el último tema de la materia de Sistemas Digitales y posteriormente se imparten 4 temas de la “Organización de Entrada-Salida en Arquitectura de Computadoras I, por lo que es necesario ubicarlo dentro de los subtemas de Periféricos e Interfaces de I/O dada la relación que se tienen con éstos, considerando así la necesidad de una modificación en las materias de Sistemas Digitales y Arquitectura de Computadoras I. Con respecto al punto 10 Prácticas Propuestas, se anota la práctica 1 en la Unidad V, donde el alumno comprenderá de manera más clara la relación con el mundo Analógico. De ésta manera el programa de Arquitectura de Computadoras I tendrá como lo siguiente: UNIDAD 1: UNIDAD 2: UNIDAD 3: UNIDAD 4: UNIDAD 5: TRANSFERENCIA DE REGISTROS Y MICRO-OPERACIONES ORGANIZACIÓN BASICA Y DISEÑO DEL COMPUTADOR ORGANIZACIÓN DEL PROCESADOR CENTRAL ORGANIZACIÓN DEL CONTROL DEL MICRO PROGRAMA. ORGANIZACIÓN DE ENTRADA-SALIDA. Los subtemas de cada unidad se anotan en el punto 4 de Temario descrito anteriormente.