• Código: 300IGE004
• Área de formación: Ingeniería aplicada
• Créditos: 3
• Horas de Clase: 4 / semana
• Horas de trabajo independiente: 5 / semana
• Prerrequisitos: Electrónica Digital (300IGE006)

Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:

• Actualizarse en los conocimientos de la disciplina, en el estado tecnológico y en los asuntos sociales, culturales, ecológicos y económicos del contexto para diseño de sistemas electrónicos en el desarrollo de sistemas electrónicos digitales.
• Evaluar, frente a los problemas identificados, las alternativas propuestas de diseño de sistemas electrónicos en el desarrollo de sistemas electrónicos digitales.
• Planear diseño de sistemas electrónicos en el desarrollo de sistemas electrónicos digitales.
• Realizar diseño de sistemas electrónicos en el desarrollo de sistemas electrónicos digitales.
• Comunicar efectivamente aspectos referentes a diseño de sistemas electrónicos en el desarrollo de sistemas electrónicos digitales.

Al final del curso el estudiante habrá desarrollado las siguientes habilidades:

• Extraer información relevante
• Identificar las partes de un sistema de cómputo
• Diseñar e implementar un procesador
• Evaluar el desempeño de diferentes sistemas de cómputo analizando su rendimiento por medio de métricas.
• Programar en bajo nivel
• Programar en alto nivel
• Programar dispositivos
• Elaborar diagramas esquemáticos
• Dividir un problema en bloques
• Elaborar cronogramas
• Elaborar informes
• Formular criterios de selección
• Redactar claro, ordenado y preciso
• Sustentar una idea
• Trabajar en grupos
• Usar herramientas de diseño y simulación
• Hablar claro, ordenado, completo y preciso

Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes actitudes:

• Atención
• Curiosidad
• Objetividad
• Hábitos de estudio
• Iniciativa
• Participación
• Responsabilidad
• Rigor
• Colaboración
• Tolerancia

Al final del curso en el estudiante podrá dar cuenta de los siguientes contenidos:

• Perspectivas Históricas
  • Tecnologías del Momento
  • Uso de los computadores
  • Tipos
  • Ayer vs Hoy: El impacto de los computadores y su tecnología sobre nuestra (la) sociedad
• Grandes procesadores del pasado y el presente
  • Nuevas arquitecturas
  • Otros procesadores (fuzzy, genéticos, biológicos,…)
• Algunos Tópicos principales
  • Parámetros de desempeño
  • Die size, processor speed
  • Memory Size (die and addressable space), Speed

• Hardware
  • CPU
  • Memoria
  • Dispositivos de Entrada/Salida
• Software
  • Sistema Operativo
  • Aplicaciones

• Organización Básica de un Computador
  • Tipos
  • Von – Neumann
  • Interacción CPU – Memoria (Princeton / Harvard)

• Arquitectura
  • Operandos, formatos de representación
  • Tipos de datos, representaciones binarias
  • Tamaño de Palabra
  • Variables. Identificadores y stores. Valor y referencia
  • Unidad de ejecución. Tipos
  • Expresiones aritméticas y lógicas. Generación mediante registros
• Modos de Direccionamiento
  • Non – Memory
  • Simples
  • Complejos

• Formatos de Instrucciones
  • Decodificación de instrucciones
  • Estilos de conjunto de instrucciones
  • Instrucciones de Flujo de Control. Saltos
  • Código Compacto (code compactness)
• Operaciones
• Unidad de control. Tipos

• Camino de datos
  • Objetivos de la implementación
  • Tipos de datos
  • Conjunto de instrucciones
  • Espacio de direccionamiento
  • Interfaz (buses)
• Hardware technology
  • Tiempo del ciclo de reloj (Cycle Clock Time)
• Unidad de Control
  • Control Alambrado (Wired)
  • Micro – código
    • Horizontal
    • Vertical

• Pipeline
  • Pipelining. Concepto
  • Unidad de ejecución con pipeline
  • Unidad de control con pipeline
  • Hazards, forwarding, stalls
  • Hazards por saltos tomados
• Introducción a ILP (nivel de instrucciones paralelas)
• Introducción a SIMD, MIMD, VLIW, EPIC

• Jerarquía de memorias. Concepto
• Niveles de memoria
• Memoria cache (mapeo de direcciones, tamaño de bloque, reemplazo y políticas de almacenamiento)
• Memoria virtual (tablas de paginación y TLB)

• Evaluación de Rendimiento (RISC, CISC, VLIW)
• Métricas de rendimiento y su correlación
• Benchmarks

• Dispositivos de I/O
  • Típico
  • I/O asilado vs Mapeado en Memoria
  • Modos de Transferencia de datos
  • Buses (protocolos, arbitramento, DMA)
  • Redes interconexión (hipercubo, malla,crossbar)

Desarrollar la habilidad de extraer información, suscitando el hábito de estudio, la
participación y la atención, a través del estudio de las perspectivas históricas de los sistemas de computo,mediante lecturas en clase e investigación del estado del arte de los sistemas de cómputo.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		3
Horas sin acompañamiento:		4
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 1 a la 2

Desarrollar la habilidad de extraer información, suscitando el hábito de estudio, la
participación y la atención, a través del estudio de la estructura de un sistema de computo (hardware y software), mediante clases magistrales, lecturas en clase y foros.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		3
Horas sin acompañamiento:		4
Ubicación en el semestre:		Semana 2

Desarrollar la habilidad de extraer información, suscitando el hábito de estudio, la
participación y la atención, a través del estudio de una arquitectura básica como la de Von Neumann, mediante clases magistrales y talleres en clase.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		5
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 2 a la 3

Desarrollar la curiosidad de extraer información, suscitando el hábito de estudio, por medio de lecturas de documentos académicos, manuales, de los componentes de la unidad de ejecución y modos de direccionamiento, mediante lecturas y talleres en clase.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		3
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 4 a la 5

Desarrollar la habilidad de extraer información, suscitando el hábito de estudio, por medio de lecturas de documentos académicos, manuales, de los componentes de la unidad de control, mediante lecturas y clases magistrales.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		3
Horas sin acompañamiento:		6
Ubicación en el semestre:		Semana 5

Desarrollar la habilidad de diseñar e implementar, suscitando el hábito de estudio, por
medio de la construcción de una unidad de control y un camino de datos de un rocesador, mediante lecturas, talleres y clases magistrales.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		10
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 6 a la 8

Desarrollar la habilidad de extraer información relevante, suscitando el hábito de estudio, por medio de la comprensión de las mejoras en el desempeño de una arquitectura, mediante lecturas, talleres y clases magistrales.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semana de la 10 a la 11

Desarrollar la habilidad de extraer información relevante, suscitando el hábito de estudio, por medio de la comprensión e identificación de la jerarquía de memorias, mediante clases magistrales y tallares.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 11 a la 13

Desarrollar la habilidad de extraer información relevante, suscitando el hábito de estudio, por medio de la comprensión y evaluación de sistemas de cómputo, mediante clases magistrales y tallares.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semana de la 14 a la 15

Desarrollar la habilidad de identificar e interactuar, suscitando el hábito de estudio, por medio de la comprensión de los elementos de entrada /salida, mediante lecturas, talleres y exposiciones.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		2
Horas sin acompañamiento:		4
Ubicación en el semestre:		Semana 9

Desarrollar las habilidades de búsqueda de información, elaboración de informes, leer
manuales, extraer información relevante, diseñar e implementar y elaborar diagramas RTL, programar en lenguajes de descripción de hardware, suscitando hábitos de estudio, creatividad, participación y rigor, a través del estudio de los componentes de un sistema de cómputo, realizar prácticas en microcontroladores.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		9
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 2 a la 16

Desarrollar las habilidades de considerar restricciones, dividir un problema en bloques, elaborar cronogramas, elaborar informes, formular y evaluar alternativas de solución, de acuerdo a criterios de selección, preparar presentaciones en público, redactar claro, ordenado y preciso, sustentar una idea, trabajar en grupos, usar herramientas de cómputo, usar herramientas de diseño y simulación, usar lenguajes de descripción de hardware, suscitando hábito de estudio, participación, atención, iniciativa, responsabilidad y rigor, a través del estudio de los componentes de un sistema de cómputo.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		22
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 1 a la 16

1. Hennessy, John L. y Patterson, David A., Computer organization and design: the hardware,software 3th ed, Elsevier., 2005
2. William Stallings, Computer Organization and Architecture: Designing for Performance,7th ed., Pearson Education, 2006
3. Hennessy, John L. y Patterson, David A, Computer architecture : a quantitative approach,4ed, Morgan Kaufman Publishers, 2007
4. Tanenbaum Andrew, Structured computer organization 5th ed., Prentice-Hall, 2006
5. Comer, Douglas E, Essentials of Computer Architecture., Prentice-Hall, 2005
6. Culler,David E., Parallel Computer Architecture., Morgan Kaufman Publishers. , 1999
7. Duato,José., Interconnection networks: an engineering approach, Morgan Kaufman Publishers, 2003