En este curso se estudian los principios básicos de diseño y funcionamiento de un computador de propósito general. Se parte de su estructura básica (arquitectura de Von Neumann) y sus elementos principales (unidad central de proceso -CPU-, memoria, dispositivos de entrada/salida, para pasar a ver en detalle dichos componentes. A continuación es estudia en profundidad la estructura y función de la CPU: señales, ciclos de lectura y escritura, mapa del espacio de direcciones, ejecución de instrucciones. El curso se centra entonces en la programación de un microprocesador: modos de direccionamiento, repertorio de instrucciones, técnicas de programación. Por último se estudia el mecanismo de excepciones (incluyendo las interrupciones) y su relación con la entrada/salida y con los sistemas operativos.



Es conveniente haber cursado la asignatura Electrónica Digital para tener unos conocimientos mínimos del diseño de circuitos digitales con puertas lógicas, así como de lógica booleana.



En el ejercicio profesional de un ingeniero en electrónica se necesita entender cómo funciona un computador. Así mismo, en el caso de realizar diseños basados en microprocesadores, SoCs, PICs, etc, resulta útil tener conocimientos que permitan programar en lenguaje ensamblador o al menos ser capaces de comprender código escrito en lenguaje ensamblador.

Competencias proporcionadas: Comprensión de los principios básicos de funcionamiento de los computadores al nivel más profundo tanto en hardware como en software. Capacidad de diseñar un computador sencillo. Capacidad de programar y de comprender programas escritos lenguaje ensamblador. Ser consciente de lo que sucede realmente cuando se diseña y ejecuta un programa en un lenguaje de alto nivel. Comprensión de los mecanismos básicos de entrada/salida y gestión de eventos en tiempo real. Comprensión de cómo el núcleo de un sistema operativo puede gestionar los recursos del hardware de un computador.

1. FUNDAMENTOS.

Perspectiva histórica. Arquitectura de Von Neumann. Buses. Ciclos de lectura y escritura. Mapa de espacio de direcciones de la CPU.

2. DISPOSITIVOS DE MEMORIA.

Tipos de dispositivos de memoria. Estructura y método de acceso. Descodificación de direcciones. Mapeos de dispositivos en el espacio de direcciones de la CPU.

3. REPRESENTACIÓN DE DATOS.

Binario, octal, decimal y hexadecimal. Números enteros: representación sin signo y con signo, concepto de rebose. Números de coma flotante. Representación de caracteres.

4. EJECUCIÓN DE PROGRAMAS.

Codificación de instrucciones. Contador de programa. Fases de la ejecución. Buses y señales de la CPU. Operaciones de lectura y escritura.

5. MODOS DE DIRECCIONAMIENTO.

Concepto de modo de direccionamiento. Modos directos a registro. Modos indirectos a memoria a través de registros. Modos directos a memoria. Modos inmediatos. Modos implícitos.

6. INSTRUCCIONES.

Tipos de instrucciones. Movimiento de datos. Instrucciones aritméticas. Instrucciones lógicas. Desplazamientos y rotaciones. Control de programa. Control del sistema.

7. PROGRAMACIÓN EN LENGUAJE ENSAMBLADOR.

Lenguaje ensamblador y programa ensamblador. Pseudoinstrucciones. Implementación de estructuras de decisión. Implementación de estructuras iterativas. Subrutinas y paso de parámetros. Representación de estructuras de datos.

8. EXCEPCIONES.

Concepto de excepción y necesidad del mecanismo de excepciones. Estados de privilegio. Procesamiento de excepciones. Tabla de vectores. Tipos de excepciones. Interrupciones.

9. ENTRADA/SALIDA.

Dispositivos de entrada/salida. E/S paralelo y serie. E/S por programa (sondeo). E/S por interrupciones. E/S por DMA.

PRÁCTICAS EN SESIONES DE LABORATORIO.

En GA se resolverán ejercicios relacionados con el contenido de la asignatura.

En GO se realizarán cinco prácticas consistentes en la resolución de ejercicios de programación a bajo nivel de un computador y de uso de la interfaz hardware/software, implementando las soluciones en sistemas reales.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 75
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 25

La modificación propuesta se basa en una evaluación continua. La evaluación continua se llevará a cabo en 3 fases. En primer lugar, se realizará una prueba parcial a mitad del curso que supondrá un 40% de la nota final. Además, se realizará una prueba final cuyo valor supondrá otro 35% (en la fecha de la convocatoria oficial). Ambas pruebas serán escritas y estarán compuestas de cuestiones y ejercicios de carácter teórico-práctico. Por otra parte, se realizará un examen de prácticas que supondrá el 25% de la nota. La asistencia a las sesiones prácticas no es obligatoria pero el aprovechamiento de estas será esencial para aprobar el examen práctico que se realizará en las mismas condiciones que las mencionadas prácticas, por lo que es altamente recomendable la asistencia.



Los alumnos que renuncien a la evaluación continua realizarán una prueba teórico-práctica (en la fecha de la convocatoria oficial) que supondrá un 75% de la nota. Además, se les convocará al examen de prácticas (25%) en la misma fecha que el resto de los alumnos.

Aquellos/as estudiantes que renuncien a la evaluación continua y deseen seguir la vía de EVALUACIÓN FINAL deberán presentar al profesor/a por escrito su renuncia a la evaluación continua antes de la semana 10 del cuatrimestre.

Prueba escrita similar a la de la convocatoria ordinaria (con un peso del 75%), más una prueba asociada a las prácticas de laboratorio (25%). Los estudiantes que lo deseen podrán conservar la nota resultante de la evaluación de las prácticas si es que se presentaron al examen de prácticas en la convocatoria ordinaria. En caso contrario deberán comunicárselo al profesor al menos dos semanas antes de la fecha oficial de la convocatoria extraordinaria.

Bibliografía básica

* Computadores y microprocesadores. A.C. Downton. Addison-Wesley, 1993

* Fundamentos de los computadores. P. de Miguel Anasagasti. Paraninfo, 2007.

* El µP Motorola 68000. José María Alcaide (disponible en eGela).

* The 68000 Microprocessor. James L. Antonakos. Prentice-Hall, 2003.

* Manuales de referencia del µp 68000 y del sistema entrenador 68Fil (que se emplea en las prácticas).

Direcciones web

En el curso correspondiente en eGela se proporcionan enlaces a recursos de interés en Internet.