Versión imprimible Curso Académico
Arquitectura de Computadores
Curso 2017/18
1. Datos Descriptivos de la Asignatura
ASIGNATURA: Arquitectura de Computadores CÓDIGO: 139263222
- Centro: Escuela Superior de Ingeniería y Tecnología
- Titulación: Grado en Ingeniería Informática
- Plan de Estudios: 2010 (publicado en 21-03-2011)
- Rama de conocimiento: Ingeniería y Arquitectura
- Itinerario/Intensificación: Ingeniería de Computadores
- Departamento/s: - Área/s de conocimiento:
  • Arquitectura y Tecnología de Computadores
  • Ingeniería de Sistemas y Automática
- Curso: 3
- Carácter: Obligatoria
- Duración: Cuatrimestral
- Créditos ECTS: 6.0
- Horario: http://www.ull.es/view/centros/etsii/Tercero_5/es
- Dirección web de la asignatura: http://www.campusvirtual.ull.es
- Idioma: Español e Inglés


2. Requisitos para cursar la asignatura
No existen requisitos para cursar la asignatura


3. Profesorado que imparte la asignatura
Profesor/a Coordinador/a: LORENZO MORENO RUIZ
- Grupo: 32C1, 32P1, 32L1
- Departamento: Ingeniería Informática y de Sistemas
- Área de conocimiento: Ingeniería de Sistemas y Automática
- Lugar Tutoría: despacho 5ª planta edificio Física y Matemáticas
- Horario Tutoría: Lunes y martes de 12:30 a 15:30
- Teléfono (despacho/tutoría): 922318267
- Correo electrónico: lmoreno@ull.es
- Dirección web docente: http://www.campusvirtual.ull.es
Profesor/a: IVAN CASTILLA RODRIGUEZ
- Grupo: 32C1, 32P1, 32L1
- Departamento: Ingeniería Informática y de Sistemas
- Área de conocimiento: Arquitectura y Tecnología de Computadores
- Lugar Tutoría: Despacho primera planta. Edificio Garoé
- Horario Tutoría: 1er Semestre: Presenciales lunes de 13:00 a 15:00; martes de 11:00 a 13:00; Virtuales jueves de 11:00 a 13:00 (Hangout con el email del profesor). 2º Semestre: Presenciales lunes de 11:00 a 14:00 y martes de 12:30 a 13:30. Virtuales martes de 13:30 a 15:30 (Hangout con el email del profesor). Incidencias: https://sites.google.com/a/ull.edu.es/icasrod/home/incidencias-tutorias
- Teléfono (despacho/tutoría): 922316502 (ext. 6989)
- Correo electrónico: icasrod@ull.es
- Dirección web docente: http://www.campusvirtual.ull.es


4. Contextualización de la asignatura en el plan de estudio
- Bloque formativo al que pertenece la asignatura: Itinerario 2: Ingeniería de Computadores
- Perfil profesional: Ingeniero Técnico en Informática


5. Competencias
Competencias Generales
[CG4] Capacidad para definir, evaluar y seleccionar plataformas hardware y software para el desarrollo y la ejecución de sistemas, servicios y aplicaciones informáticas, de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el apartado 5 de este anexo.
[CG6] Capacidad para concebir y desarrollar sistemas o arquitecturas informáticas centralizadas o distribuidas integrando hardware, software y redes de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el apartado 5 de este anexo.
Módulo Arquitectura y Tecnología de Computadores
[E7] Medir, analizar y comparar el rendimiento de arquitecturas de computadores.
[E8] Analizar y evaluar modelos, algoritmos, sistemas y protocolos en los ámbitos de la arquitectura de computadores.
[E9] Formular, diseñar y desarrollar productos tecnológicos en los ámbitos de la arquitectura de computadores.
[E10] Conocer, comprender y comprar los mecanismos de aumento de prestaciones en arquitectura de computadores: segmentación, paralelismo a nivel de instrucción (ILP), paralelismo a nivel de hilo (TLP)…
[E11] Construir, diseñar y analizar sistemas de memoria avanzados en un computador.
[E12] Comprender el funcionamiento de los dispositivos de almacenamiento secundario.
[E13] Construir, diseñar y analizar las redes de interconexión entre procesadores.
[E14] Conocer arquitecturas de uso específico: DSPs, GPUs, vectoriales…
[E15] Comprender y saber desarrollar para una arquitectura actual.
Tecnología Específica / Itinerario: Ingeniería de Computadores
[C31] Capacidad de diseñar y construir sistemas digitales, incluyendo computadores, sistemas basados en microprocesador y sistemas de comunicaciones.
[C32] Capacidad de desarrollar procesadores específicos y sistemas empotrados, así como desarrollar y optimizar el software de dichos sistemas.
[C33] Capacidad de analizar y evaluar arquitecturas de computadores, incluyendo plataformas paralelas y distribuidas, así como desarrollar y optimizar software de para las mismas.
[C37] Capacidad para analizar, evaluar, seleccionar y configurar plataformas hardware para el desarrollo y ejecución de aplicaciones y servicios informáticos.
Transversales
[T1] Capacidad de actuar autónomamente.
[T2] Tener iniciativa y ser resolutivo.
[T3] Tener iniciativa para aportar y/o evaluar soluciones alternativas o novedosas a los problemas, demostrando flexibilidad y profesionalidad a la hora de considerar distintos criterios de evaluación.
[T7] Capacidad de comunicación efectiva (en expresión y comprensión) oral y escrita, con especial énfasis en la redacción de documentación técnica.
[T9] Capacidad para argumentar y justificar lógicamente las decisiones tomadas y las opiniones.
[T10] Capacidad de integrarse rápidamente y trabajar eficientemente en equipos unidisciplinares y de colaborar en un entorno multidisciplinar.
[T12] Capacidad de relación interpersonal.
[T13] Capacidad para encontrar, relacionar y estructurar información proveniente de diversas fuentes y de integrar ideas y conocimientos.
[T14] Poseer las habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores o mejorar su formación con un cierto grado de autonomía.
[T15] Capacidad de tomar decisiones basadas en criterios objetivos (datos experimentales, científicos o de simulación disponibles).
[T16] Capacidad de planificación y organización del trabajo personal.
[T19] Capacidad de adaptación a los cambios organizativos o tecnológicos.
[T20] Capacidad de trabajar en situaciones de falta de información y/o con restricciones temporales y/o de recursos.
[T22] Capacidad para resolver problemas dentro de su área de estudio.
[T23] Capacidad de abstracción: capacidad de crear y utilizar modelos que reflejen situaciones reales.
[T25] Capacidad de análisis, síntesis y evaluación.


6. Contenidos de la asignatura
Contenidos teóricos y prácticos de la asignatura
Profesor/a: Lorenzo Moreno Ruiz
Temas:
Introducción a la Arquitectura de Computadores.
Breve reseña histórica.
La arquitectura y la tecnología de computadores. Clasificaciones.
Los objetivos del arquitecto: coste, consumo, rendimiento.
Medición del rendimiento de un computador.
Benchmarking
Diferentes medidas de rendimiento: MIPS, Mflops,...
La fórmula fundamental del rendimiento de un computador.
Aceleración (Speed-up) y la Ley de Amdahl.
Principio de localidad.
Repertorio de Instrucciones: Tipos
Jerarquías de memoria.
Revisión de los fundamentos de las jerarquías de memoria.
Medición del rendimiento de las cachés.
Técnicas de mejora de rendimiento de cachés.
El papel del almacenamiento secundario.
Técnicas de mejora del almacenamiento secundario.
Técnicas de aumento de las prestaciones.
Los riesgos estructurales, de datos y de control.
Niveles de paralelismo.
La segmentación.

Profesor/a: Iván Castilla Rodríguez
Temas:
Introducción al paralelismo a nivel de instrucción.
Procesadores Vectoriales
Paralelismo a nivel de instrucción: el enfoque dinámico.
La ejecución fuera de orden.
Emisión múltiple de instrucciones.
Técnicas de mejora del rendimiento de los saltos.
Problemas con la memoria y técnicas para resolverlos.
La ejecución especulativa.
Paralelismo a nivel de instrucción: el enfoque estático.
Fundamentos de las máquinas VLIW.
Técnicas de compilación.
La evolución de VLIW: EPIC. El apoyo del hardware para mejorar en rendimiento.
Actividades a desarrollar en otro idioma
Parte de la bibliografía estará en inglés y algunas partes relativas a los informes que deben entregar por escrito deberán estar en inglés. En cuanto a las transparencias elaboradas para las exposiciones orales deberán estar también en inglés.


7. Metodología y volumen de trabajo del estudiante
Descripción
La metodología a seguir está basada en la clase presencial, la realización de pruebas de autoevaluación y evaluación colaborativa se realizará on-line a través de una herramienta llamada SIENASOCIAL. Después de cada bloque de temas (Bloque 1: Fundamentos de Diseño y Repertorio de Instrucciones, Bloque 2: Procesadores Superescalares y Vectoriales, Bloque 3: Jerarquía de memoria y Bloque 4: Procesadores ILP) habrá una tutoría académica presencial realizada en grupos de 2 ó 3 alumnos y unas exposiciones en público sobre trabajos realizados individualmente, en intragrupos e intergrupos. Las prácticas serán realizadas con los simuladores (MNEME y SIMDE) en las salas de ordenadores del centro.
……………………………


Actividades formativas en créditos ECTS, su metodología de enseñanza-aprendizaje y su relación con las competencias que debe adquirir el estudiante
Actividades formativas Horas presenciales Horas de trabajo autónomo Total Horas Relación con competencias
Clases teóricas  18.00      18  [T9], [T14], [T15], [T22], [T23], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio)  25.00      25  [T2], [T15], [T20], [T22], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]
Realización de seminarios u otras actividades complementarias  5.00   10.00   15  [CG4], [CG6], [T14], [T19], [T22], [T23], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]
Realización de trabajos (individual/grupal)     45.00   45  [T1], [T2], [T3], [T7], [T9], [T13], [T15], [T16], [T20], [T22], [T25], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]
Estudio/preparación clases teóricas     10.00   10  [T1], [T13], [T14], [T15], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33]
Realización de exámenes  3.00      3  [CG4], [CG6], [T9], [T10], [T22], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]
Asistencia a tutorías  6.00      6  [CG4], [CG6], [T10], [T12], [T13], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]
Estudio autónomo individual o en grupo     25.00   25  [E15]
Exposición oral por parte del alumno  3.00      3  [T7], [T9], [T25]
Total horas  60   90   150 
Total ECTS  6 


8. Bibliografía / Recursos
Bibliografía básica
-D.A. Patterson, J.L. Hennessy "Computer Architecture. A Quantitative Approach" Fourth & Fifth Editions. Morgan
Kaufmann. 2007, 2011.
-D.A. Patterson, J.L. Hennessy "Estructura y Diseño de Computadores. Interficie circuitería/programación ". Editorial
Reverté, S.A. 2000.
-D. Sima, T.Fountain, P.Kacsuck "Advanced Computer Architecture". Addisson Wesley. 1997.
-J. Ortega, M. Anguita, A. Prieto " Arquitectura de Computadores". Thomson-Paraninfo. 2005
-J.P. Shen, M.H. Lipasti " Arquitectura de Computadores". Mc Graw Hill 2005.
Bibliografía complementaria
-F. Alesanco "SIMJE: Simulador Didáctico de Jerarquías de Memoria". Proyecto Fin de Carrera E.T.S. Ingeniería
Informática. Universidad de La Laguna. Diciembre 2004. (ftp.etsii.ull.es)
Edited by J. Flich, D. Bertozzi “Designing Network on-chip Architectures in the Nanoescale Era”Chapman &
Hall/CRC 2011.
-J. Duato, S. Yalamanchili , L.Ni "Interconection Networks". IEEE Computer Society 1997
-D.E. Culler, J.Pal Singh, A.Gupta "Parallel Computer Architecture". Morgan Kaufmann. 1999.
-LORENZO MORENO RUIZ; CARINA GONZÁLEZ; EVELIO J. GONZÁLEZ;
BEATRICE POPESCU; CLAUDIA O. L. GROENWALD. ”Teaching Computer Architecture using a Collaborative
Approach: The SIENA Tool, Tutorial Sessions and Problem Solving”. International Journal of Engineering
Education.29 - 2,pp. 510 - 519.TEMPUS Publications.,20/03/2013
-Lorenzo Moreno; Evelio J. González; Beatrice Popescu; Jonay Toledo; Jesús Torres; Carina González. ”MNEME:A
Memory Hierarchy Simulator for an Engineering Computer Architecture Course”. Computer Applications in
Engineering Education.19 - 2,pp. 358 - 364.Wiley,2011.
-Scott McFarling " Combining Branch Predictors" Western Reserach Laboratory. 1993
- Sanjay Jeram Patel "Trace cache design for Wide- Issue Sperscalar Processors" 1999
-Iván Castilla Rodríguez " Un Simulador para el Apoyo Docente en la Enseñanza de las Arquitecturas ILP con Planificación Estática". Proyecto Fin de carrera. Junio 2004.
- Numerosas píldoras multimedia grabadas en YouTube sobre Jerarquía de Memoria y SIENA
Otros recursos
-Prácticas sobre el simulador de Jerarquía de Memoria MNEME (voluntaria)
-Herramienta para la construcción de mapas conceptuales Compendium (Open University)
-Prácticas de simulación sobre el Simulador de Procesadores con Planificación Dinámica y Estática SIMDE
Los alumnos disponen de la herramienta SIENASOCIAL (Sistema Integrado de Enseñanza Aprendizaje) http://sienasocial.ull.es para el autoaprendizaje y la autoevaluación, realizándose esta última a través de un test adaptativo basado en redes bayesianas.
Se han incorporado a la herramienta nuevas posibilidades “sociales” que incluyen el trabajo colaborativo on-line para trabajar en grupo, quedando registrados en la base de datos los mensajes elaborados por los componentes del grupo cuando están realizando los tests, contestando a las preguntas emitidas por los tests, lo que nos permite disponer de información objetiva sobre el conocimiento de los alumnos, información que nos permite evaluar los conocimientos del alumno.
Tanto los simuladores MNEME, SIMDE y la herramienta Compendium están instalados en las salas del centro de cálculo de la ESIT. Informática




9. Sistema de evaluación y calificación
Descripción
Los alumnos serán evaluados a través de pruebas objetivas obtenidas a través de la información dada por la herramienta SIENA SOCIAL, los contenidos de los foros elaborados en Moodle para la resolución de problemas, así como los controles periódicos de las tutorias académicas- formativas. Mediante estas Tutorías académicas en grupos de 2 ó 3 alumnos, vamos observando los avances en los conocimientos de cada uno de los temas de la asignatura
En los trabajos: Trabajos individuales y colaborativos, incluyendo presentación oral e informe.
En todas las convocatorias, los alumnos que no hayan realizado la evaluación continua tendrán que realizar una prueba objetiva, de aquella parte que no haya sido evaluada, o no haya sido superada, es decir, si ha seguido la evaluación continua pero no superó alguna de las tutorías académicas tendrá que ser evaluado de nuevo.
En cuanto a las pruebas basadas en Resolución de problemas y evaluación de los tests en SIENA Socia, si no fueron superadas tendrán que volver a ser realizadas.
En el caso que el alumno no haya seguido el curso y que sin embargo quiera examinarse, tendrá que hacer una prueba de toda la asignatura, realizar un problema en el simulador, así como los tests de cada uno de los temas de la asignatura.



Estrategia Evaluativa
TIPO DE PRUEBA COMPETENCIAS CRITERIOS PONDERACIÓN
Pruebas objetivas  [CG4], [CG6], [T9], [T10], [T12], [T13], [T14], [T15], [T16], [T19], [T20], [T22], [T23], [T25], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]   Evaluación continua a través de tutorias académicas formativas y/o prácticas de laboratorio realizadas cada 2 temas   35% 
Pruebas de respuesta corta  [T1], [T2], [T9], [T10], [T12], [T13], [T15], [T22], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]   Se evalúan los tests realizados en SIENA SOCIAL de forma colaborativa en grupos de 2 ó 3 alumnos y los mensajes que los miembros del grupo se envían entre ellos para responder a las preguntas   5% 
Trabajos y proyectos  [T9], [T10], [T12], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]   Capacidad para aplicar lo estudiado a casos prácticos
Capacidad para exponer en público
Capacidad de síntesis tanto oral como escrito
Capacidad de integrarse en equipos 
 15% 
Pruebas de ejecuciones de tareas reales y/o simuladas  [CG4], [CG6], [T1], [T2], [T3], [T7], [T9], [T10], [T12], [T13], [T14], [T15], [T16], [T19], [T20], [T22], [T23], [E7], [E8], [E9], [E10], [E11], [E12], [E13], [E14], [E15], [C31], [C32], [C33], [C37]   Resolución de problemas a través del simulador SIMDE, de forma individual, intergrupal e intragrupal   25% 
Asistencia regular y participación activa en todas las actividades de la asignatura  [T9], [T12], [T16]   Seguimiento al día de la asignatura   20% 


10. Resultados de Aprendizaje
 -Conocer en profundidad el concepto de Jerarquía de memoria y las diferentes alternativas que se han generado en los diferentes diseños comerciales en cuanto a implementaciones de la tabla de páginas y sus recorridos, TLB, tipos de caches, memoria secundaria, ...
-Conocer en profundidad las implementaciones ILP, para que en el siguiente curso puedan comprender las implementaciones TLP (Thread Level Parallelism), y los sistemas multinúcleo.
-Comprender las dificultades que entraña el gran consumo de energía de los procesadores actuales y conozcan las técnicas que existan para reducir el consumo de los mismos.
 


11. Cronograma / calendario de la asignatura
Descripción
 Las horas de Tutorías Académico-Formativas presenciales se hacen hacia el final de cada bloque de temas. Las prácticas se han procurado poner en el centro del cuatrimestre, para tener ya impartido parte del programa antes de las mismas, y la resolución de problemas con SIMDE hacia el final del curso, dejando margen suficiente para la elaboración del informe. El resultado es una distribución bastante uniforme de la carga de trabajo del alumno a lo largo del curso.  


Segundo Cuatrimestre
SEMANA Temas Actividades de
enseñanza aprendizaje
Horas
de trabajo
presencial
Horas
de trabajo
autónomo
Total
Semana 1:  Introducción a la Arquitectura de Computadores.
Medición del rendimiento de un computador 
 Estudio teórico/problemas
Realización de test en SIENA SOCIAL 
 4.00   7.00   11 
Semana 2:  Repertorio de Instrucciones   Estudio teórico/problemas
Realización de test en SIENA SOCIAL
Realización de tutoría académica 
 4.00   8.00   12 
Semana 3:  Jerarquías de
memoria 
 Estudio en las Pildoras Multimedia y problemas sobre memoria virtual, memoria secundaria y memoria caché   3.00   4.00   7 
Semana 4:  Jerarquías de
memoria 
 Estudio en las Pildoras Multimedia y Realización
de prácticas con el simulador MNEME 
 3.00   4.00   7 
Semana 5:  Jerarquías de
memoria 
 Estudio en las Pildoras Multimedia y Realización de test en SIENA y SIENA SOCIAL.
Resolución de problemas en MNEME
Tutoría académica de evaluación en grupo 
 4.00   4.00   8 
Semana 6:  Técnicas de
aumento de prestaciones 
 Estudio teórico/problemas sobre segmentación y procesamiento vectorial   4.00   5.00   9 
Semana 7:  Técnicas de
aumento de prestaciones 
 Continuación teoría/problemas segmentación y procesamiento vectorial
Realización de test en SIENA SOCIAL 
 4.00   5.00   9 
Semana 8:  Técnicas de
aumento de prestaciones 
 Problemas
Tutoría académica de evaluación en grupo 
 4.00   5.00   9 
Semana 9:  Paralelismo a
nivel de
instrucción. Enfoque dinámico 
 Estudio teórico/problemas sobre procesadores
superescalares 
 4.00   6.00   10 
Semana 10:  Paralelismo a nivel de
instrucción.
Enfoque dinámico 
 Continuación teoría/problemas.
Realización de test en SIENA SOCIAL.
Realización de prácticas sobre el Simulador SIMDE (superescalar) 
 6.00   9.00   15 
Semana 11:  Paralelismo a nivel de
instrucción.
Enfoque dinámico 
 Estudio teórico/problemas del procesador VLIW/EPIC   4.00   5.00   9 
Semana 12:  Paralelismo a nivel de
instrucción.
Enfoque dinámico 
 Continuación teoría/problemas Realización de test en SIENA SOCIAL. Realización de prácticas sobre el Simulador SIMDE (VLIW)   6.00   9.00   15 
Semana 13:  Paralelismo a nivel de
instrucción.
Enfoque dinámico 
 Resolución de problemas sobre SIMDE superescalar   0.00   4.50   4.5 
Semana 14:  Resol. problemas   Resolución de problemas sobre SIMDE (VLIW)+superescalar   0.00   4.50   4.5 
Semana 15:  Resol. problemas   Tutoria académica de evaluación en grupo   2.50   2.50   5 
Semanas 16 a 18:  Evaluación   Exposiciones orales sobre resolución de
Problemas con el simulador MNEME.
Exposiciones orales con SIMDE
Estas pruebas forman parte del examen final y no son de docencia. Es un trabajo presencial que se realiza en presencia de todos los alumnos 
 7.50   7.50   15 
Total horas 60 90 150

Fecha de última modificación: 27-07-2017
Fecha de aprobación: 27-07-2017