Ficha de Unidade Curricular ‐ 1º Ciclo

Ficha de Unidade Curricular ‐ 1º Ciclo
Unidade Curricular / Curricular Unit Arquitetura de Computadores/Computer Architecture Ciclo de Estudos / Study Cycle 1º Ciclo/1st Cycle Nome do Docente Responsável Sérgio Pedro Mestre Ferreira Nome do Docente Adicional José Faisca e Alexandre Banha Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes) Entender o funcionamento dos computadores, de uma perspectiva microscópica até uma perspectiva macroscópica. Reconhecimento das potencialidades e limitações de um computador. Entendimento da forma como interagem os diversos elementos da estrutura/arquitectura de um computador. Learning outcomes of the curricular unit Understand how computers work, from a microscopic perspective to a macroscopic perspective. Recognition of the potential and limitations of a computer. Understanding of how they interact with the various elements of the structure / architecture of a computer. Conteúdos programáticos Aulas Teóricas Codificação binária e operações aritméticas.Circuitos digitais MSI: Portas Lógicas, registos,contadores, memórias,multiplexers e descodificadores.Simulação Arquitectura de um Microprocessador (CPU) genérico.Componentes básicos: ALU,Registos e Barramentos.Instruções e Micro­instruções Memórias de Programa e Dados.Fluxo de informação num CPU:Operações Fetch e Execution Estudo de um Microcontrolador comercial de baixo custo. Ambiente de desenvolvimento­programação, simulação e teste Componentes de um computador: CPU, memória e dispositivos de E/S.Memória cache e memória de massa. O processador Gráfico/Periféricos.Gestão de recursos.Sistemas Operativos Aulas Práticas Codificação e aritmética binária.Componentes digitais típicos Simulação de componentes básicos da arquit/ interna de um CPU genérico Projecto simples com um microcontrolador comercial económico Estudo da programação do CPU padrão – x86 Assembly x86: Entradas/Saídas;Manipulação de strings e ficheiros Syllabus Lectures Binary conversion and arithmetics.Digital Circuits MSI: Logic Gates, registers, counters, memories, multiplexers and dela.Simulation. Generic basic microprocessor architecture (CPU).Components: ALU, registers and Buses.Instructions and Micro­instructions. Data and program memories. Data information path in a CPU: Fetch Operations and Execution Study of a low cost commercial microcontroller. Development­programming environment, simulation and test. Computer devices: CPU, memory and I/O. Cache and mass memories. The graph processor / Peripherals.Resource management.Operating Systems. Practical classes Binary coding and arithmetics.Typical digital components. Basic internal components simulation of a generic CPU architecture. Simple project with a budget commercial microcontroller Standard CPU programming study ­ x86 x86 assembly: I/O, manipulation of strings and files Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular A utilização de sistemas informáticos no nosso dia­a­dia só é possível devido à existência de pessoal qualificado para os desenvolver e manter. A programação de computadores é uma actividade de alta tecnicidade que necessita conhecimentos de base sobre os fundamentos do funcionamento dos microprocessadores que são o coração dos computadores que fazem parte dos sistemas de informação complexos. A programação nativa Assembly é utilizada como forma de reforçar e consolidar a aprendizagem da arquitectura do computador, pois não é possível programar eficientemente sem ter conhecimento da estrutura e inter­relacionamento dos seus componentes internos. Demonstration of the syllabus coherence with the Curricular Unit's objectives The use of IT systems in our day­to­day is only possible due to the availability of skilled personnel to do the development and maintenance. The computer programming is a highly technical activity that requires basic knowledge about the microprocessor basics operation that is the heart of computers, an important part of complex information systems. The native Assembly programming is used as a way to strengthen and consolidate the learning of computer architecture, because it is not possible to program efficiently without having knowledge of the structure and interrelationship of its internal components. Metodologias de ensino (avaliação incluída) A disciplina é teórico­prática, havendo uma alternância entre métodos: Met. 1 ­ expositivos, Met. 2 ­ demonstrativos Met. 3 ­ participativos. Avaliação Continua: •
50% ­ 2 x Frequências •
50% ­ Avaliação em ambiente Laboratorial Avaliação da Época de Recurso: •
50% ­ Exame •
50% ­ Avaliação em ambiente Laboratorial Nota: Não é possível a aprovação na disciplina sem a aprovação na parte Laboratorial. Planned learning outcomes, teaching methods and assessment methods and criteria The course is theory and practice, with an alternation between methods: 1 ­ expositive, 2 ­ demonstrative 3 ­ participatory. Continuous assessment: •
50% ­ Two Frequency Tests •
50% ­ Laboratory Work Assessment Period of Appeal: •
50% ­ Exam •
50% ­ Laboratory Work Note: It’s not possible to be Approved without Laboratorial Approval Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular Metodologia expositiva Apresentação dos conceitos teóricos da arquitetura e da linguagem Assembly do microcontrolador e microprocessador evoluído Metodologia demonstrativa Programas e exemplos de aplicação em linguagem Assembly do microcontrolador e microprocessador estudados Metodologia participativa Simulação de componentes básicos de um microprocessador Resolução de exercícios nas linguagens nativas Assembly por parte dos alunos Projectos simples de desenvolvimento Demonstration of the teaching methodologies coherence with the curricular unit’s objectives Expositive methodology Presentation of the theoretical concepts of the architecture and assembly language Demonstrative methodology Programs and application examples in assembly language Participatory methodology Basic simulation of microprocessor components Solving exercises in assembly language by students Development projects by students Bibliografia Principal / Main Bibliography •
Microchip – PIC16F627A – [Em linha] •
INTEL – IA­32 Intel® Architecture Software Developer's Manual, Volume 1: Basic Architecture [Em linha]. Colorado Springs : INTEL, 2004. •
INTEL – IA­32 Intel® Architecture Software Developer's Manual, Volume 2A: Instruction Set Reference, A­M [Em linha]. Colorado Springs : INTEL, 2004. •
INTEL – IA­32 Intel® Architecture Software Developer's Manual, Volume 2B: Instruction Set Reference, N­Z [Em linha]. Colorado Springs : INTEL, 2004. •
INTEL – IA­32 Intel® Architecture Software Developer's Manual, Volume 2B: Instruction Set Reference, N­Z [Em linha]. Colorado Springs : INTEL, 2004. •
Tanenbaum, Andrew S. – "Structured Computer Organization", Prentice­Hall, 1990.System Programming Guide. Colorado Springs : INTEL, 2004. •
Tanenbaum, Andrew S. – "Structured Computer Organization", Prentice­Hall, 1990. •
Delgado, José; Ribeiro, Carlos ­ Arquitectura de Computadores, FCA, Lisboa, 2008.