arquitectura de computadoras - fceat...
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DATOS DE IDENTIFICACIÓN
Asignatura
Arquitectura de Computadoras
Propósito del
curso:
El alumno será capaz de reconocer y analizar los componentes de un sistema de cómputo, su organización, diseño y funcionamiento para ser utilizada en aplicaciones
específicas, como también obtendrá los elementos teóricos para realizar una
comparativa de las tecnologías modernas.
Clave:
Horas y créditos:
Teóricas: 60 Prácticas:20 Estudio Independiente: 30
Total de horas: 110 Créditos: 8
Tipo de curso: Teórico: Teórico-práctico: X Práctico:
Competencias del
perfil de egreso a
la que aporta
Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las tecnologías futuras.
Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una
organización para que sus procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora.
Aprender las filosofías de diseño de las computadoras y tenga la formación de base que les permita entender las tecnologías futuras.
Responsables de
elaborar y/o
actualizar el
programa:
Dra. Paulina Saiz Aguilar
M.C. Alejo Gerardo Sánchez
M.C. María Alicia López Valenzuela
M.C. Eugenio Inzunza Aldana
M.C. Cynthia Beatriz Pérez Castro
L.S.C. María Higinia Germán Medina
L.S.C. Jesús Ramón Quintero López
L.S.C. Carlos Alberto López Iribe
L.S.C. Adrián Torres Sánchez
L.S.C. Cristina González Armenta
L.S.C. Efraín Burgos Campos
L.S.C. Cesáreo Antonio Leal Andrade
L.I. Jorge Luis Franco López
L.C.C. Ahidé Atondo Sánchez Fecha de: Elaboración: 24 de Mayo de 2013 Actualización:
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA FACULTAD DE ADMINISTRACIÓN AGROPECUARIA
Y DESARROLLO RURAL (FAADER)
LIC. EN INFORMÁTICA
2
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
CONTENIDO TEMÁTICO
Unidad Temas Tiempo
I. Introducción a los sistemas
de cómputo
Fundamentos de los sistemas de cómputo (3 h)
• Terminología y conceptos sobre los sistemas de
cómputo: hardware, software, firmware.
• La computadora como máquina multinivel o
multicapa.
• Conceptos sobre: sistemas operativos, lenguajes,
traductores o compiladores, intérpretes, programa,
máquina virtual.
Perspectiva histórica del desarrollo de las
computadoras (4 h)
Evolución de la computadora: generaciones de las computadoras
Computadoras de propósito especial o de uso general.
Computadoras de programa almacenado:
computadora de Von Neumann
La computadora electrónica digital moderna
Clasificación de las computadoras (3 h)
Por el flujo de datos e instrucciones (taxonomía de Flynn)
Medidas y parámetros del desempeño de una computadora
Por su desempeño y aplicaciones:
supercomputadora, macrocomputadora,
minicomputadora, microcomputadora,…)
Por la arquitectura del procesador: CISC, RISC, VLIW, 32 bits, 64 bits,…
Tipos de microcomputadoras o computadoras personales
Características generales de las computadoras
personales
Sistema básico de una computadora electrónica
digital moderna (5 h)
Diagrama a bloques de una computadora
La CPU, memoria principal y los canales de comunicación
Interfaces y dispositivos periféricos
15 horas
3
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
II. El Microprocesador
Tipos de procesadores y especificaciones (10 h)
La historia y evolución de los microprocesadores
Familias y tipos de microprocesadores
Nombres de los procesadores
Arquitectura y organización básica de la CPU: unidades funcionales y conjunto de instrucciones
Especificaciones de los microprocesadores
Características de los microprocesadores
modernos
Procesos de manufactura
Sockets y slots para procesadores
Voltajes de operación de los microprocesadores
El coprocesador matemático (2 h)
La unidad de punto flotante (FPU)
Formato de datos para la FPU
La arquitectura del x87: interfaz con la CPU y su
conjunto de instrucciones.
Las tarjeta principal y sus buses (5 h)
Los factores de forma de la tarjeta madre/principal
Los sockets/slots del procesador
Chipsets
SuperI/O chips
Conectores de la tarjeta madre
Tipos de buses de I/O
Criterios de selección de la tarjeta madre
El BIOS (3 h)
Fundamentos del BIOS
ROM BIOS de la tarjeta madre
Especificaciones del SETUP del CMOS
BIOS Plug & Play
20 horas
4
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
III. La Memoria
Memoria principal (10 h)
Clasificación de las memorias: principal y secundaria
La memoria principal: tipos de RAM y
rendimiento
Módulos de memoria: características y tamaño, velocidad y bancos de memoria
Paridad y memorias ECC.
Actualización de la memoria RAM.
Memoria secundaria (10 h)
La interfaz ATA: PATA/IDE y SATA
Principios del almacenamiento magnético
Los discos duros: factores de forma, componentes y características de un HDD
Almacenamiento removible: dispositivos de
memoria flash y ópticos
20 horas
IV. Interfaces de E/S y
Periféricos.
Interfaces externas de E/S (6 h)
Introducción a los puertos de E/S
Puertos seriales y paralelos
Los puertos USB y eSATA
Los dispositivos de entrada externos: teclado,
ratón, etc.
Interfaces de audio, video y LAN (9 h)
Adaptadores de video y monitores/pantallas
Adaptadores de audio
Adaptadores de red local: cableada e inalámbrica
15 horas
V. Computadoras avanzadas y
dispositivos inteligentes
Computadoras avanzadas y paralelismo (5 h)
Cómputo paralelo, paralelismo y sistemas de alto
desempeño
Multiprocesadores, supercomputadoras y clusters de PCs
Dispositivos inteligentes (5 h)
Tipos de dispositivos inteligentes y sus características
Tabletas
Smart Phones
10 horas
BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA
1. Murdocca, Miles. Principios de arquitectura de computadoras 1ra ed. Pearson, Educacion, 2002.
2. Martinez Durá, Rafael J. Estructura de Computadores y periféricos. Afaomega. 2001
3. Tocci, Ronald J. Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones 8va ed. Pearson. 2003
4. Balabanian, Norman. Principios de Diseño Logico Digital. Editorial Cepsa. 2002
5. Sanchís, Enrique. Sistemas Electrónicos Digitales: fundamentos y diseño de Aplicaciones. Editorial
Universitat de Valencia. 2002.
6. Alcalde, Eduardo y Jesús García Tomás, Introducción a la teleinformática, McGraw-Hill, España,
5
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
1993.
7. Alcalde, Eduardo, F. Ormachea y J. Portillo, Arquitectura de ordenadores, McGraw-Hill, España,
1991.
8. Beekman, George, Computación & informática hoy. Una mirada a la tecnología del mañana, Addison
Wesley, México, 1995.
9. Downton, A.C., Computadores y microprocesadores, Addison Wesley, México, 1993.
10. Hennesy, Patterson, Arquitectura de Computadoras, McGraw-Hill, 1993.
11. McCalla, T.R., Lógica digital y diseño de computadoras, Limusa, México, 1994.
12. Patterson, David y John Hayes, Organización y diseño de computadores, McGraw-Hill, México,
1995.
13. Tanenbaum, Andrew, Organización de computadoras, 3a edición, Prentice Hall, México, 1990.
14. Tokheim, Roger, Fundamentos de los microprocesadores, 2a edición, McGraw-Hill, Serie Schaum,
México, 1991. PERFIL DEL PROFESOR
Grado mínimo de Licenciatura en Informática o carreras afines.
Experiencia docente en nivel superior.
Dominio de modelo basado en competencias.
INSTRUMENTOS Y MEDIOS DIDÁCTICOS
- Aula con videoproyector
- Biblioteca
- Computadora con acceso a internet
6
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
I. Introducción a los sistemas de cómputo Horas
15
Objetivo de la unidad
Al finalizar la unidad el alumno será capaz de identificar conceptos básicos de los sistemas de cómputo para
diferenciar sus arquitecturas.
Competencias a
desarrollar
Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las
tecnologías futuras.
Sab
eres
esp
ecíf
icos
a d
esa
rroll
ar
Conceptuales
Reconoce la importancia de las computadoras en nuestro entorno
Identifica elementos internos y externos así como el funcionamiento de un computador
Procedimentales
Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica los elementos básicos que componen una computadora.
Ilustra la estructura interna y externa de un computador y sus principios de funcionamiento.
Actitudinales
Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros
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PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD I C
on
ten
idos
Tem
áti
cos
Fundamentos de los sistemas de cómputo (3 h)
• Terminología y conceptos sobre los sistemas de cómputo: hardware, software, firmware.
• La computadora como máquina multinivel o multicapa.
• Conceptos sobre: sistemas operativos, lenguajes, traductores o compiladores, intérpretes, programa, máquina virtual.
Perspectiva histórica del desarrollo de las computadoras (4 h)
Evolución de la computadora: generaciones de las computadoras
Computadoras de propósito especial o de uso general.
Computadoras de programa almacenado: computadora de Von Neumann
La computadora electrónica digital moderna
Clasificación de las computadoras (3 h)
Por el flujo de datos e instrucciones (taxonomía de Flynn)
Medidas y parámetros del desempeño de una computadora
Por su desempeño y aplicaciones: supercomputadora, macrocomputadora, minicomputadora, microcomputadora,…)
Por la arquitectura del procesador: CISC, RISC, VLIW, 32 bits, 64 bits,…
Tipos de microcomputadoras o computadoras personales
Características generales de las computadoras personales
Sistema básico de una computadora electrónica digital moderna (5 h)
Diagrama a bloques de una computadora
La CPU, memoria principal y los canales de comunicación
Interfaces y dispositivos periféricos
Secu
en
cia
did
ácti
ca
Actividades de Aprendizaje Productos de Aprendizaje Instrumentos de evaluación
El profesor hace el encuadre del curso dando a conocer al estudiante el programa, los criterios
de evaluación y las rúbricas del producto
integrador de cada unidad de aprendizaje.
El profesor inicia el curso lanzando una pregunta generadora donde se discuten los
conocimientos previos del estudiante en
cuanto a los elementos básicos de un sistema
de cómputo.
El alumno realiza una búsqueda bibliográfica
Carta compromiso de las reglas del curso
Discusión grupal
Cuadro de doble entrada
Guía de observación
Lista de cotejo
8
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
sobre los conceptos básicos relevantes sobre la
arquitectura de una computadora.
Producto Integrador Cuadro comparativo sobre las diferentes tecnologías que componen una
computadora
Instrumento de evaluación Rúbrica para evaluar el cuadro comparativo (ver Anexo 1)
9
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
II. El Microprocesador Horas
20
Objetivo de la unidad
Al finalizar la unidad el alumno será capaz de identificar la arquitectura de los distintos tipos de
procesadores, así como los periféricos que lo rodean, para proponer el procesador óptimo para la
organización.
Competencias a
desarrollar
Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las tecnologías futuras.
Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus
procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora.
Sab
eres
esp
ecíf
icos
a d
esa
rroll
ar
Conceptuales
Reconoce arquitectura y funcionamiento del procesador.
Identifica diferencia entre distintos tipos de procesadores
Procedimentales
Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica la arquitectura física y lógica del procesador.
Analiza los diferentes tipos de procesadores.
Reconoce los periféricos del procesador.
Actitudinales
Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros.
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PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD II C
on
ten
idos
Tem
áti
cos
Tipos de procesadores y especificaciones (10 h)
La historia y evolución de los microprocesadores
Familias y tipos de microprocesadores
Nombres de los procesadores
Arquitectura y organización básica de la CPU: unidades funcionales y conjunto de instrucciones
Especificaciones de los microprocesadores
Características de los microprocesadores modernos
Procesos de manufactura
Sockets y slots para procesadores
Voltajes de operación de los microprocesadores
El coprocesador matemático (2 h)
La unidad de punto flotante (FPU)
Formato de datos para la FPU
La arquitectura del x87: interfaz con la CPU y su conjunto de instrucciones.
Las tarjeta principal y sus buses (5 h)
Los factores de forma de la tarjeta madre/principal
Los sockets/slots del procesador
Chipsets
SuperI/O chips
Conectores de la tarjeta madre
Tipos de buses de I/O
Criterios de selección de la tarjeta madre
El BIOS (3 h)
Fundamentos del BIOS
ROM BIOS de la tarjeta madre
Especificaciones del SETUP del CMOS
BIOS Plug & Play
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PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
Secu
en
cia
did
ácti
ca
Actividades de Aprendizaje Productos de Aprendizaje Instrumentos de evaluación
El profesor inicia la unidad haciendo un recuento de los conocimientos de la
unidad anterior.
El alumno realiza una búsqueda
bibliográfica sobre los conceptos
básicos de la unidad.
El alumno identifica las actividades de la organización y el tipo de procesador
que utiliza el equipo de cómputo de la
misma.
Preguntas dirigidas
Resumen escrito
Examen escrito
Investigación de campo
Guía de observación
Rúbrica
Examen
Producto Integrador Propuesta escrita sobre el procesador que se adapte a las necesidades de la
organización.
Instrumento de evaluación Rúbrica para evaluar el escrito.
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PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
III. La Memoria Horas
20
Objetivo de la unidad
Al finalizar la unidad el alumno identificara la función y los diferentes tipos de memoria utilizadas por una
computadora, para proponer la memoria óptima a utilizar en una organización.
Competencias a
desarrollar
Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las
tecnologías futuras.
Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus
procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora.
Sab
eres
esp
ecíf
icos
a d
esa
rroll
ar
Conceptuales
Reconoce tipos y funcionamiento de la memoria.
Identifica diferencia entre distintos tipos de memoria.
Procedimentales
Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica la memoria de una computadora.
Analiza los diferentes tipos de memorias.
Actitudinales
Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros.
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PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD III
Con
ten
idos
Tem
áti
cos
Memoria principal (10 h)
Clasificación de las memorias: principal y secundaria
La memoria principal: tipos de RAM y rendimiento
Módulos de memoria: características y tamaño, velocidad y bancos de memoria
Paridad y memorias ECC.
Actualización de la memoria RAM.
Memoria secundaria (10 h)
La interfaz ATA: PATA/IDE y SATA
Principios del almacenamiento magnético
Los discos duros: factores de forma, componentes y características de un HDD
Almacenamiento removible: dispositivos de memoria flash y ópticos
Secu
en
cia
did
ácti
ca
Actividades de Aprendizaje Productos de Aprendizaje Instrumentos de evaluación
El profesor inicia la unidad haciendo un recuento de los conocimientos de la
unidad anterior.
El alumno realiza una búsqueda
bibliográfica sobre los conceptos
básicos de la unidad.
El alumno identifica los tipos de memorias y sus tecnologías.
Preguntas dirigidas
Resumen escrito
Examen escrito
Investigación de campo
Mapa Conceptual
Guía de observación
Rúbrica
Examen
Rúbrica
Producto Integrador Propuesta escrita sobre la memoria que se adapte a las necesidades de la organización.
Instrumento de evaluación Rúbrica para evaluar el escrito.
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PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
IV. Interfaces de Entrada/Salida y periféricos Horas
15
Objetivo de la unidad
Al finalizar la unidad el alumno será capaz de identificar los tipos de interface que componen a una
computadora, para optimizar su rendimiento.
Competencias a
desarrollar
Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las tecnologías futuras.
Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora o arreglo de computadoras.
Sab
eres
esp
ecíf
icos
a d
esa
rroll
ar
Conceptuales
Reconoce que es una interface de una computadora.
Identifica los tipos de interfaces que integran a una computadora.
Analiza los diferentes tipos de interfaces.
Procedimentales
Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica las interfaces de una computadora.
Analiza los diferentes tipos de interface.
Actitudinales
Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros.
15
PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD IV C
on
ten
idos
Tem
áti
cos Interfaces externas de E/S (6 h)
Introducción a los puertos de E/S
Puertos seriales y paralelos
Los puertos USB y eSATA
Los dispositivos de entrada externos: teclado, ratón,…
Interfaces de audio, video y LAN (9 h)
Adaptadores de video y monitores/pantallas
Adaptadores de audio
Adaptadores de red local: cableada e inalámbrica
Secu
en
cia
did
ácti
ca
Actividades de Aprendizaje Productos de Aprendizaje Instrumentos de evaluación
El profesor inicia la unidad haciendo un recuento de los conocimientos de la
unidad anterior.
El alumno realiza una búsqueda bibliográfica sobre los conceptos
básicos de la unidad.
El alumno identifica los tipos de
interfaces.
Preguntas dirigidas
Resumen escrito
Examen escrito
Investigación de campo
Guía de observación
Rúbrica
Examen
Rúbrica
Producto Integrador Propuesta escrita sobre las interfaces y periféricos, para que identifique las más
comunes en las organizaciones.
Instrumento de evaluación Rúbrica para evaluar el escrito.
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PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
DISEÑO DE UNIDADES
Unidad de Aprendizaje
V. Computadoras avanzadas y paralelismo. Horas
15
Objetivo de la unidad
AL finalizar la unidad el alumno será capaz de identificar el paradigma de paralelismo y los tipos de
dispositivos inteligentes para hacer uso y aplicarlos en las organizaciones.
Competencias a
desarrollar
Capacidad para reconocer la forma en que opera una computadora, su organización y sus componentes.
Capacidad para identificar la evolución de diseño de las computadoras y con ello predecir las
tecnologías futuras.
Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada.
Analizar y aprovechar de mejor forma los recursos de una computadora o arreglo de computadoras.
Aprender las filosofías de diseño de las computadoras y tenga la formación de base que les permita entender las tecnologías futuras.
Sab
eres
esp
ecíf
icos
a d
esa
rroll
ar
Conceptuales
Reconoce que es paralelismo.
Identifica tipos de paralelismo.
Identifica y analiza los diferentes tipos de dispositivos inteligentes.
Procedimentales
Pacta con el profesor las condiciones de operación.
Identifica que es paralelismo.
Reconoce los tipos de paralelismo.
Analiza los diferentes tipos de dispositivos inteligentes.
Actitudinales
Disposición al trabajo en equipo
Asume actitud responsable en el uso de la tecnología y manejo de la información
Respeta la opinión de sus compañeros.
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PE “Arquitectura de Computadoras” Lic. en Informática, FAADER, UAS
SECUENCIA DIDÁCTICA UNIDAD V
Con
ten
ido
s
Tem
áti
cos
Computadoras avanzadas y paralelismo (5 h)
Cómputo paralelo, paralelismo y sistemas de alto desempeño
Multiprocesadores, supercomputadoras y clusters de PCs
Dispositivos inteligentes (5 h)
Tipos de dispositivos inteligentes y sus características
Tabletas
Smart Phones
Secu
en
cia
did
ácti
ca
Actividades de Aprendizaje Productos de Aprendizaje Instrumentos de evaluación
El profesor inicia la unidad
haciendo un recuento de los
conocimientos de la unidad
anterior.
El alumno realiza una búsqueda bibliográfica sobre los conceptos
básicos de la unidad.
El alumno identifica los tipos de paralelismo y dispositivos
inteligentes.
Preguntas dirigidas
Resumen escrito
Examen escrito
Investigación de campo
Guía de observación
Rúbrica
Examen
Rúbrica
Producto Integrador Propuesta escrita sobre las interfaces y periféricos, para que identifique las más
comunes en las organizaciones.
Instrumento de evaluación Rúbrica para evaluar el escrito.