INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALSECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PROGRAMA SINTÉTICO UNIDAD ACADÉMICA: UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS PROGRAMA Ingeniería Telemática ACADÉMICO: UNIDAD DE APRENDIZAJE: Arquitectura de Computadoras OBJETIVO GENERAL: NIVEL: I Analizar los diferentes elementos que componen una computadora de acuerdo a su arquitectura, para la implementación del diseño de un procesador de propósito especifico en dispositivos lógicos programables mediante el empleo de un lenguaje de descripción de hardware. CONTENIDOS: I. Arquitectura del conjunto de instrucciones. II. Memorias. IV. Estructura y función de la CPU. V. Procesador de propósito especifico. ORIENTACIÓN DIDÁCTICA: El proceso de enseñanza aprendizaje en esta unidad se basa en las siguientes estrategias: integración de equipos de trabajo para el desarrollo de practicas de laboratorio, método de exposición de temas en el aula por parte del estudiante bajo la supervisión del facilitador, además del aprendizaje basado en proyectos, donde el estudiante propondrá alguna aplicación especifica para el sistema que se desarrollará. Adicionalmente, durante el desarrollo de esta unidad de aprendizaje se fortalece en el estudiante una actitud proactiva, de responsabilidad tolerancia y respeto. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicará evaluación continua de las actividades realizadas por el alumno como: Evaluación exploratoria, trabajos escritos de investigación, participación en clase, entrega de prácticas de laboratorio. BIBLIOGRAFÍA: Hwang Enoch O. Digital Logic and Microprocessor Design with VHDL. CL-Engineering 1ed, 2005, 608 págs. ISBN 9780534465933. Morris Mano, M. Fundamentos de diseño lógico y de computadoras 3ed. Pearson Prentice Hall Editores. México, 2005, 648 págs. ISBN 9788420543994 Murdocca, M. Computer Architecture and Organization: An Integrated Approach. John Wiley & Sons, 2007, 544 págs. ISBN 978-0471733881 Stallings W. Organización y Arquitectura de Computadores, Pearson Prentice Hall, España, 732 págs. ISBN 84205-2993-1. III. Entrada – Salida. Sello de la UA Ing. tolerancia. Así mismo. Obligatoria. Arodí Rafael Carvallo Domínguez Presidente del CTCE. de responsabilidad. Rodrigo de Jesús Serrano Domínguez Secretario Técnico de la Comisión de Programas . M. OBJETIVO GENERAL Analizar los diferentes elementos que componen una computadora de acuerdo a su arquitectura. Apoya al diseño de sistemas digitales complejos y su implementación en dispositivos lógicos programables. Teórico . en C. TIEMPOS ASIGNADOS HORAS TEORÍA/SEMANA: 3 HORAS PRÁCTICA/SEMANA: 1. respecto y de trabajo cooperativo Está relacionada con las Unidades de Aprendizaje: Diseño Digital y Procesamiento Digital de Señales.5 HORAS TEORÍA/SEMESTRE: 54 HORAS PRÁCTICA/SEMESTRE:27 HORAS TOTALES/SEMESTRE: 81 UNIDAD DE APRENDIZAJE DISEÑADA POR: La academia de Electrónica REVISADA Académica POR: Subdirección AUTORIZADO POR: Comisión de Programas Académicos del Consejo General Consultivo del IPN.práctica 2.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD ACADÉMICA: Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería Telemática PROFESIONAL ASOCIADO: Profesional Asociado en Telemática ÁREA FORMATIVA: Científica Básica MODALIDAD: Presencial UNIDAD DE APRENDIZAJE: Arquitectura de Computadoras TIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE: 1. APROBADA POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar. VIGENCIA: Enero 2010 NIVEL: I CRÉDITOS: 7. durante el desarrollo de la unidades temáticas.5 TEPIC 4. para la implementación del diseño de un procesador de propósito especifico en dispositivos lógicos programables mediante el empleo de un lenguaje de descripción de hardware.76 SATCA PROPÓSITO GENERAL Esta unidad de aprendizaje introduce al alumno al conocimiento de los elementos que conforman la arquitectura de computadoras. se fortalece en el estudiante una actitud proactiva . HORAS AD Actividades de docencia No.1 1. Definición del conjunto de instrucciones Descripción en HDL del conjunto de instrucciones Subtotales por Unidad temática: 0.5 1.4. 4B.1 Introducción a la arquitectura de computadoras.2.5 .2 1.5 3. 1C Diseñar el conjunto de instrucciones de una Unidad Central de Procesamiento.4 1.5 2.3 9.5 0. COMPETENCIA ESPECÍFICA HORAS TAA Actividades de Aprendizaje Autónomo T 1. CONTENIDOS T 1. UNIDAD DE APRENDIZAJE: N° UNIDAD TEMÁTICA: I Arquitectura de computadoras HOJA: 3 DE 11 NOMBRE: Arquitectura del conjunto de instrucciones. Tipos de instrucción.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR Académicos.3 1.5 2.0 2.2. Diseño de la CPU Diseño a bloques de la CPU para su implementación en una tarjeta de desarrollo que contenga un PLD utilizando HDL.0 P 2B.2 1.0 0.4.2 1.0 P CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.5 1. Formatos de instrucción.1 1. Conjunto de Instrucciones.4. Modos de direccionamiento.5 0. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Reporte escrito.1. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Prácticas de laboratorio. desarrollo. Previo a cada práctica de laboratorio se debe entregar un pre-reporte. conclusiones.5 Subtotales por Unidad temática: 7. conclusiones y bibliografía. Realización de prácticas de laboratorio.2 Memoria principal. Jerarquía de memoria Descripción en HDL de registros y de un bloque de memoria tipo RAM y ROM 6.5 0.4 2. 4B.1. bibliografía y anexos. Evaluación exploratoria. Elementos del reporte de la práctica: Introducción.1. resultados.0 0. Introducción. Reporte escrito de la Investigación 30% 40% 30% UNIDAD DE APRENDIZAJE: N° UNIDAD TEMÁTICA: II Arquitectura de computadoras HOJA: 4 DE 11 NOMBRE: Memorias COMPETENCIA ESPECÍFICA Implementar un bloque de memoria utilizando un lenguaje de descripción de hardware.3 2. 3C 1. CONTENIDOS de docencia Autónomo T 2.1. HORAS TAA HORAS AD Actividades de Actividades Aprendizaje No. computadora y/o cañón electrónico. objetivo.5 .0 0.5 2. desarrollo. Tipos de memoria Registros Organización de los registros.5 2.5 2. Discusión del tema usando pizarrón.2 2.1 2.0 P T P CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2B.5 0. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Prácticas de laboratorio. Elementos del reporte de la práctica: Introducción. Evaluación exploratoria. Previo a cada práctica de laboratorio se debe entregar un pre-reporte. conclusiones.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Realización de mapas conceptuales Realización de prácticas de laboratorio. resultados. desarrollo. bibliografía y anexos. Mapas conceptuales 30% 40% 30% . 4B.5 0.0 Subtotales por Unidad temática: 10.5 1.1 3. HORAS TAA HORAS AD Actividades de Actividades Aprendizaje No. Previo a cada práctica de laboratorio se debe entregar un pre-reporte.2 3. CONTENIDOS de docencia Autónomo T 3. E/S mediante interrupciones.1 3.0 1.5 P CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2B.0 2.Salida COMPETENCIA ESPECÍFICA Implementar un sistema de bus utilizando un lenguaje de descripción de hardware.1.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE: N° UNIDAD TEMÁTICA: III Arquitectura de computadoras HOJA: 5 DE 11 NOMBRE: Entrada . Descripción en HDL del sistema de bus Manejo de un dispositivo de entrada y uno de salida en HDL 2. Elementos del reporte de la práctica: Introducción. Mapas conceptuales 30% 40% 30% .1.5 0.5 4.5 1.2 3.4 3. Protocolos de comunicación Arbitraje y rendimiento E/S programada. conclusiones. resultados.5 2.6 Arquitectura del bus. Evaluación exploratoria.0 3. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Prácticas de laboratorio.5 3.5 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Realización de mapas conceptuales Realización de prácticas de laboratorio.0 6. Acceso directo a memoria.3 3.5 1.0 1. 6C 3. desarrollo.5 P T 0. bibliografía y anexos. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE: N° UNIDAD TEMÁTICA: IV Arquitectura de computadoras HOJA: 6 DE 11 NOMBRE: Estructura y función de la CPU COMPETENCIA ESPECÍFICA Implementar una Unidad Central de Proceso utilizando un lenguaje de descripción de hardware.3 4.5.5 4.6 4. Segmentación de instrucciones.5 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Realización de mapas conceptuales Realización de prácticas de laboratorio.5 5.3 4. 3C 0. Elementos del reporte de la práctica: Introducción. Unidad de control Microoperación. Números enteros y de punto flotante. HORAS TAA HORAS AD Actividades de Actividades CLAVE Aprendizaje No. Control microprogramado.5 6.5.2 4.5 0.4 4.5 P T P 2B.2 4. conclusiones.5 0.5 1.0 1.4 4.5 1. bibliografía y anexos. Previo a cada práctica de laboratorio se debe entregar un pre-reporte.1 4. Ciclo de instrucción.1 4. 4B.0 6. Evaluación exploratoria.2.5 2.0 0.1 4. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Prácticas de laboratorio. Control cableado.5 0. Microinstrucción.7 ALU Representación de datos y aritmética digital. CONTENIDOS de docencia BIBLIOGRÁFICA Autónomo T 4. Descripción en HDL de una ALU Descripción en HDL de una unidad de control 1.5.5 4.5 0. Mapas conceptuales 30% 40% 30% . desarrollo. Aritmética en enteros y en punto flotante.2 4. resultados.2.0 1.0 Subtotales por Unidad temática: 17.5. 5 2B. bibliografía y anexos.3 1.5 Subtotales por Unidad temática: 4. Aplicación práctica del procesador de propósito especifico. Previo a cada práctica de laboratorio se debe entregar un pre-reporte. Elementos del reporte de la práctica: Introducción.0 Realización de mapas conceptuales Realización de prácticas de laboratorio.0 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE 0 5.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE: N° UNIDAD TEMÁTICA: V Arquitectura de computadoras HOJA: 7 DE 11 NOMBRE: Procesador de propósito especifico. resultados.5 1.5 2.5 0.5C 5.0 P 0.5 T P 2. Evaluación exploratoria. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Prácticas de laboratorio.0 0.1 Implementación de un procesador de propósito especifico en una tarjeta de desarrollo de PLDs. Lenguaje ensamblador. 3. conclusiones. 4B. COMPETENCIA ESPECÍFICA Implementar un procesador de propósito especifico en una tarjeta de desarrollo de PLDs. CONTENIDOS de docencia BIBLIOGRÁFICA Autónomo T 5. HORAS TAA HORAS AD Actividades de Actividades CLAVE Aprendizaje No. Mapas conceptuales 30% 40% 30% . desarrollo.2 5. 2 II 3.0 Lab.0 Lab. 5 IV 3. 3 III 3. ALU. . De Sistemas Digitales. utilizando HDL. De Sistemas Digitales. I 3.5 Lab.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE: Arquitectura de computadoras HOJA: 8 DE 11 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRÁCTICA No. Dispositivos de entrada-salida. De Sistemas Digitales. Objetivo: Implementar una ALU.0 Lab. Descripción: Utilizar un HDL para la descripción de un sistema de bus y su implementación en una tarjeta de desarrollo de PLDs. Objetivo: Manejo de dispositivos de entrada-salida utilizando HDL.0 Lab. utilizando HDL. Descripción: Utilizar un HDL para la descripción de un conjunto de instrucciones y su implementación en una tarjeta de desarrollo de PLDs. Sistema de bus. De Sistemas Digitales. Objetivo: Implementar una memoria RAM y ROM. Objetivo: Implementar un sistema de bus utilizando HDL. De Sistemas Digitales. Descripción: Utilizar un HDL para la descripción de una ALU y su implementación en una tarjeta de desarrollo de PLDs. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDADES TEMÁTICAS DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 Conjunto de instrucciones Objetivo: Implementar un conjunto de instrucciones básico utilizando HDL. Descripción: Utilizar un HDL para la descripción de memorias tipo RAM y ROM y su implementación en una tarjeta de desarrollo de PLDs. Descripción: Utilizar un HDL para la descripción de un conjunto de instrucciones y su implementación en una tarjeta de desarrollo de PLDs. Memorias y su aplicación. 4 III 4. Objetivo: Implementar un procesador especifico utilizando HDL. De Sistemas Digitales. Objetivo: Desarrollar una aplicación práctica utilizando el procesador de propósito especifico desarrollado. De Sistemas Digitales.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE: 6 Arquitectura de computadoras IV 4. TOTAL DE HORAS 27 EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Las practicas se consideran requisito para la aprobación de esta unidad de aprendizaje Realización de prácticas en el laboratorio de Sistemas Digitales. utilizando HDL. Descripción: Utilizar un HDL para la descripción de una unidad de control y su implementación en una tarjeta de desarrollo de PLDs.5 HOJA: 9 DE 11 Unidad de Control. 8 V 3.0 Lab. Lab.0 Lab. prácticas realizadas funcionando correctamente y entrega de reporte de la misma. De Sistemas Digitales. Descripción: Utilizar el procesador de propósito especifico desarrollado en alguna aplicación relacionada con la Ingeniería Telemática. 7 V 3. participación en el desarrollo de la practica en el laboratorio de Sistemas Digitales. Descripción: Utilizar un HDL para la descripción de un procesador de propósito especifico y su implementación en una tarjeta de desarrollo de PLDs. Procesador de propósito especifico. . Los criterios para la aprobación de las prácticas son los siguientes: Entrega de pre-reporte. Objetivo: Implementar una unidad de control. Aplicación práctica del sistema mínimo. 15% Unidad III. MIT Press Edition. Cada unidad temática contribuye con los siguientes porcentajes para la calificación final: Unidad I. 7 y 8. Mc Graw Hill Interamericana. 2005. John Wiley & Sons. 732 págs. M. 2007. ISBN 9788420543994 Murdocca. 544 págs. 15% Unidad II. 25% CLAVE 1 2 3 B C X BIBLIOGRAFÍA Brown. el alumno presentará una evaluación exploratoria y el desarrollo de las prácticas 1. Volnei A. CL-Engineering 1ed. Fundamentos de lógica digital con diseño VHDL 2ed. Computer Architecture and Organization: An Integrated Approach. 608 págs. ISBN 978-0471733881 4 5 X X Pedroni. Fundamentos de diseño lógico y de computadoras 3ed. España. X X Morris Mano. 933 págs. Pearson Prentice Hall Editores. 25% Unidad V. Stephen. Digital Logic and Microprocessor Design with VHDL. ISBN 9786071500229 Hwang Enoch O. 2004. 363 págs. Pearson Prentice Hall. Circuit desings with VHDL. Cambridge. 2005.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE: Arquitectura de computadoras HOJA: 10 DE 11 PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Está unidad de aprendizaje puede acreditarse también mediante: La Subdirección Académica en conjunto con la Academia de Electrónica determinará la equivalencia con Unidades de Aprendizajes de otras Unidades Académicas tanto del IPN como externas. ISBN 9780262162241 Stallings W. México. Organización y Arquitectura de Computadores. México. Massachusetts. ISBN 84-205-2993-1. 20% Unidad IV. M. 6 X . 648 págs. ISBN 9780534465933. Para acreditar la UAp por saber demostrado. 2. Circuitos Lógicos. Espíritu de colaboración. Arodí Rafael Carvallo Domínguez . Ejercicio de la crítica fundamentada. Solidaridad. Manejo de materiales Didácticos. Responsabilidad científica. Honestidad.INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PERFIL DOCENTE POR UNIDAD DE APRENDIZAJE 1. Organización. microcontroladores. ACTITUDES Vocación por la docencia. Respeto (relación maestro alumno). EXPERIENCIA PROFESIONAL Dos años de experiencia mínima profesional en el campo de la Ingeniería en Comunicaciones y/o Electrónica. en C. Superación docente y profesional. Ética profesional y personal. Capacidad de análisis y síntesis. para la implementación del diseño de un procesador de propósito especifico en dispositivos lógicos programables mediante el empleo de un lenguaje de descripción de hardware. Compromiso social. Sistemas Digitales. El manejo de equipo de medición y de prueba. Blanca Esther Carvajal Gámez M. ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: OBJETIVO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Analizar los diferentes elementos que componen una computadora de acuerdo a su arquitectura. Creatividad. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Circuitos eléctricos. PLDs. Electrónica. HABILIDADES Dominio de la asignatura. Puntualidad AUTORIZÓ Nombre del Director de la Unidad Académica ELABORÓ Nombre y firma del Presidente de Academia REVISÓ Nombre y firma del Subdirector Académico M. en C. Manejo de grupos. DATOS GENERALES UNIDAD ACADÉMICA: PROGRAMA ACADÉMICO: UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS NIVEL Institucional Científica Básica I Profesional Terminal y de Integración Ingeniería Telemática ÁREA DE FORMACIÓN: ACADEMIA: Electrónica UNIDAD DE APRENDIZAJE: Arquitectura de Computadoras Licenciatura en Ciencias o carreras a fin de preferencia con maestría o doctorado en el área. Comunicación oral y escrita.