Organización y Arquitectura de Computadoras

  • Objetivo

    Conocer, analizar y aplicar una visión panorámica de la estructura y diseño de sistemas de cómputo haciendoénfasis en los criterios que permiten tomar decisiones de diseño de mejorrelación costo-beneficio. Adicionalmente conocer: Los principales mecanismos para la evaluación del desempeño en equipo de cómputo y saber cómo y en qué circunstancia aplicarlos. Lo elemental de diseño de los circuitos que contiene una computadora digital. El panorama de las distintas alternativas de diseño en arquitecturas de computadoras y criterios que permiten evaluarlas y los contextos en los que resultan óptimas. La importancia de la relación hardware-software en el disñ&o delas arquitecturas modernas. Los necesarios emplear los principales retos y las tendencias tecnológicasen el diseño dearquitecturas modernas.

  • Temas

    1. ¿Qué es una computadora?

      • Datos, información y el concepto de programa almacenado
      • Los subsistemas básicos de la computadora
    2. Sistemas numéricos, Cómputo digital básico

      • Ideas básicas de los sistemas numéricos
      • Sistema numérico binario
      • Sistemas octal y hexadecimal
      • Parte fraccional
      • Cambiando de una base a otra
      • Aritmética binaria elemental
      • Aritmética modular
      • Aritmética de complemento a 2
      • Complemento a 2
      • Uso del complemento a 2 para la sustracción
      • Multiplicación y división
      • Números de punto flotante
      • Suma y resta de punto flotante
      • Multiplicación y división de punto flotante
    3. Algebra booleana y Compuertas lógicas

      • Algebra booleana
      • Lógica digital
      • Compuertas Lógicas
      • Interconexión de compuertas para obtener otras compuertas
      • Identidades básicas y leyes del álgebra booleana
      • Formas canónicas
      • Minimización de circuitos: mapas de Karnaugh
    4. Circuitos combinacionales simples, Lógica secuencial, Máquinas de estado finito, Flip-flops y Registros

      • Circuitos combinacionales
      • Decodificadores y codificadores
      • Multiplexores y demultiplexores
      • Circuitos aritméticos. El sumador medio
      • El sumador completo
      • El sumador binario de n bits
      • Sustractores
      • Multiplicación y división
      • Flip-flops
      • Registros y contadores
    5. Componentes de un sistema de cómputo

      • Organización de una computadora digital
      • La unidad central de proceso
      • Buses, memoria y dispositivos de entrada/salida
    6. Diseño del conjunto de instrucciones y Unidad de control

      • Instrucciones y secuenciación
      • Ejecución de instrucciones
      • La computadora digital completa
    7. Desempeño

      • Factores que afectan el desempeño
      • Velocidad de reloj y ciclos de instrucción
      • Aumentando el desempeño del procesador
      • MIPS y FLOPS
      • Ancho de banda y cuellos de botella
    8. Sistemas de memoria

      • Generalidades
      • La jerarquía de la memoria
      • Registros y memoria caché
      • Memoria principal y virtual
      • Tipos de memorias
      • Dispositivos de almacenamiento auxiliar
    9. Periféricos y buses

      • Tipos de periféricos
      • Conectando periféricos
      • Dispositivos interactivos
      • Pantallas
      • Impresoras
      • Periféricos especiales
    10. Sistemas multiprocesador

      • Clasificación de Flynn
      • Arquitecturas paralelas con mememoria centralizada
      • Arquitecturas paralelas con memoria distribuida
  • Bibliografía

    • Ortega Arjona, J.
      Diseño de Sistemas Digitales y Arquitectura de Computadoras
      Las Prensas de Ciencias, 2019
    • Mano, M.M.
      Computer System Architecture, 3rd edition
      Prentice-Hall, Inc., 1992
    • Stallings, W.
      Computer Organization and Architecture: Designing for Performance
      Prentice Hall, 1999