Arquitectura e Organização de Computadores

Código:

EIC0083

Sigla:

AOCO

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Arquitectura de Computadores

Ocorrência: 2014/2015 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEIC	189	Plano de estudos a partir de 2009/10	1	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Esta unidade curricular introduz os princípios de funcionamento de um computador moderno e a sua arquitetura geral, com especial ênfase na contribuição de cada subsistema para o desempenho global. A análise da tecnologia de implementação física dos computadores (circuitos lógicos e de memória), associada à explicação das formas elementares de representação de informação em formato digital, permitirá aos estudantes identificar e descrever princípios fundamentais da operação dos computadores, das linguagens de programação e do desenvolvimento de software.

 

Resultados de aprendizagem e competências

Após a completarem, os estudantes serão capazes de:

1. Descrever os principais subsistemas de um computador pessoal;
2. Descrever e interpretar formatos numéricos básicos;
3. Efetuar operações aritméticas em binário;
4. Avaliar o desempenho de computadores em cenários simples;
5. Explicar  o funcionamento de circuitos lógicos combinatórios e sequenciais;
6. Explicar a funcionalidade de circuitos combinatórios padrão;
7. Analisar módulos de memória;
8. Distinguir entre memórias estáticas e dinâmicas;
9. Explicar os princípio básicos da codificação de instruções;
10. Escrever programas em  assembly com operações aritméticas e booleanas, testes, saltos e sub-rotinas;
11. Descrever o funcionamento de uma unidade de processamento uniciclo;
12. Explicar os princípios do tratamento de exceções;
13. Entender o conceito de hierarquia de memória e avaliar o respetivo impacto sobre o desempenho.

 

Modo de trabalho

Presencial

Programa

M1.INTRODUÇÃO: Áreas de aplicação de computadores e suas características.
M2.REPRESENTAÇÃO DE INFORMAÇÃO: Representação binária de números inteiros. Operações aritméticas elementares. Códigos. Vírgula flutuante.
M3.CIRCUITOS COMBINATÓRIOS: Álgebra de Boole. Portas lógicas elementares. Diagramas lógicos. Simulador lógico. Circuitos com funções padrão.
M4.CIRCUITOS SEQUENCIAIS: Elementos de memória; Registos e contadores
M5.COMPUTADORES:Linguagens de alto e baixo nível. Modelo concetual da execução de um programa. Subsistemas: CPU, memória, periféricos.
M6.DESEMPENHO: Equação básica. Benchmarks. Lei de Amdahl.
M7.CONJUNTO DE INSTRUÇÕES: Tipos de instruções, modos de endereçamento, codificação.
M8.LINGUAGEM ASSEMBLY: Conceitos básicos. Assemblador. Sub-rotinas.
M9.UNIDADE DE PROCESSAMENTO: Unidade uniciclo: desempenho, limitações. Tratamento de exceções.
M10.SISTEMAS DE MEMÓRIA: Hierarquia de memória; Descodificação de endereços; Memórias cache. Desempenho.

Bibliografia Obrigatória

David A. Patterson, John L. Hennessy; Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface (Fifth Edition), Elsevier Science, 2013. ISBN: 9780124077263
Cópias de acetatos e textos fornecidos
Conjuntos de exercícios resolvidos e exercícios propostos

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Métodos de ensino

A unidade curricular tem uma componente teórica baseada em aulas de exposição dos diversos temas que serão acompanhados, sempre que considerado oportuno, da apresentação de exemplos e respetiva discussão. As aulas teórico-práticas incluem a apresentação, análise e resolução de um conjunto de questões e de casos de estudo (usando ferramentas de simuação de circuitos digitais e de emulação do microprocessador MIPS).

Atividades de aprendizagem a realizar fora do período de aulas:

1. Dois trabalhos práticos (com ferramentas de simulação)
2. Questionários de escolha múltipla

 

Software

Simulador LOGISIM
Simulador DrMips
Sistema MARS (emulador/assembler)

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de computadores

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	66,00
Frequência das aulas	56,00
Trabalho laboratorial	40,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Condições para obtenção de frequência: Participação em, pelo menos, 75% das aulas teórico-práticas

 

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação é composta por:

• dois testes (90 minutos cada);
• duas fichas sobre os trabalhos práticos (30 minutos cada).

A nota final é calculada por: NFinal = 0,7xT+0,3xF, em que T é a média aritmética dos testes e F a média aritmética das fichas.

Provas e trabalhos especiais

Para classificações finais superiores a 18 valores (após arredondamento), é exigida a realização de uma prova oral para que essas classificações sejam eventualmente atribuídas.