Microprocessadores e Computadores Pessoais

Código:

EIC0016

Sigla:

MPCP

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Arquitectura de Computadores

Ocorrência: 2012/2013 - 2S

Ativa?	Sim
Página e-learning:	https://moodle.fe.up.pt/
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	201	Plano de estudos a partir de 2009/10	1	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

ENQUADRAMENTO

Os computadores pessoais (PC), tanto computadores de mesa como portáteis, constituem uma ferramenta ubíqua nas sociedades modernas. A sua arquitetura reflete o avanço tecnológico atual, mas também estabelece os limites das suas capacidades e desempenho . O conjunto de instruções IA-32 está no centro de todos os computadores pessoais atualmente em uso. Tanto a arquitetura como o conjunto de instruções têm um impacto profundo na prática diária dos engenheiros informáticos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

A unidade curricular de Microprocessadores e Computadores Pessoais tem por objectivo desenvolver, combinar e aplicar de forma integrada conceitos das áreas de Arquitectura de Computadores e de Linguagens de Programação. Por um lado, a unidade curricular explora as relações entre o conjunto de instruções do CPU e a programação de baixo nível (linguagem "assembly"). Por outro lado, reconhecendo que a arquitectura de computadores pessoais modernos vai muito para além da arquitectura do CPU, a unidade curricular abordará a arquitectura geral de um PC, incluindo o subsistema de armazenamento de dados e outros periféricos. Após a conclusão com sucesso desta unidade curricular, o estudante terá adquirido a capacidade de identificar e descrever a arquitectura dos computadores pessoais em uso actualmente, bem como a capacidade de aplicar as técnicas de programação "assembly" na implementação de qualquer tipo de algoritmo. 

DISTRIBUIÇÃO PERCENTUAL

• Componente científica: 60%
• Componente tecnológica: 40%

Resultados de aprendizagem e competências

Após completar esta unidade curricular, os estudantes serão capazes de:

• Identificar e descrever os principais subsistemas de um computador pessoal;
• Explicar e avaliar a contribuição de cada subsistema para o desempenho global;
• Usar ferramentas de compilação e depuração (MASM, depurador);
• Descrever a arquitectura do conjunto de instruções IA-32;
• Desenvolver programas curtos em linguagem "assembly" IA-32;
• Explicar o funcionamento de programas em "assembly" IA-32;
• Explicar os mecanismos de invocação de subrotinas;
• Utilizar subrotinas para implementar programas modulares;
• Usar o co-processador aritmético (instruções de vírgula flutuante);
• Estabelecer a correspondência entre código C e código "assembly"
• Descrever e avaliar o desempenho de sistemas de aramazenamento de dados (discos magnéticos);
• Descrever, selecionar e avaliar o desempenho de diferentes métodos de comunicação com periféricos ("polling", interrupções, DMA)
• Explicar os princípios de funcionamento de barramentos de comunicação com periféricos.
• Identificar e descrever a organização de multiprocessadores simétricos (multi-núcleo) com memória partilhada.
• Comprar o desempenho de diferentes multiprocessadores simétricos.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Pré-requisitos:

EIC0083: princípios da programação em linguagem "assembly" e de organização de computadores.

Co-requisitos:

EIC0012: princípios básicos de programação em linguagem C

Programa

1. Introdução ao microprocessador e microcomputador. Arquitectura do microprocessador IA-32. Modos de endereçamento. Funcionalidade e organização de um "Assembler".


2. Instruções de transferência de dados, aritméticas e lógicas. Instruções de controlo de fluxo: saltos incondicionais e condicionais.


3. Subrotinas (invocação, passagem de parâmetros). Programação modular.


4. Co-processador aritmético.


5. Interface com periféricos: "polling", interrupções, DMA. Barramentos de comunicação com periféricos.


6. Subsistema de armazenamento de dados.


7. Introdução aos multiprocessadores simétricos.

Bibliografia Obrigatória

Kip R. Irvine; Assembly language for intel-based computers. ISBN: 0-13-049146-2

Bibliografia Complementar

David A. Patterson, John L. Hennessy; Computer organization and design. ISBN: 978-0-12-374493-7
Barry B.Brey; The Intel microprocessors 8086/8088, 80186/80188, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro Pprocess. ISBN: 0-13-048720-1

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teóricas: Exposição oral dos diversos temas da disciplina que serão acompanhados, sempre que se considere oportuno, com apresentação de exemplos e a respectiva discussão.

Aulas Práticas: A metodologia das aulas práticas baseia-se na apresentação, discussão e resolução de problemas que serão testados em computador.

Software

Visual Studio
MASM
Ollydbg

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de computadores

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	68,00
Exame	Exame	2,00
Mini-teste 2	Teste	1,00	16,70
Mini-teste 1	Teste		16,70
Exame	Exame	2,00	50,00
Exercício de programação 1	Teste	0,50	8,30
Exercício de programação 2	Teste	0,50	8,30
	Total:	-	100,00

Componentes de Ocupação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Data Conclusão
Estudo para mini-teste 1	Estudo autónomo	10
Estudo autónomo	Estudo autónomo	90
Estudo para mini-teste 2	Estudo autónomo	14
	Total:	114,00

Obtenção de frequência

O estudante não pode não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% das aulas práticas previstas.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação tem as seguintes componentes:

• Dois testes (M1 e M2)
• Dois exercícios de programação (P1 e P2)
• Exame final

Componentes em falta valem 0.

Os testes e os exercícios de programação constituem a avaliação distribuída.

Os testes são de escolha múltipla, com duração de 45 minutos (sem consulta).

Os exercícios de programação são realizados nas aulas práticas.

A nota da avaliação distribuída é calculada por:

Nota avaliação distribuída = (2 x M1 + 2 x M2 + P1 + P2)/6

A classificação final é calculada por

Nota Final = máximo(0,5 x Exame + 0,5 x Avaliação distribuída; Exame)

A aprovação à unidade curricular exige cumulativamente:

• Nota de avaliação distribuída igual ou superior a 6,5 valores (em 20),
• Nota de exame superior a 7,0 valores (em 20);
• Nota final (arredondada às unidades) igual ou superior a 10 valores.

A prova de exame tem a duração de 2H00 (sem consulta).

Provas e trabalhos especiais

N/A.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame especial de 2H30 (abrangendo toda a matéria) para os estudantes que, ao abrigo das disposições regulamentares, não necessitam de realizar a avaliação distribuída.

Melhoria de classificação

A nota de exame pode ser melhorada na prova de recurso através da realização de uma prova escrita de dificuldade semelhante à do exame.

A classificação final global (incluindo a avaliação distribuída) pode ser melhorada através da realização de uma prova escrita especial abrangendo toda a matéria.

Observações

O desenvolvimento de aplicações em Microcomputadores exige conhecimentos relacionados com Arquitectura de Computadores, constituição de Microcomputadores baseados em Microprocessadores, Programação em Linguagens de baixo nível (Assembly) e ligação a dispositivos físicos exteriores . Esta unidade curricular, surgindo no plano de estudos na sequência da disciplina de Arquitectura e Organização de Computadores, tem por objectivo desenvolver e aplicar estes conceitos no contexto da família de processadores Intel IA-32.