Arquitectura e Organização de Computadores

Código:

EIC0083

Sigla:

AOCO

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Arquitectura de Computadores

Ocorrência: 2017/2018 - 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	169	Plano de estudos a partir de 2009/10	1	-	6	70	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. Explicar o funcionamento da memória de estado sólido e analisar o funcionamento de módulos de memória;
8. Explicar os princípio básicos da codificação de instruções;
9. Escrever programas em  assembly com operações aritméticas e booleanas, testes, saltos e sub-rotinas;
10. Descrever o funcionamento de uma unidade de processamento uniciclo;
11. Explicar a organização e  funcionamento de memórias cache de acesso direto;
12. 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; Descodificação de endereços;
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.MEMÓRIA CACHE: Hierarquia de memória;  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
Conjuntos de exercícios resolvidos e exercícios propostos
Cópias de acetatos e textos fornecidos

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).

Dois trabalhos práticos (com ferramentas de simulação) a realizar em aulas TP adicionais com acompanhamento de monitores (2 blocos de 3 aulas).

Atividades de aprendizagem a realizar fora do período de aula: Questionários de escolha múltipla (auto-avaliação).

 

Software

Simulador DrMips
Sistema MARS (emulador/assembler)
Simulador LOGISIM

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de computadores

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	10,00
Teste	90,00
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 (excluindo as aulas de apoio aos trabalhos de projeto).

Esta condição deve ser preenchida na ocorrência atual da unidade curricular ou na ocorrência imediatamente anterior.

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).
• assiduidade às aulas dos trabalhos práticos

A realização dos testes e das fichas decorrerá em dois momentos de avaliação:

1. P1 = 0,7xT1 + 0,3xF1
2. P2 = 0,7xT2 + 0,3xF2

com T1 e T2: as notas dos testes; F1 e F2: as notas das fichas. As notas P1 e P2 são calculados à decima de valor.

A nota final é calculada por

NFinal = 0,1xNA + 0,9 x (P1+P2)/2

em que NA é a nota correspondente à assiduidade e participação nas aulas dos trabalhos práticos.

Existirá uma prova de repescagem destinada exclusivamente a estudantes que obtiverem nota final inferior a 10 valores (após arredondamento). Cada componente (P1 ou P2) com nota inferior a 9,5  pode ser repescada de forma independente.
Em cada componente da respescagem a nota máxima atribuída é de 9,5 valores (em 20).
Esta nota substituirá a anterior nota à componente correspondente.
A realização da prova de repescagem nunca faz baixar a nota final.

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

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Realização de todas as provas escritas.