Arquitectura e Organização de Computadores

Código:

EIC0083

Sigla:

AOCO

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Arquitectura de Computadores

Ocorrência: 2020/2021 - 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	254	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 simples em  assembly com operações aritméticas e booleanas, testes, saltos e sub-rotinas;
10. Descrever o funcionamento de uma unidade de processamento;
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 central de processamento simples: desempenho, limitações.
M10. MEMÓRIA CACHE: Hierarquia de memória;  Memórias cache. Desempenho.

Bibliografia Obrigatória

David Patterson, John Hennessy; Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface ARM Edition, Elsevier / Morgan Kaufmann , 2016. ISBN: 9780128017333
Conjuntos de exercícios resolvidos e exercícios propostos
Cópias de acetatos e textos fornecidos
Carlos Pedro Baptista ; Introdução aos Sistemas Digitais, FCA, 2015. ISBN: 9789727227709

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 simulação de circuitos digitais e de emulação de microprocessadores).

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

 

Software

Development Studio 5 Community Edition

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	107,00
Frequência das aulas	55,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

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

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 (T1 e T2). Para aprovação, a classificação de cada teste deve ser igual ou superior a 6,0 valores (condição C) e a nota final (NFinal), igual ou superior a 10 valores.

Quando a condição acima é satisfeita, a nota final é calculada por
NFinal = (T1+T2)/2

em que T1 e T2 são as notas obtidas nos primeiro e segundo testes, respetivamente.  A nota final é arredondada às unidades.


Existirá uma prova de repescagem destinada exclusivamente a estudantes que obtiverem nota final inferior a 10 valores (após arredondamento) ou que não cumpram a condição C indicada acima. Esta prova abrange toda a matéria.
A nota máxima atribuída na prova de repescagem é de 9,5 valores (em 20).
Esta nota substituirá a anterior nota NFinal calculada como indicado acima.
A realização da prova de repescagem nunca faz baixar a nota final.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Realização de todas as provas escritas.

Melhoria de classificação

A melhoria de classificação é efetuada por frequência da ocorrência seguinte da unidade curricular.