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Fundamentos de Sistemas Computacionais

Código: L.EIC004     Sigla: FSC

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Engenharia Informática e Computação

Ocorrência: 2021/2022 - 1S Ícone do Moodle

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável: Licenciatura 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
L.EIC 376 Plano Oficial 1 - 6 52 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
João Paulo de Castro Canas Ferreira Regente
Michel Celestino Paiva Ferreira Regente

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Esta unidade curricular introduz os princípios de funcionamento de um processador moderno e a sua arquitetura geral. 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 completarem a unidade curricular, os estudantes serão capazes de:

  1. Descrever os principais subsistemas de um computador;
  2. Descrever e interpretar formatos numéricos básicos;
  3. Efetuar operações aritméticas em binário; 
  4. Manipular expressões de álgebra de Boole;
  5. Definir e usar circuitos lógicos combinatórios e sequenciais simples;
  6. Explicar a funcionalidade de circuitos lógicos padrão;
  7. Explicar o modelo conceptual de funcionamento de memórias de estado sólido e analisar o processo de descodificação de endereços;
  8. Explicar os princípios básicos da codificação de instruções e modos de endereçamento (arquitetura do conjunto de instruções);
  9. Escrever programas simples em  linguagem “assembly” com operações aritméticas e booleanas, testes, saltos e sub-rotinas; gestão de pilha.
  10. Descrever o funcionamento de uma unidade de processamento simples;
  11. Avaliar o desempenho de processadores em cenários simples.

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. Conjunto de instruções: Tipos de instruções, modos de endereçamento, codificação.

M7. Linguagem “assembly”: Conceitos básicos de programação.

M8. Implementação de controlo de fluxo, incluindo sub-rotinas; gestão da pilha.

M9. Unidade de processamento: Organização lógica de um CPU simples (de ciclo único).

M10. Desempenho: Equação básica. Benchmarks. Lei de Amdahl.

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
Carlos Pedro Baptista ; Introdução aos Sistemas Digitais, FCA, 2015. ISBN: 9789727227709
Harris, S., & Harris, D.; Digital Design and Computer Architecture: ARM Edition, Elsevier, 2016. ISBN: 9780128000564

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A unidade curricular tem uma componente teórica baseada em aulas de exposição dos diversos temas acompanhados 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. Exercícios de programação serão testados num emulador de CPU.

Atividades de aprendizagem a realizar fora do período de aulas: Questionários de escolha múltipla (autoavaliação).

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 110,00
Frequência das aulas 52,00
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 (T1 e T2, de 1,5 horas cada), com a nota final dada pela respetiva média: NT =  (T1+T2)/2, em que T1 e T2 são as notas do primeiro e segundo teste, respetivamente.

Existirá ainda uma prova global final (opcional) para os estudantes com NT igual ou superior a 6,0 valores. 

A nota final será dada por:

NFinal = max(NT, NG)

em que NG é a nota da prova global ou 0 (zero) caso essa prova não tenha sido realizada.

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.

Observações

As ligações para a s aulas teóricas estão disponíveis em:
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1VO6sGmErCpbBCR-4GAugr3V7VseYR25RLVty2dOsJug/edit#gid=0
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