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Arquitetura de Computadores - LEIC

Curso Licenciatura em Engenharia Informática e de Computadores
Unidade Curricular

Arquitetura de Computadores

Obrigatória x
Opcional  
Área Científica Informática e Computadores
Ano: 1º Semestre:  ECTS: 6 Total de Horas: 162
Horas de Contacto T:22,5 TP: 22,5 PL:22,5 S: OT:
Docente

Tiago Miguel Braga da Silva Dias

T - Teórica; TP - Teórico-prática; PL - Prática Laboratorial; S - Seminário; OT - Orientação Tutorial.

  • Objetivos da aprendizagem

     

    Os estudantes que terminam com sucesso esta unidade curricular serão capazes de:

    1. Demonstrar conhecimento em arquiteturas baseadas em computadores;

    2. Demonstrar conhecimento na estrutura interna de um microprocessador;

    3. Utilizar ferramentas para produção e depuração de erros de programas assembly;

    4. Escrever e testar programas de pequena complexidade, escritos em assembly;

    5. Demonstrar conhecimento no mapeamento de memória física no espaço de endereçamento do processador;

    6. Demonstrar conhecimento na utilização de periféricos do processador, tais como, portos paralelos de entrada/saída, temporizadores/contadores e mecanismos de interrupção;

    7. Criar dispositivos externos e interligá-los no espaço de endereçamento do processador.

    .

  • Conteúdos programáticos

     

    I. Estrutura interna de um processador, salientado a sua natureza enquanto máquina de estados programável e módulos funcionais;

    II. Estudo de uma arquitetura didática, incluindo definição e arquitetura do conjunto de instruções, tempos de acesso a uma memória, transformação da arquitetura Harvard para arquitetura Von-Neumann;

    III. Linguagem assembly, linguagem máquina, ferramentas para produção e teste de programas;

    IV. Espaço de endereçamento do processador e sinais envolvidos no acesso a memórias RAM e ROM;

    V. Periféricos de entrada/saída, portos paralelos, temporizadores/contadores;

    VI. Mecanismos de interrupção.

  • Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objetivos de aprendizagem da unidade curricular

     

    Habilitar os alunos a utilizar e compreender arquiteturas baseadas em microprocessadores.

    Tratando-se da primeira unidade curricular onde o aluno tem contacto com a arquitetura interna de um processador e sistemas baseados em processadores, inicia-se o estudo com o desenho de raiz de um processador didático de 8 bits onde são identificadas preocupações no desenho de sistemas deste tipo (I e II do conteúdo programático). As características do processador de 8 bits estão na génese no desenho do processador didático de 16 bits que dá suporte ao estudo dos restantes tópicos: programação em assembly, processo de geração, carregamento em memória e execução do programa (III), interface e descodificação de memória física mapeada no espaço de endereçamento do processador (IV). Enquadrado nos sistemas baseados em processadores são introduzidos periféricos de entrada/saída, nomeadamente, portos paralelos, temporizadores/contadores e mecanismos de interrupções (V e VI).

  • Metodologias de ensino (avaliação incluída)

     

    Ensino teórico-prático, em 30 aulas (15 de 3 horas e 15 de 1,5 horas). Os temas são apresentados nas aulas tentando sempre primeiro colocar os problemas e depois apresentar as soluções. Os alunos são levados a laboratório após a apresentação de alguns tópicos para experimentarem as valências adquiridas. Durante o semestre os alunos terão de realizar um conjunto de trabalhos práticos em grupo onde consolidam a aprendizagem recebida nas aulas teóricas/práticas (2, 3 e 4). Esses trabalhos são acompanhados com sessões de laboratório e discutidos após conclusão. No final do semestre o grupo é confrontado com a especificação de um sistema para desenhar e implementar uma solução (5, 6 e 7). Os resultados da aprendizagem (2, 4, 5 e 6) são avaliados individualmente através de teste escrito. Os resultados de aprendizagem são avaliados na discussão final dos trabalhos de grupo.  A nota final é definida por 0,5*Prática + 0,5*Exame, após discussão final.

     

     

     

  • Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objetivos de aprendizagem da unidade curricular

    Os alunos realizarão trabalhos práticos durante o semestre acompanhados pelo professor onde terão oportunidade de colocar em prática a aprendizagem recebida nas sessões teóricas/práticas. No fim do semestre o grupo é confrontado com um problema na forma de enunciado onde deverá conceber, desenhar e implementar a respetiva solução.

     

  • Bibliografia principal

     

    M. Mano, C. Kime, Logic and Computer Design Fundamentals, 4th edition, Pearson, 2007.

    ISBN 9780131989269

    D. Patterson and J. Hennessy, Computer Organization and Design, 5th edition, Morgan Kaufmann, 2013. ISBN 9780124077263