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Programa Unidade Curricular

Curso
Unidade Curricular
Ano
Periodo
ECTS
Ano Letivo
Engenharia da Computação Gráfica e Multimédia
Arquitecturas e Sistemas de Computadores
1
S1
6
201920

 
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Horas de Contacto
0
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Equipa Docente
Nome
Carga Letiva na UC
Docente
Paulo Emanuel da Costa Pereira Afonso
64
Responsável
Vítor Manuel Ferreira
32

Resumo
Nesta unidade curricular abordar-se-á a arquitetura básica de um sistema computacional descriminando os seus principais componentes fundamentais bem como a importância destes no desenvolvimentos e execução das aplicações informáticas.

Para tal usar-se-á uma plataforma aberta ("open-source") como é o caso do Raspberry Pi com um processador RISC onde a linguagem assembly será aflorada.

Também se fará uma pequena introdução aos microprocessadores com o Arduino onde o aluno terá a oportunidade de apresentar um mini-projecto em C.

Objetivos da Aprendizagem
1- Saber definir com o máximo rigor o que se entende por um Computador
2- Saber o que significa o acrónimo bit, para que serve e a sua relação directa com um interruptor
3- A invenção do transístor em 1947 - o principal marco-histórico da arquitectura e sistemas de computadores
4- Saber o que é um Byte e saber em que situação deve ser utilizado
5- A importância dos múltiplos (Kilo, Mega, Giga e Tera) e dos sub-múltiplos (mili, micro, nano e pico) e saber em contextos devem ser usados
6- Entender definitivamente a noção de frequência bem como qual a sua correspondente unidade no SI: o Hertz
7- Saber identificar os principais marcos históricos ao longo da evolução dos computadores e sua divisão em 4 principais gerações: 1ª geração (aproximadamente 1945-1955), 2ª geração (1955-1965), 3ª geração (1965-1980) e 4ª geração (1980 até a actualidade)
8- Saber identificar os principais blocos funcionais de um Computador: o modelo de von Neumann - Input->Store/Memory->Process->Store/Memory->Output
9- Saber identificar a Unidade de Processamento Central (CPU) de um computador sabendo descrever como funciona e para que serve: o ciclo Fetch->Decode->Execute
10- Saber identificar e caracterizar os diferentes tipos de memória volátil (RAM e SRAM) e não-volátil (ROM, ERPOM, SSD, HD,SD)
11- Saber justificar a necessidade de um sistema computacional precisar de diferentes tipos de memória e como esta afecta directamente o seu desempenho
12- Saber o que se entende por memória-virtual e cache
13- Saber identificar um programa em Assembly bem como a sua importância nos sistemas computacionais a realizar tarefas em tempo-real
14- Tendo por base a plataforma open-source Raspberry Pi com um processador RISC (Advanced RISC Machine - ARM) saber ler, interpretar, compilar e executar um programa escrito em assembly: as, gcc
15- Introdução aos micro-controladores usando a plataforma open-source Arduino.
16- Saber o que significam os acrónimos RISC e CISC bem como saber diferenciar estas duas grandes famílias de processadores.

Conteudos Programáticos
Horas
1- Arquitectura básica de um computador e Breve resenha histórica da evolução dos computadores
8
2- Sistemas Decimal, binário e hexadecimal
4
3- O que é um computador
8
4- Qual a finalidade e a função de uma CPU: o ciclo ''fetch'', ''decode'' e ''execute''
8
5- As diferenças entre as memórias RAM e as ROM; A necessidade de um computador ter este dois tipos de memórias
4
6- Como a RAM afecta o desempenho computacional
4
7- Estudo de uma plataforma aberta computacional: o Raspberry Pi
4
8- Programação em assembly para o processador RISC do Raspberry Pi B+: ARM(1176JZF-S)
18
9- As diferenças entre os processadores RISC e CISC
2
10- As diferenças entre um computador e um micro-controlador: como por exemplo, o raspberry pi vs o arduino.
2

Metodologias de Ensino
Usando como referência o site cambridgegcsecomputing.org tentar-se-á expor e discutir a matéria, realizando os trabalhos práticos aí propostos devendo cada discente submeter para a plataforma moodle todos os trabalhos realizados. A principal plataforma computacional a estudar será assim o Raspberry Pi.

Como forma de complementar as principais arquitecturas computacionais muito usadas hoje em dia, tentar-se-á fazer uma pequena introdução aos micro-controladpres com a plataforma Arduino através da realização de pelo menos um trabalho prático.

Avaliação
A Classificação Global (CG) da UC de ASC é obtida pela média ponderada de uma componente teórica (CT) com peso de 50% e uma componente prática (CP) com peso de 50%, ou seja:

CG = 0.5*CT +0.5*CP

CT: Realização de uma frequência com a nota mínima de 7,00 valores cada.

CP: Avaliação contínua obtida através da realização de trabalhos práticos, respetivos relatórios e ainda a avaliação do desempenho laboratorial feita pelo(s) docente(s) responsável(eis). Para aprovação à disciplina é necessário nota mínima de 8,00 valores na CP.

Regimes Especiais - Estatuto Trabalhador-Estudante, Dirigente Associativo ou outros:
Os alunos com estatuto de regime especial são dispensados da presença nas aulas teóricas, teórico-práticas e práticas, mantendo-se todas as restantes regras de avaliação. Devem combinar com o docente, no início do semestre, a realização e entrega dos trabalhos.

Caso o discente não obtenha aprovação em frequência ou queira fazer subida de nota poderá fazer exame em época de recurso passando este a valer 100%.

Bibliografia Principal
Tanenbaum, A. S. & Austin, T. (2013). Structured Computer Organization (6th Edition): Chapter 1. Prentice Hall.

Upton, E. & Halfacree, G. (2012). Raspberry Pi® User Guide. Online from URL: http://www.cs.unca.edu/~bruce/Fall14/360/RPiUsersGuide.pdf

Raspberry Pi for Dummies: Chapter 5 (pp. 71-104) - Chapter 5: Using the Linux Shell.



Bibliografia Complementar
Yurichev, D. (2013). Reverse Engineering for Beginners. Online from URL: https://github.com/dennis714/RE-for-beginners.

Delgado J. & Ribeiro, C. (2010). Arquitectura de Computadores, 4.ª Ed. FCA. Lidel.
 
 
 

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