Doble Grado en International Computer Engineering and Management of Business and Technology

Sistemas digitales y microprocesadores

Descripción
En esta asignatura se explican las técnicas y la metodología para el diseño de sistemas digitales. Se inicia con el estudio de sistemas secuenciales. A partir de estos sistemas el alumno puede abordar el diseño de sistemas digitales síncronos de proceso específico. Seguidamente, se estudia el diseño de sistemas con microprocesadores y microcontroladores. Se estudia el microcontrolador PIC18F4321y su programación con assembler. Finalmente, se aborda el diseño de software en C para microcontroladores basado en la metodología cooperativa.
Tipo asignatura
Tercer - Obligatoria
Semestre
Anual
Curso
2
Créditos
9.00
Conocimientos previos

Conceptos básicos de álgebra de Boole y sistemas combinacionales.

Objetivos

En la asignatura de estructura de computadores, los alumnos adquieren los conocimientos y desenvuelven las habilidades que se muestran a continuación.
1.- Reforzar los conocimientos básicos del diseño de sistemas combinacionales y secuenciales.
2.- Tener conocimientos sobre el diseño de sistemas digitales con elementos de la escala media de integración y con microprocesadores.
3.- Estudiar diferentes metodologías de diseño de sistemas digitales.
4.- Diseñar e implantar sistemas secuenciales de proceso al laboratorio en grupo para poder reforzar su conocimiento y analizar detalladamente su funcionamiento.
5.- Tener habilidades para la detección de errores en las implementaciones hechas en el laboratorio y encontrar soluciones óptimas.
6.- Tener conocimientos sobre la estructura básica de un computador.

Contenidos

1. Repaso de sistemas digitales
Familias lógicas.
Consideración sobre consumo y velocidad.
Sistemas combinacionales.
Aritmética binaria.

2. Sistemas secuenciales
Biestables, registros, computadores síncronos y aplicaciones.
Memorias: RAM, LIFO, FIFO, CAM, etc.
Sistemas secuenciales síncronos: 1:N, N:M, etc.

3. Sistemas digitales de proceso específico
Unidad de sincronización.
Unidad de control.
Unidad operativa.
Interfaz.

4. Introducción a los microcontroladores
Microprocesador y microcontrolador.
Estructura básica: CPU, memoria, periféricos.
Conjunto de instrucciones.
Modos de direccionamiento.
Concepto de acceso directo a memoria.

5. PIC18F4321 - Introducción
Gama de microprocesadores de Microchip.
Características generales.
Diagrama de bloques y listado de pins.
Modos de oscilador.
Modos de gestión de energía.
Reset.

6. PIC18F4321: Memoria
Mapas de memoria.
Memoria de programa.
Memoria de datos RAM: Propósito general, específico y bancos.
Memoria de datos EEPROM.
La pila.

7. PIC18F4321: Conjunto de instrucciones
Instrucciones orientadas a byte.
Instrucciones orientadas a bit.
Instrucciones literales.
Instrucciones de control.

8. PIC18F4321: Interrupciones
Concepto de interrupción.
Nivel de prioridades de las interrupciones.
Fuentes de interrupción.

9. PIC18F4321: Periféricos
Puertos.
Timers.
Dispositivos de gestión de interrupciones externas.
EUSART.
Convertidor A/D.

10. Programación en C y metodología de diseño
Síntesis C específica para la programación de microprocesadores PIC.
Diseño cooperativo.

Metodología

La metodología utilizada en la asignatura de estructura computadores se basa en clases magistrales reforzadas con la realización de dos prácticas en grupos de dos alumnos y que las van entregando durante el curso. Las clases magistrales van complementándose con ejercicios que se resuelven en clase por parte del profesor.

Por cada práctica, los alumnos hacen un diseño que posteriormente tienen que implementar en el laboratorio. Este diseño tiene que ser bastante óptimo y ha de funcionar sin ningún problema.

En esta asignatura se utiliza a menudo el entorno e-campus como medio de comunicación entre el alumno y el profesor. Con este método, se disponen de todos los materiales necesarios durante todo el curso (manuales, propuestas de ejercicios, ejercicios resueltos, enunciados de exámenes, resúmenes teóricos, etc...). También se utiliza un forum y un tablón virtual del profesor.

Evaluación

La asignatura está organizada en dos semestres y su evaluación, totalmente independiente de un semestre a otro, es sensible a las notas de los exámenes de teoría y de evaluación continua.

Referente a los exámenes de teoría:
- El primer semestre tiene un examen final (E1S) en el mes de febrero que se puede recuperar en la convocatoria ordinaria de junio y en la extraordinaria de julio.
- El segundo semestre tiene un examen final (E2S) que se puede recuperar en la convocatoria extraordinaria de julio. Este examen se hace en la convocatoria ordinaria de junio.

Referente a la evaluación continua:
- La evaluación continua contempla la capacidad de progreso, planificación y trabajo continuo del alumno. Esta evaluación recae únicamente en las sesiones prácticas.
- En cada una de las dos prácticas de la asignatura (una por semestre) habrán tres (3) puntos de control (PC) establecidos en unas fechas prefijadas, que servirán para evaluar el estado real de las prácticas a lo largo del tiempo.

Sobre el cálculo de las notas finales:
- La nota final de un semestre se calcula como el máximo entre la nota del examen y la nota del examen ponderada con la nota de evaluación continua del semestre, sólo en el caso que la nota de teoría sea superior a 3,5.
- Con tal de aprobar la asignatura es necesario que las notas finales de cada semestre sean superiores o iguales a 5, y tener las dos prácticas entregadas. En este caso, la nota final de la asignatura se calcula como la mediana aritmética de las notas finales de los dos trimestres.

Otros:
- Una vez todas las prácticas están aprobadas, se guarda la nota para el curso siguiente (nada más 1 curso) siempre y cuando la nota del semestre de teoría suspendida tenga una nota superior o igual a 3 en la convocatoria extraordinaria de julio.
Las notas de evaluación continua se tienen en cuenta tanto en las convocatorias ordinarias como en las extraordinarias.
- Aquellos alumnos que estén exentos de prácticas (prácticas ya aprobadas), han de resolverse estas en forma teórica en formato de ejercicio y entregar en los mismos términos que las prácticas, en el caso que se quiera aprovechar la evaluación continua.
- Para alumnos con matricula de convocatoria extraordinaria de febrero, los contenidos del examen son los del curso académico anterior. En este caso, hay que completar las prácticas pendientes del curso anterior (entrega requerida antes del examen de la convocatoria extraordinaria de febrero) previamente a la realización del examen de la convocatoria extraordinaria. Las prácticas a completar son individuales. Una vez entregadas, se tendrán en cuenta como aprobadas del curso anterior para todos sus efectos.
- Las copias de teoría o prácticas, se penalizan con puntuación de 0 (cero) puntos en las convocatorias ordinaria y extraordinaria del curso 2011-2012. Adicionalmente, si se detecta copia en el examen de convocatoria extraordinaria de julio, o bien en la entrega extraordinaria de las prácticas de septiembre, se penalizará con puntación de 0 (cero) puntos en la convocatoria ordinaria (junio) del curso 2012-2013.

Criterios evaluación

- Exámenes teóricos.
- Realización de prácticas.

Bibliografía básica

[1] August Climent i Judit Lacomba, Teoria i exercicis de Sistemes Seqüencials de Procés Específic, La Salle, 2005.
[2] F. Escudero, Disseny de sistemes de control cooperatius. Una visió pragmàtica, La Salle, 2009.
[3] August Climent i Antoni Garrell, Introducció al Disseny Digital, La Salle, 1999.

Material complementario

[4] M.Mano and M.D.Ciletti, Digital Design, 4th edition, Prentice Hall, 2007.
[5] Microchip, PIC18F4321 Family Data Sheet, Microchip Technology, 2007.
[6] R.Miles and K.Hamilton, Learning UML 2.0, O'Reilly Media Inc, 2006.