• Descripció

Aquesta assignatura és el punt d'entrada al coneixement de l'arquitectura dels computadors. És per això que no es pressuposa cap coneixement previ d'aquesta disciplina ni de cap altra assignatura d'aquests estudis.

• L'assignatura en el conjunt del pla d'estudis

Cal tenir present que té una forta relació amb Estructura de Computadors (EC), en el Grau en Enginyeria Informàtica, i Electrònica Digital (ED), en el Grau de Tecnologies de Telecomunicació, perquè tracta dels principis bàsics de funcionament dels computadors i de l'organització dels diversos mòduls que en formen part.

Amb assignatures bàsiques:

La millor comprensió del funcionament d'un computador s'assolirà integrant part dels coneixements d'aquesta assignatura amb la de Fonaments de Programació. Especialment pels primers mòduls de les dues assignatures, ja que, a FC es veu com s'organitza un computador per processar informació i a Programació, les seqüències d'accions que cal fer (programes) per processar-la.

Amb assignatures obligatòries:

En el Grau en Enginyeria Informàtica, en l'itinerari en Enginyeria de Computadors, cal haver fet aquesta assignatura abans que Arquitectura de Computadors i Arquitectures de Computadors Avançades.

En el Grau de Tecnologies de Telecomunicació, cal haver fet aquesta assignatura abans que Electrònica Digital.

Amb assignatures optatives:

En el Grau en Enginyeria Informàtica, en l'assignatura d'Estructura de la Informació  (EI), amb relació amb la part de representació de la informació que es dóna a FC: pot resultar més entenedora si s'ha vist primer.


En resum, doncs, es tracta d'una assignatura bàsica en el grau que, com a tal, té vincles més o menys intensos amb la resta d'assignatures de les titulacions. En el Grau en Enginyeria Informàtica, cal tenir present que juntament amb EC, l'estudiant podrà adquirir coneixements i habilitats pràctiques per entendre el funcionament dels computadors, comprendre'n els mecanismes que afecten el seu rendiment i configurar-los i utilitzar-los de manera eficient.

• Coneixements previs

• Informació prèvia a la matrícula

No hi ha prerequisits establerts. Els continguts de l'assignatura poden assimilar-se sense material addicional. Amb tot, és convenient tenir nocions bàsiques d'aritmètica.

• Objectius i competències

Amb aquesta assignatura es pretén introduir i consolidar els principis de funcionament de la circuiteria digital com a base de l'electrònica digital utilitzada als sistemes digitals en general i als computadors digitals en particular.  Són objectius d'aquesta assignatura saber analitzar i sintetitzar circuits digitals combinacionals i seqüencials i saber plantejar el disseny de sistemes digitals i entendre el computador digital com una generalització del concepte de màquina algorítmica.

En l'aspecte competencial, tot seguit s'enumeren les que es desenvoluparan amb l'aprenentatge d'aquesta assignatura.

Competència en el Grau d´Enginyeria Informàtica

• [13] Capacitat per identificar els element bàsics i els principis de funcionament d´un computador.

Competència en el Grau de Tecnologies de Telecomunicació

• [23] Abilitat per analitzar i dissenyar circuits combinacionals i seqüencials, síncrons i asíncrons i la utilització de microprocessadors i circuits integrats.

Específiques

• Conèixer l'organització general d'un computador com a circuit digital i conèixer els trets distintius de l'arquitectura de Von Neumann.
• Saber com es representa la informació i, en particular, els nombres de forma digital: nombres naturals i enters, tant en signe i magnitud com en complement a 2.
•  Entendre els mecanismes de canvis de base en la representació de nombres.
• Conèixer i saber aplicar l'àlgebra de Boole per a la manipulació de funcions lògiques.
• Tenir nocions tecnològiques dels circuits digitals i entendre la relació entre els circuits digitals i les funcions lògiques.
• Conèixer i saber utilitzar les portes lògiques i els mòduls combinacionals en el disseny de circuits lògics.
• Entendre el funcionament dels circuits lògics seqüencials i conèixer i saber aplicar tècniques de disseny de sistemes seqüencials.

Generals

• Capacitat d'anàlisi i síntesi.
• Resolució de problemes.
• Capacitat d'organització i planificació.
• Comunicació oral i escrita.
• Treball en equip.
• Raonament crític.

Amb tota probabilitat, qualsevol pràctica professional relacionada amb els estudis necessitarà de coneixements de maquinari. Es tracta d'adquirir, entre aquesta assignatura i la seva continuació, Estructura de computadors, els conceptes necessaris per a entendre què és un computador i poder desenvolupar qualsevol activitat professional al seu entorn. Aquesta assignatura és, per tant, bàsica en els estudis i indispensable en les seves sortides professionals.

• Continguts

Mòdul 1. Computador com a sistema digital

• Introducció. Visió del computador com un sistema digital. Organització general d'un computador.
• Arquitectura de Von Neumann. Estructura d'un processador: memòria i CPU.

Mòdul 2. Representació de la informació

• Tipus de dades. Operacions lògiques. Nombres naturals i fraccionaris. Representació binària.
• Canvis de base de representació (decimal, binària i hexadecimal). Nombres amb signe. Operacions aritmètiques amb nombres binaris.

Mòdul 3. Circuits combinacionals

• Funcions lògiques. Operacions lògiques. Expressions booleanes. Propietats de l'àlgebra de Boole.
• Representacions canòniques. Minimització d'expressions booleanes. Mòduls combinacionals.

Mòdul 4. Circuits seqüencials

• Elements de memòria: latch i flip-flop. El rellotge. Anàlisi i síntesi de circuits amb latches i flip-flops.
• Mòduls seqüencials. Màquines d'estats. Model de Moore.

Mòdul 5. Circuits seqüencials

• Màquines d'estat amb camí de dades. Màquines algorísmiques.
• Estructura bàsica d'un computador. Processador elemental. Processadors genèrics, de senyal i microcontroladors.

Contingut detallat per mòdul

Mòdul 1: Conceptes bàsics dels computadors

   1. Introducció. Breu perspectiva històrica
   2. Els computadors i el seu ús
   3. Estructura jeràrquica d'un computador
   4. Codificació d'informació mitjançant senyals binaris

Mòdul 2: Representació de la informació numèrica

   1. Els nombres i els sistemes de representació
   2. Representació dels nombres en un computador
   3. Altres tipus de representacions

Mòdul 3: Els circuits lògics combinacionals

   1. Fonaments de l'electrònica digital
   2. Implementació de circuits lògics combinacionals
   3. Blocs combinacionals

Mòdul 4: Els circuits lògics seqüencials

   1. Caracterització dels circuits lògics seqüencials
   2. El biestable D
   3. Blocs seqüencials
   4. El model de Moore

Mòdul 5: Estructura bàsica d'un computador

   1. Màquines d'estat
   2. Màquines algorísmiques
   3. Arquitectura bàsica d'un computador

• Consulta dels recursos d'aprenentatge de la UOC per a l'assignatura

• Informació addicional sobre els recursos d'aprenentatge i eines de suport

L'estudiant tindrà accès electrònic als materials didàctics corresponents a tots els mòduls de l'assignatura dins l'apartat Material de l'assignatura. L'estudiant podrà trobar exàmens, pràctiques i Proves d'Avaluació Continuada (PAC) de cursos anteriors, així com altres eines de suport, dins l'apartat Eines i elements de suport. Ambdós apartats es troben dins l'espai de Recursos de l'Aula Virtual.

A més, durant el semestre es disposarà de l´eina VerilUOC, juntament amb KeMAP i VerilChart per poder realitzar les PACs i pràctiques. Aquestes eines d´autoaprenentatge permeten verificar automàticament el disseny de circuits lògics, mapes de Karnaugh i cronogrames de temps, respectivament. Aquestes eines s´acompanyen amb un Wiki com a manual de funcionament. 

• Informacions sobre l'avaluació a la UOC

A la UOC, l'avaluació generalment és virtual. S'estructura entorn de l'avaluació contínua, que inclou diferents activitats o reptes; l'avaluació final, que es porta a terme mitjançant proves o exàmens, i el treball final de la titulació.

Les activitats o proves d'avaluació poden ser escrites i/o audiovisuals, amb preguntes aleatòries, proves orals síncrones o asíncrones, etc., d'acord amb el que decideixi cada equip docent. Els treballs finals representen el tancament d'un procés formatiu que implica la realització d'un treball original i tutoritzat que té com a objectiu demostrar l'adquisició competencial feta al llarg del programa.

Per verificar la identitat de l'estudiant i l'autoria de les proves d'avaluació, la UOC es reserva la potestat d'aplicar diferents sistemes de reconeixement de la identitat i de detecció del plagi. Amb aquest objectiu, la UOC pot dur a terme enregistrament audiovisual o fer servir mètodes o tècniques de supervisió durant l'execució de qualsevol activitat acadèmica.

Així mateix, la UOC pot exigir a l'estudiant l'ús de dispositius electrònics (micròfons, càmeres o altres eines) o programari específic durant l'avaluació. És responsabilitat de l'estudiant assegurar que aquests dispositius funcionen correctament.

El procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat de les activitats acadèmiques. Al web sobre integritat acadèmica i plagi de la UOC hi ha més informació respecte d'aquesta qüestió.

La manca d'autenticitat en l'autoria o d'originalitat de les proves d'avaluació; la còpia o el plagi; la suplantació d'identitat; l'acceptació o l'obtenció de qualsevol activitat acadèmica a canvi d'una contraprestació o no; la col·laboració, l'encobriment o l'afavoriment de la còpia, o l'ús de material, programari o dispositius no autoritzats en el pla docent o l'enunciat de l'activitat acadèmica, inclosa la intel·ligència artificial i la traducció automàtica, entre altres, són conductes irregulars en l'avaluació que poden tenir conseqüències acadèmiques i disciplinàries greus.

Aquestes conductes irregulars poden comportar el suspens (D/0) en les activitats avaluables que es defineixin en el pla docent -incloses les proves finals- o en la qualificació final de l'assignatura, sigui perquè s'han utilitzat materials, programari o dispositius no autoritzats durant les proves (com l'ús d'intel·ligència artificial no permesa, xarxes socials o cercadors d'informació a internet), perquè s'han copiat fragments de text d'una font externa (internet, apunts, llibres, articles, treballs o proves d'altres estudiants, etc.) sense la citació corresponent, per la compravenda d'activitats acadèmiques, o perquè s'ha dut a terme qualsevol altra conducta irregular.

Així mateix, i d'acord amb la normativa acadèmica, les conductes irregulars en l'avaluació també poden donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i a l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui, de conformitat amb el que estableix la normativa de convivència de la UOC.

En el marc del procés d'avaluació, la UOC es reserva la potestat de:

• Sol·licitar a l'estudiant que acrediti la seva identitat segons el que estableix la normativa acadèmica.
• Sol·licitar a l'estudiant que acrediti l'autoria del seu treball al llarg de tot el procés d'avaluació, tant en l'avaluació contínua com en l'avaluació final, per mitjà d'una entrevista oral síncrona, que pot ser objecte d'enregistrament audiovisual, o pels mitjans que estableixi la Universitat. Aquests mitjans tenen l'objectiu de verificar els coneixements i les competències que garanteixin la identitat de l'estudiant. Si no és possible garantir que l'estudiant és l'autor de la prova, aquesta pot ser qualificada amb una D, en el cas de l'avaluació contínua, o amb un suspens, en el cas de l'avaluació final.

Intel·ligència artificial en el marc de l'avaluació

La UOC reconeix el valor i el potencial de la intel·ligència artificial (IA) en l'àmbit educatiu, alhora que posa de manifest els riscos que comporta si no s'utilitza de manera ètica, crítica i responsable. En aquest sentit, en cada activitat d'avaluació s'informarà l'estudiantat sobre les eines i els recursos d'IA que es poden utilitzar i en quines condicions. Per la seva banda, l'estudiantat es compromet a seguir les indicacions de la UOC a l'hora de dur a terme les activitats d'avaluació i de citar les eines utilitzades i, concretament, a identificar els textos o les imatges generats per sistemes d'IA, els quals no podrà presentar com si fossin propis.

Amb relació a fer servir o no la IA per resoldre una activitat, l'enunciat de les activitats d'avaluació indica les limitacions en l'ús d'aquestes eines. Cal tenir en compte que fer-les servir de manera inadequada, com ara en activitats en què no estan permeses o no citar-les en les activitats en què sí que ho estan, es pot considerar una conducta irregular en l'avaluació. En cas de dubte, es recomana que, abans de lliurar l'activitat, es faci arribar una consulta al professorat col·laborador de l'aula.

• Consulta del model d'avaluació