107122 - PROGRAMACIÓN DE MICROPROCESADORES

Tipo de asignatura: obligatoria

Coordinador: Adso Fernández Baena

trimestre: Segundo trimestre

Créditos: 4

A nivel general esta asignatura abarca los siguientes descriptores especificados para la materia a la que pertenece (Arquitectura, Sistemas Operativos y Redes de Ordenadores):

1.- Procesadores de propósito específico, procesados ​​RIESGO (monociclo y multiciclo)

2.- Lenguaje máquina y enssamblador de un procesador RISC, estructura del espacio lógico de un programa

3.- Introducción a la jerarquía de memoria (caché) y al subsistema de entrada / salida 

4.- Introducción al soporte de la arquitectura al sistema operativo (memoria virtual, TLB)

5.- Concurrencia, entrada / salida y buses (encuesta, interrupciones, DMA, tipo E / S)

6.- Programación en lenguaje ensamblador de procesadores (RISC y CISC) y enlace con lenguajes de alto nivel

7.- Estructuras internas en la jerarquía de memoria (discos, memoria principal, cachés, mecanismos de detección y corección de errores)

8.- Introducción a los procesadores segmentados lineales y multiprocesadores

9.- Introducción a los sistemas operativos (tipo de sistemas operativos y características, procesos, flujos, espacios de direcciones, modos de ejecución, comandos básicos)

10.- Gestión del espacio de direcciones (servicios del sistema, gestión de la memoria, memoria virtual, swap, thrashing, estructuras básicas de apoyo)

11.- Gestión de la entrada / salida (servicios del sistema, buffering, spooling, independencia de los dispositivos, estructuras básicas de apoyo)

Para el seguimiento de la asignatura el estudiante trabaja con su ordenador personal (portátil) que deberá llevar a todas y cada una de las clases

Esta asignatura dispone de recursos metodológicos y digitales para hacer posible su continuidad en modalidad no presencial en el caso de ser necesario por motivos relacionados con la Covidien-19. De esta forma se asegurará la consecución de los mismos conocimientos y competencias que se especifican en este plan docente.

A nivel general esta asignatura contribuye a siguientes resultados de aprendizaje especificados para la materia a la que pertenece (Arquitectura, Sistemas Operativos y Redes de Ordenadores):

1.- Demostrar conocimiento y comprensión del funcionamiento interno de un computador y del funcionamiento de las comunicaciones entre ordenadores

2.- Utilizar de forma apropiada teorías, procedimientos y herramientas en el desarrollo profesional de la ingeniería informática en todos sus ámbitos (especificación, diseño, implementación, desarrollo, implantación y evaluación de productos) de forma que se demuestre la comprensión de los compromisos adoptados en las decisiones de diseño

3.- Evaluar, y seleccionar plataformas de producción hardware y software para la ejecución de aplicaciones y de servicios informáticos

4.- Identificar tecnologías actuales y emergentes y evaluar si son aplicables y en qué medida para satisfacer las necesidades los usuarios

5.- Desarrollo de proyectos en equipo

6.- Comprender y utilizar de forma eficaz manuales, especificaciones de productos y otra información de carácter técnico escrita en inglés

A un nivel más concreto, al finalizar la asignatura el estudiante / a debe ser capaz de:  

RA 1. Describir qué es un microcontrolador, conceptos básicos y diferencias con un microprocesador

RA 2. Detallar cómo se representan en la memoria del computador los tipos de datos elementales y estructurados típicos de los lenguajes de alto nivel, y aplicar los algoritmos para realizar las operaciones básicas con estos tipos de datos

RA 3. Entender la diferencia entre diferentes arquitecturas de sistemas (RISC, CISC, ...)

RA 4. Diferenciar los diferentes modos de direccionamiento de los microprocesadores y microcontroladores

RA 5. Entender el funcionamiento de las interrupciones

RA 6. Descripción de la placa de desarrollo Arduino

RA 7. Desarrollo de diversas aplicaciones sencillas enfocadas al uso de los microcontroladores en los entornos reales

RA 8. Describir los dispositivos que permiten realizar operaciones de entrada / salida en un computador

RA 9. Enumerar los diferentes elementos que permiten almacenar la información que maneja un computador, entreviendo aspectos tecnológicos y arquitectónicos para la implementación de los registros, de la memoria principal y de la memoria cache

Las horas de aprendizaje dirigido comprenden:

1. Clases teórico / prácticas en grupo grande (toda la clase) en las que el profesorado introduce los contenidos de la asignatura y se realizan actividades docentes que persiguen que el estudiante sea un protagonista activo en la adquisición de sus conocimientos.
2. Actividades que se realizan en equipos de dos personas o individualmente. Estas actividades prácticas se realizarán tanto en las clases con grupos reducidos como en las clases con grupos grandes (todos los alumnos).
3. Presentaciones de forma individual y / o en grupos de temas concretos relativos al temario de la asignatura
4. Redacción de informes de forma individual y / o en grupos de temas concretos relativos al temario de la asignatura
5. Ejecución de proyectos (en equipos de trabajo) para trabajar habilidades, competencias transversales
6. Resolución de problemas en un tiempo determinado en formato de retos para evaluar la capacidad del estudiante ante situaciones cotidianas de mercado 

El objetivo final es que el alumno adquiera los conocimientos de la asignatura mediante actividades las cuales pueden ser pequeñas como proyectos más completos donde intervengan los conocimientos que se van adquiriendo a lo largo del curso. Dentro de las horas de aprendizaje autónomo se consideran las horas para preparar las clases teóricas, las horas para estudiar y consolidar los conocimientos adquiridos, las horas para preparar el trabajo de las prácticas y, por último, las horas que el estudiante puede dedicar a aumentar y complementar sus conocimientos sobre la materia.

Este curso, debido a la situación generada por la Covidien, algunas de las sesiones de grupo grande se harán en formato híbrido: presencial y en línea (vía en streaming). Esto permitirá que los estudiantes puedan ir rotativamente en las clases presenciales, respetando el máximo de estudiantes por aula que imponen las medidas de distanciamiento. Cuando no les toque sesión presencial podrán seguir la clase en línea desde casa.

En cuanto a las sesiones de prácticas en espacios más reducidos (como laboratorios, estudios o plató), en su caso se trabajará simultáneamente en varios espacios para garantizar que se cumplen las condiciones establecidas por los protocolos de seguridad.

Tema 1- Introducción

• Introducción a los microcontroladores y microprocesadores. Diferencias básicas y características principales Introducción a la plataforma hardware Arduino y el microcontrolador Atmel328P

Tema 2 - Arquitecturas

• Los sistemas CISC vs RIESGO
• Registros vs Memoria
• Entradas y Salidas. Analógicas y Digitales

Tema 3 - Gestión de procesos

• Registros especiales (PC, SP, FP, Status Register)
• Llamas y funciones.
• Apilar

Tema 4 - Conjunto de instrucciones y modos de direccionamiento

• El conjunto de instrucciones y los codes de operaciones
• Modos de direccionamiento

Tema 5 - Las interrupciones

• Como modificar el ciclo de vida de un programa. Habilitación e inhabilitación de interrupciones. Prioridades. Rutinas de Gestión de la interrupción. Clocks y Timers

Se pone a disposición de los estudiantes una serie de actividades de carácter eminentemente práctico que son la base de las actividades de aprendizaje de la asignatura. Estas actividades los estudiantes / se las tendrán que resolver, a veces de manera no presencial, siguiendo las indicaciones de los docentes y / o también serán trabajadas en clase, ya sea como ejemplos en las sesiones de teoría, ya sea en sesiones de laboratorio ( grupos grandes o pequeños). Si bien algunas de estas actividades podrían tener carácter optativo (los docentes no verificarán de manera individualizada la realización por parte de los estudiantes), serán imprescindibles para alcanzar los conocimientos teórico-prácticos de la asignatura.

Con el objetivo de recoger evidencia del logro de los resultados de aprendizaje esperados se realizarán las siguientes actividades de carácter evaluativo, relacionadas con las competencias comunes, transversales y específicas. La competencia transversal asociada a la asignatura de conocimiento de tercera lengua se trabaja a partir de las fuentes documentales que los estudiantes deben consultar (la gran mayoría de la documentación disponible y que se trabaja está en lengua inglesa)

1. actividad 1: Entradas y salidas analógicas con Arduino: pruebas individuales / grupales de aplicación práctica de los conceptos teóricos y procedimientos prácticos de los Temas 1 y 2 de la asignatura (evidencia de los resultados del aprendizaje RA6, RA7, RA8)
2. actividad 2: Comunicaciones serie y bluetooth: pruebas individuales / grupales de aplicación práctica de los conceptos teóricos y procedimientos prácticos de los Temas 1 y 2 de la asignatura (evidencia de los resultados del aprendizaje RA2, RA7)
3. actividad 3: Placa de desarrollo Arduino y lenguaje de programación Python: pruebas individuales / grupales de aplicación práctica de los conceptos teóricos y procedimientos prácticos de los Temas 1 y 3 de la asignatura (evidencia de los resultados del aprendizaje RA7)
4. actividad 4: Interrupciones Hardware: pruebas individuales / grupales de aplicación práctica de los conceptos teóricos y procedimientos prácticos de los Temas 1 y 5 de la asignatura (evidencia de los resultados del aprendizaje RA5, RA7)
5. reto final: Evaluación individual y en grupo de los conocimientos obtenidos en la realización de las diferentes actividades durante el trimestre: pruebas individuales / grupales de aplicación práctica de los conceptos teóricos y procedimientos prácticos de los Temas 1, 2, 3, 4 y 5 de la asignatura ( evidencia de los resultados del aprendizaje RA5, RA7, RA8)
6. Prueba escrita: Pruebas individuales / grupales de aplicación práctica de los conceptos teóricos y procedimientos prácticos de los Temas 1, 2, 3, 4 y 5 de la asignatura (evidencia de los resultados del aprendizaje RA1, RA2, RA3, RA4, RA5, RA6, RA7, RA8)

En relación a las competencias básicas asignadas a la asignatura, éstas quedan cubiertas especialmente en cuanto a los aspectos que se explicitan:

• CB2: resolución de problemas dentro de su área de estudio.
• CB5: desarrollo de habilidades de aprendizaje necesarias para estudios posteriores (acceso autónomo a documentación, hábitos de trabajo efectivos)

En relación a las competencias transversales asociadas a la asignatura, éstas quedan cubiertas especialmente en cuanto a los aspectos que se explicitan:

• CT1: el conocimiento de la lengua inglesa se trabaja a partir de las fuentes documentales que los estudiantes deben consultar, dado que mayoritariamente todas ellas se encuentran en inglés. 
• CT2: el trabajo como miembros de un equipo interdisciplinar se trabaja mayoritariamente en las actividades prácticas y en el reto, donde la gestión y de la responsabilidad compartida es especialmente relevante

En relación a las competencias comunes asociadas a la asignatura, éstas quedan cubiertas especialmente para que los a los aspectos que se explicitan:

• CIN1: se trabaja principalmente en las pruebas prácticas que conllevan el desarrollo de soluciones informáticas
• CIN9: se trabaja de forma transversal en las pruebas escritas de la asignatura, que trabajan los aspectos más teóricos, pero también en las actividades prácticas, pues en cada una de ellas se hace énfasis en aspectos de la estructura y arquitectura de los sistemas

Para superar (aprobar) las actividades evaluativas, los estudiantes deberán demostrar:

• Que han adquirido los conocimientos teóricos relativos a los contenidos de la asignatura y que su comprensión les permite llevarlos a la práctica [MECES-2 punto a, punto c]
• Que pueden desarrollar soluciones a problemas que, si bien pueden ser similares a otros vistos anteriormente, presentan aspectos que son nuevos [MECES-2 punto f]

Normas de realización de las actividades

• En todas las actividades es obligada la asistencia para ser evaluadas.
• Las actividades son obligatorias. Las actividades no realizadas o en las que no se ha asistido, son evaluadas como 0.

• Prueba escrita: 55%
• Reto: 15%
• Actividades prácticas 25%
• Evaluación continua: 5%

Todas las notas son obligatorias. Se puede recuperar la práctica final (reto) y las pruebas escritas.

Para las pruebas escritas la media de las pruebas debe tener una calificación mínima de 5.0. Si la nota es inferior a 5.0 entonces la calificación final será la de las pruebas escritas.

Margolis, M, (2012), Arduino Cookbook, Recipes to Begin, Expand, and Enhance your Projects, Second Edition, O'Reilly Media, ISBN: 978-1-449-31387-6

Purdum, Jack, Beginning C for Arduino, Springer Science + Business Media, ISBN: 978-1-4302-4776-0, ISBN: 978-1-4303-4777-7 (eBook)

Presentaciones y apuntes de la asignatura en el Moodle