Curso libreTecnología y desarrollo de software
Arquitectura de computadores
El curso Arquitectura de computadores proporciona al estudiante la comprensión de cómo funciona un computador por dentro, desde la representación binaria y el punto flotante IEEE 754 hasta el procesador RISC-V, la jerarquía de memoria, la entrada y salida y las arquitecturas multinúcleo, ARM y GPU, para analizar el rendimiento del hardware.
A quién va dirigido
Estudiantes de sistemas con nociones de programación y álgebra básica.
Objetivos
✓Comprender la representación de datos en binario, hexadecimal, complemento a dos, IEEE 754, ASCII y UTF-8.
✓Analizar el modelo de von Neumann, el ciclo de instrucción y la segmentación en el procesador.
✓Aplicar el conjunto de instrucciones RISC-V en programas cortos ejecutados en el simulador RARS.
✓Diseñar el análisis de instrucciones y accesos a memoria de un programa en ensamblador RISC-V.
✓Evaluar el rendimiento de arquitecturas actuales con la jerarquía de memoria y la ley de Amdahl.
Plan de estudios por sesión
1
Representación: sistemas binario y hexadecimalComplemento a dos, aritmética binaria y punto flotante IEEE 754 · Codificación ASCII y UTF-8
2
El procesador: modelo de von NeumannConjunto de instrucciones RISC-V; ciclo de búsqueda, decodificación y ejecución · Segmentación (pipelining)
3
Memoria: jerarquía de registros, caché, RAM y almacenamientoLocalidad y aciertos de caché; buses, interrupciones y DMA · SSD NVMe frente a discos duros
4
Presentación del ejercicio final: programa RISC-V en el simulador RARSProcesadores multinúcleo, x86-64 frente a ARM, GPU y aceleradores para IA · Medición de rendimiento y ley de Amdahl
Evaluación
Inicial30%Taller de conversiones binario y hexadecimal, complemento a dos y representación IEEE 754.
Intermedio30%Traza del ciclo de instrucción RISC-V y ejercicio de aciertos de caché por localidad.
Final40%Ejercicio final: programa en ensamblador RISC-V en RARS con análisis de instrucciones y accesos a memoria.
Proyecto final
Programa corto en ensamblador RISC-V ejecutado en el simulador RARS, con análisis de sus instrucciones y accesos a memoria.