Curso de Organización y arquitectura de computadores

Lo que aprenderás en 6 unidades

1. 1

   Rendimiento de los sistemas informáticos

   Empieza aquí

   Explica las capas de abstracción, desde las aplicaciones hasta los transistores, y mide el rendimiento mediante el tiempo de ejecución, los CPI, la frecuencia de reloj y la ley de Amdahl.

   5 objetivos de aprendizaje

   Lo que aprenderás

   1. 1.Describe las capas de un sistema informático y su interfaz entre hardware y software
   2. 2.Define y mide el rendimiento de un sistema informático
   3. 3.Predice el tiempo de ejecución con la ecuación de rendimiento
   4. 4.Usa la ley de Amdahl para estimar el beneficio de una mejora
   5. 5.Explica el muro de potencia y la transición a los procesadores multinúcleo
2. 2

   Conjunto de instrucciones

   Lee y escribe programas sencillos en lenguaje ensamblador de RISC-V, y explica cómo las instrucciones, los registros, el direccionamiento de memoria y las llamadas a procedimientos implementan el código de alto nivel.

   6 objetivos de aprendizaje

   Lo que aprenderás

   1. 1.Describe cómo funcionan las instrucciones, los registros y los operandos en memoria
   2. 2.Realiza cálculos, compara valores y controla el flujo de un programa
   3. 3.Codifica y decodifica instrucciones máquina de RISC-V
   4. 4.Implementa llamadas a procedimientos con registros y la pila
   5. 5.Sigue un programa desde el código fuente hasta un proceso en ejecución
   6. 6.Compara los diseños de conjuntos de instrucciones RISC y CISC
3. 3

   Aritmética de computadores

   Explica cómo el hardware suma, resta, multiplica y divide enteros, detecta el desbordamiento y representa y redondea números en coma flotante.

   5 objetivos de aprendizaje

   Lo que aprenderás

   1. 1.Suma y resta enteros y detecta el desbordamiento
   2. 2.Diseña una unidad aritmético-lógica
   3. 3.Multiplica y divide enteros mediante hardware
   4. 4.Representa números reales en coma flotante según IEEE 754
   5. 5.Calcula y redondea con números en coma flotante
4. 4

   Camino de datos y segmentación

   Sigue el recorrido de las instrucciones por un camino de datos de un solo ciclo y por uno segmentado, y explica cómo se resuelven los riesgos de datos y de control mediante anticipación, detenciones y predicción de saltos.

   5 objetivos de aprendizaje

   Lo que aprenderás

   1. 1.Construye un camino de datos de un solo ciclo
   2. 2.Diseña la unidad de control del procesador de un solo ciclo
   3. 3.Segmenta el camino de datos
   4. 4.Detecta y resuelve riesgos de datos
   5. 5.Gestiona los riesgos de control y predice los saltos
5. 5

   Jerarquía de memoria y cachés

   Explica cómo las cachés aprovechan la localidad, calcula tasas de acierto y el tiempo medio de acceso a memoria y describe cómo se integran la memoria virtual y los TLB en la jerarquía.

   6 objetivos de aprendizaje

   Lo que aprenderás

   1. 1.Explica por qué los sistemas informáticos usan una jerarquía de memoria
   2. 2.Localiza datos en cachés de correspondencia directa y asociativas por conjuntos
   3. 3.Explica los fallos de caché y las políticas de escritura
   4. 4.Calcula el rendimiento de la caché
   5. 5.Explica cómo se integran la memoria virtual y los TLB en la jerarquía
   6. 6.Escribe programas que tengan en cuenta la caché
6. 6

   Procesadores paralelos y multinúcleo

   Compara el paralelismo a nivel de instrucción, de datos y de hilo, y explica cómo los procesadores multinúcleo, las GPU y los clústeres reparten el trabajo y mantienen la coherencia de la memoria.

   5 objetivos de aprendizaje

   Lo que aprenderás

   1. 1.Explica de dónde surge el paralelismo y cómo se clasifica el hardware paralelo
   2. 2.Predice y mide los límites de la aceleración paralela
   3. 3.Aprovecha el paralelismo a nivel de datos con SIMD, procesadores vectoriales y GPU
   4. 4.Comparte memoria entre núcleos y mantén la coherencia de las cachés
   5. 5.Explica cómo los clústeres y los sistemas informáticos a escala de centro de datos reparten el trabajo mediante redes