Arquitectura de Computadores

Não existem pré-requisitos para esta Unidade Curricular. 

As aulas decorrerão em sala de informática, preferencialmente. As aulas são teórico-práticas. Os alunos são incentivados a participar e a desenvolver trabalhos de investigação sobre diversas áreas propostas. Serão lançados desafios para participação na plataforma MOODLE. A metodologia de ensino e de avaliação pretende preparar os alunos para a vida prática: intervir, argumentar, pesquisar, trabalhar em equipa, gerir conflitos, preparar apresentações e apresentar trabalhos. 

Explorar a componente de hardware do computador, desvendando o mistério da “caixa negra” dos componentes internos e conhecer os conceitos elementares da arquitetura e organização, função e estrutura. 
Conhecer a retrospetiva histórica sintética até aos processadores e componentes recentes. Conhecer a atualidade ao nível da evolução dos componentes e dispositivos I/O. 
Conhecer aspetos sobre o equilíbrio de desempenho, técnicas para otimização de processamento e medidas de performance e Benchmarks. 
Conhecer aspetos relacionados com o processador e ligações a outros componentes, memória cache (e técnicas de otimização de desempenho a esse nível), outras memórias internas e memórias externas.
Conhecer a evolução das memórias.
Compreender o funcionamento do sistema operativo, a representação dos dados e mecanismos de endereçamento de memória.
Dominar uma linguagem de programação de baixo nível: Little Man Computer e exploração do paralelismo com uma linguagem de alto nível.

Justificação dos objetivos:

A unidade curricular de Arquitetura de Computadores pretende explorar vertentes relacionadas com a componente de hardware do Computador, desvendando o mistério da “caixa negra” relativamente aos componentes internos de uma máquina computacional. Assim, os alunos terão aulas teórico-práticas sobre os diversos temas e realizarão um trabalho de investigação sobre um dos temas propostos pela docente, onde se espera que diversas competências sejam aplicadas e melhoradas. Consequentemente, nesse trabalho, a expectativa é de que os alunos:

1) desenvolvam e comprovem as suas competências na área da escrita (relatório) de acordo com um template disponibilizado, de comunicação (apresentação do trabalho perante os colegas) e espírito crítico (revisão interpares);
2) desenvolvam competências de trabalho em equipa;
3) desenvolvam competências na área de revisão do trabalho desenvolvido por outras equipas.

No que respeita às aulas, inicia-se o estudo da unidade curricular com conceitos elementares acerca de arquitetura e organização, função e estrutura de uma máquina computacional. É efetuada uma retrospetiva histórica sintética até aos processadores e componentes mais recentes.

A abordagem aos componentes internos de um sistema computacional tem também como objetivo o desenvolvimento de competências elementares ao nível da manipulação desses componentes, compreensão das possibilidades de compatibilidade e de atualização. O estudo dos componentes internos inicia-se com a abordagem do processador e das suas interligações aos diversos componentes.
Aplicam-se métodos de ensino que permitem compreender de que forma é que as diversas UCs se relacionam com Arquitetura de Computadores, permitindo assim uma assimilação mais concreta dos diversos tópicos e que os alunos percecionem a coerência do plano curricular da Licenciatura em Informática de Gestão.  

Finalmente, entende-se que a proposta de avaliação contínua é a que melhor corresponde à melhor assimilação das temáticas, sendo proposta a realização de 3 testes de avaliação, para além do trabalho de investigação já mencionado.

Os alunos são incentivados, durante todo o semestre e como pedra angular do seu conhecimento em hardware e software de baixo nível, a conhecerem a atualidade ao nível da evolução dos componentes e dispositivos I/O, bem como a participar em diversas iniciativas realizadas por parceiros da Escola como o ISACA Lisbon Chapter – Conferência e X-Sessions. 

PARTE 1 – Visão Genérica

1. Introdução ao estudo da Arquitetura de Computadores: Computadores e Sistemas

2.Introdução ao estudo dos Sistemas e da Arquitetura dos Sistemas (Englander 4.ª e 5.ª edições)

PARTE 2 – Dados
3. Sistemas de Numeração

4.Formatos dos Dados

5. Representação de dados numéricos

PARTE 3 – Arquitetura de Computadores e funcionamento do Hardware
6. O Little Man Computer (LMC)

7. CPU e Memória

8. CPU e Memória: projeto, aperfeiçoamento e implementação

9. Entrada/Saída (I/O)

10. Periféricos

11. Sistemas Computacionais atuais

NAO

Bibliografia Principal): 

Irv Englander, The Architecture of Computer Hardware and Systems Software – An Information Technology Approach, 5.th edition, John Willey & Sons, 2014

Bibliografia de consulta opcional para os trabalhos de investigação: 

William Stallings, Computer Organization and Architecture, 10th edition, Prentice-Hall Intern., janeiro 2015
Delgado, José, Ribeiro, Carlos, Arquitetura de Computadores, 5.ª edição, FCA Editores, 2014

Bibliografia Avançada: 

Null, Linda e Lobur, Júlia, Essentials of Computer Organization and Architecture, 3.rd edition, dezembro, 2010
Nicholas Carter, Computer Architecture, Bookman, 2002, Coleção Schaum
Goodman & Miller, A Programmer’s View of Computer Architecture, Saunders College Publishing, 2011