Sistemas Digitais e Arquitectura de Computadores
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- João Pedro Barroso Morais
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1 Ano Letivo 2013/2014 Planificação Anual Resumida Sistemas Digitais e Arquitectura de Computadores 12ºAno João Paulo Portela Araújo
2 Elenco Modular e Cronograma Geral Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores - 12º Ano Elenco Modular e Cronograma Geral Módulos Calendarização MÓDULO 07: Arquitetura de Computadores 36 Horas 43 Blocos de 50 m 1º Período MÓDULO 08: Análise de Equipamentos Informáticos 36 Horas 43 Blocos de 50 m 1º e 2º Período MÓDULO 09: Arquitetura de Microprocessadores 22 Horas 27 Blocos de 50 m 2º Períodos MÓDULO 10: Programação de Microprocessadores 36 Horas 43 Blocos de 50 m 2º e 3º Períodos Totais
3 Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores - 12º Ano Módulo 07: Arquiteturas de Computadores Módulo 07: Arquitetura de Computadores Apresentação Neste módulo, é efetuada uma abordagem à forma de organização e funcionamento das arquiteturas de computadores, ao nível da realização e operação interna dos componentes do computador, para o processamento, armazenamento em memória e ações de entrada e saída da informação. Deverão ser adquiridos conhecimentos teóricos e práticos, estes últimos através da realização de trabalhos laboratoriais sobre a arquitetura de computadores, baseados nos processadores de um PC. Competências Gerais a Desenvolver Identificar os diversos componentes internos de um computador PC. Conhece os diferentes tipos de equipamentos informáticos e as características técnicas. Consultar e compreender a informação técnica sobre um determinado componente de um computador. Conseguir utilizar a Internet como fonte de informação sobre computadores e seus componentes. Conseguir definir e compreender uma série de terminologia informática. Desenvolver um espírito de iniciativa e de autoaprendizagem. Duração e Cronograma do Módulo 36 Horas 43 Blocos de 50 m 3
4 Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores - 12º Ano Módulo 07: Arquiteturas de Computadores Objetivos Conteúdos Metodologia Recursos Avaliação Identificar as principais famílias lógicas. Conhecer as principais tipos de memória e suas células básicas. Avaliar a arquitetura interna de um sistema de um PC. Conhecer os diversos tipos de barramentos existentes num PC. Conhecer a organização e gestão de memória Principal num PC. Principais tipos de memória e identificação das suas células básicas constituintes. Introdução histórica aos computadores desde os ábacos e calculadores mecânicos até aos nossos dias. Identificar as principais tendências atuais nomeadamente a nível de comprimento de instruções, estrutura de execução, etc. Descrição histórica da evolução do computador PC compatível, salientando as várias evoluções fundamentais desde a placa original até às placas atuais. Identificar quais as principais unidades constituintes e principais evoluções. Introdução ao conceito de barramento (bus). Descrição e caracterização dos principais tipos de barramentos usados nos PCs. Vários tipos de memória usada num PC (DRAM,SRAM para as caches, VRAM e WRAM para as memórias de vídeo, EEPROMs, etc). Organização dos bancos de memória de "cache" num PC e comunicação com o PC. Organização dos bancos de memória de DRAM num PC. Evolução histórica da interface vídeo num PC compatível 9. Interface com o disco rígido e periféricos. Iniciação ao módulo Numa primeira fase, depois da apresentação de conteúdos mais teóricos com o auxílio de um projetor de vídeo, o professor irá demonstrar com alguns exemplos, a utilização prática dos conteúdos abordados inicialmente. Numa segunda fase mediante fichas de trabalho que contêm o resultado final e alguns dos passos a dar, os alunos deverão descobrir, experimentar e completar os passos em falta, de forma a conseguiram atingir o resultado pretendido. Consolidação de conteúdos Será utilizado a metodologia de resolução de exercícios, fornecendo unicamente o resultado a atingir ou o enunciado do problema que se pretende resolver. Computadores e elementos de hardware básicos Projetor de Vídeo Processo (ser do aluno) Observação direta, aula a aula, do desempenho de cada aluno tendo em conta: Responsabilidade Adequação da atitude Participação/ Envolvimento nas atividades Autonomia/ Organização Produto 1 Provas de Avaliação Sumativa de Natureza teórico-prática Fichas de Trabalho formativas Trabalhos Laboratoriais Chamadas orais 4
5 Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores - 12º Ano Módulo 08: Análise de Equipamento Informático Módulo 08: Análise de Equipamentos Informáticos Apresentação Neste módulo pretende-se fornecer a componente teórica, necessária e suficiente, para uma compreensão dos diversos componentes de um computador, o que permitirá, ao aluno, uma melhor capacidade de análise e reparação de avarias. O formador deverá motivar e justificar o acesso a meios de informação electrónica, como meios de obtenção de informação nesta área. Para tal, deverá incutir nos alunos a necessidade da compreensão do Inglês falado e escrito, como factor de sucesso nesta área tecnológica. Sempre que for necessário a apresentação de conceitos teóricos, essa apresentação deverá ser feita do modo mais apelativo possível, utilizando meios audiovisuais (videoprojector, retroprojector, etc.). Como alternativa deverão ser os próprios alunos, através da realização de trabalhos de pesquisa, a tentar obter esses conceitos. Sempre que possível, deverão os alunos realizar uma palestra ou grupos de discussão sobre determinados temas directamente relacionados com a matéria. É muito importante que se consiga incutir e desenvolver, no aluno, o espírito de auto-iniciativa e autoaprendizagem, características essenciais para a actualização de um técnico nesta área. Para tal, deverá fomentar essas características através de trabalhos de investigação e posterior apresentação. 5
6 Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores - 12º Ano Módulo 08: Análise de Equipamento Informático Competências Gerais a Desenvolver Duração e Cronograma do Módulo Identificar os diversos componentes internos de um computador PC. Conhece os diferentes tipos de equipamentos informáticos e as características técnicas. Consultar e compreender a informação técnica sobre um determinado componente de um computador. Conseguir utilizar a Internet como fonte de informação sobre computadores e seus componentes. Conseguir definir e compreender uma série de terminologia informática. Desenvolver um espírito de iniciativa e de auto-aprendizagem. 36 Horas 43 Blocos de 50 m 6
7 Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores - 12º Ano Módulo 08: Análise de Equipamento Informático Objectivos Conteúdos Metodologia Recursos Avaliação Conhecer os vários tipos de equipamentos informáticos. Conhecer as características técnicas e normas dos equipamentos informáticos. Saber procurar fontes de informação sobre determinados equipamentos. 1. Equipamentos informáticos e suas características e normas: 1.1. Computador portátil; 1.2. Caixa; 1.3. Fonte de alimentação; 1.4. Processador; 1.5. Cooler; 1.6. MotherBoard; 1.7. Placa de Vídeo; 1.8. Placa de Som; 1.9. Disco Rígido; Drive de Disquetes; Dispositivos de Backup (Tape ; Zip Drive; Jazz Drive; etc.) dispositivos de leitura e gravação óptica (DVD; CD; etc.); Teclado; Rato; Impressora; Scanner; Modem; Memória; Monitor; Webcam; Plotter. 2. A Internet como a grande fonte de informação sobre equipamentos informáticos. Iniciação ao módulo Numa primeira fase, depois da apresentação de conteúdos mais teóricos com o auxílio de um projector de vídeo, o professor irá demonstrar com alguns exemplos, a utilização prática dos conteúdos abordados inicialmente. Numa segunda fase mediante fichas de trabalho que contêm o resultado final e alguns dos passos a dar, os alunos deverão descobrir, experimentar e completar os passos em falta, de forma a conseguiram atingir o resultado pretendido. Consolidação de conteúdos Será utilizado a metodologia de resolução de exercícios, fornecendo unicamente o resultado a atingir ou o enunciado do problema que se pretende resolver. Computadores e elementos de hardware básicos Projector de Vídeo Software de diagnóstico e deteção de avarias Processo (ser do aluno) Observação directa, aula a aula, do desempenho de cada aluno tendo em conta: Responsabilidade Adequação da atitude Participação/ Envolvimento nas actividades Autonomia/ Organização Produto 1 Provas de Avaliação Sumativa de Natureza teórico-prática Fichas de Trabalho formativas Trabalhos Laboratoriais Chamadas orais 7
8 Sistemas Digitais e Arquitectura de Computadores - 12º Ano Módulo 09: Arquitetura de Computadores Módulo 09: Arquiteturas de Microprocessadores Apresentação Pretende-se neste módulo que os alunos adquiram os conhecimentos essenciais e noções sobre a arquitectura de microcomputadores, bem como o desenvolvimento de sistemas com microprocessadores e microcontroladores. Para além disso é abordada a interligação de dispositivos com interface em "bus", nomeadamente a ligação de microprocessadores a memórias e periféricos de entrada/saída.. Competências Gerais a Desenvolver Identificar e conhecer as principais tendências actuais no desenvolvimento de sistemas baseados em microprocessadores (RISC/CISC/...). Conhecer as principais características de um microprocessador. Reconhecer os principais componentes de um sistema baseado numa Arquitectura de um Microprocessador Duração e Cronograma do Módulo 22 Horas 27 Blocos de 50 m 8
9 Sistemas Digitais e Arquitectura de Computadores - 12º Ano Módulo 09: Arquitetura de Computadores Objectivos Conteúdos Metodologia Recursos Avaliação Identificar as principais características de um microprocessador. Estudar uma arquitectura de um microprocessador. Estudar o esquema de hardware de um PC, nomeadamente a nível de geração de interrupções, portos de entrada/saída, Timers, Geração de Som, Acesso directo aos recursos de imagem do sistema, etc. 1. Principais componentes de um microprocessador. 2. Evolução das arquitecturas de microprocessadores. 3. Arquitectura de um sistema tipo. 4. Tipos de dados. 5. Organização de memória. 6. Tipos de endereçamento. 7. Ligação com o exterior. Iniciação ao módulo Numa primeira fase, depois da apresentação de conteúdos mais teóricos com o auxílio de um projector de vídeo, o professor irá demonstrar com alguns exemplos, a utilização prática dos conteúdos abordados inicialmente. Numa segunda fase mediante fichas de trabalho que contêm o resultado final e alguns dos passos a dar, os alunos deverão descobrir, experimentar e completar os passos em falta, de forma a conseguiram atingir o resultado pretendido. Consolidação de conteúdos Será utilizado a metodologia de resolução de exercícios, fornecendo unicamente o resultado a atingir ou o enunciado do problema que se pretende resolver. Computadores Projector de Vídeo Processo (ser do aluno) Observação directa, aula a aula, do desempenho de cada aluno tendo em conta: Responsabilidade Adequação da atitude Participação/ Envolvimento nas actividades Autonomia/ Organização Produto 1 Provas de Avaliação Sumativa de Natureza teórico- Prática Fichas de Trabalho formativas Trabalhos Laboratoriais Chamadas orais 9
10 Sistemas Digitais e Arquitectura de Computadores - 12º Ano Módulo 10: Programação de Microprocessadores Módulo 10: Programação de Microprocessadores Apresentação Este módulo pretende familiarizar os alunos com as técnicas de desenvolvimento de aplicações baseadas em microprocessadores e microcontroladores quer no que respeita ao desenvolvimento de software, com ênfase na programação modular em assembly, quer na sua relação com o hardware de suporte. Competências Gerais a Desenvolver Desenvolver pequenos sistemas, recorrendo ao uso de microprocessadores. Construir pequenos programas em Assembly, que permitam aceder directamente aos recursos de um PC, como sejam som, imagem e interligação com o exterior. Duração e Cronograma do Módulo 27 Horas 43 Blocos de 50 m 10
11 Sistemas Digitais e Arquitectura de Computadores - 12º Ano Módulo 10: Programação de Microprocessadores Objectivos Conteúdos Metodologia Recursos Avaliação Dominar os conceitos básicos de programação em Assembly. Realizar "debugging" de pequenos programas em Assembly utilizando o utilitário apropriado. Estudar o funcionamento de um Sistema Operativo a baixo nível. Realizar programas simples de exemplo em Assembly de comunicação com o exterior, que utilizem recursos disponíveis pelo Sistema Operativo através de SYSTEM CALLS (chamadas ao sistema). 1. "Set" das principais instruções de um Microprocessador tipo. 2. Realização de pequenos programas de acesso à memória de vídeo como exemplo de aplicação do Set de instruções. 3. Noção de rotinas e principais conceitos a ela associados. 4. Passagem de parâmetros a rotinas por endereço e por valor. 5. Principais conceitos associados à utilização de Interrupções num computador. 6. Utilização dos utilitários disponíveis para fazer "debugging. 7. Estrutura interna de um sistema operativo tipo. 8. Noção de chamadas ao sistema. 9. Principais chamadas ao sistema disponíveis por um sistema operativo tipo. 10. Utilização das funções de um S.O., para tratamento de ficheiros (Ex: carregar uma imagem, ou uma música para um buffer em memória previamente alocado). 11. Conceito de "device drivers". Iniciação ao módulo Numa primeira fase, depois da apresentação de conteúdos mais teóricos com o auxílio de um projector de vídeo, o professor irá demonstrar com alguns exemplos, a utilização prática dos conteúdos abordados inicialmente. Numa segunda fase mediante fichas de trabalho que contêm o resultado final e alguns dos passos a dar, os alunos deverão descobrir, experimentar e completar os passos em falta, de forma a conseguiram atingir o resultado pretendido. Consolidação de conteúdos Será utilizado a metodologia de resolução de exercícios, fornecendo unicamente o resultado a atingir ou o enunciado do problema que se pretende resolver. Computadores Projector de Vídeo Software de edição e Compilação de linguagem C Programadores de microcontroladores PIC Processo (ser do aluno) Observação directa, aula a aula, do desempenho de cada aluno tendo em conta: Responsabilidade Adequação da atitude Participação/ Envolvimento nas actividades Autonomia/ Organização Produto 3 Provas de Avaliação Sumativa de Natureza teórico-prática Fichas de Trabalho formativas Trabalhos Laboratoriais Chamadas orais 11
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