Teaching and learning Computer Architecture and Organization in a Computer Engineering curriculum structured with a practical and systemic approach
DOI:
https://doi.org/10.5753/ijcae.2017.4863Keywords:
Teaching Computer Architecture and Organization, Hardware and Software Integration, Practical and Systemic ApproachAbstract
Teaching the concepts of computer architecture and organization is crucial for a student's success in a Computer Engineering curriculum. Additionally, integrating these concepts with other related areas of computing is extremely important to avoid a fragmented view of a complex computational system. This paper presents the teaching methodology used for learning Computer Architecture and Organization in the Computer Engineering curriculum at the Federal University of São Paulo. This curriculum follows a practical and systemic approach, allowing students to develop a complete computational system, from developing a hardware platform, defining a programming language, designing a compiler, specifying and developing an operating system, to developing a network communication process between two or more computational systems. Through questionnaires applied to students, the methodology presented for teaching and learning Computer Architecture and Organization has proven adequate, allowing the development of skills related to creative and self-motivated thinking while equipping students with the necessary hardware platform development skills for a complete computational system.
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References
SBC – Sociedade Brasileira de Computação. Currículo de referência da SBC para cursos de Graduação em Computação, 2005.
The Joint Task Force on Computing Curricula. IEEE Computer Society and Association for Computing Machinery. Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering, 2004.
The Joint Task Force on Computing Curricula. The Association for Computing Machinery, The Association for Information Systems and The Computer Society. Computing Curricula, 2005.
Unifesp. Projeto Pedagógico do Curso de Graduação do Bacharelado em Engenharia de Computação, fevereiro de 2015.
Leandro S. G. de Carvalho e Fabíola G. Nakamura, “Práticas de Ensino na Disciplina de Circuitos Lógicos”, International Journal of Computer Architecture Education (IJCAE), Vol. 2, No. 1, p. 09-12, Dezembro 2013.
Vinícius B. da Silva e Jean F. P. Cheiran, “Análise do uso de microcontroladores como ferramenta de apoio ao ensino-aprendizagem de Arquitetura de Computadores”, International Journal of Computer Architecture Education (IJCAE), Vol. 4, No. 1, p. 01-04, Dezembro 2015.
Wagner L. A. de Oliveira, Anfranserai M. Dias, Antonio L. Apolinário Jr., Angelo A. Duarte e Tiago de Oliveira. Aplicando PBL no Ensino de Arquitetura de Computadores. In: PBL2010 International Conference, São Paulo. PBL 2010 - Congresso Internacional, 2010.
Wagner L. A. de Oliveira, Anfranserai M. Dias, Antonio L. Apolinário Jr., Angelo A. Duarte e Tiago de Oliveira. Ensino de Arquitetura de Computadores: Uma Abordagem Utilizando a Metodologia de Aprendizagem Baseada em Problemas. In: Carlos Augusto Paiva da Silva Martins; Philippe Olivier Alexandre Navaux; Rodolfo Jardim de Azevedo; Sérgio Takeo Kofuji. (Org.). Arquitetura de Computadores: educação, ensino e aprendizado. 1ed.: Sociedade Brasileira de Computação - SBC, 2012, p.34-73.
Ricardo O. Duarte e Pedro F. D. Garcia, Metodologia de Ensino Orientada para Projetos e Criação de Material Didático: Um relato de caso da disciplina sistemas, processadores e periféricos Laboratório, da Escola de Engenharia da UFMG. Revista Docência do Ensino Superior, v. 1, p. 01-18, 2011.
Ricardo O. Duarte e Pedro F. D. Garcia, “Ensino Prático de Projeto de Processadores Segundo uma Metodologia de Ensino-Aprendizagem baseada em Projetos na Escola de Engenharia da UFMG”, International Journal of Computer Architecture Education (IJCAE), Vol. 1, No. 1, p. 11-20, Dezembro 2012.
J. Djordjevic, A. Milenkovic, N. Grbanovic. An Integrated Environment for Teaching Computer Architecture. IEEE Micro, 20(3), p. 66-74, 2000.
B. Nikoli, V. Milutinovic, "A survey and evaluation of simulators suitable for teaching courses in computer architecture and organization", IEEE Transactions on Education, Vol. 52, No. 4, November 2009.
Z. Sridhar, "GNUSim8085, versão 1.3.7", [link]. Acesso em 26 de julho de 2017.
K. Vollmar and P. Sanderson. Mars: an education-oriented MIPS assembly language simulator. In ACM SIGCSE Bulletin, volume 38, pages 239–243. ACM, 2006.
P. S. Magnusson et Al, “Simics: A Full System Simulation Platform” In: Computer IEEE, v. 35-2, pg. 50-58, fev 2002.
Gabriel P. Silva e José Antônio dos S. Borges, “SimuS: Um simulador para o Ensino de Arquitetura de Computadores”, International Journal of Computer Architecture Education (IJCAE), Vol. 5, No. 1, p. 07-12, Dezembro 2016.
Paulo V. Vieira, André L. A. Raabe e Cesar A. Zeferino, “Projeto BIP: Impactos de 10 anos de Uso de uma Proposta Interdisciplinar de Ensino de Computação”, International Journal of Computer Architecture Education (IJCAE), Vol. 5, No. 1, p. 32-37, Dezembro 2016.
Liana Duenha e Rodolfo Acevedo, “Utilização dos simuladores do MPSoCBench para o ensino e aprendizagem de Arquitetura de Computadores”, International Journal of Computer Architecture Education (IJCAE), Vol. 5, No. 1, p. 26-31, Dezembro 2016.
Weber, R. F. Fundamentos de Arquitetura de Computadores. 2. ed. Porto Alegre. Sagra-Luzzatto, 2004.
Thomas L. Floyd. Sistemas Digitais - Fundamentos e Aplicações, 9. ed. Bookman, 2007.
Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer e Gregory L. Moss. Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações, 11 ed., Pearson 2011.
César da Costa. Projetos de Circuitos Digitais com FPGA. 3.ed, Érica, 2014.
M. Morris Mano and Michael D. Ciletti. Digital Design. 4rd ed. Prentice Hall, 2006.
Altera. Kit Educional DE 2-115. Disponível em: [link]. Acesso em 30 de julho de 2017.
J. L. Hennessy and D. A. Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach, 5rd ed. San Francisco, CA, USA: Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2011.
M. Morris Mano and Charles L. Kime. Logic and Computer Design Fundamentals, 4rd ed. Prentice-Hall, 2007.
Altera. Quartus II Handbook, 2015. Disponível em: [link]. Acesso em 30 de julho de 2017.
José Hiroki Saito. Introdução à arquitetura e à organização de computadores : Síntese do processador MIPS. Edufscar, 2010.
D. A. Patterson and J. L. Hennessy, Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface - ARM Edition, 1rd ed. San Francisco, CA, USA: Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2016.
Barry B. Brey, Intel Microprocessors, 8rd ed. Pearson, 2008.
Moodle. Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment (Moodle), 2017. Disponível em: [link]. Acesso em 30 de julho de 2017.
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