Prática PBL 01 Arquivo

Aperfeiçoamento do Laboratório de Sistemas Digitais para Engenharia da
Computação
Introdução
Este projeto tem por finalidade atualizar o Laboratório de Sistemas Digitais, do
curso de Engenharia da Computação, por meio de atividades que estimulem a livre
iniciativa e a solução de problemas de forma mais dinâmica (Problem Based Learning)
ou desenvolvimento de projetos (Project Based Learning), dentro das novas Diretrizes
para os Cursos de Engenharia da Escola de Engenharia de São Carlos.
Uma reclamação recorrente dos alunos de graduação em Engenharia da
Computação é que as práticas da disciplina Laboratório de Sistemas Digitais apenas
comprovam o que é visto na disciplina teórica de Sistemas Digitais, normalmente com
a realização de atividades roteirizadas e engessadas, dificultando a ampliação do
conhecimento. Desta forma, este projeto visa aperfeiçoar as práticas de laboratório
por meio de atividades voltadas para a solução de problemas (Problem Based
Learning) ou desenvolvimento de projetos (Project Based Learning), vinculadas a
outras disciplinas do curso, como Organização de Computadores.
O conceito de Aprendizado baseado em Projeto/Problema (Project/ProblemBased Learning - PBL) tem sido discutido recentemente no “Workshop sobre as Novas
Diretrizes para os Cursos de Engenharia”, promovido pelo Departamento de
Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da Escola de Engenharia de São Carlos
(EESC), com o intuito de viabilizar a aplicação de PBL nos cursos do referido
Departamento.
Desta forma, aproveitando a oportunidade, propõe-se que as práticas do
Laboratório de Sistemas Digitais estejam relacionadas à solução de um problema ou
implementação de um projeto que esteja relacionado ao curso em questão. No
mesmo semestre em que é oferecida a disciplina de laboratório, também é oferecida
a disciplina Organização de Computadores Digitais I, que tem por objetivo “Introduzir
o estudante no conhecimento da arquitetura básica de processadores e de
microcomputadores e de linguagens de máquina”. Assim, é possível direcionar as
práticas de laboratório para a implementação de uma arquitetura básica de
processador (Project-Based Learning) que envolva o uso dos conceitos teóricos de
sistemas digitais (circuitos combinacionais, sequenciais, máquinas de estados, etc.) e
de organização de computadores, e sirva de ponte para a disciplina Arquitetura de
Computadores, que é ministrada no semestre seguinte.
É possível encontrar algumas implementações que fazem uso de componentes
discretos para a implementação de um processador básico [1 - 3], contudo, dado o
avanço nos projetos de sistemas digitais, com tecnologias como dispositivos
reconfiguráveis, é possível implementar uma arquitetura básica que tenha como
referência a arquitetura MIPS, normalmente estudada em disciplinas de organização e
de arquitetura de computadores.
Assim, este projeto integra três disciplinas e implanta o conceito de ProjectBased Learning no curso de Engenharia da Computação, da Escola de Engenharia de
São Carlos (EESC) e do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação de São
Carlos (ICMC)
Objetivos
Os objetivos incluem implantar o conceito de Aprendizado Baseado em
Projeto/Problema (PBL) no curso de Engenharia da Computação, da Escola de
Engenharia de São Carlos (EESC) e do Instituto de Ciências Matemáticas e de
Computação de São Carlos (ICMC) e, desta forma, estimular o aprendizado de
arquitetura e organização de computadores por meio de um projeto envolvendo o
uso dos conceitos de sistemas digitais. Espera-se, desta forma, a integração das
disciplinas da área de Sistemas Digitais e de Arquitetura e Organização de
Computadores com as novas tecnologias existentes no mercado para o projeto de um
processador dentro dos conceitos de Aprendizado Baseado em Projeto.
Todos os materiais necessários já estão disponíveis nos Laboratórios de
Eletrônica Digital (LED) do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação.
Os métodos envolvem a substituição das tradicionais apostilas “roteirizadas e
engessadas” com a apresentação do projeto e definição de etapas para o
desenvolvimento deste, associadas aos conceitos de Sistemas Digitais.
Além de auxiliar no processo de aprendizagem, por meio de atividades de
suporte
para
a
resolução
do
problema
proposto,
o
monitor
auxiliará
no
desenvolvimento das atividades práticas, com a confecção de manuais/tutorias para
que os alunos possam utilizar as ferramentas computacionais para a implementação
do projeto da disciplina, além de desenvolver as estruturas de suporte que auxiliarão
no desenvolvimento destes (interfaces com os periféricos dos kits de DISPOSITIVOS
reconfiguráveis). O aluno monitor irá auxiliar no desenvolvimento das práticas
pertinentes à disciplina com as seguintes atividades:

testar previamente as etapas para a implementação do processador proposto
pelo professor;

suporte na implementação pelos alunos das etapas propostas pelo professor para melhor fixação do conteúdo da disciplina;

preparação de material eletrônico (apostilas, tutoriais) das ferramentas
utilizadas - para serem distribuídos aos alunos;

auxiliar na preparação das estruturas de suporte para avaliação das atividades
práticas;
É esperado um maior envolvimento dos alunos com a disciplina de Laboratório
de Sistemas Digitais, com uma participação mais ativa e motivada; melhor
compreensão dos conceitos de sistemas digitais e organização e arquitetura de
computadores.
Para possibilitar a medição dos indicadores de acompanhamento, as
atividades serão realizadas em apenas uma das três turmas prevista de Laboratório de
Sistemas Digitais, e o desempenho dos alunos serão avaliados e comparados com os
alunos das demais turmas de laboratório, tanto na disciplina de Laboratório de
Sistemas Digitais, como nas disciplinas de Organização de Computadores Digitais I e
Arquitetura de Computadores.
Agosto/2016 – Seleção dos alunos participantes e bolsista. Apresentação da proposta
aos alunos do laboratório.
Setembro/2016
–
Atividades
práticas
–
Circuitos
Combinacionais
/
ULA
e
Decodificadores de Endereço
Outubro/2016 – Atividades práticas – Circuitos Sequenciais / Registradores e
Contadores
Novembro/2016 – Atividades práticas – Circuitos Sequenciais / Máquinas de Estados e
Unidade de Controle
Dezembro/2016 – Entrega dos relatórios das atividades práticas e Avaliação dos
resultados na disciplina Organização de Computadores Digitais I
Janeiro/2017 – Início da revisão das atividades práticas
Fevereiro a Junho/2017 – Acompanhamento dos alunos na disciplina Organização de
Computadores (durante todo o semestre)
Fevereiro a Junho /2017 – Desenvolvimento das práticas para o próximo semestre,
corrigindo falhas detectadas durante a execução destas, e preparação de material
eletrônico (durante todo o semestre) para o próximo semestre
Junho/2017 – Avaliação dos alunos da disciplina Organização de Computadores para
medida dos indicadores de acompanhamento
Julho/2017 – Entrega de relatório final e banner
Agosto/2016 – Apresentação de Banner em evento interno.
Bibliografia
[1]
Pilgrim, R. A., “Design and Construction of the Very Simple Computer (VSC): A
Laboratory Project for na Undergraduate Computer Architecture Course”, in Bruce J.
Klein; Cary Laxer & Frank H. Young, ed., 'SIGCSE' , ACM, 1993, pp. 151-154
[2]
Rodriguez, B. J., “A Minimal TTL Processor for Architecture Exploration”
Proceedings of the 1994 ACM symposium on applied computing, 1994, pp. 338–340.
[3]
Feinberg, D., “A Simple and Affordable TTL Processor for the Classroom”,
Computer Science Education, Vol. 17, Issue 2, 2007
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Prof. Dr. Maximiliam Luppe
Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação
Parecer : Recomendado (21/06/2016)
Projeto dentro do escopo do Edital PUB 2016/2017, mas com deficiência em não apresentar
claramente a contribuição para a formação do bolsista.