Fundamentos de los computadores

Los fundamentos, conceptos y modos de operación de estas máquinas tan comunes hoy en día, son los que tratamos de introducir y desentrañar en este texto. O con otras palabras, este libro está orientado a aquellas personas que alguna vez se han preguntado "¿Cómo es posible que los transistores y puertas lógicas que hay dentro de mi ordenador me permitan editar un archivo o ejecutar un programa que he escrito en Modula o en C?", pregunta, que por otro lado, esperamos se hayan planteado todos nuestros alumnos de asignaturas de introducción a los computadores. Aunque no son del todo necesarios, suponemos que el lector tiene algunos conocimientos de electrónica digital y programación. Pues bien, en este libro precisamente queremos cubrir el desnivel semántico que existe en un sistema computador entre esas dos materias (electrónica digital y lenguajes de alto nivel), contemplando el control microprogramado y cableado, el lenguaje ensamblador y los sistemas operativos, según desglosamos a continuación por temas.

Towards intelligent aquaculture. Development of an early Biological Warning System to monitor exposure to contaminants and fish welfare: from artificial vision to systems modelling

161 p.

Arquitectura de Comportamientos Reactivos para Agentes Robóticos basada en CBR

En los últimos tiempos se ha demostrado la importancia del aprendizaje en la Inteligencia humana, tanto en su vertiente de aprendizaje por observación como a través de la experiencia, como medio de identificar situaciones y predecir acciones o respuestas a partir de la información adquirida. Dado este esquema general de la Inteligencia Humana, parece razonable imitar su estructura y características en un intento por diseñar una arquitectura general de inteligencia aplicada a la Robótica. En este trabajo, inspirados por las teorías de Hawkins en su obra On Intelligence, hemos propuesto una arquitectura jerárquica de inteligencia en el que los diversos módulos se implementan a partir de Razonamiento basado en Casos ¿Case Based Reasoning (CBR)¿, una herramienta de IA especialmente apta para la adquisición de conocimiento a través del aprendizaje y para la predicción basada en similitud de información. Dentro de esta arquitectura la presente tesis se centra en las capas inferiores, las de tipo reactivo, expresadas en forma de comportamientos básicos, que implementan conductas sencillas pero indispensables para el funcionamiento de un robot. Estos comportamientos han sido tradicionalmente diseñados de forma algorítmica, con la dificultad que esto entraña en muchos casos por el desconocimiento de sus aspectos intrínsecos. Además, carecen de la capacidad de adaptarse ante nuevas situaciones no previstas y adquirir nuevos conocimientos a través del funcionamiento del robot, algo indispensable si se pretende que éste se desenvuelva en ambientes dinámicos y no estructurados. El trabajo de esta tesis considera la implementación de comportamientos reactivos con capacidad de aprendizaje, como forma de superar los inconvenientes anteriormente mencionados consiguiendo al mismo tiempo una mejor integración en la arquitectura general de Inteligencia considerada, en la cual el aprendizaje ocupa el papel principal. Así, se proponen y analizan diversas alternativas de diseño de comportamientos reactivos, construidos a través de sistemas CBR con capacidad de aprendizaje. En particular se estudia i) la problemática de selección, organización, y representación de la información como recipiente del conocimiento de los comportamientos;ii) los problemas asociados a la escalabilidad de esta información; iii) los aspectos que acompañan al proceso de predicción mediante la recuperación de la respuesta de experiencias previas similares a la presentada; iv) la identificación de la respuesta no solo con la acción a tomar por parte del comportamiento sino con un concepto que represente la situación presentada; y v) la adaptación y evaluación de la respuesta para incorporar nuevas situaciones como nuevo conocimiento del sistema. También se analiza la organización de comportamientos básicos que permite obtener, a través de sus interacciones, comportamientos emergentes de nivel superior aún dentro de un alcance reactivo. Todo ello se prueba con un robot real y con un simulador, en una variante de un escenario de aplicación clásico en Robótica, como es la competición Robocup. La elaboración de esta tesis ha supuesto, además de los aspectos puramente investigadores, un esfuerzo adicional en el desarrollo de las herramientas y metodología de pruebas necesarias para su realización. En este sentido, se ha programado un primer prototipo de marco de implementación de comportamientos reactivos con aprendizaje, basados en CBR, para la plataforma de desarrollo robótico Tekkotsu.

Análisis de terminación para una plataforma de verificación de programas

De entre una serie de métodos estudiados acerca de la terminación de algoritmos, tales como Size-Change Termination o Isabelle, elegimos el método de RANK como instrumento para desarrollar nuestro propio programa de detección de terminación sobre el lenguaje de la IR. Esta decisión se basa en el coste polinómico de este método (frente a costes en PSPACE como el Size-Change Termination)y la posibilidad de obtener una herramienta asociada al mismo que además nos da la posibilidad de conocer un tiempo de ejecución aproximado. La herramienta asociada a RANK es compleja y va de la mano de una segunda herramienta (ASPIC). Hemos estudiado varios ejemplos, tales como el Mergesort o el Quicksort, para explicar la utilización de estas dos herramientas y a su vez ponernos en situación de los diferentes problemas que nos podemos encontrar a la hora de estudiar un programa. Partiendo del proceso que hemos usado para construir los automátas de los ejemplos anteriores, hemos diseñado e implementado en Java un algoritmo para transformar programas en el lenguaje de la IR al formato de entrada de RANK. Los resultados han sido satisfactorios, puesto que con los autómatas generados somos capaces de detectar de forma automatizada la terminación de, entre otros, los algoritmos recursivos antes mencionados.

Simulador de escáner de rayos X: creación y análisis de imágenes

Actualmente cada vez son mayores las medidas de seguridad que nos rodean. Cada vez son más importantes y severas estas medidas de seguridad en infraestructuras y edificios públicos. Como consecuencia de estos hechos, cada vez se aumenta la necesidad de contar con personal de seguridad más cualificado y preparado. Esto ha provocado que aumente la demanda de formación en esta área, ya que las empresas de seguridad que operan en el aeropuerto deben formar a su personal para que puedan ejercer su trabajo con la mayor eficacia. Ante esta situación, hemos decidido desarrollar una aplicación para la formación de los alumnos en materia de seguridad aeroportuaria. Con esta aplicación, los usuarios pueden conseguir cualquiera de las tres certificaciones que emite AESA (Agencia Estatal de Seguridad Aérea). Cada certificación es distinta según la zona del aeropuerto en donde opere el alumno. Por tanto, el objetivo de este proyecto es la implementación de una herramienta de aprendizaje y evaluación por parte de alumnos, que está compuesta por dos aplicaciones que se relacionan mediante la arquitectura cliente-servidor.

Improvements in Hardware Transactional Memory for GPU Architectures

In the multi-core CPU world, transactional memory (TM)has emerged as an alternative to lock-based programming for thread synchronization. Recent research proposes the use of TM in GPU architectures, where a high number of computing threads, organized in SIMT fashion, requires an effective synchronization method. In contrast to CPUs, GPUs offer two memory spaces: global memory and local memory. The local memory space serves as a shared scratch-pad for a subset of the computing threads, and it is used by programmers to speed-up their applications thanks to its low latency. Prior work from the authors proposed a lightweight hardware TM (HTM) support based in the local memory, modifying the SIMT execution model and adding a conflict detection mechanism. An efficient implementation of these features is key in order to provide an effective synchronization mechanism at the local memory level. After a quick description of the main features of our HTM design for GPU local memory, in this work we gather together a number of proposals designed with the aim of improving those mechanisms with high impact on performance. Firstly, the SIMT execution model is modified to increase the parallelism of the application when transactions must be serialized in order to make forward progress. Secondly, the conflict detection mechanism is optimized depending on application characteristics, such us the read/write sets, the probability of conflict between transactions and the existence of read-only transactions. As these features can be present in hardware simultaneously, it is a task of the compiler and runtime to determine which ones are more important for a given application. This work includes a discussion on the analysis to be done in order to choose the best configuration solution.

Sistema de información didáctico basado en el modelo del ciclo de vida de los sistemas, enfocado en el tema de ingresos, para su aplicación en la asignatura de Contabilidad Financiera VI.

La profesión de contaduría pública exige que se conozcan diversas áreas, dentro de las que se encuentra la tecnológica, lo que vuelve necesario que se incluya en la formación de los profesionales el uso de la tecnología relacionada al área contable. Esto le brindara mejor preparación, así como mayores competencias, lo que dará como resultado que las empresas en el momento que busquen reclutar el personal, tengan una mejor apreciación del perfil del estudiante. La demanda de profesionales de contaduría pública que tengan competencias sobre el uso de sistemas de aplicación de ordenadores y equipos de telecomunicación para almacenar, recuperar, transmitir y manipular datos y a su vez comunicarlos se ve afectada por la evolución tecnológica constante, de manera que a mayor grado de ésta se presente, mayor demanda de profesionales con competencias de Tecnología de Información y comunicación serán exigidos. La IEPS 2 (Declaración internacional de educación práctica) Tecnología de la información para contadores profesionales establece que se formen profesionales íntegros, capaces de diseñar un software, sea parte de las competencias de un contador y no de un ingeniero que no pertenezca a la carrera de contaduría pública y a implementar, dar seguimiento y mantenimiento a sistemas informáticos de contabilidad desarrollados para las empresas. La Universidad de El Salvador, en su Facultad de Ciencias Económicas utiliza como método de enseñanza aprendizaje el modelo constructivista que consiste en realizar ejercicios prácticos de forma manual, no obstante existen algunos docentes que muestran al alumno software para la contabilización en general, siendo estos de licencia libre o comerciales que no son de aplicación específica al tema tratado en clases. Para dar solución a esta problemática y ayudar tanto a docentes como a estudiantes a formar competencia sobre el uso de tecnología de información, se presenta el diseño de un software a la medida para el reconocimiento de ingresos a utilizarse en la asignatura de contabilidad financiera IV según el programa de estudios vigente. Para realizar el presente documento se tomó como base la bibliografía existente al tema del diseño del software por el método del ciclo de vida de los sistemas, se procedió a verificar la existencia de la problemática utilizando para ello el instrumento de la encuesta realizada a los estudiantes que recientemente habían cursado la materia de contabilidad financiera IV. De los resultados obtenidos al tabular las encuestas se obtuvo como análisis la necesidad de existencia de un software a la medida para el tema del tratamiento contable de los ingresos que automatice los procesos de enseñanza aprendizaje y fomente en el estudiante la competencia necesaria para enfrentarse al ámbito laboral. Acto seguido se procedió a realizar el diseño del sistema contable computarizado y se finalizó con las conclusiones del trabajo realizado y sus respectivas recomendaciones a considerar.

FREEZE SENSE : sensor IoT para monitorizar la cadena de frío en el transporte y almacenamiento de alimentos

Mantener y asegurar la cadena del frío en el transporte de alimentos perecederos es uno de los aspectos más importantes que deben tener en cuenta las empresas de logística y cadenas de venta al consumidor. Con el control de la cadena del frío se puede asegurar tanto unos mínimos de calidad como de seguridad del producto en cuestión. Para asegurar el cumplimiento de la cadena de frío en el transporte de alimentos (o medicamentos) existen actualmente multitud de sistemas o dispositivos en el mercado que pueden cumplir perfectamente ese papel. Algunos de ellos son sistemas que únicamente informan al operario en destino si se ha producido una ruptura de la cadena del frío sirviendo como control de calidad previo a la venta de los alimentos, pero por el contrario otros sistemas sí que realizan un control exhaustivo de la cadena de frío en tiempo real dando una mayor capacidad de reacción a la empresa logística o cadena de venta para subsanar cuanto antes esa ruptura en la cadena del frío. Es este tipo de sistemas en el que se va a basar este proyecto. Por ello con la ayuda de la arquitectura IoT se mejorarán las principales ventajas que tienen este tipo de sistemas (funcionalidad) y disminuirán o incluso eliminarán las desventajas que tienen este tipo de sistemas, principalmente coste (objetivo más importante del proyecto) y dificultad de instalación.

Desarrollo de material educativo reutilizable para el portal educativo de la UCM "Acepta el reto"

El juez en línea https://www.aceptaelreto.com desarrollado por profesores de la UCM basa su éxito no solamente en la funcionalidad como juez, sino en la batería de problemas de programación que aloja y que presentan retos lo suficientemente variados como para satisfacer a un amplio rango de usuarios. El documento es la memoria final de un Proyecto de Innovación y Mejora de la Calidad Docente (PIMCD) de 2015 en el que se crearon más de 60 problemas para este juez.

Insights into the Fallback Path of Best-Effort Hardware Transactional Memory Systems

Current industry proposals for Hardware Transactional Memory (HTM) focus on best-effort solutions (BE-HTM) where hardware limits are imposed on transactions. These designs may show a significant performance degradation due to high contention scenarios and different hardware and operating system limitations that abort transactions, e.g. cache overflows, hardware and software exceptions, etc. To deal with these events and to ensure forward progress, BE-HTM systems usually provide a software fallback path to execute a lock-based version of the code. In this paper, we propose a hardware implementation of an irrevocability mechanism as an alternative to the software fallback path to gain insight into the hardware improvements that could enhance the execution of such a fallback. Our mechanism anticipates the abort that causes the transaction serialization, and stalls other transactions in the system so that transactional work loss is mini- mized. In addition, we evaluate the main software fallback path approaches and propose the use of ticket locks that hold precise information of the number of transactions waiting to enter the fallback. Thus, the separation of transactional and fallback execution can be achieved in a precise manner. The evaluation is carried out using the Simics/GEMS simulator and the complete range of STAMP transactional suite benchmarks. We obtain significant performance benefits of around twice the speedup and an abort reduction of 50% over the software fallback path for a number of benchmarks.

Enhancing smart environments with mobile robots

Sensor networks are becoming popular nowadays in the development of smart environments. Heavily relying on static sensor and actuators, though, such environments usually lacks of versatility regarding the provided services and interaction capabilities. Here we present a framework for smart environments where a service robot is included within the sensor network acting as a mobile sensor and/or actuator. Our framework integrates on-the-shelf technologies to ensure its adaptability to a variety of sensor technologies and robotic software. Two pilot cases are presented as evaluation of our proposal.

Evaluación del consumo energético de la memoria transaccional en procesadores heterogéneos

Actualmente existe una enorme cantidad de dispositivos y sistemas, como ordenadores portátiles y teléfonos móviles, que dependen de una batería para su funcionamiento. Como consecuencia, el hardware que incorporan debe ser energéticamente eficiente. La industria, para soportar este mercado, está desarrollando procesadores con el objetivo de reducir su consumo energético. Por ejemplo, ARM propone la arquitectura big.LITTLE como un procesador multi-núcleo heterogéneo: unos núcleos más rápidos para aplicaciones orientadas al rendimiento, y otros más lentos orientados a la eficiencia energética. Puesto que todos los núcleos acceden a la misma memoria física, las aplicaciones multi-hilo deben recurrir a algún tipo de sincronización para coordinar el acceso a los datos compartidos. La memoria transaccional (TM) es una solución optimista para ofrecer sincronización de hilos concurrentes en memoria compartida. En TM se permite el acceso en paralelo a los datos compartidos y, mediante un mecanismo de detección de conflictos, se puede garantizar la exclusión mútua. Para beneficiarse de las ventajas que ofrece TM, así como de las características de los procesadores heterogéneos de bajo consumo, es necesario que las soluciones de TM tengan en cuenta los requisitos energéticos y de rendimiento de las aplicaciones en consonancia con lo que ofrece el procesador. Como paso inicial, hay que comprender el rendimiento y consumo energético de las soluciones TM actuales. Para ello, hemos realizado una evaluación de consumo y rendimiento de una librería de TM software, TinySTM, sobre un procesador del tipo big.LITTLE. Los resultados revelan una buena escalabilidad en los núcleos de bajo consumo para la mayoría de las aplicaciones evaluadas. Sin embargo, la aplicación con mayores requerimientos de cómputo resulta ser energéticamente más eficiente en los núcleos orientados al rendimiento, a pesar de su mayor consumo.

Aplicación de videojuegos educativos teatrales en dispositivos móviles y fijos

En un mundo dominado por las nuevas tecnologías, donde en cada casa podemos encontrar más dispositivos tecnológicos que personas, seguimos teniendo un sistema educativo basado en libros de texto, cuaderno y bolígrafo. Esto, combinado con una generación de estudiantes considerados como nativos digitales (Prensky, 2010), está haciendo que los resultados académicos sean cada vez peores, aumentando el fracaso escolar (Fernández Pérez, 1986). Sin embargo, dada la aparición de los llamados videojuegos educativos, o "serious games", y la digitalización de las aulas, se ha demostrado que aprender jugando no sólo es más divertido, sino que además es más efectivo (Wong et al., 2007). Pero, cuando un centro educativo decide invertir dinero en traer nuevas tecnologías a las aulas, surge la siguiente pregunta: ¿en qué tipo de dispositivo debo invertir? Hasta la aparición de las tablets, esta pregunta tenía una clara respuesta, ordenadores. Pero con la llegada de éstas, la respuesta no está tan clara. ¿Qué dispositivo funciona mejor en las aulas? Otro ámbito que pierde adeptos entre los más jóvenes con la llegada de tanta tecnología a los hogares, es el mundo del teatro. Cada vez son menos los jóvenes interesados en acudir al teatro, convirtiendo a éste en un espectáculo de minorías. Una vez más los videojuegos educativos pueden ser una solución, como se demuestra en la tesis doctoral de Borja Manero (Manero, Torrente, Serrano, Martínez-Ortiz, & Fernández-Manjón, 2015). Esto llamó la atención del Compañía Nacional de Teatro Clásico (CNTC), queriendo realizar más videojuegos educativos que ayuden a incrementar el interés de los más jóvenes por el teatro. Por lo tanto, tenemos dos retos por delante: el principal es encontrar el mejor dispositivo para aplicar estos videojuegos educativos. Esto nos lleva a un segundo objetivo. Desarrollar el videojuego que servirá como herramienta para el desarrollo del experimento. Desarrollamos un videojuego educativo, basado en la obra de teatro “La Cortesía de España”, representada por la CNTC. Se realizaron varios procesos de adaptación para transformar una obra de teatro clásico en un videojuego divertido y útil para la investigación. Utilizando este videojuego como herramienta educativa, realizamos un experimento en el colegio de la Comunidad de Madrid Benito Pérez Galdós (Móstoles), proporcionándonos más de 150 alumnos, de entre 9 y 11 años, para participar en el mismo. Este experimento tiene como fin demostrar qué dispositivo funciona mejor con esta generación: los dispositivos móviles (tablets) o dispositivos fijos (ordenadores). Aunque previamente los investigadores sospechaban que el resultado del experimento sería claramente a favor de las tablets, por su cercanía con los jóvenes a los que estaba dirigido, los resultados arrojan otra conclusión completamente distinta. Efectivamente los más jóvenes utilizan más las tablets que los ordenadores para jugar, pero, analizados los resultados, son los ordenadores los que mejor funcionan como herramienta de aprendizaje.

Las politicas educativas hacia la poblacion indigena y la construccion de las identidades étnicas y de género. El caso de la region de Cuetzalan, Puebla, México

Cette thèse se centre sur l’analyse des politiques éducatives, qui visent la population indigène au Mexique. Son objectif est de rechercher l’impact qu’elles ont sur les constructions identitaires, de genre et d’ethnie, chez les petites filles et les garçons mexicains náhuas. Il s’agit d’un travail de recherche depuis l’instrumentation des politiques éducatives (à partir des stratégies, des programmes et des actions) que réalise la Direction Générale d’Éducation Indigène (DGEI), une instance appartenant au Ministère d’Éducation Publique (SEP), pour analyser les processus générés dans les pratiques scolaires – et extrascolaires – et les signifiés construits par les sujets éducatifs. Pour accomplir cet objectif, nous avons réalisé un travail ethnographique fondé sur des concepts théoriques et méthodologiques de l’ethnographie institutionnelle et du féminisme. La recherche présentée est fondamentalement qualitative, générée à partir du point de vue de l’ethnographie institutionnelle sur les politiques publiques conçues et réalisées par la DGEI dans les entités fédératives. A cet égard, nous avons visité et analysé le cas de cinq écoles indigènes náhuas de la Sierra Norte, dans l’état de Puebla. La conception et la réalisation ont impliqué des considérations épistémologiques d’un type qualitatif, comme la participation des sujets par le biais de l’incorporation de leur voix, de leurs perceptions et apports, pour l’analyse ultérieure des textes et la composition des conclusions finales. Cette recherche tente de se positionner en pourvoyeuse de témoignages et de sens intersubjectifs construits sur la base de données empiriques, ensuite articulées avec les perceptions de celui qui analyse. Elle constitue une recherche féministe dans le sens où elle englobe et analyse l’implication du genre féminin à d’autres facteurs sociaux qui permettent d’expliquer la situation des sujets avec qui ces femmes interagissent. Il en va également de même pour les groupes sociaux qui vivent dans la périphérie comme la majorité d’entre elles, c’est-à-dire dans la marginalité et la subalternité; la présence masculine, quant à elle, est pleinement documentée. L’un des buts de cette recherche féministe est d’expliquer la relation entre exclusion et inégalité. L’exclusion semble s’étendre dans l’esprit de l’époque. Les processus de globalisation se caractérisent en effet par le fait d’approfondir et de multiplier les formes variées d’exclusion des majorités en faveur de l’hégémonie – politique, économique et culturelle – étendant son voile qui rend invisible toute diversité. Dans n’importe laquelle de ces modalités, le fait d’être différent amène à être recalé dans les marges, c’est-à-dire à vivre des formes spécifiques d’exclusion. À partir de ces idées, la thèse vise à caractériser les politiques éducatives comprises comme des processus politiques et idéologiques non neutres, en tant que phénomènes qui peuvent être considérés comme des mécanismes de classification et de construction des sujets: des professeurs, des indigènes, des étudiants… Et aussi, comme des codes de normes et valeurs qui articulent les principes organisant la société à travers des modèles qui conforment l’histoire et la culture de la société dans laquelle ils sont générés. La possibilité de combiner tous les niveaux d’appréciation du micro, du méso et du macro, de trouver et de documenter des processus nationaux et globaux de politiques publiques de la DGEI dans des espaces d’influence locaux et leurs effets dans la construction d’identités, constitue une des contributions principales de cette recherche. Considérer les politiques comme objet d’analyse permet d’examiner au moins trois dimensions : 1) Les perspectives idéologiques prédominantes dans les discours, 2) les pratiques des sujets destinataires de ces politiques, c’est-à-dire, – ceux qui assimilent les discours –, et 3) les systèmes alternatifs de résistance ou de complémentarité qui émergent localement (comme l’acceptation, la modification ou le rejet des discours). Partir de la conception selon laquelle la participation aux politiques (même au niveau des récepteurs de celles-ci) les rend publiques et permet, par ce seul fait, d’en dépasser le caractère gouvernemental. Une politique est réalisée uniquement quand le destinataire de celle-ci agit comme un élément réactif. En conséquence, il est fondamental que la recherche collecte les témoignages des sujets participants, c’est-à-dire des autorités éducatives et communautaires, des enseignants, des étudiants, des pères et des mères de famille, tout comme des acteurs sociaux. De cette manière, la politique peut être cohérente avec sa nature publique et répondre aux nécessités perçues localement, dépassant ainsi les buts abstraits des institutions. Les acteurs de l’éducation au niveau local et de l’État deviennent alors également des auteurs latents des politiques publiques.