Detail předmětu

Počítače a programování 1

FEKT-BPC-PC1MAk. rok: 2026/2027

Základní pojmy z oblasti výpočetní techniky, architektura počítačů, periferie osobního počítače, počítačové sběrnice, sítě, komunikační protokoly, služby Internetu, informační výchova. Specifika operačních systémů, vývoj procesoru, jeho vnitřní struktura a druhy architektur, instrukční soubor. Číselné soustavy a převody mezi nimi, interpretace čísla. Algoritmizace, zápis algoritmu, optimalizace algoritmu s ohledem na výpočetní jednotku. Větvení programu, cyklus, podmínky, skoky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Celkově je možné získat až 60 bodů za počítačová cvičení a 40 bodů za závěrečnou semestrální zkoušku. Zisk bodů za počítačová cvičení je rozdělen na sérii domácích úkolů (9 bodů) a kontrolních testů přípravy na cvičení (16 bodů), které bude nutné absolvovat v průběhu semestru. Splnění všech domácích úkolů i testů je povinné. Nezapočatý domácí úkol je považován za splněný s nulovým bodovým ziskem. K ověření získaných programátorských znalostí bude sloužit týmový semestrální projekt (35bodů).

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy fungování výpočetní techniky a programování. Studenti získají přehled o architektuře procesoru, jeho hlavních součástech a funkcích a porozumí rozdílům mezi procesorem a mikrokontrolerem včetně oblastí jejich praktického využití. Dále budou seznámeni s vývojem programovacích jazyků, jejich rozdělením podle jednotlivých generací a významem těchto jazyků pro tvorbu softwaru. Součástí předmětu je rovněž úvod do modelovacího jazyka UML, verzovacích systémů používaných při vývoji softwaru (GitLab) a základních nástrojů určených pro testování a ladění programů. Pozornost je věnována také hardwarové architektuře osobního počítače, jeho základním komponentám a jejich vzájemné spolupráci, stejně jako principům činnosti operačního systému, správě prostředků a komunikaci mezi hardwarem a aplikacemi. V závěrečné části předmětu studenti získají přehled o základních principech fungování počítačových sítí, síťové komunikace, přenosu dat a základních síťových službách. 

Základní literatura

KAČMÁŘ, Dalibor. Jazyk C. Praha: Computer Press, 2001. ISBN 9788072262953. (CS)
Kernighan B.W., Ritchie D. Programovací jazyk C, Computer Press, 2008, ISBN 80-251-0897-X (CS)
Ličev, L., Morkes, D. Procesory - architektura, funkce, použití. Computer Press, ISBN: 80-7226-172-X (CS)
PROKOP, Jiří. Algoritmy v jazyku C a C++: praktický průvodce. Průvodce (Grada). Praha: Grada, 2009. ISBN 978-80-247-2751-6. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-NCP bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-MET bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do předmětu, informační systémy používané na FEKT/VUT a jim odpovídající uživatelské účty. Pravidla a směrnice počítačové sítě FEKT/VUT. 
2. Číselné soustavy, převody mezi číselnými soustavami. Reprezentace záporných čísel. Aritmetické operace v binární soustavě. Reprezentace desetinných čísel, standard IEEE 754. Zlomková reprezentace desetinných čísel, zaokrouhlování, reprezentace znaků, znakové sady.
3. Vývoj procesoru a jeho architektura, jádro procesoru, ALU, paměť, Von Neumannova a Harwardská architektura procesoru, strojová instrukce, instrukční soubor, přerušovací systém.
4. Algoritmus, zápis algoritmu, vývojové diagramy, větvení programu, cykly, podmínky, skoky, rekurzivní zápis
5. Programovací a značkovací jazyky. Rozdělení programovacích jazyků. Strukturované a objektově orientované programování.
6. Architektura PC, základní typy, periferie počítače, vývoj počítače
7. Operační systém I. - role OS, abstrakce poskytované OS,
8. Operační systém II - správa paměti, virtualizace prostředků, specifika operačních systémů
9. Počítačové sítě I. - historie, struktury, OSI ISO model, Ethernet IEEE 802.3,
10. Počítačové sítě II. - WiFi, VLAN, VPN
11. Modelování struktury programu prostřednictvím UML, Use Case diagram, diagram tříd, datových balíčků

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Osnova

1. Seznámení s počítačovou učebnou a s výukovým kitem s mikrokontrolerem AVR
2. Hlubší seznámení se s mikrokontrolery AVR a vývojovým prostředím AVR Studio, založení projektu, vysvětlení zásad při psaní základní struktury programu 
3. Vytvoření jednoduchého programu v jazyce C, konfigurace V/V bran mikrokontroleru, rozsvícení LED
4. Rezerva (svátky)
5. Časové zpoždění pomocí cyklu, efekty s polem LED
6. Přerušovací systém mikrokontroleru, synchronizace události s časovým přerušením, efekty s polem LED
7. Algoritmus výběru hodnoty z tabulky - nepřímé adresování. Zobrazení čísla na sedmisegmentovém displeji.
8. Algoritmus výběru hodnoty z tabulky - nepřímé adresování. Zobrazení čísla na sedmisegmentovém displeji.
9. Zápis  informací do vestavěné paměti EEPROM - zálohování nastavení
10. Zobrazení čísla na čtyřmístném sedmisegmentovém displeji - časový multiplex
11. Zpracování stavu připojených tlačítek - program siréna
12. Přenos dat po sériovém kanálu do PC