Detail předmětu

Návrh počítačových systémů

FIT-INPAk. rok: 2009/2010

Princip procesoru. Úvod do VHDL. Koncepce počítačů von Neumannova typu. Typy informace, její zobrazení a kódování. Instrukce, jejich formáty a kódování, způsoby adresování, architektura ISA. Modelování algoritmů a subsystémů ve VHDL. Řetězené zpracování. Aritmetické a logické operace. Algoritmy a funkční jednotky. Řadič: základní funkce, obvodová a mikroprogramová realizace. Paměti: typy, organizace, řízení. Hierarchie pamětí, virtuální paměť. Periferní jednotky, sběrnice a jejich řízení, paralelní a sériová číslicová rozhraní. Měření výkonnosti. Spolehlivost výpočetních systémů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Výsledky učení předmětu

Studenti jsou schopni popsat činnost jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače a jejich vzájemnou komunikaci pomocí jazyka VHDL.

Představa o vývojových trendech a možnostech výpočetní techniky.

Prerekvizity

Boolovská algebra, základy teorie elektrických obvodů, základní stavební prvky počítačů, návrh kombinačních a sekvenčních obvodů.

Způsob a kritéria hodnocení

Udělení zápočtu je podmíněno získáním minimálně 20 bodů během semestru.

Osnovy výuky

  • Vývoj počítačů, klasifikace.
  • Reprezentace dat, přesnost a chyby.
  • Procesor.
  • Instrukční soubory, registrové struktury.
  • Řetězené zpracování informace, modelování ve VHDL.
  • Algoritmy operací v pevné řádové čárce.
  • Algoritmy operací v pohyblivé řádové čárce, iterační algoritmy.
  • Polosemestrální písemka, obvodový řadič.
  • Mikroprogramový řadič.
  • Paměti.
  • Rychlá vyrovnávací paměť, virtuální paměť.
  • Paralelní a sériové sběrnice.
  • Připojování a ovládání periferií.
  • Výkonnost počítačů a měření výkonnosti.
  • Spolehlivost výpočetních systémů.

Učební cíle

Seznámit studenty s výstavbou a činností jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače, s algoritmy základních operací v pevné a pohyblivé řádové čárce, způsobem jejich řízení a s komunikací mezi jednotlivými podsystémy.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vypracování projektů, polosemestrální písemná zkouška.

Prerekvizity a korekvizity

Základní literatura

Drábek V.: Výstavba počítačů, skripta VUT v Brně, PC-DIR, Brno, 1995. (CS)
Hennessy J. L., Patterson D. A.: Computer Architecture: A Quantitative Approach, 2nd edition, Morgan Kaufmann Publ., 1996, and new editions, e.g. the 5th ed. from 2012.

Doporučená literatura

Pinker J., Poupa M.: Číslicové systémy a jazyk VHDL, BEN - technická literatura, Praha, 2006. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 2. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Osnova

  • Vývoj počítačů, klasifikace.
  • Reprezentace dat, přesnost a chyby.
  • Procesor.
  • Instrukční soubory, registrové struktury.
  • Řetězené zpracování informace, modelování ve VHDL.
  • Algoritmy operací v pevné řádové čárce.
  • Algoritmy operací v pohyblivé řádové čárce, iterační algoritmy.
  • Polosemestrální písemka, obvodový řadič.
  • Mikroprogramový řadič.
  • Paměti.
  • Rychlá vyrovnávací paměť, virtuální paměť.
  • Paralelní a sériové sběrnice.
  • Připojování a ovládání periferií.
  • Výkonnost počítačů a měření výkonnosti.
  • Spolehlivost výpočetních systémů.

Cvičení odborného základu

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Osnova

  • VHDL
  • Procesor ve VHDL
  • Zobrazení čísel
  • Huffmanův a Hammingův kód, kód zbytkových tříd
  • Sčítačky, násobičky
  • Dělení
  • Iterační algoritmy
  • Zřetězené zpracování
  • Výkonnost, spolehlivost

Projekt

7 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.