456-0322/01 – Pokročilé architektury počítačů (PAP)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Karel Vlček, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Karel Vlček, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení2009/2010
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
MIL051 Ing. Martin Milata
VLC25 prof. Ing. Karel Vlček, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 8+2

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Vytvoření aktuálního obrazu o architekturách mikroprocesorů a navazujících architekturách počítačů, získání schopností vyhodnocovat kvality činnosti počítače závislé na architekturách. Absolvent získává přehled o současných a výhledových architekturách procesorů pro počítače určené ke všeobecnému použití a pro specializované procesory. Praktické výpočty efektivity zpracování jsou podporovány simulacemi modelů obvodů.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Kurs "Pokročilé architektury počítačů" je v první části věnován přehledu architektur univerzálních procesorů a technik zpracování instrukcí používaných zejména v posledních deseti letech i s výhledem do blízké budoucnosti. Rozvoj architektur směřuje zejména k procesorům s velkými pamětmi na čipu, které jsou využívány jednak pro uložení předzpracovaného programu, jednak pro přiblížení větších objemů dat k procesorové jednotce. Součástí nových trendů vývoje jsou rovněž vektorové procesory, které nalézáme u výkonných superpočítačů. Závěr kursu je věnován technikám komprese a kódového zabezpečení i metodám kosinové a waveletové transformace a dalším metodám používaným při zpracování multimediálních dat.

Povinná literatura:

Kung, S.Y., Whitehouse, H. J., Kailath, T.: VLSI and Modern Signal Processing, Prentice-Hall (1985), ISBN 0-13-942699-X Drábek, V.: Výstavba počítačů, PC-DIR s.r.o., Brno (1995), ISBN 80-214-0691-7 Dvořák, V., Drábek, V.: Architektura procesorů, VUTIUM, Brno (1999), ISBN 80-214-1458-8 Hlavička, J.: Computer Architecture, Skriptum FEL ČVUT Praha (1997), Jan, J.: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, Edice Učebnice - sv. 2, VUT Brno (1997), ISBN 80-214-0816-2

Doporučená literatura:

Šnorek, M., Slavík, P.: Programování obrazových adaptérů PC, GRADA, a.s., Praha (1993), ISBN 80-85623-43-9 Vít, V.: TV technika - přenosové barevné soustavy, BEN, Praha (1997), ISBN 80-86056-04-X Vlček, K.: Komprese a kódová zabezpečení v multimediálních komunikacích, Vydavatelství BEN, Praha (2000), ISBN 80-86056-68-6 Ptáček, M.: Digitální zpracování a přenos obrazové informace, NADAS Praha (1983)

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: Zpracování semestrálního projektu

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Architektura univerzálních mikroprocesorů Zřetězené zpracování, skalární procesory Superskalární procesory Procesory s velmi dlouhým instrukčním slovem (VLIW) Vektorové procesory Procesory s podporou vláken Multiskalární procesory Počítačová grafika Grafické akcelerátory Hluboce zřetězené grafické akcelerátory Vyspělá architektura rastrové grafiky Kódování multimediálních dat Standardy pro obraz a zvuk Multimediální procesory Exkurse na pracoviště televizního studia Nezřetězené zpracování, zřetězené zpracování, uspořádání procesoru, doba provedení operace, redukce počtu taktů procesoru, linky pro zřetězené zpracování instrukcí. Časové diagramy, konflikty na sběrnicích, typická implementace procesorů RISC, aritmetická adresová jednotka, okénko zpoždění, zpožděné skoky. Charakteristika superskalárního procesoru, řízení datových závislostí, rezervační stanice se společnou sběrnicí, spekulativní zpracování instrukcí, predikce skoků. Plánování instrukcí kompilací, konverze podmíněných skoků pomocí predikce, cyklické plánování, spekulativní načítání, generování kódu VLIW. Zpracování vektorových instrukcí, popis vektorových operací, doba provádění, hodnocení výkonnosti, organizace konvojů pro smyčky, práce s vektory. Počet aktivních vláken, přepínání kontextu, účinnost procesoru, cena implementace, víceúrovňový paralelismus a superskalární, resp. VLIW koncepce, transputery Zlepšování v oblasti toku instrukcí, toku dat přes registry a toku dat přes paměť, procesory s pamětí stop - multiskalární procesory, výběr stopy podle prediktoru stop Principy 2D grafiky, bitová mapa, body, úsečky a polygony, oblouky, kuželosečky, barevná hloubka, kvalita obrazu, 3D grafika, drátové modely, textury, osvětlení Práce s obrazovými atributy, texty, funkce správy paměti s nástrojem, s ukazatelem, funkce poly-kreslení, organizace obrazové paměti, grafické adaptory Výpočet barev a textur, Gouraudovo stínování, alfa míchání, filtrace textury, technické prostředky pro výpočet barevných atributů (alfa, mlha, zrcadlení a barva), míchání Řetězené a paralelní procesory, distribuovaná a sdílená paměť obrazu, rastrovací metody paralelizovaného obrazu, systolické procesory, kompozice obrazu Kódování zvuku, obrazu a obrazových sekvencí, víceprocesorové systémy SIMD a SIGD, barevné systémy, gama korekce, ortogonální vzorkování, systém HDTV Standardní a robustní kvantování, predikční kódování, DPCM, ztrátové a bezztrátové kódování, JPEG, rámce I, P, a B a vektor pohybu MPEG 2, waveletová transformace Procesory rodiny Mpact x, CyberPro 50xx, multimediální systémy, zpracování videa, audia, kompozitor obrazových vrstev, kompoziční DAC Seznámení s praktickým provozem TV studia, elektronické střižny, transkodérem obrazu a zvuku ze satelitu, odevzdání projektů, zápočet Cvičení: Cvičení navazuje na přednášky. Laboratoře: Cvičení navazuje na přednášky. Projekty: Vytvoření metodiky pro hodnocení kvality na příkladu případové studie architektur počítačů. Simulační úlohy klíčových částí projektu.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2008/2009 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100  51
        Zápočet Zápočet  (40)
                projekt Projekt 40  15
        Zkouška Zkouška  (60)
                Zkouška Ústní zkouška 60  15
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2005/2006 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (N2646) Informační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku