460-2034/01 – Architektury počítačů a paralelních systémů (APPS)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity6
Garant předmětuIng. Petr Olivka, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Petr Olivka, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2011/2012Rok zrušení2020/2021
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
GUL0010 Ing. Andrej Gulčík
JEZ04 Ing. David Ježek, Ph.D.
KLE0133 Ing. Lukáš Klein
LIC10 prof. Ing. Lačezar Ličev, CSc., prof.h.c.
OLI10 Ing. Petr Olivka, Ph.D.
SEI01 Ing. David Seidl, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 10+10

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit studenty se základním technickým vybavením počítačů a principem činnosti jejich jednotlivých částí. Vybrané principy jsou demonstrovány na mikropočítačích, osobních počítačích a GPU (dostupné architektury). Absolvováním kurzu získají studenti znalosti o základních komponentách počítače a pochopí obecné principy jejich fungování. Během praktické části kurzu si studenti osvojí schopnost vyvíjet programy pro mikropočítače, víceprocesorové počítače a programování GPU. Seznámí se také se základy programování v jazyce symbolických instrukcí.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Studenti v předmětu získají znalosti o základních komponentách počítače a pochopí obecné principy jejich fungování.

Povinná literatura:

[1] Olivka P.: Studijní materiály v elektronické verzi pro předmět APPS (česky), http://poli.cs.vsb.cz/edu/apps/osnova.html [2] Olivka P.: Programování ve jazyce symbolických instrukcí, elektronická verze studijních materiálů, http://poli.cs.vsb.cz/edu/soj [3] Olivka, P., Seidl, D.: Návody do cvičení, elektronická verze, http://poli.cs.vsb.cz/edu/apps/ [3] Ličev L.: Architektury počítačů, 2010, Elektronický sborník přednášek k předmětu Architektury počítačů. [4] Patterson, D.: The Top 10 Innovations in the New NVIDIA Fermi Architecture, and the Top 3 Next Challenges. 2009.

Doporučená literatura:

[1] Hennessy J. L, Patterson D. A., Computer Architecture, 4th ed., A Quantitative Approach, Morgan Kaufmann, 2006, ISBN 978-0-12-370490-0 [2] Hennessy J. L, Patterson D. A., Computer Architecture, 5th ed., A Quantitative Approach, Morgan Kaufmann, 2011, ISBN 978-0123838728 [3] David Patterson, John Hennessy, Computer Organization and Design, 4th ed., Morgan Kaufmann, 2011, ISBN 9780080886138 [4] David Patterson, John Hennessy, Computer Organization and Design MIPS Edition, 5th ed., Morgan Kaufmann, 2013, ISBN 978-0124077263

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Během semestru studenti získávají body za úkoly ve cvičení.

E-learning

Další požadavky na studenta

Programování v jazyce C.

Prerekvizity

Kód předmětuZkratkaNázevPovinnost
440-2104 ZDS Základy digitálních systémů Doporučená
460-2052 UPR Úvod do programování Doporučená

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Technologie výroby číslicových obvodů. Architektura počítače dle von Neumanna, harvardská, základní vlastnosti a principy činnosti. 2. Strojová instrukce, adresování, adresní prostory. Měření výkonu počítačů. 3. Principy komunikace s perifériemi, V/V brány, programové řízení, přerušení, řešení priorit. Činnost DMA kanálu a kanálu (SCSI), rozdíly v činnosti. 4. Procesory CISC a RISC, základní rysy a podněty pro vznik, zřetězení, predikce skoků, hazardy, základní zástupci RISC. 5. Procesory Intel, vývojová řada, základní rysy a vnitřní architektura. 6. Procesory jiných firem, jejich vlastnosti a oblasti použití. 7. Monolitické počítače, požadavky na konstrukci, vlastnosti a použití, typické integrované periférie. Mikrokontrolery firmy Microchip a Atmel. 8. Organizace pamětí v počítačích, paměťová hierarchie. Vnitřní paměti statické, dynamické, organizace virtuální paměti. Paměti vnější - magnetické, optické, magneto-optické. Rozhraní IDE PATA/SATA. 9. Sběrnice, rozdělení signálů na adresní, datové a řídící. Cyklus sběrnice. Základní vlastnosti PCI, AGP a PCI Express technologie. USB. 10. Videoadaptéry a zobrazovací jednotky. Princip činnosti zobrazovací jednotky a tvorby obrazu. 11. Moderní trendy architektur počítačů. Architektury paralelních systémů a počítačů. 12. Pokročilé architektury počítačů GPU – CUDA. Historie výpočtů na grafických akcelerátorech 13. Paralelní architektury grafických procesorů (CUDA - Architektura Fermi). 14. Super počítače a počítačové clustery a High Performance Computing. Laboratorní cvičení: 1. Bezpečnostní školení, seznámení s vývojovým Kitem a programovacím prostředím, programování jednoduché aplikace. 2. Princip pulzně šířkové modulace, ovládání LED, jednoduchá animace. 3. Pulzně šířková modulace,paralelní ovládání LED, skládání RGB barev, ovládání pomocí tlačítek. 4. Ovládání LCD grafického displeje, skládání barev, zpracování bitmapového fontu. 5. Ovládání LCD, zobrazení grafických i textových informací, jednoduchá aplikace ovládaná tlačítky. 6. I2C sběrnice, ovládání expandéru a LED. 7. I2C sběrnice, ovládání FM rádiového modulu, zobrazení RDS informací. 8. Opakování témat programování mikropočítače. 9. Vytváření vláken, rozložení algoritmu do více vláken. 10. Programování základních algoritmů s využitím vláken, porovnání časové složitosti sekvenční a paralelní implementace. 11. Technologie CUDA, základní koncepce programu, programování aplikace využívající vektory a matice. 12. Technologie CUDA, zpracování digitálních obrázků, programování základních transformací. 13. Technologie CUDA, vytváření jednoduchý animací. 14. Opakování technologie CUDA a paralelního počítání. Projekt: Projekt je tvořen samostatnou prací studentů mezi jednotlivými laboratorními úlohami.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr, platnost do: 2020/2021 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  20
        Zkouška Zkouška 70  35 3
Rozsah povinné účasti: Povinnost účasti na tutoriálech koresponduje s požadavkem získání minimálního počtu bodů pro uznání zápočtu.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B3973) Automobilové elektronické systémy P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B3973) Automobilové elektronické systémy P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - bc. 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2011/2012 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok

Hodnocení Výuky



2019/2020 zimní
2018/2019 zimní
2017/2018 zimní
2016/2017 zimní
2015/2016 zimní
2014/2015 zimní
2013/2014 zimní
2012/2013 zimní
2011/2012 zimní