460-2034/02 – Architektury počítačů a paralelních systémů (APPS)
Garantující katedra | Katedra informatiky | Kredity | 6 |
Garant předmětu | Ing. Petr Olivka, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Petr Olivka, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | angličtina |
Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | 2020/2021 |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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:
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
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
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.
2. Pulzně šířková modulace, ovládání LED, skládání RGB barev.
3. Multiplexní řízení displeje.
4. Ovládání zařízení na I2C sběrnici, teploměr a 8 bitový registr.
5. Využítí více procesorů pomocí vláken.
6. CUDA, architektura, použití.
7. CUDA, využití architektury pro řešení jednoduchých grafických úloh.
Podmínky absolvování předmětu
Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky