460-2034/02 – Architektury počítačů a paralelních systémů (APPS)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Lačezar Ličev, CSc., prof.h.c.Garant verze předmětuIng. Petr Olivka, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2015/2016Rok zrušení2020/2021
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KRU13 Mgr. Ing. Michal Krumnikl, Ph.D.
OLI10 Ing. Petr Olivka, 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
440-2102 LO Logické obvody Doporučená
460-2001 ALG I Algoritmy I Doporučená
460-2003 ALG II Algoritmy II Doporučená
460-2042 PR I Programování I Doporučená
460-2043 PR II Programování II Doporučená

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

Prezenční forma (platnost od: 2015/2016 zimní semestr, platnost do: 2020/2021 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 45 (45) 23
                Programování mikropočítače Jiný typ úlohy 21  11
                Vlákna a CUDA Jiný typ úlohy 24  12
        Zkouška Zkouška 55  28
Rozsah povinné účasti: Povinnost účasti na cvičení koresponduje s požadavkem získání minimálního počtu bodů pro uznání zápočtu.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

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

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - bc. 2019/2020 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2018/2019 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2017/2018 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2016/2017 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2015/2016 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok