460-2034/03 – 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
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KLE0133 Ing. Lukáš Klein
OLI10 Ing. Petr Olivka, Ph.D.
STR554 Ing. Daniel Stříbný
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 7+14

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

Praktické znalosti jsou ověřovány při laboratorních cvičeních a jednotlivé úkoly jsou hodnoceny bodováním. Teoretické znalosti jsou ověřeny při zkoušce.

E-learning

Další požadavky na studenta

Programování v jazyce C, základní znalosti programování v 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. Architektura počítače dle von Neumanna a harvardská, základní vlastnosti a principy činnosti. 2. Monolitické počítače, požadavky na konstrukci, vlastnosti a použití, typické integrované periférie. 3. Základní principy komunikace s perifériemi, sběrnice, V/V brány, programové řízení a využívání přerušení. Princip DMA. 4. Procesory RISC a CISC, základní rysy, důvody vzniku. Zřetězené zpracování instrukcí, predikce skoků, druhy hazardů. 5. Nejrozšířenější procesory RISC a jejich vlastnosti. 6. Procesory Intel, historie vývoje, architektura posledních procesorů. 7. Organizace pamětí v počítačích, paměťová hierarchie. Vnitřní paměti statické, dynamické, organizace virtuální paměti. 8. Pevné disky a optické disky. Principy činnosti, způsob ukládání dat, organizace dat na médiu. 9. Zobrazovací jednotky počítačů, CRT, LCD, OLED, E-Ink. 10. Pokročilé architektury počítačů GPU, historie výpočtů, technologie CUDA. 11. Moderní trendy architektur počítačů. Architektury paralelních systémů a počítačů. 12. Strojové instrukce, základní způsoby adresování, registry procesoru Intel v 64bitovém režimu. 13. Celočíselná jednotka procesoru, volání funkcí - navrátové hodnoty a předávání parametrů. 14. Organizace dat na zásobníku, lokální proměnné, práce s čísly s plovoucí desetinnou tečkou. Laboratorní cvičení: 1. Bezpečnostní školení, seznámení s vývojovým Kitem mikropočítače 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. Technologie CUDA, základní koncepce programu, programování aplikace využívající vektory a matice. 9. Technologie CUDA, zpracování digitálních obrázků, programování základních transformací. 10. Technologie CUDA, vytváření jednoduchý animací. 11. Základy programování v jazyce symbolických instrukcí (JSI), spojování s jazykem C, adresování, použití globálních proměnných. 12. Základní instrukce ALU, volání funkcí JSI z jazyka C, předávání parametrů, lokální proměnné. 13. Předávání parametrů s plovoucí desetinnou tečkou. 14. Možnosti využití jednotky SSEx.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2018/2019 zimní 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: Účast na cvičeních je povinná a je kontrolována. S rozsahem povinné účastí seznámí studenty garant předmětu na začátku semestru.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech. Rozsah účasti na cvičeních si student na začátku semestru dohodne s garantem předmětu.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2023/2024 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2023/2024 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0714A060010) Telekomunikační technika KB P čeština Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2022/2023 (B0714A060010) Telekomunikační technika KB K čeština Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2022/2023 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060010) Telekomunikační technika KB P čeština Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2021/2022 (B0714A060010) Telekomunikační technika KB K čeština Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2021/2022 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060010) Telekomunikační technika KB P čeština Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2020/2021 (B0714A060010) Telekomunikační technika KB K čeština Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2020/2021 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060010) Telekomunikační technika KB P čeština Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2019/2020 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060010) Telekomunikační technika KB K čeština Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2019/2020 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky



2021/2022 letní
2020/2021 letní
2019/2020 letní