460-2034/05 – Architektury počítačů a paralelních systémů (APPS)
| Garantující katedra | Katedra informatiky | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | Ing. Petr Olivka, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Petr Olivka, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný typu A |
| Ročník | 3 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2021/2022 | Rok zrušení | |
| 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
Praktické znalosti jsou ověřovány při laboratorních cvičeních a jednotlivé úkoly jsou hodnoceny bodováním.
Teoretické znalosti jsou ověřeny při písemné zkoušce.
E-learning
Další požadavky na studenta
Programování v jazyce C, základní znalosti programování v C++.
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Architektura počítače dle von Neumanna a harvardská, základní vlastnosti a principy činnosti.
2. Strojové instrukce, základní způsoby adresování, registry procesoru Intel v 64bitovém režimu.
3. Celočíselná jednotka procesoru, volání funkcí - navrátové hodnoty a předávání parametrů.
4. Organizace dat na zásobníku, lokální proměnné, práce s čísly s plovoucí desetinnou tečkou.
5. Monolitické počítače, požadavky na konstrukci, vlastnosti a použití, typické integrované periférie.
6. Základní principy komunikace s perifériemi, sběrnice, V/V brány, programové řízení a využívání přerušení. Princip DMA.
7. Procesory RISC a CISC, základní rysy, důvody vzniku. Zřetězené zpracování instrukcí, predikce skoků, druhy hazardů.
8. Organizace pamětí v počítačích, paměťová hierarchie. Vnitřní paměti statické, dynamické, organizace virtuální paměti.
9. Pevné disky a optické disky. Principy činnosti, způsob ukládání dat, organizace dat na médiu.
10. Zobrazovací jednotky počítačů, CRT, LCD, OLED, E-Ink.
Laboratorní cvičení:
1. Bezpečnostní školení. Základy programování v jazyce symbolických instrukcí (JSI), spojování s jazykem C, adresování, použití globálních proměnných.
2. Základní instrukce ALU, volání funkcí JSI z jazyka C,
3. Předávání parametrů do funkcí, podmíněné a nepodmíněné skoky.
4. Lokální proměnné, podmíněný přesun.
5. Seznámení s vývojovým Kitem mikropočítače a programovacím prostředím, programování jednoduché aplikace.
6. Princip pulzně šířkové modulace, ovládání LED, jednoduchá animace.
7. Pulzně šířková modulace,paralelní ovládání LED, skládání RGB barev, ovládání pomocí tlačítek.
8. I2C sběrnice, ovládání expandéru a LED.
9. I2C sběrnice, ovládání FM rádiového modulu, zobrazení RDS informací.
10. Síťová komunikace mikropočítače.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.