čeština

Studenti jsou schopni navrhovat kombinační a sekvenční logické obvody, mikroprocesorové systémy, spojovat je s okolím a vytvářet pro tyto systémy softwarové vybavení.

Základní znalost programování v jazyce C.

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Studenti jsou hodnoceni průběžně během studia na cvičeních. Za semestr tak mohou získat max. 40 bodů (15 bodů písemný test, 10 bodů odevzdání zadaných úloh, 15 bodů závěrečný test). Podmínkou udělení zápočtu je účast na všech cvičeních (toleruje se 1 neomluvená neúčast).
Závěrečná zkouška je hodnocena max. 60ti body.

1. Úvod. Definování pojmu logický obvod, dvoustavové signály. Matematická logika, logická funkce, Booleova agebra. Úplně a neúplně zadaná logická funkce. Vyjádření logické funkce pomocí tabulky a algebraického výrazu (ÚDNF, ÚKNF). Minimalizace logických funkcí. Algebraická minimalizace. Realizace logických obvodů pomocí členů NAND a NOR. Karnaughovy mapy.
2. Základní funkční bloky sestavené z kombinačních logických obvodů: binární dekodér, multiplexor, demultiplexor, prioritní kodér, číslicový komparátor, převodník kódu.
3. Klopné obvody princip, rozdělení. RS, D, JK, T, master-slave klopné obvody. Sekvenční logické obvody: modelování pomocí konečného automatu, Huffmanův model, Mealyho automat, Moorův automat.
4. Datové registry, posuvné registry, synchronní a asynchronní čítače, děliče. Sběrnice.
5. Von Neumannova koncepce pocítace. Základní cyklus počítače. Blokové schéma počítače, ALU, řadič, registry, paměť, periferie. Organizace paměti. Mikroprocesor, mikrokontrolér, signálový procesor, signálový kontrolér.
6. Program, instrukce, instrukční soubor, typy instrukcí, počet operandů v instrukci, architektura souboru instrukcí. Adresovací módy.
7. Strojový kód a assembler. Podprogramy, práce se zásobníkem. Rozdíl mezi podprogramem a makrem. Zásobník a jazyk C.
8. Obsluha periferií: aktivní čekání, přerušení, DMA. Synchronní a asynchronní přerušení. Činnost procesoru při obsluze přerušení. Maskovatelné, nemaskovatelné a pseudomaskovatelné přerušení. Reset.
9. Periferní subsystémy mikrokontrolérů: porty, generování hodinového signálu (oscilátory, fázový závěs), hodiny reálného času, watchdog (COP), časovače (funkce Imput Capture a Output Compare), pulsní akumulátory, PWM, SPI, A/D, D/A převodníky.
10. Von Neumannova, harvardská a modifikovaná harvardská architektura. Řetězení (pipelining), problémy při řetězeném zpracování instrukcí. Superskalární architektura. Multiprocesorové systémy a procesorová pole.
11. Paměti: rozdělení, parametry. Princip a vlastnosti pamětí SRAM, DRAM, SDRAM, DDR RAM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH, FeRAM, MRAM.
12. Připojování pamětí ke sběrnicím. Principy lokalit a hierarchie paměti, paměť cache.
13. Správa paměti. Systémy bez abstrakce paměti. Abstrakce - paměťový prostor. Bázový registr a registr pro limit. Stránkování a segmentace. Virtualizace paměti.

Seznámit posluchače s návrhem logických obvodů, principy činnosti mikroprocesorů, základy tvorby softwarového vybavení pro systémy s mikroprocesory a mikrokontroléry a embedded systémy.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Ličev L., Morkes D., Procesory - architektura, funkce, použití. Brno: Computer press, 1999. 260 s. ISBN 80-7226-172-X. (CS)
Pinker J., Poupa M. Císlicové systémy a jazyk VHDL. Praha: BEN, 2006. 349 s. ISBN 80-7300-198-5. (CS)