Detail předmětu
Počítače a jejich periferie
FEKT-MNAVAk. rok: 2011/2012
Struktura mikroprocesorového systému, CPU, paměť.syst., V/V syst. Architektura mikroprocesorů, typy mikroprocesorů. Vývoj mikroprocesorů řady x86 až po současnost. Popis jednotlivých komponentů počítače, čipová sada, typy pamětí, grafické akcelerátory, pevné disky, rozhraní, řadiče a periferní zařízení. Sběrnice PC, vývoj a srovnání vlastností. Vestavěné systémy a externí adaptéry pro vývojové aplikace.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Studenti získají podrobný přehled o hardwarových vlastnostech procesorů, jednotlivých komponentech pracovních stanic a serverů založených na platformě PC. Budou schopni programovat procesory platformy x86 na úrovni kódu symbolických instrukcí a seznámí se s postupy návrhu extérních adaptérů.
Prerekvizity
Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Osnovy výuky
1. Základní pojmy z počítačové techniky, architektury, úzké profily,
2. Rodina mikroprocesorů x86, 8086 a 80286, adresace v chráněném režimu,
3. 32-bitové mikroprocesory x86, 80386, adresace s použitím deskriptoru,
4. Vyrovnávací paměť, 80486, zavedení násobných jednotek, Pentium, jednotka MMX,
5. Superskalární architektura mikroprocesoru, mikroprocesory Pentium Pro, Pentium II, SSE, PIII,
6. Architektura Netburst, Pentium IV, multiprocessing a jeho implementace u PIV, GPR registry x86-64,
7. Architektura mikroprocesorů AMD64, Mikroarchitektura Core a Core iX,
8. Mikroarchitektura mikroprocesoru Atom, prostředky snižování výkonu, rozdíly vůči mikroarchitektuře Core,
9. Operační paměť, princip, parametry, časování paměti, typy, synchronní paměti DRAM (DDR, DDR2, DDR3), parametry a vlastnosti, paměťové moduly,
10. Sběrnice, parametry, typy, hierarchie, interní sběrnice PC, sběrnice PCI, port AGP, sběrnice PCI-Express, sběrnice HyperTransport, sběrnice QPI,
11. Čipová sada, parametry a vlastnosti, typy, hierarchie, vývoj čipových sad po současnost,
12. Grafický adaptér, parametry a vlastnosti, typy, 2D a 3D akcelerace, GPU, multiprocesing a jeho implementace na GPU.
2. Rodina mikroprocesorů x86, 8086 a 80286, adresace v chráněném režimu,
3. 32-bitové mikroprocesory x86, 80386, adresace s použitím deskriptoru,
4. Vyrovnávací paměť, 80486, zavedení násobných jednotek, Pentium, jednotka MMX,
5. Superskalární architektura mikroprocesoru, mikroprocesory Pentium Pro, Pentium II, SSE, PIII,
6. Architektura Netburst, Pentium IV, multiprocessing a jeho implementace u PIV, GPR registry x86-64,
7. Architektura mikroprocesorů AMD64, Mikroarchitektura Core a Core iX,
8. Mikroarchitektura mikroprocesoru Atom, prostředky snižování výkonu, rozdíly vůči mikroarchitektuře Core,
9. Operační paměť, princip, parametry, časování paměti, typy, synchronní paměti DRAM (DDR, DDR2, DDR3), parametry a vlastnosti, paměťové moduly,
10. Sběrnice, parametry, typy, hierarchie, interní sběrnice PC, sběrnice PCI, port AGP, sběrnice PCI-Express, sběrnice HyperTransport, sběrnice QPI,
11. Čipová sada, parametry a vlastnosti, typy, hierarchie, vývoj čipových sad po současnost,
12. Grafický adaptér, parametry a vlastnosti, typy, 2D a 3D akcelerace, GPU, multiprocesing a jeho implementace na GPU.
Učební cíle
Podrobně seznámit studenty s archit. mikroprocesorů a mikroproc. systémů od první generace mikroprocesorů až po aktuální generace mikroprocesorových systémů založených na platformě PC, s jednotlivými komponenty a sběrnicemi PC systému a s extérními adaptéry pro vývojové aplikace.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Základní literatura
Brandejs, M.:Mikroprocesory Intel Pentium a spol.,Grada Publishing, ISBN 80-7169-041-4
Kainka, B. Berndt, H.J.: Využití rozhraní PC pod Windows, HEL, 2000, ISBN 80-86167-13-5
Minasi, M.: PC velký průvodce hardwarem. Grada Publishing, ISBN 80-7169-667-6
Kainka, B. Berndt, H.J.: Využití rozhraní PC pod Windows, HEL, 2000, ISBN 80-86167-13-5
Minasi, M.: PC velký průvodce hardwarem. Grada Publishing, ISBN 80-7169-667-6
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Základní pojmy z počítačové techniky, architektury, úzké profily,
2. Rodina mikroprocesorů x86, 8086 a 80286, adresace v chráněném režimu,
3. 32-bitové mikroprocesory x86, 80386, adresace s použitím deskriptoru,
4. Vyrovnávací paměť, 80486, zavedení násobných jednotek, Pentium, jednotka MMX,
5. Superskalární architektura mikroprocesoru, mikroprocesory Pentium Pro, Pentium II, SSE, PIII,
6. Architektura Netburst, Pentium IV, multiprocessing a jeho implementace u PIV, GPR registry x86-64,
7. Architektura mikroprocesorů AMD64, Mikroarchitektura Core a Core iX,
8. Mikroarchitektura mikroprocesoru Atom, prostředky snižování výkonu, rozdíly vůči mikroarchitektuře Core,
9. Operační paměť, princip, parametry, časování paměti, typy, synchronní paměti DRAM (DDR, DDR2, DDR3), parametry a vlastnosti, paměťové moduly,
10. Sběrnice, parametry, typy, hierarchie, interní sběrnice PC, sběrnice PCI, port AGP, sběrnice PCI-Express, sběrnice HyperTransport, sběrnice QPI,
11. Čipová sada, parametry a vlastnosti, typy, hierarchie, vývoj čipových sad po současnost,
12. Grafický adaptér, parametry a vlastnosti, typy, 2D a 3D akcelerace, GPU, multiprocesing a jeho implementace na GPU.
2. Rodina mikroprocesorů x86, 8086 a 80286, adresace v chráněném režimu,
3. 32-bitové mikroprocesory x86, 80386, adresace s použitím deskriptoru,
4. Vyrovnávací paměť, 80486, zavedení násobných jednotek, Pentium, jednotka MMX,
5. Superskalární architektura mikroprocesoru, mikroprocesory Pentium Pro, Pentium II, SSE, PIII,
6. Architektura Netburst, Pentium IV, multiprocessing a jeho implementace u PIV, GPR registry x86-64,
7. Architektura mikroprocesorů AMD64, Mikroarchitektura Core a Core iX,
8. Mikroarchitektura mikroprocesoru Atom, prostředky snižování výkonu, rozdíly vůči mikroarchitektuře Core,
9. Operační paměť, princip, parametry, časování paměti, typy, synchronní paměti DRAM (DDR, DDR2, DDR3), parametry a vlastnosti, paměťové moduly,
10. Sběrnice, parametry, typy, hierarchie, interní sběrnice PC, sběrnice PCI, port AGP, sběrnice PCI-Express, sběrnice HyperTransport, sběrnice QPI,
11. Čipová sada, parametry a vlastnosti, typy, hierarchie, vývoj čipových sad po současnost,
12. Grafický adaptér, parametry a vlastnosti, typy, 2D a 3D akcelerace, GPU, multiprocesing a jeho implementace na GPU.
Laboratorní cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Úvod do programování v jazyce symbolických instrukcí, programové prostředí x86 v reálném režimu
2. Instrukce a direktivy, struktura zdrojového kódu v jazyce symbolických instrukcí
3. Základní prostředky strukturování programu, překlad zdrojového kódu, možnosti překladu a jejich využití
4. Vytváření uživatelského prostředí v reálném režimu, textové a grafické režimy, práce s makry a podprogramy
5. Programování asynchronního sériového rozhraní a jeho implementace na PC
6. Test z počítačových cvičeni 1
7. Popis rozhraní WIN 32, úvod do programování v jazyce symbolických instrukcí ve Win32 API, dynamické knihovny
8. Funkce v jazyce symbolických instrukcí podle konvence STDCALL, kompilace funkcí do dynamických knihoven.
9. Koprocesor x87 a instrukční sada MMX, programové prostředí MMX a jeho nové registry využití instrukcí MMX pro paralelní práci s více daty.
10. Instrukční sada SSE, programové prostředí SSE a jeho nové registry, využití instrukcí SSE pro paralelní práci s více daty.
11. Vícevláknové aplikace, programovaní vláken a způsoby jejich synchronizace ve Win32 API.
12. Test z počítačových cvičeni 2
2. Instrukce a direktivy, struktura zdrojového kódu v jazyce symbolických instrukcí
3. Základní prostředky strukturování programu, překlad zdrojového kódu, možnosti překladu a jejich využití
4. Vytváření uživatelského prostředí v reálném režimu, textové a grafické režimy, práce s makry a podprogramy
5. Programování asynchronního sériového rozhraní a jeho implementace na PC
6. Test z počítačových cvičeni 1
7. Popis rozhraní WIN 32, úvod do programování v jazyce symbolických instrukcí ve Win32 API, dynamické knihovny
8. Funkce v jazyce symbolických instrukcí podle konvence STDCALL, kompilace funkcí do dynamických knihoven.
9. Koprocesor x87 a instrukční sada MMX, programové prostředí MMX a jeho nové registry využití instrukcí MMX pro paralelní práci s více daty.
10. Instrukční sada SSE, programové prostředí SSE a jeho nové registry, využití instrukcí SSE pro paralelní práci s více daty.
11. Vícevláknové aplikace, programovaní vláken a způsoby jejich synchronizace ve Win32 API.
12. Test z počítačových cvičeni 2