Detail předmětu

Návrh počítačových systémů

FIT-INPAk. rok: 2017/2018

Princip procesoru. Úvod do VHDL. Koncepce počítačů von Neumannova typu. Typy informace, její zobrazení a kódování. Instrukce, jejich formáty a kódování, způsoby adresování, architektura instrukčního souboru. Modelování algoritmů a subsystémů ve VHDL. Řetězené zpracování. Aritmetické a logické operace. Algoritmy a funkční jednotky. Řadič: základní funkce, obvodová a mikroprogramová realizace. Paměti: typy, organizace, řízení. Hierarchie pamětí, rychlá vyrovnávací paměť. Periferní jednotky, sběrnice a jejich řízení. Měření výkonnosti. Spolehlivost výpočetních systémů. Úvod do paralelních architektur.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Výsledky učení předmětu

Studenti jsou schopni popsat činnost jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače a jejich vzájemnou komunikaci. Ovládají jazyka VHDL.

Představa o vývojových trendech a možnostech výpočetní techniky.

Prerekvizity

Nejsou žádné prerekvizity.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro získání zápočtu musí student získat nejméně 20 bodů během semestru, tj. z půlsemestrální zkoušky anebo z projektů.

Pokud bude odhaleno plagiátorství nebo nedovolená spolupráce na projektech, zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.

Bez zápočtu se student nemůže zúčastnit zkoušky.

Osnovy výuky

    Osnova přednášek:
    • Úvod, princip činnosti procesoru.
    • Reprezentace dat.
    • Instrukční soubory, registrové struktury.
    • Modelování ve VHDL.
    • Řetězené zpracování informace.
    • Algoritmy operací v pevné řádové čárce.
    • Algoritmy operací v pohyblivé řádové čárce, iterační algoritmy.
    • Řadiče.
    • Paměti, rychlá vyrovnávací paměť.
    • Sběrnice, připojování a ovládání periferií.
    • Výkonnost počítačů a měření výkonnosti.
    • Spolehlivost výpočetních systémů.
    • Úvod do paralelních architektur.

    Osnova numerických cvičení:
    • VHDL - úvod
    • VHDL - syntetizovatelný kód
    • Práce s FITkitem
    • Procesor ve VHDL
    • Huffmanův a Hammingův kód
    • Kód zbytkových tříd, sčítačky
    • Násobičky
    • Dělení
    • Iterační algoritmy
    • Výkonnost, spolehlivost
    • Paralelní architektury

    Osnova ostatní - projekty, práce:
    • V průběhu semestru budou zadány 2 projekty.

Učební cíle

Seznámit studenty s výstavbou a činností (jednojádrového) procesoru, zejména s jednotlivými operačními, paměťovými a řídicími podsystémy, s algoritmy základních operací v pevné a pohyblivé řádové čárce, způsobem jejich řízení, komunikací mezi jednotlivými podsystémy a začleněním procesoru do paralelního výpočetního systému.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách a demonstračních cvičeních v tomto předmětu není kontrolována. Znalosti studentů jsou ověřovány vypracováním projektů, půlsemestrální a závěrečnou zkouškou. Pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 20 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body.

Prerekvizity a korekvizity

Základní literatura

Drábek V.: Výstavba počítačů, skripta VUT v Brně, PC-DIR, Brno, 1995. (CS)
Hamacher, C., Vranesic, Z., Zaky, S., N. Manjikian: Computer Organization and Embedded Systems, 6th edition, McGraw Hill, 2012, ISBN-13: 978-0-07-338065-0
Hennessy J. L., Patterson D. A.: Computer Architecture: A Quantitative Approach, 2nd edition, Morgan Kaufmann Publ., 1996, and new editions, e.g. the 5th ed. from 2012.

Doporučená literatura

Pinker J., Poupa M.: Číslicové systémy a jazyk VHDL, BEN - technická literatura, Praha, 2006. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Osnova

  • Úvod, princip činnosti procesoru.
  • Reprezentace dat.
  • Instrukční soubory, registrové struktury.
  • Modelování ve VHDL.
  • Řetězené zpracování informace.
  • Algoritmy operací v pevné řádové čárce.
  • Algoritmy operací v pohyblivé řádové čárce, iterační algoritmy.
  • Řadiče.
  • Paměti, rychlá vyrovnávací paměť.
  • Sběrnice, připojování a ovládání periferií.
  • Výkonnost počítačů a měření výkonnosti.
  • Spolehlivost výpočetních systémů.
  • Úvod do paralelních architektur.

Cvičení odborného základu

12 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Osnova

  • VHDL - úvod
  • VHDL - syntetizovatelný kód
  • Práce s FITkitem
  • Procesor ve VHDL
  • Huffmanův a Hammingův kód
  • Kód zbytkových tříd, sčítačky
  • Násobičky
  • Dělení
  • Iterační algoritmy
  • Výkonnost, spolehlivost
  • Paralelní architektury

Projekt

14 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.