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

6

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.