Detail předmětu

Počítače a jejich periferie

FEKT-MNAVAk. rok: 2019/2020

Základní pojmy z počítačové techniky, architektury, mikroprocesory rodiny x86, způsoby adresace, vyrovnávací paměť, zavedení násobných jednotek, jednotka MMX, superskalární architektura mikroprocesoru, jednotka SSE, architektura Netburst, multiprocessing a jeho implementace, mikroprocesor v režimu x86-64, architektura mikroprocesorů AMD64, DCA, mikroarchitektura Core a Core iX, jednotka AVX, mikroarchitektura Buldozer a Piledriver, APU a jeho implementace, operační paměť, časování paměti, synchronní paměti DRAM (DDR, DDR2, DDR3), paměťové moduly, sběrnice, hierarchie, interní sběrnice PC, sběrnice PCI, port AGP, sběrnice PCI-Express, propojení HyperTransport, propojení QPI, DMI, čipová sada, parametry a vlastnosti, vývoj čipových sad, grafický adaptér, 2D a 3D akcelerace, multiprocesing a jeho implementace na GPU.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Miroslav Balík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

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 a x86-64 na úrovni kódu symbolických instrukcí s využitím standardních i vektorových výpočetních jednotek (MMX, SSE, AVX) a seznámí se s postupy paralelního programování.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány ve Studijním a zkušebního řádu VUT. Předmět využívá e-learning (Moodle).
Přednášky mají charakter výkladu základních principů, metodologie, problémů a jejich vzorových řešení.
Počítačová cvičení podporují praktické ovládnutí látky vyložené na přednáškách za aktivní účasti studentů.
Účast na přednáškách je doporučená, účast na počítačových cvičeních je kontrolovaná.
Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení se řídí Studijním a zkušebním řádem VUT a Směrnicí děkana FEKT doplňující studijní a zkušební řád VUT. Za každý ze dvou testů z počítačových cvičení lze získat až 20 bodů. Závěrečná písemná zkouška je hodnocena maximem 60 bodů.

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, lineární adresace s použitím deskriptoru,
4. Vyrovnávací paměť, 80486, zavedení násobných jednotek, Pentium, jednotka MMX,
5. Superskalární architektura mikroprocesoru, mikroprocesory Pentium Pro, Pentium II, jednotka SSE, PentiumIII,
6. Architektura Netburst, Pentium IV, multiprocessing a jeho implementace u PIV, GPR registry v režimu x86-64,
7. Architektura mikroprocesorů AMD64, DCA, mikroarchitektura Core a Core iX, jednotka AVX
8. Mikroarchitektura Buldozer a Piledriver, APU a jeho implementace,
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, propojení HyperTransport, propojení QPI, DMI,
11. Čipová sada, parametry a vlastnosti, typy, hierarchie, vývoj čipových sad,
12. Grafický adaptér, parametry a vlastnosti, typy, 2D a 3D akcelerace, GPU, multiprocesing a jeho implementace na GPU.

Učební cíle

Cílem předmětu je podrobně seznámit studenty s architekturou a programováním procesorů a výpočetních systémů od první generace až po aktuální generace procesorů a výpočetních systémů založených na platformě PC, s paměťovým podsystémem, se sběrnicemi, s čipovou sadou a s dalšími komponentami počítačového systému.

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

Pro udělení zápočtu je nutné absolvovat všechna počítačová cvičení a testy. Další formy kontrolované výuky 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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program AUDIO-P magisterský navazující

    obor P-AUD , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program IBEP-V magisterský navazující

    obor V-IBP , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový
    obor V-IBP , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-TIT , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miroslav Balík, Ph.D.

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, lineární adresace s použitím deskriptoru,
4. Vyrovnávací paměť, 80486, zavedení násobných jednotek, Pentium, jednotka MMX,
5. Superskalární architektura mikroprocesoru, mikroprocesory Pentium Pro, Pentium II, jednotka SSE, PentiumIII,
6. Architektura Netburst, Pentium IV, multiprocessing a jeho implementace u PIV, GPR registry v režimu x86-64,
7. Architektura mikroprocesorů AMD64, DCA, mikroarchitektura Core a Core iX, jednotka AVX
8. Mikroarchitektura Buldozer a Piledriver, APU a jeho implementace,
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, propojení HyperTransport, propojení QPI, DMI,
11. Čipová sada, parametry a vlastnosti, typy, hierarchie, vývoj čipových sad,
12. Grafický adaptér, parametry a vlastnosti, typy, 2D a 3D akcelerace, GPU, multiprocesing a jeho implementace na GPU.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miroslav Balík, Ph.D.

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 Win32 API, úvod do programování v jazyce symbolických instrukcí ve Win32 API.
8. Funkce v jazyce symbolických instrukcí podle konvence STDCALL, dynamicky linkované knihovny.
9. Koprocesor x87, instrukční sada MMX, programové prostředí MMX a jeho nové registry.
10. Instrukční sada SSE, programové prostředí SSE a jeho nové registry.
11. Vícevláknové aplikace, programovaní vláken a způsoby jejich synchronizace ve Win32 API.
12. Test z počítačových cvičeni 2