Detail předmětu
Návrh počítačových systémů
FIT-INPAk. rok: 2024/2025
Princip činnosti procesoru. 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 instrukcí. Aritmetické a logické operace v pevné a pohyblivé řádové čárce. 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
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Podmínky zápočtu: 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.
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. V případě nahlášené překážky ve smyslu čl. 55 Studijního a zkušebního řádu VUT stanoví garant (na písemnou žádost studenta) způsob náhrady zmeškané aktivity.
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, komunikací mezi jednotlivými podsystémy a začleněním procesoru do paralelního výpočetního systému.
Po absolvování předmětu budou studenti schopni popsat činnost jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače a jejich vzájemnou komunikaci. Zvládnou základy jazyka VHDL. Budou mít solidní představu o vývojových trendech a možnostech výpočetní techniky.
Prerekvizity a korekvizity
- doporučená prerekvizita
Programování na strojové úrovni - doporučená prerekvizita
Návrh číslicových systémů
Základní literatura
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
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Úvod, princip činnosti procesoru.
- Instrukční soubory, registrové struktury.
- Procesory s řetězeným zpracováním instrukcí.
- Reprezentace dat.
- 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.
Seminář
Vyučující / Lektor
Osnova
- VHDL - úvod
- VHDL - syntetizovatelný kód
- FPGA
- Procesor ve VHDL
- Huffmanův a Hammingův kód
- Kód zbytkových tříd, sčítačky
- Násobičky
- Dělení
- Iterační algoritmy
- Výkonnost, spolehlivost
- Paralelní architektury
Projekt
Vyučující / Lektor
Osnova
- V průběhu semestru budou zadány 2 projekty.
Elearning