Detail předmětu

Počítače a programování 1

FEKT-BPC-PC1MAk. rok: 2025/2026

Základní pojmy z oblasti výpočetní techniky, architektura počítačů, periferie osobního počítače, počítačové sběrnice, sítě, komunikační protokoly, služby Internetu, informační výchova. Specifika operačních systémů, vývoj procesoru, jeho vnitřní struktura a druhy architektur, instrukční soubor. Číselné soustavy a převody mezi nimi, interpretace čísla. Algoritmizace, zápis algoritmu, optimalizace algoritmu s ohledem na výpočetní jednotku. Větvení programu, cyklus, podmínky, skoky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení předmětu se skládá ze dvou částí. V rámci počítačových cvičení je možné získat 50 bodů a za závěrečný semestrální test 50 bodů. Zisk bodů za počítačová cvičení je dále rozdělen na sérii domácích úkolů, kde je  možné získat 20 bodů a kontrolních testů přípravy na cvičení s možným bodovým ziskem 20 bodů. Za vlastní tvorbu kódů, dodržení systematičnosti programování a vhodného formátování kódu je pak student hodnocen 10 body.

 

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s výpočetní technikou včetně jejího praktického využití a s programováním od úrovně mikrokontroleru až po aplikace využívající výpočetní výkon grafickýh karet osobního počítače. Student tak získá představu o strukturě osobního počítače, jeho komponentech a jejich vzájemných propojeních. Získá přehled o používaných sběrnicích, datových úložištích, současně o vnitřní strukturě procesoru a rozdílech mezi pojmy procesor a kontroler. Dále je cílem studenty naučit převádět mezi číselnými soustavami a vysvětlit způsoby digitální prezentace čísel. Vysvětlit, jak větvit program, obecně tvořit cykly, podmínky a výpočetní algoritmy a jejich aplikace v programovacím jazyce, jak pracuje přerušovací systém procesoru, jaký je rozdíl mezi sériovou a paralelní, synchronní a asynchronní komunikací a jak funguje komunikace na nejrozšířenějších sběrnicích. Informovat o možnosti využití periferií mikrokontroleru k analogově-digitálnímu či digitálně-analogovému převodu. Nastínit možnosti jazyka UML při programování.

Základní literatura

KAČMÁŘ, Dalibor. Jazyk C. Praha: Computer Press, 2001. ISBN 9788072262953. (CS)
Kernighan B.W., Ritchie D. Programovací jazyk C, Computer Press, 2008, ISBN 80-251-0897-X (CS)
Ličev, L., Morkes, D. Procesory - architektura, funkce, použití. Computer Press, ISBN: 80-7226-172-X (CS)
PROKOP, Jiří. Algoritmy v jazyku C a C++: praktický průvodce. Průvodce (Grada). Praha: Grada, 2009. ISBN 978-80-247-2751-6. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-NCP bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-MET bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod do předmětu, informační systémy používané na FEKT/VUT a jim odpovídající uživatelské účty. Pravidla a směrnice počítačové sítě FEKT/VUT. 
  2. Číselné soustavy, převody mezi číselnými soustavami. Reprezentace záporných čísel. Aritmetické operace v binární soustavě. Reprezentace desetinných čísel, standard IEEE 754. Zlomková reprezentace desetinných čísel, zaokrouhlování, reprezentace znaků, znakové sady.
  3. Vývoj procesoru a jeho architektura, jádro procesoru, ALU, paměť, Von Neumannova a Harwardská architektura procesoru, strojová instrukce, instrukční soubor, přerušovací systém.
  4. Algoritmus, zápis algoritmu, vývojové diagramy, větvení programu, cykly, podmínky, skoky, rekurzivní zápis
  5. Architektura PC, základní typy, periferie počítače, vývoj počítače
  6. Programovací a značkovací jazyky. Rozdělení programovacích jazyků. Strukturované a objektově orientované programování.
  7. Operační systém I. - role OS, abstrakce poskytované OS,
  8. Operační systém II - správa paměti, virtualizace prostředků, specifika operačních systémů
  9. Počítačové sítě I. - historie, struktury, OSI ISO model, Ethernet IEEE 802.3,
  10. Počítačové sítě II. - WiFi, VLAN, VPN
  11. Modelování struktury programu prostřednictvím UML, Use Case diagram, diagram tříd, datových balíčků

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Osnova

1. Seznámení s počítačovou učebnou a s výukovým kitem s mikrokontrolerem AVR
2. Hlubší seznámení se s mikrokontrolery AVR a vývojovým prostředím AVR Studio, založení projektu, vysvětlení zásad při psaní základní struktury programu 
3. Vytvoření jednoduchého programu v jazyce C, konfigurace V/V bran mikrokontroleru, rozsvícení LED
4. Rezerva (svátky)
5. Časové zpoždění pomocí cyklu, efekty s polem LED
6. Přerušovací systém mikrokontroleru, synchronizace události s časovým přerušením, efekty s polem LED
7. Algoritmus výběru hodnoty z tabulky - nepřímé adresování. Zobrazení čísla na sedmisegmentovém displeji.
8. Algoritmus výběru hodnoty z tabulky - nepřímé adresování. Zobrazení čísla na sedmisegmentovém displeji.
9. Zápis  informací do vestavěné paměti EEPROM - zálohování nastavení
10. Zobrazení čísla na čtyřmístném sedmisegmentovém displeji - časový multiplex
11. Zpracování stavu připojených tlačítek - program siréna
12. Přenos dat po sériovém kanálu do PC