Jednotky počítače

Přednášející:

Alois Pluháček (gar.)

Cvičící:

Alois Pluháček (gar.), Pavel Kubalík

Předmět zajišťuje:

katedra číslicového návrhu

Anotace:

Studenti se seznámí s vnitřní strukturou a organizaci jednotek počítačů a procesorů a jejich interakcí s okolím a s organizací hlavní paměti a dalších vnitřních pamětí (adresovatelných, LIFO, FIFO a CAM) a organizaci aritmetické jednotky. Seznámí se i s metodikou návrhu řadičů a s principy komunikace procesoru s okolím a architekturou sběrnicového systému.

Požadavky:

Základní znalosti o struktuře a architektuře číslicového počítače, principy návrhu kombinačních a sekvenčních logických obvodů, dvojková aritmetika, princip pamětí.

Osnova přednášek:

1. Struktura počítače a základní logické obvody.

2. Dvojkové sčítání a odčítání.

3. Doplňkový kód.

4. Řadiče a řídicí jednotky - mikroprogramované a obvodově realizované.

5. Dvojkové násobení a dělení.

6. Paměti a jejich principy.

7. Organizace pamětí - adresovatelné, LIFO, FIFO, CAM.

8. Lineární kódy.

9. Cyklické kódy.

10. V/V jednotky a jejich řízení.

11. Sběrnice - typy, režimy činnosti, přidělování.

12. Pohyblivá řádová čárka - formáty a operace.

13. Rezerva.

Osnova cvičení:

1. Číselné soustavy, převody a operace.

2. Reprezentace záporných čísel.

3. Jednoduchý procesor - instrukce, strojový kód, datová část.

4. Jednoduchý procesor - základní cyklus a styk s okolím.

5. Jednoduchý procesor - mikroprogramování.

6. Jednoduchý procesor - předvedení mikroprogramu.

7. Návrh klasického (obvodového) řadiče I.

8. Návrh klasického (obvodového) řadiče II.

9. Lineární kódy.

10. Cyklické kódy.

11. Návrh komponenty procesoru na bázi FPGA.

12. Předvedení navržené komponenty.

13. Rezerva a zápočet.

Cíle studia:

Cílem předmětu je seznámit budoucí počítačové inženýry se způsobem, jak si navrhnout vlastní procesor ke konkrétnímu účelu, jaké jednotky musí procesor a počítač obsahovat, jak spolu komunikují. Tyto znalosti a dovednosti jsou vyučovány metodou praktických experimentů implementovaných v hradlových polích za pomoci simulátorů.

Studijní materiály:

Hennesy, J. L., Patterson, D. A. ''Computer Architecture: A Quantitative Approach (6th Edition)''. Morgan Kaufmann, 2017. ISBN 9780128119051.

Tanenbaum, A. S. ''Structured Computer Organization (6th Edition)''. Prentice Hall, 2013. ISBN 9780132916523.

Stallings, W. ''Computer Organization and Architecture: Designing for Performance (10th Edition)''. Prentice Hall, 2016. ISBN 9780134101613.

Hamacher, C., Vranesic, Z., Zaky, S. ''Computer Organization (5th Edition)''. McGraw-Hill, 2011. ISBN 9781259005275.

Poznámka:

Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/BI-JPO/

Na tento předmět navazuje v magisterském studiu předmět Počítačová aritmetika.

Další informace:

https://courses.fit.cvut.cz/BI-JPO/

Rozvrh na zimní semestr 2019/2020:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St	místnost TH:A-1042 Kubalík P. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 101) Thákurova 7 (FSv-budova A) Hlavickova laborkamístnost TH:A-1042 Kubalík P. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 102) Thákurova 7 (FSv-budova A) Hlavickova laborka
Čt	místnost TH:A-s135 Pluháček A. 09:15–10:45 (přednášková par. 1) Thákurova 7 (FSv-budova A) As135
Pá

Rozvrh na letní semestr 2019/2020:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bc. program Informatika, studijní plán pro fázi studia bez oboru, verze 2015 až 2020 (VO)
• Bc. obor Bezpečnost a informační technologie, verze 2015 až 2020 (volitelný předmět)
• Bc. obor Teoretická informatika, verze 2015 až 2020 (volitelný předmět)
• Bc.obor Počítačové inženýrství, verze 2015 až 2020 (povinný předmět oboru)
• Bakalářský obor Informační systémy a management, verze 2015 až 2020 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor Znalostní inženýrství, verze 2015, 2016 a 2017 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor WSI, zaměření Softwarové inženýrství, verze 2015 až 2020 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor WSI, zaměření Webové inženýrství, verze 2015 až 2020 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor WSI, zaměření Počítačová grafika, verze 2015 až 2020 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor Znalostní inženýrství, verze 2018 až 2020 (volitelný předmět)
• Počítačová bezpečnost, verze 2020 (volitelný předmět)
• Návrh a programování vestavných systémů, verze 2020 (volitelný předmět)
• Počítačové systémy a sítě, verze 2020 (volitelný předmět)
• Manažerská informatika, verze 2020 (volitelný předmět)
• Softwarové inženýrství, verze 2020 (volitelný předmět)
• Systémové programování, verze 2020 (volitelný předmět)
• Webové inženýrství, verze 2020 (volitelný předmět)
• Znalostní inženýrství, verze 2020 (volitelný předmět)
• Specializace Teoretická informatika, verze 2020 (volitelný předmět)
• Magisterský program Informatika, plán pro studenty bez specializace, verze 2020 (volitelný předmět)