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, Third Edition''. Morgan Kaufmann, 2002. ISBN 1558605967.

Tanenbaum, A. S. ''Structured Computer Organization (5th Edition)''. Prentice Hall, 2005. ISBN 0131485210.

Stallings, W. ''Computer Organization and Architecture: Designing for Performance (7th Edition)''. Prentice Hall, 2005. ISBN 0131856448.

Hamacher, C., Vranesic, Z., Zaky, S. ''Computer Organization''. McGraw-Hill, 2001. ISBN 0072320869.

Poznámka:

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

Další informace:

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

Rozvrh na zimní semestr 2018/2019:

	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 2018/2019:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Informační technologie - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2012 (volitelný předmět)
• Informatika, plán pro fázi studia bez oboru - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2013 (VO, volitelný předmět)
• Web a multimedia - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2013 (volitelný předmět)
• Teoretická informatika - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2013 (volitelný předmět)
• Informační technologie - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2013 (volitelný předmět)
• Softwarové inženýrství - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2013 (volitelný předmět)
• Informační systémy a management - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2013 (volitelný předmět)
• Informatika, plán pro fázi studia bez oboru - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (VO, volitelný předmět)
• Web a multimedia - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (volitelný předmět)
• Teoretická informatika - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (volitelný předmět)
• Informační technologie - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (volitelný předmět)
• Počítačové inženýrství - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (povinný předmět oboru, volitelný předmět)
• Softwarové inženýrství - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (volitelný předmět)
• Informační systémy a management - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (volitelný předmět)
• Bc. program Informatika, studijní plán pro fázi studia bez oboru, verze 2015, 2016, 2017 a 2018 (VO)
• Bc. obor Bezpečnost a informační technologie, verze 2015, 2016, 2017 a 2018 (volitelný předmět)
• Bc. obor Teoretická informatika, verze 2015, 2016, 2017 a 2018 (volitelný předmět)
• Bc.obor Počítačové inženýrství, verze 2015, 2016, 2017 a 2018 (povinný předmět oboru)
• Bakalářský obor Informační systémy a management, verze 2015, 2016, 2017 a 2018 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor Znalostní inženýrství, verze 2015, 2016 a 2017 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor WSI, zaměření Softwarové inženýrství, verze 2015, 2016, 2017 a 2018 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor WSI, zaměření Webové inženýrství, verze 2015, 2016, 2017 a 2018 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor WSI, zaměření Počítačová grafika, verze 2015, 2016, 2017 a 2018 (volitelný předmět)
• Bakalářský obor Znalostní inženýrství, verze 2018 (volitelný předmět)