Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2019/2020

Základy počítačových systémů

Předmět není vypsán Nerozvrhuje se
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
BD6B38ZPS Z,ZK 6 22P+8C česky
Přednášející:
Jiří Novák (gar.)
Cvičící:
Jiří Novák (gar.), Pavel Bezpalec
Předmět zajišťuje:
katedra měření
Anotace:

Úvodní téma seznámí studenty se základními pojmy výpočetní techniky a počítačových sítí, přednáška představí předmět jako celek a měla by zvýšit zájem o jeho náplň. Následující přednášky jsou zaměřeny na úvodní seznámení studentů s číslicovou technikou, vnitřní strukturou a funkcí procesoru a jeho instrukční sadou. Budou představeny běžné i specielní architektury a specializované instrukční sady, způsoby zvyšování výkonu procesoru a jejich meze. Z těchto znalostí pak bude vycházet výklad architektury počítačů, seznámení s pamětmi a jejich kategorizací z hlediska funkčních principů i aplikačního využití. Studenti se seznámí s typickými periferiemi počítačů a s funkčními principy jejich rozhraní. Následující přednášky jsou zaměřeny na seznámení se s problematikou operačních systémů, multitaskingu, meziprocesové komunikace a synchronizace, správy prostředků a virtualizace. Navazující přednáška se bude věnovat problematice počítačových sítí - nejprve obecně (OSI model) a poté konkrétněji úvodem do protokolů TCP/IP. Podrobněji bude popsán diskový subsystém včetně rozdělení disku, souborových systémů a přístupových práv. Závěr bude věnován základům elektroniky a optoelektroniky, budou představeny typické problémy motivující studenty k dalšímu prohlubování znalostí v této oblasti formou samostudia.

Seminární cvičení jsou zaměřena na praktické procvičování přednášené látky, část jich bude probíhat „u tabule“, část prakticky na počítačích v počítačové laboratoři. Ve druhé části jsou plánována čtyři laboratorní cvičení, kde si studenti samostatně ověří schopnost pracovat s počítačovým systémem a naučí se analyzovat některé jeho funkce, zejména komunikaci s okolím, pomocí k tomu vhodných nástrojů. V závěru je jedno cvičení vyhrazeno na exkursi do datového centra. Ta bude zaměřena jednak na samotné výpočetní systémy, jednak na podpůrné technologie (napájení, klimatizace, monitoring stavu komponent .).

Nedílnou součástí předmětu bude domácí práce studentů v průběhu semestru. Ta bude orientována jednak na procvičení znalostí a postupů získaných na seminářích, jednak na zpracování čtyř zpráv o průběhu a výsledcích laboratorních měření.

Požadavky:

Pro pochopení přednášené a cvičené látky jsou třeba středoškolské znalosti matematiky (není třeba diferenciální počet) a fyziky (elektřina a magnetismus). Znalosti lze doplnit z běžně dostupných středoškolských učebnic.

Osnova přednášek:

1. Úvod, globální počítačové sítě, počítače a Internet, aplikace

2. Dvouhodnotová logika, reprezentace, logické funkce, formy popisu, minimalizace

3. Logické kombinační a sekvenční obvody, hazardy

4. Reprezentace dat v počítači, aritmetika pevné a plovoucí řádové čárky

5. Architektury procesorů, instrukční sada, instrukční cyklus, registry, přerušení, DMA

6. Paměti, periferní zařízení (disky, zobrazovače, tiskárny .)

7. Operační systémy, multitasking, synchronizace a komunikace mezi procesy

8. Počítačové sítě - OSI model, prvky počítačových sítí, základy TCP/IP

9. Správa prostředků, virtualizace, úrovně oprávnění

10. Diskový systém, rozdělení disku, souborové systémy, přístupová práva

11. Elektrický proud (stejnosměrný a střídavý), základní elektrické obvody, zdroje a spotřebiče

12. Elektrický signál, časová a frekvenční oblast, elektromagnetické jevy, EMC

13. Počítačová rozhraní, analogové a digitální signály, principy optických komunikací

14. Rezerva

Osnova cvičení:

1. Úvod, organizace, Internet ve zkratce - seminář

2. Početní operace binární a hexadecimální aritmetiky - seminář

3. Logické operace, kombinační logické obvody - seminář

4. Sekvenční logické obvody - seminář

5. Stavební bloky počítače , instalace a konfigurace OS GNU/Linux - seminář

6. Práce v systému GNU/Linux, shell - seminář

7. Procesy, meziprocesová komunikace a synchronizace - seminář

8. Diskový subsystém, správa a virtualizace paměti - seminář

9. Periferní zařízení počítačů a jejich rozhraní (USB, HDMI) - lab. cvičení

10. Plánování pokrytí bezdrátové sítě (WiFi) - lab. cvičení

11. Analýza síťové komunikace (Wireshark) - lab. cvičení

12. Optimalizace výkonu vestavných aplikací - lab. cvičení

13. Exkurse do datového centra

14. Náhradní laboratorní úloha, zápočty

Cíle studia:

Cílem předmětu je poskytnout ucelený přehled znalostí v následujících oblastech:

- kombinační a sekvenční logické obvody

- architektura procesoru, instrukční sada

- architektura počítače, periferie, rozhraní

- úvod do operačních systémů

- základy počítačových sítí

- základy elektrotechniky

Studijní materiály:

Povinná literatura:

1. Antošová M., Davídek V.: Číslicová technika, Kopp 2003.

2. Boháč, L.,Bezpalec, P. Komunikace v datových sítích. 1. vyd. Praha. Nakl. ČVUT, 2010.

Poznámka:
Další informace:
https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B6B38ZPS
Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 21. 9. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4477206.html