Základy počítačových systémů

Podmínkou zápisu na předmět B6B38ZPS je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal předmět BEZZ

Garant předmětu:

Jiří Novák

Přednášející:

Jiří Novák

Cvičící:

Zbyněk Kocur, Michal Lucki, Jiří Novák, Martin Šimůnek, Jiří Weiss, Tomáš Zeman

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.

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. Programování FPGA - 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

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Softwarové inženýrství a technologie (povinný předmět programu)
• Softwarové inženýrství a technologie - specializace Enterprise systémy (povinný předmět programu)
• Softwarové inženýrství a technologie - specializace Technologie pro multimédia a virtuální realitu (povinný předmět programu)
• Softwarové inženýrství a technologie - specializace Business informatics (povinný předmět programu)
• Softwarové inženýrství a technologie - specializace Technologie internetu věcí (povinný předmět programu)
• Softwarové inženýrství a technologie - společný 1. ročník (povinný předmět programu)