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 organizaci 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. Organizace a struktura počítačů von Neumannovy koncepce.

2. Dvojkové sčítačky, odčítačky a obvody pro posuv jako jádro aritmetické jednotky.

3. Aritmetická jednotka jednoduchého procesoru.

4. Řadiče a řídicí jednotky; mikroprogramované řadiče.

5. Obvodové řadiče.

6. Dvojkové násobení a dělení a jejich realizace.

7. Základní principy zjišťování a opravy chyb.

8. Lineární a cyklické kódy.

9. Hlavní paměť - její možné organizace a komunikace s jinými jednotkami.

10. Další vnitřní paměti, jejich organizace a použití - adresovatelné, LIFO, FIFO, CAM.

11. V/V jednotky a jejich řízení - DMA, kanály a V/V procesory.

12. Sběrnice - typy, režimy činnosti a přidělování

13. Pohyblivá řádová čárka.

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 polí 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:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	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
Čt	místnost T9:349 Pluháček A. 14:30–16:00 (přednášková par. 1) Dejvice NBFIT místnostmístnost T9:345 Kubalík P. 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice NBFIT HW ucebnamístnost T9:345 Kubalík P. 18:00–19:30 (přednášková par. 1 paralelka 102) Dejvice NBFIT HW ucebna
Pá

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Počítačové inženýrství - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2009 a 2010 (povinný předmět oboru)
• Informační systémy a management - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2009 a 2010 (VO)
• Informatika, plán pro fázi studia bez oboru - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2009 a 2010 (VO)
• Informatika, plán pro fázi studia bez oboru - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2011 a 2012 (VO)
• Informační systémy a management - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2011 a 2012 (VO)
• Počítačové inženýrství - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2011 a 2012 (povinný předmět oboru)