Obvody a architektura počítačů

Přednášející:

Josef Voltr (gar.)

Cvičící:

Josef Voltr (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra fyzikální elektroniky

Anotace:

Stručný přehled elektroniky od Ohmova zákona po digitální integrované obvody.

Struktury a funkce univerzálních i speciálních počítačů.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Lineární obvody - Uzavřený obvod, Ohmův zákon, pojem dvojpólu, trojpólu, jejich charakterizace, integrační a derivační RC článek, RLC obvod paralelní a seriový

2. Polovodičová technika - dioda, usměrnovače, další typy diod a jejich zapojení. Tranzistor, tranzistorový zesilovač a další zapojení. Unipolární tranzistor, tyristor, triak

3. Integrovaná elektronika analogová - lineární integrované obvody, operační zesilovače, způsoby zapojení, stabilizátory napětí

4. Digitální technika - Boolova algebra, logické obvody, hradla.ní a sekvenční obvody. TTL řada, různé kombinační a sekvenční obvody. Obvody CMOS a další řady.

5. DA převodníky, AD převodníky, polovodičové paměti

6. Základy počítačů - von Neumannův koncept, řadič, paměť. Harwadská koncepce, kategorizace počítačů. Monitorování provozu.

7. Paměť - hierarchické uspořádání, stránkování, segmentování, vyrovnávací paměti. Asociativní paměť.

8. Procesor - řadič, mikroprogramování, RISC a CISC, fronta instrukcí, pipelining, příklady

9. Jednoprocesorové počítače - sběrnice, způsoby práce s periferiemi, přerušní, DMA, příklady.

10. Rozhraní a sběrnice - USB, IEEE488, RS232C, PCI, ATA, SATA, SCSI, I2C.

11. Paralelní systémy - granularita, paralelizace algoritmů, VLIW, SIMD, multiprocesorové systémy.

12. Propojovací sítě - statické, dynamické

13. Další typy počítačů - řízení tokem dat, systolické, optické, kvantové

Osnova cvičení:

1. Výpočty podle Ohmova zákona, Nortonův a Theveninův teorém, odporový dělič

2. Impedance, Kirchoffovy zákony, paralelní a seriové spojení kapacit

3. Obvody s diodami

4. Obvody s tranzistorem

5. Obvody s operačním zesilovačem

6. Logické obvody

Cíle studia:

Znalosti:

Základní znalosti o vnitřní struktuře a činnosti různých kategorií počítačů.

Schopnosti:

Rozumět funkci počítačů a jejich výkonovým limitům.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] J. Hlavička, Architektura počítačů, skripta FEL ČVUT 1994

Doporučená literatura:

[2] Uhlíř, Slípka: Polovodičové impulsové a spínací obvody, SNTL Praha 1972

[3] Fitzgerald, Higginbotham: Electrical and Electronical Engineering Fundamentals, McGRAW-Hill

[4] Frank: Fyzika a technika polovodičů, SNTL Praha 1990

[5] Brachtl: Konstrukce počítačů I, ČVUT 1985

[6] J.L.Hennessy, P.A.Patterson, Computer architecture: a quantitative approach, San Mateo, Morgan Kaufman Publishers, 1990

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: