Technologické základy počítačů
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
BIK-TZP.21 | Z,ZK | 5 | 14KP+4KC | česky |
- Garant předmětu:
- Martin Daňhel, Martin Novotný
- Přednášející:
- Martin Daňhel, Kateřina Hyniová, Martin Novotný
- Cvičící:
- Martin Daňhel, Kateřina Hyniová, Martin Novotný
- Předmět zajišťuje:
- katedra číslicového návrhu
- Anotace:
-
Studenti si osvojí teoretické základy číslicových a analogových obvodů a základní metody práce s nimi. Studenti se dozvědí, jak vypadají struktury počítače na nejnižší úrovni. Seznámí se s funkcí tranzistoru. Pochopí, proč se procesor zahřívá, proč je ho potřeba chladit a jak spotřebu snížit. Čím je omezena maximální frekvence a jak ji zvýšit. Proč je potřeba sběrnici počítače impedančně přizpůsobit a co se stane v opačném případě. Jak principiálně vypadá napájecí zdroj počítače. Na cvičeních studenti chování základních elektrických obvodů modelují v SW Mathematica.
- Požadavky:
-
Středoškolská matematika a fyzika.
- Osnova přednášek:
-
1. Základní elektrické veličiny (napětí, proud).
2. Základní prvky elektronických obvodů (rezistor, kondenzátor, cívka).
3. Základní polovodičové součástky (dioda, tranzistor).
4. Boolská logika, základní boolské funkce, logické úrovně 0 a 1 v číslicových systémech.
5. Základní logické prvky (hradla, klopné obvody, multiplexery, budiče).
6. Struktury logických hradel v technologii CMOS.
7. Energie a výkon v číslicových systémech.
8. Principy přenosu dat, sběrnice, paralelní, sériové, asynchronní a synchronní přenosy.
9. Volatilní a nevolatilní paměti, principy a vlastnosti.
10. Programování hardwaru, konfigurovatelné obvody FPGA, integrované obvody ASIC a SoC.
11. Fourierovy řady, spektrum signálu, harmonický ustálený stav, impedance.
12. Homogenní vedení. Zpoždění signálů v číslicových systémech. Symetrická vedení, asymetrická vedení.
13. Měření v číslicových systémech (osciloskop, logický analyzátor, spektrální analyzátor).
- Osnova cvičení:
-
1. Úvod do SW Mathematica.
2. Úvod do SW Mathematica.
3. Základní obvody s rezistory, kondenzátory a cívkami (řešení v SW
Mathematica).
4. Metoda uzlových napětí, příklady použití (řešení v SW Mathematica).
5. Paralelní a sériové řazení prvků shodných typů. Stejnosměrné obvody
(řešení v SW Mathematica).
6. Obvody s tranzistory, jednoduché zesilovače (řešení v SW Mathematica).
7. Implementace logických funkcí pomocí logických hradel.
8. Vnitřní struktura logických hradel v technologii CMOS.
9. Energie a výkon v číslicových systémech (řešení v SW Mathematica).
10. Harmonický ustálený stav (řešení v SW Mathematica).
11. Impedance, přenos (řešení v SW Mathematica).
12. Fourierovy řady, spektrum signálu (řešení v SW Mathematica).
13. Zápočet
- Cíle studia:
- Studijní materiály:
-
1. Dean B., Llamocca D. : Introduction to Analog and Digital Circuits. Kendall Hunt Pub, 2019. ISBN 978-1792408809.
2. Wakerly J.F. : Digital Design: Principles and Practices (5th Edition). Pearson, 2018. ISBN 978-0134460093.
3. Agarwal A., Lang J. : Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. Morgan Kaufmann, 2005. ISBN 978-1558607354.
4. Kyncl J., Novotný M. : Číslicové a analogové obvody (2nd Edition). ČVUT v Praze, 2016. ISBN 978-80-01-05167-2.
- Poznámka:
- Další informace:
- moodle.cvut.cz
- Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Bc. specializace Informační bezpečnost, kombi., 2021 (povinný předmět programu)
- Bc. specializace Softwarové inženýrství, kombi., 2021 (povinný předmět programu)
- Bc. specializace Počítačové sítě a Internet, kombi., 2021 (povinný předmět programu)
- Bc. specializace Počítačové systémy a virtualizace, kombi., 2021 (povinný předmět programu)
- Bc. program, pro fázi studia bez specializace, kombi., 2021 (povinný předmět programu)