Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2023/2024

Struktura a architektura počítačů

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
BI-SAP.21 Z,ZK 5 2P+1R+2C česky
Garant předmětu:
Hana Kubátová
Přednášející:
Hana Kubátová
Cvičící:
Jaroslav Borecký, Petr Fišer, René Gál, Peter Guľa, Olha Harielina, Tereza Horníčková, Robert Hülle, Stanislav Jeřábek, Oliver Karvay, Martin Kohlík, Pavel Kubalík, Hana Kubátová, Vít Mašek, Vojtěch Miškovský, Martin Novotný, Jan Řezníček, Adam Staes, Adam Švehla, Tomáš Věžník, Petr Vilímek
Předmět zajišťuje:
katedra číslicového návrhu
Anotace:

Studenti se seznámí se základní architekturou a jednotkami číslicového počítače, porozumějí jejich struktuře, funkci, způsobu realizace (aritmeticko-logická jednotka, řadič, paměť, vstupy, výstupy, způsoby uložení dat a jejich přenosu mezi jednotkami). Logický návrh na úrovni hradel a realizace programem řízeného jednoduchého procesoru je prakticky realizováno v laboratoři s využitím programovatelných obvodů FPGA, jednočipového mikropočítače a moderních návrhových prostředků.

Požadavky:

Základní znalost fyzikálních principů zvláště číslicových obvodů (spínací režim transitorů, způsob realizace registrů, princip uložení informace do paměťového prvku), základy diskrétní matematiky (číselné soustavy, Boolova algebra).

Osnova přednášek:

1. Úvod, základní architektura počítače, programovatelné obvody.

2. Logické obvody, formy jejich popisu, kombinační obvody a jejich realizace na úrovni hradel.

3. Sekvenční obvody a jejich realizace. Synchronní návrh, příklady praktické realizace pomocí hradel a klopných obvodů. Rozdíl mezi Mealyho a Moore automatem.

4. Typické kombinační a sekvenční obvody v číslicových počítačích a jejich realizace (kodéry, sčítačky, čítače, registry).

5. Data, jejich zobrazení a zpracování.

6. Aritmetické operace s čísly se znaménkem. Pevná a pohyblivá řádová čárka.

7. Základní principy realizace aritmetických operací.

8. Instrukce a strojový kód. Architektura souboru instrukcí. Instrukční cyklus.

9. Jazyk symbolických instrukcí. Podprogramy, přerušení.

10. Paměti: struktura paměťového obvodu, statická a dynamická paměť. Lineární kódy.

11. Paměťový systém počítače. Paměťová hierarchie, skrytá paměť (cache).

12. Sběrnice, vstupy a výstupy.

13. Řadič: číslicový návrh v praxi.

Osnova cvičení:

1. Sčítačka, hradla, realizace v přípravku.

2. Booleova algebra, minimalizace, hradla.

3. Kombinační obvody, převodníky.

4. Minimalizace, realizace pomocí hradel, logické funkce.

5. Sekvenční obvody, čítač, detekce správné posloupnosti.

6. Sekvenční návrh, graf přechodů, tabulka, realizace D klop. obvodem a hradly.

7. Architektura AVR procesoru, první vzorový program.

8. Aritmetika, sčítání, záporná čísla, přetečení, doplňkový kód.

9. Program - posuvy, ASCII.

10. Test, zadání dom. úkolu, asembler.

11. Práce na dom. úkolu - zobrazeni na displeji

12. Programy na aritmetiku, posuvy a zobrazeni na periferie.

13. Předvedení výsledků. Zápočet.

Cíle studia:

Předmět poskytuje základní znalost principů, jak je postaven číslicový počítač, jakým způsobem se v něm realizují operace, co je to strojový kód a jaká je vazba na vyšší programovací jazyky.

Studijní materiály:

1. Patterson D. A., Hennessy J. L. : Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface (5th Edition). Morgan Kaufmann, 2014. ISBN 978-0128012857.

2. Wakerly J. F. : Digital Design: Principles and Practices (5th Edition). Pearson, 2018. ISBN 978-0134460093.

3. Mano M.M., Ciletti M.D. : Digital Design: With an Introduction to the Verilog HDL, VHDL, and SystemVerilog (6th Edition). Pearson, 2017. ISBN 978-0134549897.

4. Kubátová H. : Struktura a architektura počítačů s řešenými příklady. ČVUT Praha, 2016. ISBN 978-80-01-06410-8.

Poznámka:

Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/BI-SAP/

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:
Rozvrh není připraven
Rozvrh na letní semestr 2023/2024:
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
místnost T9:155
Novotný M.
14:30–16:00
SUDÝ TÝDEN

(paralelka 1)
Dejvice
Posluchárna
místnost T9:155
Novotný M.
16:15–17:45
SUDÝ TÝDEN

(paralelka 2)
Dejvice
Posluchárna
místnost T9:155
Novotný M.
14:30–16:00
LICHÝ TÝDEN

(paralelka 3)
Dejvice
Posluchárna
místnost T9:155
Novotný M.
16:15–17:45
LICHÝ TÝDEN

(paralelka 4)
Dejvice
Posluchárna
Út
místnost TH:A-1042
Jeřábek S.
Mašek V.

07:30–09:00
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost T9:105
Kubátová H.
11:00–12:30
(přednášková par. 1)
Dejvice
Posluchárna
místnost TH:A-1042
Řezníček J.
Karvay O.

14:30–16:00
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Kubalík P.
Vilímek P.

16:15–17:45
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Kubalík P.
Vilímek P.

18:00–19:30
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Řezníček J.
Karvay O.

11:00–12:30
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost T9:105
Kubátová H.
12:45–14:15
(přednášková par. 2)
Dejvice
Posluchárna
St
místnost TH:A-1042

07:30–09:00
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Hülle R.
Miškovský V.

11:00–12:30
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Hülle R.
Miškovský V.

12:45–14:15
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Kohlík M.
Hülle R.

14:30–16:00
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Kohlík M.
Věžník T.

16:15–17:45
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Kohlík M.
Věžník T.

18:00–19:30
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
Čt
místnost TH:A-1042
Řezníček J.
Gál R.

07:30–09:00
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Borecký J.
Gál R.

09:15–10:45
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Borecký J.
Staes A.

11:00–12:30
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Fišer P.
Staes A.

12:45–14:15
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Fišer P.
Švehla A.

14:30–16:00
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Švehla A.
Horníčková T.

16:15–17:45
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Švehla A.
Horníčková T.

18:00–19:30
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka

místnost TH:A-1042

07:30–09:00
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Borecký J.
Vilímek P.

09:15–10:45
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Borecký J.
Vilímek P.

11:00–12:30
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Hülle R.
Řezníček J.

12:45–14:15
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Hülle R.
Řezníček J.

14:30–16:00
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042

16:15–17:45
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042

18:00–19:30
Thákurova 7 (budova FSv)
Hlavickova laborka
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 23. 2. 2024
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese https://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet6541506.html