Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2022/2023

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
Přednášející:
Hana Kubátová (gar.)
Cvičící:
Jaroslav Borecký, Petr Fišer, Robert Hülle, Stanislav Jeřábek, Martin Kohlík, Vojtěch Miškovský, Martin Novotný, Jan Řezníček
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 2022/2023:
Rozvrh není připraven
Rozvrh na letní semestr 2022/2023:
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 TH:D-1122
Kubátová H.
12:45–14:15
(přednášková par. 1)
Thákurova 7 (FSv-budova A)
D1122
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

07:30–09:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042

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

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

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

18:00–19:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1048

09:15–10:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka
místnost T9:105
Kubátová H.
11:00–12:30
(přednášková par. 2)
Dejvice
Posluchárna
místnost TH:A-1048

12:45–14:15
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka
místnost TH:A-1048

16:15–17:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka
místnost TH:A-1048

18:00–19:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka
St
místnost TH:A-1042

07:30–09:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042

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

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

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

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

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

18:00–19:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1048

09:15–10:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka
místnost TH:A-1048

11:00–12:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka
místnost TH:A-1048

12:45–14:15
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka
Čt
místnost TH:A-1042

07:30–09:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042

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

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

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

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

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

18:00–19:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1048

16:15–17:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka

místnost TH:A-1042

07:30–09:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042

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

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

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

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

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

18:00–19:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1048

09:15–10:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Servitova laborka
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 30. 1. 2023
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese https://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet6541506.html