Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2021/2022

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:
Martin Kohlík, Hana Kubátová (gar.), Tomáš Balihar, Jaroslav Borecký, Martin Daňhel, Petr Fišer, Ondřej Golasowski, Peter Guľa, Robert Hülle, Stanislav Jeřábek, Pavel Kubalík, Vít Mašek, Vojtěch Miškovský, Martin Novotný, Martin Paleček, Jan Řezníček, Miroslav Skrbek, Adam Švehla
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 2021/2022:
Rozvrh není připraven
Rozvrh na letní semestr 2021/2022:
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
LICHÝ TÝDEN

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

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

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

(paralelka 4)
Dejvice
Posluchárna
Út
místnost TH:A-1042
Kubalík P.
Hülle R.

07:30–09:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost T9:105
Kubátová H.
09:15–10:45
(přednášková par. 1)
Dejvice
Posluchárna
místnost TH:A-1042
Miškovský V.
Švehla A.

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

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

14:30–16:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Paleček M.
Řezníček J.

16:15–17:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Paleček M.
Řezníček J.

18:00–19:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost T9:105
Kubátová H.
18:00–19:30
(přednášková par. 2)
Dejvice
Posluchárna
St
místnost TH:A-1042
Daňhel M.
Guľa P.

09:15–10:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Fišer P.
Daňhel M.

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

14:30–16:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Borecký J.
Golasowski O.

16:15–17:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Borecký J.
Paleček M.

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

07:30–09:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Řezníček J.
Balihar T.

09:15–10:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Skrbek M.
Mašek V.

11:00–12:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Borecký J.
Mašek V.

12:45–14:15
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Jeřábek S.
Borecký J.

14:30–16:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Hülle R.
Jeřábek S.

16:15–17:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Hülle R.
Jeřábek S.

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

místnost TH:A-1042
Skrbek M.
Kohlík M.

09:15–10:45
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Jeřábek S.
Kohlík M.

11:00–12:30
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
místnost TH:A-1042
Kohlík M.
Jeřábek S.

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

14:30–16:00
Thákurova 7 (FSv-budova A)
Hlavickova laborka
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 9. 8. 2022
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet6541506.html