Detail předmětu
Návrh počítačových systémů
INP Ak. rok 2010/2011 zimní semestr 5 kreditů
Princip procesoru. Úvod do VHDL. Koncepce počítačů von Neumannova typu. Typy informace, její zobrazení a kódování. Instrukce, jejich formáty a kódování, způsoby adresování, architektura ISA. Modelování algoritmů a subsystémů ve VHDL. Řetězené zpracování. Aritmetické a logické operace. Algoritmy a funkční jednotky. Řadič: základní funkce, obvodová a mikroprogramová realizace. Paměti: typy, organizace, řízení. Hierarchie pamětí, virtuální paměť. Periferní jednotky, sběrnice a jejich řízení, paralelní a sériová číslicová rozhraní. Měření výkonnosti. Spolehlivost výpočetních systémů. Úvod do paralelních architektur.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 39 hod. přednášky
- 6 hod. cvičení
- 7 hod. projekty
Zajišťuje ústav
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu
Studenti jsou schopni popsat činnost jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače a jejich vzájemnou komunikaci pomocí jazyka VHDL.
Představa o vývojových trendech a možnostech výpočetní techniky.
Cíle předmětu
Seznámit studenty s výstavbou a činností jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače, s algoritmy základních operací v pevné a pohyblivé řádové čárce, způsobem jejich řízení a s komunikací mezi jednotlivými podsystémy.
Doporučené prerekvizity
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Boolovská algebra, základy teorie elektrických obvodů, základní stavební prvky počítačů, návrh kombinačních a sekvenčních obvodů.
Literatura studijní
- Pinker J., Poupa M.: Číslicové systémy a jazyk VHDL, BEN - technická literatura, Praha, 2006.
Literatura referenční
- Drábek V.: Výstavba počítačů, skripta VUT v Brně, PC-DIR, Brno, 1995.
- Hennessy J. L., Patterson D. A.: Computer Architecture: A Quantitative Approach, 2nd edition, Morgan Kaufmann Publ., 1996, and new editions, e.g. the 5th ed. from 2012.
Osnova přednášek
- Úvod, princip činnosti procesoru.
- Reprezentace dat, přesnost a chyby.
- Instrukční soubory, registrové struktury.
- Modelování ve VHDL.
- Řetězené zpracování informace.
- Algoritmy operací v pevné řádové čárce.
- Algoritmy operací v pohyblivé řádové čárce, iterační algoritmy.
- Řadiče.
- Paměti, rychlá vyrovnávací paměť.
- Sběrnice, připojování a ovládání periferií.
- Výkonnost počítačů a měření výkonnosti.
- Spolehlivost výpočetních systémů.
- Úvod do paralelních architektur.
Osnova numerických cvičení
- VHDL
- Procesor ve VHDL
- Huffmanův a Hammingův kód, kód zbytkových tříd
- Sčítačky, násobičky
- Dělení
- Iterační algoritmy
- Zřetězené zpracování
- Výkonnost, spolehlivost
Průběžná kontrola studia
Pro získání zápočtu musí student získat nejméně 20 bodů během semestru, tj. z půlsemestrální zkoušky anebo z projektů.
Pokud bude odhaleno plagiátorství nebo nedovolená spolupráce na projektech, zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.
Bez zápočtu se student nemůže zúčastnit zkoušky.
Kontrolovaná výuka
Účast na přednáškách a demonstračních cvičeních v tomto předmětu není kontrolována. Znalosti studentů jsou ověřovány vypracováním projektů, půlsemestrální a závěrečnou zkouškou. Pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 23 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body.
Zařazení předmětu ve studijních plánech