Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail předmětu

Návrh počítačových systémů

INP Ak. rok 2016/2017 zimní semestr 6 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 instrukčního souboru. 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, rychlá vyrovnávací paměť. Periferní jednotky, sběrnice a jejich řízení. Měření výkonnosti. Spolehlivost výpočetních systémů. Úvod do paralelních architektur.

Garant předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zápočet+zkouška (písemná)

Rozsah

39 hod. přednášky, 12 hod. cvičení, 14 hod. projekty

Bodové hodnocení

52 zkouška, 15 půlsemestrální test, 33 projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Studenti jsou schopni popsat činnost jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače a jejich vzájemnou komunikaci. Ovládají jazyka VHDL.

Dovednosti, znalosti a kompetence obecné

Představa o vývojových trendech a možnostech výpočetní techniky.

Cíle předmětu

Seznámit studenty s výstavbou a činností (jednojádrového) procesoru, zejména s jednotlivými operačními, paměťovými a řídicími podsystémy, s algoritmy základních operací v pevné a pohyblivé řádové čárce, způsobem jejich řízení, komunikací mezi jednotlivými podsystémy a začleněním procesoru do paralelního výpočetního systému.

Prerekvizity

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Boolovská algebra, základy teorie elektrických obvodů, základní stavební prvky počítačů, návrh kombinačních a sekvenčních obvodů.

Literatura studijní

  • Drábek, V.: Výstavba počítačů, skripta VUT v Brně, PC-DIR, Brno, 1995
  • Pinker, J., Poupa, M.: Číslicové systémy a jazyk VHDL, BEN - technická literatura, Praha, 2006
  • Dvořák, V.: Architektura a programování paralelních systémů. Skriptum FIT VUT v Brně, 2004, 170 s., ISBN 80-214-2608-X
  • Soubor materiálů prezentovaných na přednáškách dostupný na internetových stránkách kurzu.

Literatura referenční

  • Hennessy, J. L., Patterson, D. A.: Computer Architecture: A Quantitative Approach, 2nd edition, Morgan Kaufmann Publ., 1996
  • Hamacher, C., Vranesic, Z., Zaky, S.: Computer Organization, 5th edition, McGraw Hill, 2002

Osnova přednášek

  • Úvod, princip činnosti procesoru.
  • Reprezentace dat.
  • 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 - úvod
  • VHDL - syntetizovatelný kód
  • Práce s FITkitem
  • Procesor ve VHDL
  • Huffmanův a Hammingův kód
  • Kód zbytkových tříd, sčítačky
  • Násobičky
  • Dělení
  • Iterační algoritmy
  • Výkonnost, spolehlivost
  • Paralelní architektury

Osnova ostatní - projekty, práce

  • V průběhu semestru budou zadány 2 projekty.

Průběžná kontrola studia

Závěrečná zkouška, půlsemestrální zkouška a vypracování projektů v předepsaných termínech.

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 20 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body.

Podmínky zápočtu

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-3, obor BIT, 2. ročník, povinný
Nahoru