Návrh počítačových systémů

• 39 hod. přednášky
• 5 hod. cvičení
• 4 hod. pc laboratoře
• 4 hod. projekty

Student se seznámí se základy architektury a návrhu instrukčních souborů, adresovými prostory, principy kódování čísel s pevnou a pohyblivou řádovou čárkou, pochopí kódování čísel se znaménkem, sčítání, násobení a dělení čísel se znaménkem v pevné a pohyblivé řádové čárce a další operace prováděné v binárním tvaru, další iterační algoritmy pro dělení, výpočet trigonometrických funkcí a dalších složitějších funkcí, jako například druhá odmocnina. Seznámí se s výstavbou obvodových a mikroprogramových řadičů, paměťových podsystémů a vstup-výstupních podsystémů. Studenti jsou schopni popsat činnost jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače a jejich vzájemnou komunikaci pomocí jazyka VHDL.

Student pochopí principy a prostředky hledání optimálního technického návrhu na základě optimalizace poměru cena - výkon a význam automatizovaných návrhových prostředků pro technickou praxi. Získá rovněž globální manažerský pohled na možnosti a parametry číslicových počítačů, trendy a možnosti dalšího vývoje. 

Seznámit studenty s výstavbou a činností jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače, s algoritmy základních operací v pevné a pohyblivé řádové čárce, vše na binární úrovni, což dá studentům možnost pochopit, jakými algoritmy se sčítají, násobí a dělí čísla se znaménkem v pevné a pohyblivé řádové čárce a dále jakými iteračními algoritmy se počítají složitější aritmetické funkce, jako trigonometrické, odmocnina a další. Cílem je dále seznámit studenta s principy činnosti paměťového podsystému, vstup- výstupního podsystému, se způsobem jejich řízení a s komunikací mezi jednotlivými podsystémy. Popisovací, simulační a návrhový prostředek je jazyk VHDL podporovaný ověřeným návrhovým programovým prostředkem.

• Návrh číslicových systémů (INC)

Nejsou žádné prerekvizity.

• 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.

• Vývoj počítačů, klasifikace, úvod do VHDL.
• Výkonnost počítačů a měření výkonnosti.
• Instrukční soubory, registrové struktury.
• Reprezentace dat, přesnost a chyby.
• Řetězené zpracování informace, modelování ve VHDL.
• Algoritmy operací v pevné řádové čárce.
• Algoritmy operací v pohyblivé řádové čárce, iterační algoritmy.
• Polosemestrální písemka, obvodový řadič.
• Mikroprogramový řadič.
• Paměti.
• Rychlá vyrovnávací paměť, virtuální paměť.
• Paralelní a sériové sběrnice.
• Připojování a ovládání periferií.

• Hodnocení výkonnosti, Huffmanův kód, Hammingův kód, kódování FX čísel se znaménkem.
• Detekce přeplnění, sčítačka, generátor rychlého přenosu.
• Řetězené zpracování.
• Násobení.
• Boothovo překódování.
• Dělení.
• Iterační algoritmy.

• Řešení příkladů a domácích úkolů ve VHDL.

Udělení zápočtu je podmíněno absolvováním polosemestrální písemné zkoušky a vypracováním projektů v předepsaných termínech.

Vypracování projektů, polosemestrální písemná zkouška, závěrečná písemná zkouška. Za projekty i za polosemestrální zkoušku musí student získat nenulový počet bodů.