Detail předmětu

Návrh počítačových systémů

INP Ak. rok 2005/2006 zimní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

Koncepce počítačů von Neumannova typu. Úvod do VHDL. Měření výkonnosti. 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.

Garant předmětu

Drábek Vladimír, doc. Ing., CSc. (UPSY)

Jazyk výuky

česky, anglicky

Zakončení

zápočet+zkouška

Rozsah

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

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

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 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

  • 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.

Osnova numerických cvičení

  • Hodnocení výkonnosti, opakování logických obvodů, IEC 617.
  • Huffmanův kód, Hammingův kód, kódování FX čísel se znaménkem.
  • Detekce přeplnění, sčítačka, generátor rychlého přenosu.
  • Řetězené zpracování.
  • Operace ALU 181, násobení.
  • Boothovo překódování.
  • Dělení.
  • Iterační algoritmy.

Osnova počítačových cvičení

  • Programování GALů - sčítačka.
  • Násobička čísel bez znaménka.
  • Násobička s Boothovým překódováním.
  • Dělení s radixem 4.
  • Dynamická paměť počítače třídy IBM PC.
  • Simulátor a programátor EPROM.
  • Dekodér Hammingova kódu ve VHDL.
  • Řadič vystavení hlavy diskové paměti.

Průběžná kontrola studia

Udělení zápočtu je podmíněno absolvováním polosemestrální písemné zkoušky, vypracováním protokolů o laboratorním cvičení a vypracováním projektů v předepsaných termínech.

Kontrolovaná výuka

Vypracování projektů, absolvování počítačových laboratorních cvičení, polosemestrální písemná zkouška.

Nahoru