Název:

Návrh počítačových systémů

Zkratka:INP
Ak.rok:2004/2005
Semestr:zimní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-BC-3BIT2.povinný
Vyučovací jazyk:čeština, angličtina
Informace pro zapsané:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/INP/private/
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zápočet+zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:395044
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:50260024
Garant:Drábek Vladimír, doc. Ing., CSc., UPSY
Přednášející:Drábek Vladimír, doc. Ing., CSc., UPSY
Cvičící:Bidlo Michal, Ing., Ph.D., UPSY
Kořenek Jan, Ing., Ph.D., UPSY
Strnadel Josef, Ing., Ph.D., UPSY
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Prerekvizity: 
Asemblery (IAS), UITS
Návrh číslicových systémů (INC), UPSY
Navazující:
Počítačové komunikace a sítě (IPK), UIFS
 
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, 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.
Anotace:
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.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
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.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
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. 
Osnova přednášek:
  1. Vývoj počítačů, klasifikace, úvod do VHDL.
  2. Výkonnost počítačů a měření výkonnosti.
  3. Instrukční soubory, registrové struktury.
  4. Reprezentace dat, přesnost a chyby.
  5. Řetězené zpracování informace, modelování ve VHDL.
  6. Algoritmy operací v pevné řádové čárce.
  7. Algoritmy operací v pohyblivé řádové čárce, iterační algoritmy.
  8. Polosemestrální písemka, obvodový řadič.
  9. Mikroprogramový řadič.
  10. Paměti.
  11. Rychlá vyrovnávací paměť, virtuální paměť.
  12. Paralelní a sériové sběrnice.
  13. Připojování a ovládání periferií.
Osnova numerických cvičení:
  1. Hodnocení výkonnosti, Huffmanův kód, Hammingův kód, kódování FX čísel se znaménkem.
  2. Detekce přeplnění, sčítačka, generátor rychlého přenosu.
  3. Řetězené zpracování.
  4. Násobení.
  5. Boothovo překódování.
  6. Dělení.
  7. Iterační algoritmy.
Osnova počítačových cvičení:
  1. Řešení příkladů a domácích úkolů ve VHDL.

 

Osnova ostatní - projekty, práce:
  1. 3 projekty ve VHDL.
Literatura referenční:
  1. John L. Hennessy, David A. Patterson: Computer Architecture: A Quantitative Approach, 2nd edition, Morgan Kaufmann Publ., 1996
Literatura studijní:
  1. Vladimír Drábek: Výstavba počítačů, skripta VUT v Brně, vydal PC-DIR, Brno, 1995
Kontrolovaná výuka:
Vypracování projektů, polosemestrální písemná zkouška, závěrečná písemná zkouška. Za projekty i za polosemestrální zkoušku musí student získat nenulový počet bodů.
Průběžná kontrola studia:
Polosemestrální písemná zkouška a vypracování projektů v předepsaných termínech.
Podmínky zápočtu:
Udělení zápočtu je podmíněno absolvováním polosemestrální písemné zkoušky a vypracováním projektů v předepsaných termínech.