Název:

Návrh počítačových systémů

Zkratka:INP
Ak.rok:2018/2019
Semestr:zimní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-BC-3BIT2.povinný
Vyučovací jazyk:čeština
Informace pro zapsané:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/INP/private/
Kredity:6 kreditů
Ukončení:zápočet+zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvič.lab. cvič.poč. cvič.jiná
Rozsah:39120014
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:52150033
Garant:Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D. (UPSY)
Zástupce garanta:Bidlo Michal, Ing., Ph.D. (UPSY)
Přednášející:Bidlo Michal, Ing., Ph.D. (UPSY)
Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D. (UPSY)
Vašíček Zdeněk, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)
Cvičící:Bidlo Michal, Ing., Ph.D. (UPSY)
Vašíček Zdeněk, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Prerekvizity: 
Návrh číslicových systémů (INC), UPSY
Programování na strojové úrovni (ISU), UITS
Navazující:
Počítačové komunikace a sítě (IPK), UIFS
 
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, komunikací mezi jednotlivými podsystémy a začleněním procesoru do paralelního výpočetního systému.
Anotace:
  Princip procesoru. 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. 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.
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.
Proč je předmět vyučován:
  Tento předmět je klíčový pro všechny inženýry pracující v oblastech informatiky a výpočetní techniky, protože vysvětluje, jak počítače pracují a jak jsou konstruovány na úrovni hardware. Pochopení principů např. realizace aritmetických operací v pevné a pohyblivé řádové čárce, vykonávání instrukcí v řetězených linkách nebo paměťové hierarchie umožní absolventům předmětu navrhovat lepší hardware i software. Psaní vysoce kvalitního kódu je nemožné bez pochopení principů výstavby počítačů.
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.
Literatura referenční:
 
  • Hamacher, C., Vranesic, Z., Zaky, S.,  N. Manjikian: Computer Organization and Embedded Systems, 6th edition, McGraw Hill Education, 2011, ISBN-13: 978-0073380650
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
  • Hennessy, J. L., Patterson, D. A.: Computer Architecture: A Quantitative Approach, 2nd edition, Morgan Kaufmann Publ., 1996, popř. nové edice, např. 5th ed. z r. 2012
  • Soubor materiálů prezentovaných na přednáškách dostupný na internetových stránkách kurzu.
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. V případě nahlášené překážky ve smyslu čl. 55 Studijního a zkušebního řádu VUT stanoví garant (na písemnou žádost studenta) způsob náhrady zmeškané aktivity.
Průběžná kontrola studia:
  Závěrečná zkouška, půlsemestrální zkouška a vypracování projektů v předepsaných termínech.
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.

 

Vaše IPv4 adresa: 18.212.206.217
Přepnout na https

DNSSEC [dnssec]