|
Vyučující
|
-
Budík Ondřej, Ing.
-
Skrbek Miroslav, Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Obsah přednášek 1. Číselné soustavy, dvojková soustava, operace ve dvojkové soustavě. Reprezentace znaků v počítači (kódování znaků) 2. Reprezentace záporných čísel a čísel v plovoucí řádové čárce 3. Booleovská proměnná a funkce a Booleova algebra. Pravdivostní tabulky, úplné normální formy, logická hradla, základní kombinační obvody 4. Technologie výroby integrovaných obvodů, CMOS tranzistory, logická hradla složená z tranzistorů, spotřeba logických obvodů 5. Sekvenční obvody. Konečné automaty Meally, Moore 6. Základní funkční bloky počítače. Von Neumannova a Harvardská architektura. 7. Instrukční cyklus počítače, typy instrukcí, adresní módy, základní instrukce x86_64 8. Přerušení: princip, vektory přerušení, maskování přerušení 9. Paměťový podsystém: hierarchie, typy pamětí, adresní prostory. Cache, funkce a konstrukce. DMA 10. Virtualizace paměti, překlad adres, TLB 11. Architektury souborů instrukcí (ISA): střadačová, registrová, zásobníková 12. Virtuální stroje, virtualizace procesoru, Java VM 13. Amdahlův zákon. Proudové zpracování instrukcí, více vláknové, více jádrové a vektorové architektury. Obsah cvičení 1. Úvod do cvičení, dvojková soustava, převody mezi soustavami, Reprezentace znaků v počítači, kódování znaků. 2. Logické funkce, pravdivostní tabulky, kombinační obvody 3. Sekvenční logické obvody: D-klopný obvod, registr, konečný automat (Meally, Moore) 4. Programování v assembleru I 5. Programování v assembleru II 6. Paměti cache, návrh, funkce 7. Virtualizace paměti, překlad adres
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Laboratorní práce
- Domácí příprava na výuku
- 21 hodin za semestr
- Semestrální práce
- 20 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 40 hodin za semestr
- Účast na výuce
- 39 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Cílem předmětu je naučit studenty základní architektury a principy, na kterých jsou navrženy současné číslicové počítače. Studenti získají teoretický základ zahrnující číselné soustavy, reprezentace celočíselných i neceločíselných typů, booleovské funkce, zákony Booleovy algebry a konečné automaty. Dále se naučí základní architektury počítačů, jejich funkční bloky a základní instrukční cyklus počítače. Zvláštní pozornost je věnována instrukcím, jejich typům, kódování a architekturám instrukčních repertoárů. Důraz je kladen na paměťový podsystém, keše (cache) a virtualizaci paměti. Přednášky uzavírají pokročilejší architektury zejména více vláknové a více jádrové.
V tomto předmětu studenti získají základní znalosti o principech, na kterých pracují současné počítače.
|
|
Předpoklady
|
Pasivní zanalost AJ, základy programování
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Písemná zkouška, Test, Průběžné hodnocení
Student za semestr může získat maximálně 100 bodů ve struktuře 55 bodů zkouška, 45 bodů cvičení. Pro získání zápočtu musí student získat 25 bodů ze cvičení. Pro úspěšné složení zkoušky musí celkový součet za cvičení i zkoušku být >= 50 bodů, přičemž ve zkouškovém testu musí student dosáhnout alespoň polovinu bodů. Pokud není některá z těchto dvou podmínek splněna, student neuspěl.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Hana Kubátová. Struktura a architektura počítačů s řešenými příklady. Nakladatelství ČVUT, 2018. ISBN 978-80-01-06410-8.
-
HENNESSY, John L., David A. PATTERSON. Computer architecture: a quantitative approach. Morgan Kaufmann/Elsevier, 2017. ISBN 978-0-12-119068.
-
Hennessy, John L.; Patterson, David A. Computer architecture : a quantitative approach. Fifth edition. Waltham : Morgan Kaufmann, 2012. ISBN 978-0-12-383872-8.
-
Jim Ledin. Modern Computer Architecture and Organization. Packt Publishing, 2020. ISBN 978-1838984397.
-
Patterson, D., A., Hennesy J., L. Computer Organization and Design RISC-V Edition: The Hardware Software Interface. Morgan Kaufmann Publishers Inc. San Francisco, CA, USA, 2017. ISBN 978-0128122754.
|