|
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 z průběžné práce 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. Detailní informace o bodech z průběžných prací jsou vyhlášeny na platformě elearning stránkách předmětu pro daný rok.
|
|
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.
|