Detail předmětu
Návrh počítačových systémů
INP Ak. rok 2005/2006 zimní semestr 5 kreditů
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
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 39 hod. přednášky
- 5 hod. cvičení
- 4 hod. pc laboratoře
- 4 hod. projekty
Zajišťuje ústav
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.