Návrh počítačových systémů

• 39 hod. přednášky
• 12 hod. cvičení
• 14 hod. projekty

• 52 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
• 15 bodů půlsemestrální test (písemná část)
• 33 bodů projekty

Studenti jsou schopni popsat činnost jednotlivých operačních, paměťových a řídicích podsystémů počítače a jejich vzájemnou komunikaci. Ovládají základy jazyka VHDL. Mají představu o vývojových trendech a možnostech výpočetní techniky.

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.

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.

• Programování na strojové úrovni (ISU)
• Návrh číslicových systémů (INC)

Booleova algebra, základy teorie elektrických obvodů, základní stavební prvky počítačů, návrh kombinačních a sekvenčních obvodů.

• Pinker J., Poupa M.: Číslicové systémy a jazyk VHDL, BEN - technická literatura, Praha, 2006.

• Drábek V.: Výstavba počítačů, skripta VUT v Brně, PC-DIR, Brno, 1995.
• Hamacher, C., Vranesic, Z., Zaky, S., N. Manjikian: Computer Organization and Embedded Systems, 6th edition, McGraw Hill, 2012, ISBN-13: 978-0-07-338065-0
• 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.

1. Úvod, princip činnosti procesoru.
2. Instrukční soubory, registrové struktury.
3. Procesory s řetězeným zpracováním instrukcí.
4. Reprezentace dat.
5. Algoritmy operací v pevné řádové čárce.
6. Algoritmy operací v pohyblivé řádové čárce, iterační algoritmy.
7. Řadiče.
8. Paměti.
9. Rychlá vyrovnávací paměť.
10. Sběrnice, připojování a ovládání periferií.
11. Výkonnost počítačů a měření výkonnosti.
12. Spolehlivost výpočetních systémů.
13. Úvod do paralelních architektur.

1. VHDL - úvod
2. VHDL - syntetizovatelný kód
3. FPGA
4. Procesor ve VHDL
5. Huffmanův a Hammingův kód
6. Kód zbytkových tříd, sčítačky
7. Násobičky
8. Dělení
9. Iterační algoritmy
10. Výkonnost, spolehlivost
11. Paralelní architektury

• V průběhu semestru budou zadány 2 projekty.

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.

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.

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.