Last update: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)
The goal of the course is to introduce basic principles of computer architecture
to first year students. The course
assumes no prior knowledge of computer
organization and operation, and is structured in a way that students can
see
through the typical user view of computer behavior. Students attending the course
will understand the
operation of a computer from a programmer’s perspective, learn
how data are represented and stored in
computers, understand how data is processed
in computer systems, and discover the logical connections between
programs and
hardware.
Last update: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)
Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy fungování počítačů.
Předmět neočekává žádné
vstupní znalostí o fungování počítače, a je koncipován
tak, aby studenti nahlédli pod běžnou uživatelskou
představu o počítači, a v
širších souvislostech získali elementární programátorský pohled na reprezentaci
dat v
počítači, způsoby jejich zpracování počítačem, a na vazbu mezi programem
a hardware.
Literature -
Last update: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)
Patterson, D. A., Henessy, J. L. Computer Organization and Design: The Hardware/Software
Interface. 5th edition, Morgan Kaufmann, 2013. ISBN 978-0124077263
Last update: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)
Patterson, D. A., Henessy, J. L. Computer Organization and Design: The Hardware/Software
Interface. 5th edition, Morgan Kaufmann, 2013. ISBN 978-0124077263
Syllabus -
Last update: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)
Computer architecture
Stored program computer: von Neumann and Harvard architectures
Processor + main memory + input/output
Device controllers
Data storage technologies
Representations of numerical data
Binary and hexadecimal systems
Integer numbers (unsigned and signed)
Real numbers (fixed point and floating point)
Arithmetic in computers
Bitwise operations
Non-numerical data representation
Structured data and data formats
Text representation and character encodings (including Unicode)
Overview of image data representations (pixel, bitmap, bit depth, vector graphics)
Overview of sound data representations (sample, sample rate)
Memory
Bits, bytes
Address and address space
Storing data in memory: structures, endianness, overview of data alignment
Files and storage
File as a byte sequence (text vs. binary files), and address space analogy
Basic file operations
Directories and hierarchical file structure
Operating system
Basic overview of OS responsibilities as an abstraction layer
between hardware and applications
Last update: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)
Architektura počítače
stored program computer: von Neumann a Harvard architektury
procesor + operační paměť + vstup/výstup
řadiče zařízení
technologie pro ukládání dat
Reprezentace a manipulace s číselnými daty
dvojková a šestnáctková soustava
reprezentace celých čísel (bezznaménková a znaménková)
reprezentace reálných čísel s pevnou a pohyblivou desetinnou čárkou
aritmetika v počítači
bitové operace
Reprezentace dat
strukturovaná data a datové formáty
reprezentace textu a kódování znaků (včetně Unicode)
přehled reprezentace obrazových dat (pixel, bitmapa, bitová hloubka, vektorová data)
přehled reprezentace zvukových dat (vzorek, vzorkovací frekvence)
Paměť
bity, byty
adresa a adresový prostor
ukládání dat v paměti: struktury, endianita dat, koncept zarovnání dat
Soubory
soubor jako posloupnost bytů (textové vs. binární soubory)
a analogie s adresovým prostorem
základní operace se soubory
adresáře a hierarchická struktura souborů
Operační systém
základní představa o OS jako abstrakční vrstvě mezi HW a aplikacemi
