Cílem předmětu je seznámit studenty s návrhem a vnitřní organizací počítače a procesoru na takové úrovni, aby
jako budoucí profesionálové v oboru nevnímali počítač jako černou skříňku, která nějakým blíže neurčeným
způsobem vykonává program. K tomu je nutné si osvojit základní princip uspořádání počítače a procesoru na
úrovni funkčních komponent, jich chování, vzájemné komunikaci a vlivu na výkon počítače. Pochopení základních
principů moderních architektur je základním předpokladem k efektivnímu použití programovacích jazyků při vývoji
počítačových programů.
Poslední úprava: Tajemník Katedry (03.05.2012)
The goal of the course is to provide information on design and internal organization of computers and CPU on
such a level that the future professionals will not take the computer as a black box that, in a magic way, executes
programs. To do that, it is necessary to understand the computer design principles on the level of functional
components, their behavior and interaction and the influence on the performance of the computer. Understanding
the basic principles is a necessary prerequisite to be able to efficiently use modern programming languages.
Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: doc. Ing. Lubomír Bulej, Ph.D. (08.02.2022)
Písemná zkouška sestávající z řady otázek/příkladů pokrývající témata uvedená v sylabu předmětu.
Způsob konání zkoušky závisí na aktuálních epidemiologických opatřeních. V případě nutnosti bude zkouška probíhat distančně s využitím platformy Zoom (pro účast na zkoušce je povinnost mít zapnutou kameru a mikrofon).
Poslední úprava: doc. Ing. Lubomír Bulej, Ph.D. (08.02.2022)
The exam form may be influenced by epidemiological measures in place, but the default form of the exam is a closed-book written test that consists of a set of questions/exercises covering the course topics. If necessary, the exam will be held online (students are required to have both the camera and microphone turned on during such exam).
Literatura -
Poslední úprava: doc. Ing. Lubomír Bulej, Ph.D. (06.10.2017)
Patterson, D. A., Hennessy, J. L. Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. 5th edition, Morgan Kaufmann, 2013. ISBN 978-0124077263
Poslední úprava: doc. Ing. Lubomír Bulej, Ph.D. (06.10.2017)
Patterson, D. A., Hennessy, J. L. Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. 5th edition, Morgan Kaufmann, 2013. ISBN 978-0124077263
Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: doc. Ing. Lubomír Bulej, Ph.D. (24.05.2019)
Požadovaný rozsah odpovídá úrovni detailu prezentované na přednáškách.
Poslední úprava: doc. Ing. Lubomír Bulej, Ph.D. (24.05.2019)
The exam covers the topics listed in the syllabus.
The required level of understanding corresponds to the level of detail presented during the lectures and in the lecture slides.
Sylabus -
Poslední úprava: doc. Ing. Lubomír Bulej, Ph.D. (24.05.2019)
Úvod do logických systémů, logické výrazy, booleovské funkce, hradla, kombinační a sekvenční obvody, základní funkční bloky, aritmetické operace.
Výkonnost počítače a procesoru, základní metriky a jejich omezení, porovnávání výkonnosti počítačových architektur.
Implementace architektury počítače, jednocyklová datová cesta a řízení, vícecyklová datová cesta a řízení, obvodová a mikroprogramová implementace řadiče, zpracování výjimek.
Zřetězené zpracování instrukcí, skalární pipeline, hazardy při zřetězeném zpracování instrukcí, forwarding/bypassing, predikce skoků, zpracování výjimek.
Superskalární architektury, statické a dynamické pipelines, zpracování instrukcí mimo pořadí (out-of-order), spekulativní zpracování instrukcí, příklady architektur současných procesorů.
Architektura paměťového subsystému, latence a propustnost, konstrukce statických a dynamických pamětí, princip a uspořádání cache, mapování paměti do cache, koherence cache.
Paralelní zpracování a víceprocesorové systémy, Flynnova taxonomie, Amdahlův zákon, vektorové operace pro multimédia, vícejádrové a grafické procesory.
Poslední úprava: doc. Ing. Lubomír Bulej, Ph.D. (24.05.2019)
Introduction to digital systems, logical expressions, boolean functions, gates, combinational and sequential circuits, basic building blocks, arithmetic operations.
Computer performance, fundamental metrics and their limitations, comparing performance of computer architectures.
ISA implementation, single-cycle and multi-cycle data path and control, hardwired and microprogrammed controller implementation, exception handling.
Pipelined instruction execution, scalar pipelined data path, hazard detection and handling, branch prediction, exception handling.
