Základy počítačov: Rozdiel medzi revíziami
Zo stránky SensorWiki
| Riadok 239: | Riadok 239: | ||
# [[Komunikácia a micro:bit]] | # [[Komunikácia a micro:bit]] | ||
=== Cvičenie 12 === | |||
'''Tímová práca''' | |||
Úlohy: | |||
# Na začiatku cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test | |||
# [[Bežiaci text s micro:bit]] | |||
Verzia z 23:57, 1. december 2017
Voliteľnosť Povinný
Semester Zimný semester
Počet kreditov 6.00
Ukončenie predmetu Skúška
Prednáška 2.00 hod./tyždeň
Cvičenie 2.00 hod./tyždeň
Garant doc. Ing. Katarína Žáková, PhD.
Pozri aj stránku predmetu v AISe.
Cieľ predmetu
Získať znalosti o základnej koncepcii číslicových počítačov a počítačových systémov. Pochopiť princípy hlavných podsystémov číslicových počítačov - procesor, vstupný a výstupný podsystém a pamäťový podsystém. Vedieť popísať štruktúry hlavných podsystémov číslicových počítačov a pracovať s nimi.
Prednášky
- 22.09. Základy číslicových počítačov. Číslicový počítač s von Neumannovou a Harvardskou architektúrou. Klasifikácia počítačov. (slajdy)
Zobrazenie informácie v počítači. Číslicové zobrazenie informácií. Údajové typy a ich zobrazenie. Číselné a znakové kódy. Základné aritmetické operácie - číselne sústavy. (slajdy)
- 29.09. Kódy ASCII a Unicode. Ukladanie informácií v počítači, Big Endian, Little Endian. Reálne čísla s pohyblivou rádovou čiarkou, IEEE-754. (slajdy)
Úvod do programovania mikropočítača BBC micro:bit (slajdy)
- 06.10. Kombinačné logické obvody. Boolova algebra, DeMorganove pravdilá. Pravdivostná tabuľka, logická schéma, úplný systém logických funkcií. Analýza a syntéza logických obvodov. Polovičná a úplná sčítačka. (slajdy)
- 13.10. Spínacie obvody. Relé, elektrónka, tranzistor, integrovaný obvod. Moorov zákon. Oneskorenie. (slajdy)
Úvod do programovania mikropočítača BBC micro:bit (slajdy)
- 20.10. Sekvenčné obvody. Spätná väzba, oscilátor. Kybernetika. (slajdy)
- 27.10. Pamäte. Rýchlosť, cena, kapacita. Typy pamätí RWM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH. Adresovanie, dynamická a statická pamäť. (slajdy 1-31)
- Timeline of computer memory
- Static RAM 2114 1kB datasheet
- EEPROM 2708 1kB datasheet
- 3.11. Základná stavebné prvky procesora. Operačná a riadiaca časť procesora. Inštrukčný súbor. Typy inštrukcií. (slajdy)
- Frederico Faggin: Making of the First Microprocessor.
- Papierový počítač CGS
- Jednodoskový počítač PMI-80
- Osobný počítač PMD-85
- Školský robot KOLKA
- 10.11. Mikroprocesor II. Matematický koprocesor. Inštrukčný súbor. Typy inštrukcií. Formát inštrukcie. Inštrukcie - práca s pamäťovým systémom počítača. Spôsoby adresácie. Procesory s architektúrou RISC a CISC. Asembler, jazyk symbolických adries, simulátor a emulátor. (slajdy)
- 17.11. Štátny sviatok
- 24.11. Pamäte II. Externé pamäte, pevné a optické disky. Polia RAID (slajdy 31-63). Zbernice. Sériové rozhranie a UART. (slajdy).
- 1.12. Mikroprocesor III. Zásobník, prerušenie, podprogramy. Hierarchia počítačov, mainframe, workstation, embedded. Meranie výkonu počítača. (slajdy)
- 8.12. Vstupno-výstupných podsystém. I/O karty. Paralelný port. Vstup a výstup logických a číslicových hodnôt. A/D a D/A prevodníky. Riadiace počítače. Elektromagnetická kompatibilita. Počítadlá a časovače. RTC.
- * 12.12. Počítačové siete - charakteristika a ich rozdelenie. Sieťové médiá. Správa, rámec, paket.
- Zbernicová architektúra počítača. Jednoprocesorové a viacprocesorové zbernice, arbitrácia prístupu. Multiplexovaná zbernica. Príklady štandardných zberníc.
- Grafika, grafické karty.
- História. Generácie počítačov.
--> Slajdy z prednášok.
Literatúra
Zoznam odporúčanej študijnej literatúry:
- David Patterson John Hennessy: Computer Organization and Design ARM Edition. 1st Ed. Morgan Kaufmann, 2016. ISBN: 9780128017333
- Tibor Krajčovič: Počítače. Vydavateľstvo STU, Bratislava, 2000. Skriptá sú dostupné v knižnici FEI STU.
Internetové zdroje:
Cvičenia
Cvičenia prebiehajú v CPU (učebňa C-119).
Cvičenie 1
Teória: Číselné sústavy Príklady: Prevody medzi číselnými sústavami
Úlohy:
- prihlásiť sa na PC dočasným heslom a nájsť si v AISe mail s vlastným prihlasovacím menom a heslom.
- prihlásiť sa svojim menom a heslom
- vyskúšať si Eduroam meno a heslo
- nájdite si v AISe vstupný testík a vyplňte ho
- webstránka predmetu bude http://senzor.robotika.sk - prvá ikonka vľavo hore v tabuľke ZPOC
- Riešime príklady na prevody DEC-BIN-HEX-ASCII: Prevody medzi číselnými sústavami
Cvičenie 2
Teória: Aritmetické operácie v dvojkovej sústave
Úlohy:
- počítame jednoduché príklady Aritmetika v dvojkovej sústave
- počítame príklady Kódy a kódovanie
- počítame príklady Zobrazenie čísel v počítači
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Viac informácií: Khan Academy
Cvičenie 3
Základy programovania.
Úlohy:
- Práca so simulátorom pre mikropočítač - návody: BBC micro:bit.
→ Link do programovacieho prostredia - 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 4
Teória: Logické obvody
Úlohy:
- Kombinačné logické obvody
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 5
Základy programovania.
Práca so simulátorom pre mikropočítač (slajdy z prednášky)
→ Link do programovacieho prostredia
Úlohy:
- Naprogramujte animáciu na reálnej micro:bit doštičke
- Naprogramujte hru kameň, papier, nožnice
- Naprogramujte aspoň dve rozličné logické funkcie premenných A a B
- Naprogramujte tester reakčnej doby (náhodne sa rozsvieti A alebo B a hráč musí stlačiť korešpondujúce tlačidlo, pričom sa zmeria čas od zobrazenia po stlačenie)
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 6
Teória: Sekvenčné obvody
Úlohy:
- Sekvenčné logické obvody
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 7
Základy programovania.
Práca so simulátorom pre mikropočítač BBC micro:bit
→ Link do programovacieho prostredia
Úlohy:
- Stavové diagramy s micro:bit
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 8
Laboratórne cvičenie.
Úlohy:
- Zapojte a odmerajte vlastnosti kombinačných a sekvenčných obvodov podľa návodu Meranie logických obvodov
- Keď to zvládnete, stačí k dvom obvodom z cvičenia pridať ešte 32 a máte hotový celý 8-bitový mikropočítač... Kliknutím na obrázok získate kompletný návod :)
Cvičenie 9
Mikroprocesor.
Úlohy:
- Na začiatku cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
- Práca so simulátorom ASM80 pre mikropočítač
Zabudnuté inštrukcie
Ižinieri v Silicon Valley našli v archívoch dokument, z ktorého vyplýva, že niektoré assemblerovské inštrukcie, ktoré autori procesorov vytvorili sa napokon do procesorov nedostali. Ktovie prečo?
BPDI Be Polite, Don't Interrupt
CLD Call a Doctor
CRB Crash and Burn
CRN Convert to Roman Numerals
DAC Divide And Conquer
DMNS Do what I Mean, Not what I Say
EPI Execute Programmer Immediately
GE Generate Error
IBP Insert Bug and Proceed
IAN Illogical AND
IOR Illogical OR
JBW Jump Both Ways
JPO Jump on Power Off
JRA Jump to Random Address
LLI Lose Last Instruction
RNR Rather Not Run
RPM Read Programmer's Mind
SWOM Store in Write Only Memory
Cvičenie 10
Senzory na micro:bit
Úlohy:
- Senzory na mikropočítači micro:bit
- Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 11
Komunikácia s micro:bitmi
Úlohy:
- Na začiatku cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
- Komunikácia a micro:bit
Cvičenie 12
Tímová práca
Úlohy:
- Na začiatku cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
- Bežiaci text s micro:bit
Domáce úlohy
Za vyriešenie týchto úloh môžete získať okrem dobrého pocitu aj bonusové body. Nezíska ich každý, ale ten, kto ako prvý pošle ich riešenie na adresu balogh@elf.stuba.sk Ak budú riešenia aj s postupom a tie budú dostatočne odlišné, môžu bonusové body získať aj viacerí. Prečiarknuté body znamenajú, že úlohu môžete stále ešte riešiť sebe pre radosť, ale body, žiaľ, už nedostanete.
V tejto chvíli už žiadne úlohy na riešenie nemáme.
1. (1 bod) Riešenie nasledovného problému vám pomôže udržať bdelosť aj na zvyšku cvičenia. Preveďte do hexadecimálnej sústavy 12648430DEC.
2. (1 bod) Vysvetlite, prečo programátori oslavujú vianoce už 30 októbra (pomôcka: preveďte 30 z osmičkovej - OCT do desiatkovej sústavy - DEC).
3. (2 body) Pre adresovanie počítačov v siet internet sa používa IPv6 adresa, ktorá
pozostáva z 8 skupín štvorciferných hexadecimálnych číslic oddelených dvojbodkami, napríklad
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Sledovaním sieťovej komunikácie na podozrivom počítači pomocou binárneho analyzátora sme zistili, že najčastejšie komunikuje s nasledovným serverom
0010 1010 0000 0011 : 0010 1000 1000 0000 : 0010 0001 0011 0000 : 1100 1111 0000 0101 : 1111 1010 1100 1110 : 1011 0000 0000 1100 : 0000 0000 0000 0000 : 0000 0000 0000 0000
Preveďte binárny tvar na hexadecimálny a pomocou služby https://ipinfo.io/ zistite, s kým vlastník počítača komunikoval.
4. (3 body) V ktorej sústave je toto pravda?
a) 10 + 11 = 101 b) 10 + 11 = 21
5. (5 bodov)
Jedna z prvých expedícií na Mars tam našla zvyšky civilizácie. Z rozličných artefaktov a obrázkov, ktoré tam našli, si vedci odvodili, že tvory, ktoré tu žili mali podobu štvornohých bytostí s jedným chápadlom, ktoré sa na konci rozvetvovalo na nezistený počet "prstov." Po ďalších hľadaniach a čiastočnej analýze marťasnkého písma boli prieskumníci schopní preložiť marťanskú matematiku. Našli nasledujúcu rovnicu:
5x2 - 50x + 125 = 0
pri ktorej boli ako riešenia uvedené x = 5 a x = 8. Prvý výsledok sa zdá byť správny, ale druhý nie. Medzi vedcami bol aj jeden, ktorý našiel dôkazy o tom, že Marťania sa ku svojmu číselnému systému dostali postupne veľmi podobne ako aj my. Čo myslíte, koľko prstov mali Marťania? (Z Bent z Tau Beta Pi , Február 1956).
6. (2 body)
Záhadné skrinky slečny Portie
V Shakespearovej hre Kupec Benátsky kupci vystupuje krásna, mladá a vzdelaná žena, Portia.
Pytačov trápi troma skrinkami - zlatou, striebornou a olovenou - v jednej z nich je obrázok
s podobizňou krásnej Portie. Nápadník, ktorý by chcel získať Portiu za ženu, musí najprv
určiť, v ktorej skrinke sa podobizeň nachádza. Ak bude mať šťastie (alebo je dostatočne múdry)
a uhádne, smie sa s ňou oženiť. Na vrchnáku každej skrinky je nápis, ktorý mu má pri voľbe napomôcť.
Portia dala na skrinky tieto nápisy:
Zlatá Strieborná Olovená
OBRAZ OBRAZ OBRAZ
JE V TEJTO NIE JE V TEJTO NIE JE V ZLATEJ
SKRINKE SKRINKE SKRINKE
Nápadníkovi prezradila, že z tých troch nápisov je pravdivý nanajvýš jeden. Ktorú skrinku si mal nápadník vybrať?
7. (4 body)
V učebnici Digital Design od Johna Wakerlyho je popísaný návrh konečného stavového automatu pre riadenie koncových blinkrov Fordu Thunderbird (rok výroby 1965). Ako rozcvičku si môžete takéto koncové svetlá naprogramovať na micro:bite. Ale úloha za 4 body je trocha komplikovanejšia: autor knihy mal presne takýto typ auta a poznávaciu značku nakreslil presne podľa tej svojej. Viete vysvetliť, čo znamená? Ak áno, potom viete aké písmeno bude nasledovať.
8. (2 body)
Záhadné skrinky slečny Portie
Nápadník nielen že úlohu správne vyriešil, ale sa Portii aj zapáčil a tak si ho vzala za muža. Lenže po istej dobe jej to nejako začalo vŕtať v hlave a zdalo sa jej, že tá úloha bola predsa len príliš jednoduchá a že ten jej manžel možno až taký múdry ani nie je. A začala vymýšlať, že ak neuhádne ani druhú hádanku, tak si nájde niekoho iného. Manželovi neostalo nič iné, len podvoliť sa Porciiným vrtochom.
Zlatá Strieborná Olovená
OBRAZ OBRAZ OBRAZ
NIE JE v STRIEBORNEJ NIE JE v TEJTO JE V TEJTO
SKRINKE SKRINKE SKRINKE
Prezradila mu, že z tých troch nápisov je aspoň jeden pravdivý a aspoň jeden nepravdivý. Ktorú skrinku
si mal manžel vybrať?
Ako to už býva, manžel bol naozaj šikovný, uhádol aj tentoraz. Porciu potom prehol cez koleno a poriadne jej naplácal, takže ju vymýšľanie prešlo a žili si šťastne až do smrti.
9. (4 body)
Nasledovný program zoberie číslo, ktoré nájde v registri D, analyzuje ho a výsledok uloží do registra B. Čo je výsledkom tohoto programu? Čo analyzuje?
MVI B, 00h
MVI C, 08h
MOV A, D
BACK: RAR
JNC SKIP
INR B
SKIP: DCR C
JNZ BACK
HLT
10. (5 bodov)
Čo robí tento program?
ORG 0030h
DB 1,7,1,3,2
DB 4,8,7,2,1
ORG 0000h
MVI B,09 ; Initialize counter
START: LXI H,0030h ; Initialize memory pointer
MVI C,09H ; Initialize counter 2
BACK: MOV A,M ; Get the number
INX H ; Increment memory pointer
CMP M ; Compare number with next number
JC SKIP ; If less, don’t interchange
JZ SKIP ; If equal, don’t interchange
MOV D,M
MOV M,A
DCX H
MOV M,D
INX H ; Interchange two numbers
SKIP: DCR C ; Decrement counter 2
JNZ BACK ; If not zero, repeat
DCR B ; Decrement counter 1
JNZ START
HLT ; Terminate program execution
11. (2 body)
Záhadné skrinky slečny Portie
Nielen že žili šťastne až do smrti, ale mali aj dcéru, ktorá bola pekná, múdra a šikovná a celá po mame. Samozrejme, že keď prišlo na vydaj, spravila presne to isté, čo jej podarená mamička. Nápadníka postavila pred tri skrinky na ktorých boli vždy až dva nápisuy. Prezradila mu len toľko, že ani na jednej skrinke nie je viac ako jedno nepravdivé tvrdenie. Nápadník sa samozrejme začal hnevať, odkiaľ má vedieť, skadiaľ pochádza chlapík, čo ju maľoval, ale keď vychladol, napokon si poradil. A vy?
Zlatá Strieborná Olovená
(1) TU OBRAZ (1) OBRAZ NIE JE (1) OBRAZ NIE JE
NIE JE v ZLATEJ SKRINKE V TEJTO SKRINKE
(2) PORTRÉTISTA (2) PORTRÉTISTA (2) OBRAZ JE
JE Z BENÁTOK JE Z FLORENCIE V STREIBORNEJ SKRINKE
Ktorú skrinku si má nápadník vybrať, aby v nej naisto našiel portrét milovanej Porcie?
Podmienky absolvovania predmetu
- Znalosť odprezentovanej problematiky
- Získanie zápočtu z cvičení
- Získanie potrebného počtu bodov na skúške (min. 50% písomky)
Podmienky na udelenie zápočtu:
- absolvovanie všetkých cvičení (max. 1 ospravedlnená neúčasť)
- vypracovanie všetkých testíkov
aspoň na polovicuna primeraný počet bodov
Prácu študenta kontroluje a zápočty udeľuje cvičiaci daného krúžku.
Kontakty
Za menom je uvedené pracovisko, miestnosť a konzultačné hodiny. Zamestnanci STU majú e-mailové adresy v tvare meno.priezvisko@stuba.sk
Vyučujúci:
- Ing. Richard Balogh, PhD. (UAMT, D-110, piatok 12:00 - 13:00)
- Ing. Štefan Chamraz, PhD. (UAMT, D-108, štvrtok 15:00 - 16:00)
- Ing. Igor Belai, PhD. (UAMT, D-126, streda 13:00 - 14:00)
- Ing. Ján Cigánek, PhD. (UAMT, D-104, piatok 12:00 - 13:00)
