Operácie

Základy počítačov

Z SensorWiki



Novinky

  • 14.12. William Carbone, IBM: Computing: vision for the Future. Invited lecture. History and status now. Limits and beyonds. Computers as a service. Future challenges: blokchain, quantum computing, cognitive computing, clouds and services, internet of things.
Carbone-Lecture2018.png

More information...

Ďalšie nové úlohy

Pribudli ďalšie tri nové bonusové #Domáce úlohy, za ktorých vyriešenie môžete získať body navyše.

Nové úlohy

Pribudli nové bonusové #Domáce úlohy, za ktorých vyriešenie môžete získať body navyše.

Opakovanci: uznavanie predmetu

Ak ste tento predmet uz absolvovali minuly rok, mozete poziadat o jeho uznanie a nemusite navstevovat cvicenia znova. Prosim, vyplnte si takuto ziadost, kde uvediete, ze ziadate o uznanie predmetu (pripadne aj vsetky, z ktorych mate A, B alebo C) a zanesiete to na PgO panovi Psotkovi.

Taketo ziadosti pan prodekan potom bez problemov schvaluje a je to uplne v poriadku aj z hladiska ucasti na vyucbe a pod. Nemusite potom uz nic dalsie riesit, rovno mate zapisanu znamku v indexe.

Čierna skrinka

  • Čierna skrinka - odtiaľto môžete anonymne posielať svoje otázky a pripomienky.


Prednášky

  • 21.09. 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)
  • 28.09. 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)
  • 05.10. 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)
  • 12.10. Spínacie obvody. Relé, elektrónka, tranzistor, integrovaný obvod. Moorov zákon. Oneskorenie. (slajdy)
    Úvod do programovania mikropočítača BBC micro:bit (slajdy)
  • 19.10. Sekvenčné obvody. Spätná väzba, oscilátor. Kybernetika. (slajdy)
  • 26.10. Pamäte. Rýchlosť, cena, kapacita. Typy pamätí RWM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH. Adresovanie, dynamická a statická pamäť. (slajdy)
    Stavové diagramy a BBC micro:bit (slajdy)
  • 2.11. Dekanské voľno
  • 9.11. Základná stavebné prvky procesora. Operačná a riadiaca časť procesora. Inštrukčný súbor. Typy inštrukcií. (slajdy)
  • 16.11. 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)
  • 23.11. Mikroprocesor III. Zásobník, prerušenie, podprogramy. Hierarchia počítačov, mainframe, workstation, embedded. Meranie výkonu počítača. (slajdy)
  • 30.11. Vstupno-výstupných podsystém. I/O karty. Paralelný port. Vstup a výstup logických a číslicových hodnôt (slajdy).
  • 7.12. Prenos údajov. Zbernicová architektúra počítača. Jednoprocesorové a viacprocesorové zbernice, arbitrácia prístupu. Multiplexovaná zbernica. Príklady štandardných zberníc (slajdy).
  • 14.12. William Carbone, IBM: Computing: vision for the Future. Invited lecture. History and status now. Limits and beyonds. Computers as a service. Future challenges: blokchain, quantum computing, cognitive computing, clouds and services, internet of things.
Carbone-Lecture2018.png

More information...

  • Nestihli sme:
  • Pamäte II. Externé pamäte, pevné a optické disky. Polia RAID (slajdy 31-63). Zbernice. Sériové rozhranie a UART. (slajdy).
  • Počítačové siete - charakteristika a ich rozdelenie. Sieťové médiá. Správa, rámec, paket. Generácie počítačov.
  • A/D a D/A prevodníky. Riadiace počítače. Elektromagnetická kompatibilita. Počítadlá a časovače. RTC
   --> Slajdy z prednášok.

Literatúra

Zoznam odporúčanej študijnej literatúry:

Internetové zdroje:

Cvičenia

Cvičenia prebiehajú v CPU (učebňa C-119).


Cvičenie 1

Teória: Číselné sústavy Príklady: Prevody medzi číselnými sústavami

Úlohy:

  1. prihlásiť sa na PC dočasným heslom a nájsť si v AISe mail s vlastným prihlasovacím menom a heslom.
  2. prihlásiť sa svojim menom a heslom
  3. vyskúšať si Eduroam meno a heslo
  4. nájdite si v AISe vstupný testík a vyplňte ho
  5. webstránka predmetu bude http://senzor.robotika.sk - prvá ikonka vľavo hore v tabuľke ZPOC
  6. Riešime príklady na prevody DEC-BIN-HEX-ASCII: Prevody medzi číselnými sústavami


Cvičenie 2

Teória: Aritmetické operácie v dvojkovej sústave

Úlohy:

  1. počítame jednoduché príklady Aritmetika v dvojkovej sústave
  2. počítame príklady Kódy a kódovanie
  3. počítame príklady Zobrazenie čísel v počítači
  4. 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test


Viac informácií: Khan Academy


Cvičenie 3

Základy programovania.

Úlohy:

  1. Práca so simulátorom pre mikropočítač - návody: BBC micro:bit.
             → Link do programovacieho prostredia
  2. 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test


 

Cvičenie 4

Teória: Logické obvody

Úlohy:

  1. Kombinačné logické obvody
  2. 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:

  1. Naprogramujte animáciu na reálnej micro:bit doštičke
  2. Naprogramujte hru kameň, papier, nožnice
  3. Naprogramujte aspoň dve rozličné logické funkcie premenných A a B
  4. Naprogramujte tester reakčnej doby (náhodne sa rozsvieti A alebo B a hráč musí stlačiť korešpondujúce tlačidlo, pričom sa zmeria čas od zobrazenia po stlačenie)
  5. 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test


 

Cvičenie 6

Teória: Sekvenčné obvody

Úlohy:

  1. Sekvenčné logické obvody
  2. 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:

  1. Stavové diagramy s micro:bit
  2. 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test


 

Cvičenie 8

Laboratórne cvičenie.

Úlohy:

  1. Zapojte a odmerajte vlastnosti kombinačných a sekvenčných obvodov podľa návodu Meranie logických obvodov
  2. 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 :)
TTLcomputer.jpg


Cvičenie 9

Mikroprocesor.

Úlohy:

  1. Práca so simulátorom ASM80 pre mikropočítač
  2. Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test

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:

  1. Senzory na mikropočítači micro:bit
  2. Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test


Cvičenie 11

Komunikácia s micro:bitmi

Úlohy:

  1. Komunikácia a micro:bit‎‎
  2. Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test

Cvičenie 12

Tímová práca

Úlohy:

  1. Na začiatku cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
  2. 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.


5. (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.


6. (3 body) V ktorej sústave je toto pravda?

a) 10 + 11 = 101

b) 10 + 11 = 21


7. (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).


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

</source>


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?


12. (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.

WakerlyThunderbirdCar.png


13. (3 body) Pri riešení úloh v assembleri ste sa zrejme potrápili, kým ste zistili, že na výmenu dvoch premenných potrebujete ešte tretiu, pomocnú. Zapísané napríklad v C-čku, takto:

  a = 10; 
  b = 20;
 
  tretia = a;
  a = b;
  b = tretia;

Napriek tomu sa však táto úloha dá vyriešiť aj bez tej pomocnej premennej. Stačí vedieť sčítať a odčítať. Prídete na to ako?


Podmienky absolvovania predmetu

  1. Znalosť odprezentovanej problematiky
  2. Získanie zápočtu z cvičení
  3. 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 polovicu na 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 14:00 - 15:00)
  • Ing. Igor Belai, PhD. (UAMT, D-126, streda 13:00 - 14:00)
RozvrhHodin.png