Základy počítačov

Novinky

• 14. 9. Aktualizácia na ZS 2023
• 11. 10. Server znova funguje

Prednášky 2023

• 18. 09. 1️⃣ Základy číslicových počítačov. Zobrazenie informácie v počítači. Analógové (spojité) a číslicové (diskrétne) zobrazenie informácií. Údajové typy a ich zobrazenie. Číselné a znakové kódy. Základné aritmetické operácie - číselne sústavy (binárna, dekadická, hexadecimálna) (slajdy)
  • Film 2001: A Space Odyssey (1968) directed by Stanley Kubrick, based on a novel by Arthur C. Clarke.
    
    
• 25. 09. 2️⃣ Ukladanie informácií v počítači. Kódy ASCII a Unicode, Big Endian, Little Endian. Reálne čísla s pohyblivou rádovou čiarkou, IEEE-754. (slajdy)
  • Film The Imitation Game
  • Angela Watercutter How Designers Recreated Alan Turing's Code-Breaking Computer for Imitation Game. Wired, 2104.
  • Doplnok k formátom s plávajúcou desatinnou čiarkou
  • Pentium fdiv bug
  • Ariane 5 - opis nehody (video 1, video 2)
  • Patriot system timing error
    
    
• 02. 10. 3️⃣ 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)
  Úvod do programovania mikropočítača BBC micro:bit (slajdy) (slajdy)
  • Robert Keim: What Is an FPGA? An Introduction to Programmable Logic. 2018
  • Film Back to the Future a scéna so zosilňovačom
  • Stránka micro:bit
    
    
• 09. 10. 4️⃣ Spínacie obvody. Relé, elektrónka, tranzistor, integrovaný obvod. Moorov zákon. (slajdy)
  • Datasheet obvodu 7400
  • Moorov zákon: video
  • Simulátor simulator.io
    
    
• 16.10. 5️⃣ Sekvenčné obvody. Oneskorenie. Spätná väzba, oscilátor. Kybernetika. (slajdy)
  • Z histórie kybernetiky u nás
  • Norbert Wiener - video
  • Shannon: Theseus demo - video
    
    
• 23. 10.6️⃣ Pamäte. Rýchlosť, cena, kapacita. Typy pamätí RWM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH. Adresovanie, dynamická a statická pamäť. (slajdy)
  Stavové diagramy a BBC micro:bit (slajdy)
  • Timeline of computer memory
  • Static RAM 2114 1kB datasheet
  • EEPROM 2708 1kB datasheet
    
    

Prednášky z minulého roka

• 12. 11. Georg Jaggle, TU Wien: Inputs and outputs ((Lecture in english). Vstupy a výstupy. Digitálny vstup, výstup, displej, klávesnica, multiplexovanie. ((slajdy))
  • Úvodné video Matrix - computer interface
  • Video z prezentácie Timo Boll vs. robot
  • Romeo humanoid robot grasping demonstration
  • Blue Danube Airskin collaborative robotics
  • Paro therapeutic robot
  • Thymio educational robot
• 19. 11. Základná stavebné prvky procesora. Operačná a riadiaca časť procesora. Inštrukčný súbor. Typy inštrukcií. (slajdy)
  • Frederico Faggin: Making of the First Microprocessor.
  • Zoom Into a Microchip - National Informal STEM Education Network (NISE Net)
  • Papierový počítač CGS
• 26. 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)
  • Jednodoskový počítač PMI-80
  • Osobný počítač PMD-85
  • Školský robot KOLKA
  • Aritmetický koprocesor i8087
  • Ťahák na cvičenia s výberom inštrukcií
• 3. 12. Mikroprocesor III. Zásobník, prerušenie, podprogramy. Hierarchia počítačov, mainframe, workstation, embedded. Meranie výkonu počítačov.(slajdy)
  • Zoznam 500 najvýkonnejších počítačov na svete
  • Superpočítač CRAY-2
  • Milión bodiek
  • Meranie výkonu počítačov
• 10.12. William Carbone, IBM: Towards Augmented Intelligence. Tools and Skills for the Cognitive Era. Invited lecture.
  • slajdy
  • IBM Watson Academy (free online courses)
  • Link to IBM Cloud (1 month free, ask me for promo codes to prolong it)
  • Smart Wildlife project
  • Use The Force - Move a BB-8 with Your Mind
  • Quantum computing
  • Tanmay Bakshi video
    • Tanmay Bakshi: books
  • Text analyzer demo
  • Free Cognitive Courses and Lessons
  • IBM Centennial Film 100 X 100 A century of achievements that have changed the world
• .11. Vstupno-výstupných podsystém. I/O karty. Paralelný port. Vstup a výstup logických a číslicových hodnôt (slajdy).
• .12. Prenos údajov. Zbernicová architektúra počítača. Zbernice. Sériové rozhranie a UART. Jednoprocesorové a viacprocesorové zbernice, arbitrácia prístupu. Multiplexovaná zbernica. Príklady štandardných zberníc (slajdy).

   --> 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
• KRAJČOVIČ, Tibor: Počítače. Vydavateľstvo STU, Bratislava, 2000. Skriptá sú dostupné v knižnici FEI STU.
• BALOGH, Richard: Vybrané kapitoly z mikropočítačov: I. časť: Hardware. Bratislava: Vydavateľstvo Spektrum STU, 2023. ISBN 978-80-227-5285-5. Skriptá sú dostupné v knižnici FEI STU.

Internetové zdroje:

• https://www.root.cz/serialy/co-se-deje-v-pocitaci/

Cvičenia

Cvičenia prebiehajú prezenčne v učebni D-010 a D-119 (výpočtové stredisko) podľa rozvrhu. V prípade choroby alebo inej opodstatnenej neprítomnosti si môžete cvičenie nahradiť v ľubovoľnom inom termíne v danom týždni.

Cvičenie 1

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. webstránka predmetu bude http://senzor.robotika.sk - prvá ikonka vľavo hore v tabuľke ZPOC
4. Riešime príklady na prevody DEC-BIN-HEX-ASCII: Prevody medzi číselnými sústavami
5. nájdite si v AISe vstupný testík a vyplňte ho

Teória k cvičeniam: Číselné sústavy Príklady: Prevody medzi číselnými sústavami

Cvičenie 2

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

Teória k cvičeniam: Aritmetické operácie v dvojkovej sústave alebo aj Khan Academy

Cvičenie 3

Základy programovania.
Návody: BBC micro:bit.
         → Link do programovacieho prostredia

Úlohy:

1. Programy pre micro:bit
   1. naprogramujte jednoduchú animáciu
   2. naprogramujte jednoduché minutky počítajúce smerom nadol
   3. naprogramujte hraciu kocku
   4. vyskúšajte, ako funguje Matematika a micro:bit‎‎
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 hru kameň, papier, nožnice
2. Naprogramujte niektorú logickú funkciu premenných A a B
3. Naprogramujte ovládanie interiérového svetielka v aute (ľavé/pravé dvere a pri pohybe zhasne)
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

 
ToDo: napr. svetielko v aute - lave tlacidlo su lave dvere, prave su prave dvere, pripadne este nieco tretie je ignition,
 

Cvičenie 6

Teória:

• Sekvenčné obvody alebo Sequential Logic Circuits
• https://technobyte.org/flip-flops-latches-designing-truth-tables/

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

ToDo 2023: ak nestihnete zmerať všetky úlohy na cvičení, môžete si ich prísť domerať do D-219 vo vymedzenom čase.

1. 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:

1. ZPOC 9: Základy programovania v strojovom kóde (old version)
2. Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test

 

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

Robotický simulátor

Úlohy:

1. Robotický simulátor PRIA IDE
2. Link do programovacieho prostredia
3. Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test

Cvičenie 12

Komunikácia s micro:bitmi

Úlohy:

1. Bezdrôtová komunikácia a micro:bit‎‎ (stará verzia: Komunikácia a micro:bit‎‎)
2. Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
3. Okrem toho môžete vypracovať všetky testy, ktoré ste zameškali v priebehu semestra

Podmienky absolvovania predmetu

1. Znalosť odprezentovanej problematiky
2. absolvovanie všetkých cvičení (max. 1 ospravedlnená neúčasť)
3. vypracovanie všetkých testíkov aspoň na polovicu na primeraný počet bodov
4. Získanie potrebného počtu bodov na skúške (min. 50% písomky)

Prácu študenta kontroluje a body udeľuje cvičiaci daného krúžku.

Kontakty

Za menom je uvedené pracovisko a miestnosť. Zamestnanci STU majú e-mailové adresy v tvare meno.priezvisko@stuba.sk

Vyučujúci:

• Ing. Richard Balogh, PhD. (UAMT, D-110)
• Ing. Račkay, Ing. Belai, Ing. Hlavatý a Ing. Michalovič - doktorandi