Operácie

Základy počítačov

Zo stránky SensorWiki

Verzia z 08:08, 19. november 2017, ktorú vytvoril Balogh (diskusia | príspevky) (→‎Cvičenie 9)
          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)
  • 3.11. Základná stavebné prvky procesora. Operačná a riadiaca časť procesora. Inštrukčný súbor. Typy inštrukcií. (slajdy)
  • 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)
  • Zbernice. Zbernicová architektúra počítača. Jednoprocesorové a viacprocesorové zbernice, arbitrácia prístupu. Multiplexovaná zbernica. Príklady štandardných zberníc.
  • 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.
  • Prerušovací podsystém. Zdroje a obsluha prerušenia. Počítadlá a časovače. RTC.
  • Sériové rozhranie. UART. I2C,...
  • Grafika, grafické karty.
  • Počítačové siete - charakteristika a ich rozdelenie. Sieťové médiá. Správa, rámec, paket.
  • História. Generácie počítačov.
   --> 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 :)


Cvičenie 9

Mikroprocesor.

Úlohy:

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

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

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.

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

  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 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)


Zdroj: „https://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php?title=Základy_počítačov&oldid=7438“