Operácie

Základy počítačov

Zo stránky SensorWiki

Verzia z 23:57, 1. december 2017, ktorú vytvoril Balogh (diskusia | príspevky) (→‎Cvičenie 11)
          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)
  • 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)
  • 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:

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


Cvičenie 11

Komunikácia s micro:bitmi

Úlohy:

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


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.

V tejto chvíli už žiadne úlohy na riešenie nemáme.

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 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=7543“