Subject description - B6B38ZPS

Summary of Study | Summary of Branches | All Subject Groups | All Subjects | List of Roles | Explanatory Notes               Instructions
B6B38ZPS Basics of Computer Systems Extent of teaching:3P+3L
Guarantors:Novák J. Roles:P Language of
teaching:
CS
Teachers:Novák J. Completion:Z,ZK
Responsible Department:13138 Credits:6 Semester:Z

Anotation:

Úvodní téma seznámí studenty se základními pojmy výpočetní techniky a počítačových sítí, přednáška představí předmět jako celek a měla by zvýšit zájem o jeho náplň. Následující přednášky jsou zaměřeny na úvodní seznámení studentů s číslicovou technikou, vnitřní strukturou a funkcí procesoru a jeho instrukční sadou. Budou představeny běžné i specielní architektury a specializované instrukční sady, způsoby zvyšování výkonu procesoru a jejich meze. Z těchto znalostí pak bude vycházet výklad architektury počítačů, seznámení s pamětmi a jejich kategorizací z hlediska funkčních principů i aplikačního využití. Studenti se seznámí s typickými periferiemi počítačů a s funkčními principy jejich rozhraní. Následující přednášky jsou zaměřeny na seznámení se s problematikou operačních systémů, multitaskingu, meziprocesové komunikace a synchronizace, správy prostředků a virtualizace. Navazující přednáška se bude věnovat problematice počítačových sítí - nejprve obecně (OSI model) a poté konkrétněji úvodem do protokolů TCP/IP. Podrobněji bude popsán diskový subsystém včetně rozdělení disku, souborových systémů a přístupových práv. Závěr bude věnován základům elektroniky a optoelektroniky, budou představeny typické problémy motivující studenty k dalšímu prohlubování znalostí v této oblasti formou samostudia. Seminární cvičení jsou zaměřena na praktické procvičování přednášené látky, část jich bude probíhat "u tabule", část prakticky na počítačích v počítačové laboratoři. Ve druhé části jsou plánována čtyři laboratorní cvičení, kde si studenti samostatně ověří schopnost pracovat s počítačovým systémem a naučí se analyzovat některé jeho funkce, zejména komunikaci s okolím, pomocí k tomu vhodných nástrojů. V závěru je jedno cvičení vyhrazeno na exkursi do datového centra. Ta bude zaměřena jednak na samotné výpočetní systémy, jednak na podpůrné technologie (napájení, klimatizace, monitoring stavu komponent atd.). Nedílnou součástí předmětu bude domácí práce studentů v průběhu semestru. Ta bude orientována jednak na procvičení znalostí a postupů získaných na seminářích, jednak na zpracování čtyř zpráv o průběhu a výsledcích laboratorních měření.

Study targets:

Cílem předmětu je poskytnout ucelený přehled znalostí v následujících oblastech: - kombinační a sekvenční logické obvody - architektura procesoru, instrukční sada - architektura počítače, periferie, rozhraní - úvod do operačních systémů - základy počítačových sítí - základy elektrotechniky

Course outlines:

1. Úvod, globální počítačové sítě, počítače a Internet, aplikace
2. Dvouhodnotová logika, reprezentace, logické funkce, formy popisu, minimalizace
3. Logické kombinační a sekvenční obvody, hazardy
4. Reprezentace dat v počítači, aritmetika pevné a plovoucí řádové čárky
5. Architektury procesorů, instrukční sada, instrukční cyklus, registry, přerušení, DMA
6. Paměti, periferní zařízení (disky, zobrazovače, tiskárny .)
7. Operační systémy, multitasking, synchronizace a komunikace mezi procesy
8. Počítačové sítě - OSI model, prvky počítačových sítí, základy TCP/IP
9. Správa prostředků, virtualizace, úrovně oprávnění
10. Diskový systém, rozdělení disku, souborové systémy, přístupová práva
11. Elektrický proud (stejnosměrný a střídavý), základní elektrické obvody, zdroje a spotřebiče
12. Elektrický signál, časová a frekvenční oblast, elektromagnetické jevy, EMC
13. Počítačová rozhraní, analogové a digitální signály, principy optických komunikací
14. Rezerva

Exercises outline:

1. Úvod, organizace, Internet ve zkratce - seminář
2. Početní operace binární a hexadecimální aritmetiky - seminář
3. Logické operace, kombinační logické obvody - seminář
4. Sekvenční logické obvody - seminář
5. Stavební bloky počítače , instalace a konfigurace OS GNU/Linux - seminář
6. Práce v systému GNU/Linux, shell - seminář
7. Procesy, meziprocesová komunikace a synchronizace - seminář
8. Diskový subsystém, správa a virtualizace paměti - seminář
9. Programování FPGA - lab. cvičení
10. Plánování pokrytí bezdrátové sítě (WiFi) - lab. cvičení
11. Analýza síťové komunikace (Wireshark) - lab. cvičení
12. Optimalizace výkonu vestavných aplikací - lab. cvičení
13. Exkurse do datového centra
14. Náhradní laboratorní úloha, zápočty

Literature:

Povinná literatura:
1. Antošová M., Davídek V.: Číslicová technika, Kopp 2003.
2. Boháč, L.,Bezpalec, P. Komunikace v datových sítích. 1. vyd. Praha. Nakl. ČVUT, 2010.

Requirements:

Pro pochopení přednášené a cvičené látky jsou třeba středoškolské znalosti matematiky (není třeba diferenciální počet) a fyziky (elektřina a magnetismus). Znalosti lze doplnit z běžně dostupných středoškolských učebnic.

Webpage:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B6B38ZPS

Keywords:

elektronika, hardware, počítač, mikroprocesor

Subject is included into these academic programs:

Program Branch Role Recommended semester
BPSIT Common courses P 1


Page updated 12.11.2019 17:52:15, semester: Z,L/2020-1, L/2018-9, Z,L/2019-20, Send comments about the content to the Administrators of the Academic Programs Proposal and Realization: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)