Fakulta elektrotechnická

České vysoké učení technické v Praze

ČVUT v Praze

Popis předmětu - B6B38ZPS

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B6B38ZPS Základy počítačových systémů Rozsah výuky:3+3+2
Garanti:Novák J. Role:P Zakončení:Z,ZK
Vyučující:Novák J.
Zodpovědná katedra:13138 Kreditů:6 Semestr:Z

Anotace:

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 .). 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.

Cíle studia:

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

Osnovy přednášek:

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

Osnovy cvičení:

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. Periferní zařízení počítačů a jejich rozhraní (USB, HDMI) - 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

Literatura:

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.

Požadavky:

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.

Webová stránka:

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

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
BPSIT Před zařazením do oboru P 1


Stránka vytvořena 17.11.2017 17:47:23, semestry: L/2016-7, Z,L/2017-8, Z/2018-9, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.