posledná aktualizácia 2.12 2018

Prednášajúci: prof. Ing. Miloš Drutarovský, CSc.

Cvičiaci: prof. Ing. Miloš Drutarovský, CSc., Ing. Ľudmila Macekova, PhD.

Anotácia predmetu (2/2s)   

V rámci predmetu získa študent informácie o technických prostriedkoch počítačov, počnúc od teoretických princípov ich činnosti, cez štruktúrnu organizáciu, až po architektonické koncepcie moderných počítačových systémov. Získané znalosti o komponentoch počítačového systému a algoritmoch používaných systémom pri spracovaní, uchovávaní a prenášaní dát, študent bude schopný uplatniť tak v praktickej sfére, ako aj v teoretickej oblasti informatiky.

Hlavné tématické okruhy:

Vybrané témy budú v jazyku VHDL  prakticky precvičované v laboratóriu Počítačového centra FEI (PK6) s využitím  CAE  (angl. Computer Aided Engineering) systémov firiem Intel  (do roku 2015 vo vlastníctve firmy Altera) a Mentor Graphics (aktuálne vlastnená firmou Siemens).  V rámci cvičení bude využívané ako základ vývojové prostredie Quartus Prime firmy Intel,  ktoré je možné voľne stiahnuť a používať v limitovanej Quartus Prime Lite Edition verzii CAE  nástroja Quartus (súčasťou inštalácie je aj limitovaná verzia simulačného programu Modelsim firmy Mentor Graphics). Informácie o cvičeniach, prednáškach a podmienkach udelenia zápočtu nájdete v dokumente APS, témy zadaní v dokumente APS_zadania (voliteľné zadanie)

Odporúčaná literatúra:
1. Hennessy, J. – Patterson, D.: Computer Architecture: A Quantitative Approach, 5th Edition. Morgan Kaufmann Publishers, Inc., 856 s., 2011, ISBN: 978-0-12-383872-8
2. Jelšina, M.: Architektúry počítačových systémov: princípy, štruktúrna organizácia, funkcia. Elfa s.r.o., Košice, 2002
3. Patterson, D. – Hennessy, J.: Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, 5th Edition. Morgan Kaufmann Publishers, Inc., 800 s., 2013, ISBN: 978-0-12-407726-32.
4. Pinker, J., – Poupa, M.: Císlicové systémy a jazyk VHDL, BEN - Technická literatúra, Praha 2006, 352s., ISBN80-7300-198-5
5. Sima, D. – Fountain, T. – Kacsuk, P. Advanced computer architectures : a desing space approach. Harlow: Addison-Wesley, 1997. 800 s. ISBN 0201422913.

Podklady pre cvičenia:

Inštalácie CAE nástrojov Quartus a Modelsim, ktoré sú nainštalované v učebni PC FEI si môžu študenti nainštalovať aj na svoje počítače podľa tohto návodu. Limitovaná funkčnosť voľne dostupných verzií je pre náplň cvičení dostatočná. Pre riešenie bakalárskych a diplomových prác je na katedre dostupný licenčný server s plnou verziou prostredia Quartus (bližšie informácie poskytne v prípade záujmu prednášajúci).

aps_cv1, aps_cv2, aps_cv3, aps_cv4, aps_cv5, aps_cv6, aps_cv7, aps_cv8, aps_cv9...

NANDLAND - stránka venovaná obvodom FPGA a VHDL, s množstvom príkladov (napr. použitie súborov vo VHDL simuláciach) a tutoriálov (napr. ako realizovať simuláciu v Modelsime)

HW prostriedky využívané v rámci starších predmetov vyučovaných na KEMT:

Základné HW vývojové prostriedky na otestovanie funkčnosti jednoduchých návrhov vo VHDL:
KEMT CPLD_Kit (schéma, osadenie, testovací_projekt)- kit vznikol s podporou firmy Elcom Prešov
KEMT USB Blaster

Špecializované vývojové prostriedky pre demonštráciu IP funkcií, syntetického procesora, ...
Altera Nios II Development Kit, Cyclone III Edition (obvod Altera Cyclone III EP3C25F324 FPGA) 
Altera Nios II Development Kit, Cyclone II Edition
Altera UP3-1C6 board (ďalšie podklady)

Prednášky:

Moodle TUKE predmet FEI -> APS_PS
VHDL Language - Introduction to the design and synthesis of digital systems - kompletné podklady k prednáškam prof. Fischera (týždne 4-5, spoločné cvičenie)

aritmetika + ďalšie informácie (pevná a pohyblivá rádová čiarka)
Animácia činnosti jednoduchej CPUprojekt pre simuláciu činnosti zásobníka v MCU s jadrom 8051 počas inštrukcií ACALL a RET

Zaujímavé prednášly na iných univerzitách
Architektura počítaču na Karlovej univerzite v Prahe
Architektury počítačových systému na FIT ČVUT v Prahe [prednášky]

 


Zaujímavé linky:

Application-Specific Integrated Circuits book - el. verzia knihy
Amdahalov zákon
Moorov zákon (originálny článok Gordona Moora)
Quartus tutorials
Úvod do VHDL s využitím Quartusu na ČVUT-FEL
Návrhové príklady firmy Intel vo VHDL
Laboratórne cvičenia firmy Intel
Quartus Prime Introduction Using VHDL Designs - úvodný manuál o praci s VHDL v Quartuse
Quartus Prime Development Software Handbook - detailná referenčná príručka
FPGA and ASIC Design with VHDL at GMU - podklady ku kurzu na George Mason University
VHDL Synth - pravidlá pre písanie syntetizovateľného VHDL kódu
VHDL Language_Reference_Manual - norma IEEE Std 1076, 2000 Edition (pomerne nečitateľný dokument)
The VHDL Cookbook - jedna z klasických kníh (VHDL-87)
VHDL Tutorial: Learn by Example - súbor ukážkových príkladov
Detailný opis aritmetiky s pohyblivou rádovou čiarkou [pdf]
Riešenie firmy Intel na báze FPGA pre akceleráciu dátových centier  [video]  
std_logic vs std_ulogic  [ppt]