Základy počítačov

Z SensorWiki
Prejsť na: navigácia, hľadanie
          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)
  • Procesory s architektúrou RISC a CISC. Typy pamätí. Správa a ochrana pamäti.
  • Základná stavebné prvky procesora. Operačná a riadiaca časť procesora.
  • Inštrukčný súbor. Typy inštrukcií. Formát inštrukcie. Inštrukcie - práca s pamäťovým systémom počítača. Spôsoby adresácie .
  • 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



 

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.

1. (1 bod) Riešenie nasledovného problému vám pomôže udržať bdelosť aj na zvyšku cvičenia. Preveďte do hexadecimálnej sústavy 12648430DEC.

2. (1 bod) Vysvetlite, prečo programátori oslavujú vianoce už 30 októbra (pomôcka: preveďte 30 z osmičkovej - OCT do desiatkovej sústavy - DEC).

3. (2 body)Pre adresovanie počítačov v siet internet sa používa IPv6 adresa, ktorá pozostáva z 8 skupín štvorciferných hexadecimálnych číslic oddelených dvojbodkami, napríklad

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Sledovaním sieťovej komunikácie na podozrivom počítači pomocou binárneho analyzátora sme zistili, že najčastejšie komunikuje s nasledovným serverom

0010 1010 0000 0011 : 0010 1000 1000 0000 : 0010 0001 0011 0000 : 1100 1111 0000 0101 : 1111 1010 1100 1110 : 1011 0000 0000 1100 : 0000 0000 0000 0000 : 0000 0000 0000 0000

Preveďte binárny tvar na hexadecimálny a pomocou služby https://ipinfo.io/ zistite, s kým vlastník počítača komunikoval.


4. (3 body)V ktorej sústave je toto pravda?

a) 10 + 11 = 101

b) 10 + 11 = 21


5. (5 bodov)

Jedna z prvých expedícií na Mars tam našla zvyšky civilizácie. Z rozličných artefaktov a obrázkov, ktoré tam našli, si vedci odvodili, že tvory, ktoré tu žili mali podobu štvornohých bytostí s jedným chápadlom, ktoré sa na konci rozvetvovalo na nezistený počet "prstov." Po ďalších hľadaniach a čiastočnej analýze marťasnkého písma boli prieskumníci schopní preložiť marťanskú matematiku. Našli nasledujúcu rovnicu:

5x2 - 50x + 125 = 0 

pri ktorej boli ako riešenia uvedené x = 5 a x = 8. Prvý výsledok sa zdá byť správny, ale druhý nie. Medzi vedcami bol aj jeden, ktorý našiel dôkazy o tom, že Marťania sa ku svojmu číselnému systému dostali postupne veľmi podobne ako aj my. Čo myslíte, koľko prstov mali Marťania? (Z Bent z Tau Beta Pi , Február 1956).

6. (2 body)
Záhadné skrinky slečny Portie
V Shakespearovej hre Kupec Benátsky kupci vystupuje krásna, mladá a vzdelaná žena, Portia. Pytačov trápi troma skrinkami - zlatou, striebornou a olovenou - v jednej z nich je obrázok s podobizňou krásnej Portie. Nápadník, ktorý by chcel získať Portiu za ženu, musí najprv určiť, v ktorej skrinke sa podobizeň nachádza. Ak bude mať šťastie (alebo je dostatočne múdry) a uhádne, smie sa s ňou oženiť. Na vrchnáku každej skrinky je nápis, ktorý mu má pri voľbe napomôcť. Portia dala na skrinky tieto nápisy:

      Zlatá             Strieborná          Olovená
      OBRAZ               OBRAZ              OBRAZ
    JE V TEJTO        NIE JE V TEJTO     NIE JE V ZLATEJ
     SKRINKE             SKRINKE            SKRINKE

Nápadníkovi prezradila, že z tých troch nápisov je pravdivý nanajvýš jeden. Ktorú skrinku si mal nápadník vybrať?

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)


RozvrhHodin.png