O předmětu

Cílem předmětu Architektura počítačů je seznámit studenty s návrhem a vnitřní organizací počítače a procesoru na takové úrovni, aby jako budoucí profesionálové v oboru nevnímali počítač jako černou skříňku, která nějakým blíže neurčeným způsobem vykonává program. K tomu je nutné si osvojit základní princip uspořádání počítače a procesoru na úrovni funkčních komponent, jejich chování, vzájemnou komunikaci a vliv na výkon počítače. Pochopení základních principů moderních architektur je základním předpokladem k efektivnímu použití programovacích jazyků při vývoji počítačových programů.

Přednáška k předmětu se v roce 2019 koná každé úterý od 15:40 v posluchárně S5.

Stručný sylabus

Úvod do logických systémů, logické výrazy, booleovské funkce, hradla, kombinační a sekvenční obvody, základní funkční bloky, aritmetické operace.
Výkonnost počítače a procesoru, základní metriky a jejich omezení, porovnávání výkonnosti počítačových architektur.
Implementace architektury počítače, jednocyklová datová cesta a řízení, vícecyklová datová cesta a řízení, obvodová a mikroprogramová implementace řadiče, zpracování výjimek.
Zřetězené zpracování instrukcí, skalární pipeline, hazardy při zřetězeném zpracování instrukcí, forwarding/bypassing, predikce skoků, zpracování výjimek.
Superskalární architektury, statické a dynamické pipelines, zpracování instrukcí mimo pořadí (out-of-order), spekulativní zpracování instrukcí, příklady architektur současných procesorů.
Architektura paměťového subsystému, latence a propustnost, konstrukce statických a dynamických pamětí, princip a uspořádání cache, mapování paměti do cache.
Paralelní zpracování a víceprocesorové systémy, Flynnova taxonomie, Amdahlův zákon, vektorové operace pro multimédia, vícejádrové a grafické procesory.

Literatura

Knihy
Internet
- Anglická mutace Wikipedie
- Série článků Co se děje v počítači na Root.cz
- Podobné kurzy na západních univerzitách
- M. Dráb, T. Martinec: Sbírka úloh inspirovaná zkouškovými příklady a knihou „Computer Organization and Design“
Doplňková literatura
- J. Hlavička: Architektura počítačů (skripta ČVUT)
- J. Douša, A. Pluháček: Úvod do počítačových systémů (skripta ČVUT)

Harmonogram

Termín	Téma	Poznámka
19. února 2019	Agenda, Úvod
26. února 2019	Výkonnost počítače
5. března 2019	Instrukční sada
12. března 2019	Základní logické obvody
19. března 2019 26. března 2019 2. dubna 2019	Implementace procesoru

Zkouška

Na termíny zkoušek se prosím přihlašujte pomocí Studijního informačního systému. Na email přednášejícího (bulej<at-sign>d3s.mff.cuni.cz) je možné psát stručné dotazy k náplni předmětu. Pro složitější dotazy je možné využít osobní konzultace, jejichž konání je možné po předchozí emailové dohodě.

Kontakt

Pokud máte libovolný dotaz nebo připomínku, můžete kontaktovat přednášejícího Lubomíra Buleje na adrese bulej<at-sign>d3s.mff.cuni.cz.

Konzultační hodiny

V kanceláři č. 205 v budově na Malé Straně jsem k zastižení od úterý do pátku. V kanceláři bývám zhruba od 9:30 do 18:00, někdy i déle, ale pokud plánujete přijít po 17. hodině, je vhodné mi to včas předem oznámit.

Vedle výuky ještě nebývám k zastižení během seminářů D3S, které se konají v úterý od 14:00 do (většinou) 15:00 a ve středu od 9:00 do (většinou) 10:00.

Během konzultačních hodin jsem ochoten poskytnout kratší, předem neohlášené konzultace. Pokud předpokládáte, že na konzultaci bude potřeba více času, je vhodné se předem domluvit na konkrétním termínu a mít jasnou představu o její náplni – to znamená vědět čemu nerozumíte (a čemu ještě ano) – konzultace nemůže sloužit jako náhrada přednášek.