Struktura počítačů [ KMI/STRUP ]

Předmět je prvním ze dvou úvodních předmětů ke studiu technologicky zaměřených oblastí informatiky a seznamuje studenty se strukturou, součástmi, základními principy a technologiemi počítačů.

V rámci cvičení studenti řeší úlohy z oblastí číselných soustav, binární logiky a reprezentace dat. Samostatně také plní na přednáškách zadané domácí úkoly a seznámí se součástmi počítače a jejich činností.

Společné informace ke zkoušce

• požadované znalosti dány seznamem přednášek, přesněji odpřednášenou látkou a obsahem slajdů k přednáškám
• dvě části: elektronický test na počítači na učebně a volitelně ústní/písemné řešení vylosované úlohy (bez přípravy)
• záznam informací ke zkoušce pro ak. rok 2020/21

Společné informace k zápočtu

• požadováno dosažení alespoň 70% hodnocení zápočtového testu v prvním termínu anebo alespoň 75% účast na cvičeních a dosažení alespoň 70% hodnocení zápočtového testu v dalších termínech
• zápočtový test: úlohy vybrané z úloh na cvičeních, písemně na učebně, 60 minut, tři termíny ve STAGu (není nutné se přihlašovat) – v průběhu výuky, v zápočtovém týdnu a v prvním týdnu zkouškového období
• možno získat do konce prvního týdne zkouškového období

Výsledky zápočtu ZS 2009–2016, Výsledky zápočtu ZS 2022, Výsledky zápočtu ZS 2023, Výsledky zápočtu ZS 2024

• Outrata J.: Struktura počítačů (slajdy)
• Logické obvody ze slajdů: pro program Logisim
• Computer Hardware Chart 2.0: obrázek hwposter.png odkazovaný ze slajdů

1. Úvod do počítačů: Co je to počítač, kategorie počítačů, historie vývoje počítačů. Architektura počítače (von Neumannova, harvardská) a princip jeho činnosti.
   slajdy
2. Binární logika: Číselné soustavy, Booleova algebra, logické operace a jejich vlastnosti, logické funkce a jejich úpravy, kombinační a sekvenční logické obvody.
   slajdy, záznam přednášky 7. 10. 2020, záznam přednášky 14. 10. 2020
3. Reprezentace dat: Kódování celých čísel a čísel s řádovou čárkou (fixní, plovoucí), kódování textu (ASCII, Unicode), detekční a samoopravné kódy.
   slajdy, záznam přednášky 14. 10. 2020, záznam přednášky 21. 10. 2020, záznam přednášky 4. 11. 2020
4. Součásti počítače: Osobní počítač a jeho součásti (včetně skříně a zdroje napájení). Základní deska, (vnitřní) sběrnice, čipová sada (chipset), BIOS. Mikroprocesor (CPU), instrukce, procesory Intel. (Vnitřní) paměti ROM, RAM a cache.
   slajdy, záznam přednášky 4. 11. 2020, záznam přednášky 11. 11. 2020
5. Vnitřní součásti počítače: Přídavné karty: grafická, zvuková, síťová, multimediální. Rozhraní/sběrnice pro disková zařízení. Pevný disk (HDD), disková pole. Výměnné disky: disketa (floppy, FDD), optické disky, flash disky.
   slajdy, záznam přednášky 18. 11. 2020, záznam přednášky 25. 11. 2020, záznam přednášky 2. 12. 2020
6. Vnější součásti a periferie počítače: Displeje. Klávesnice a myš. Vnější rozhraní/sběrnice.
   záznam přednášky 2. 12. 2020, záznam přednášky 9. 12. 2020

1. Číselné soustavy: Převod zápisu čísla mezi soustavami.
2. Binární logika: Převod logické funkce na základní tvar (normální formu), zjednodušení výrazu logické funkce (Karnaughova metoda), vyjádření logických operací pomocí Shefferovy nebo Piercovy funkce.
3. Reprezentace dat: Kódování celých čísel, čísel s řádovou čárkou (fixní, plovoucí) a textu (Unicode) do binární reprezentace.
4. Zápočtový test: Vybrané úlohy z cvičení.
5. Řešení úloh ze zápočtového testu

• Null L.: Essentials of Computer Organization and Architecture, 5th Edition. Jones & Bartlett Learning, 2018
• Stallings W.: Computer Organization and Architecture, Global Edition, 11th Edition. Pearson, 2021.
• Brookshear J. G.: Informatika. Computer Press, 2013. ISBN 978-80-251-3805-2
• Zelený J., Mannová B.: Historie výpočetní techniky. Scientia, 2006.
• Dembowski K.: Mistrovství v hardware. Computer Press, 2009. ISBN 978-80-251-2310-2
• Hennessy J. L., Patterson D. A.: Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, 4th Edition. Morgan Kaufmann, 2011.
• Brtník B.: Číslicové systémy. Benn, Praha, 2011.
• Malý M.: Hradla, volty, jednočipy: úvod do bastlení. CZ.NIC, 2017.
• Malý M.: Porty, bajty, osmibity: počítače na koleni. CZ.NIC, 2019.
• Messmer H. P., Dembowski K.: Velká kniha hardware. CP Books, 2005. ISBN 80-251-0416-8
• Mueller S.: Osobní počítač: Hardware, Upgrade, Opravy. CP Books, 2003. ISBN 80-7226-796-5
• Kubátová H.: Struktura a architektura počítačů s řešenými příklady. ČVUT, 2013