Digital signal processing. Notes on digital integrated circuit technologies. Elements of present microprocessor architectures (CISC, RISC, DSP). Personal computer architecture. Data acquisition and control software.

Číslicové zpracování signálu. Technologie číslicových integrovaných obvodů. Prvky architektury současných mikroprocesorů CISC, RICS a DSP. Architektura soudobého PC. Software pro sběr dat a řízení experimentu.

Předmět je zakončen ústní zkouškou.

Požadavky u zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

U zkoušky student dostává typicky 2 dílčí otázky a má 30 min. na přípravu (další doplňující otázky v průběhu zkoušky nejsou vyloučeny).

1. L. Ličev, D. Morkes, Procesory - architektura, funkce a použití, Computer Press, 1999.

2. M.Brandejs, Mikroprocesory INTEL 8086-%80486, Grada, 1991.

3. P.Broža, Stavíme si počítač, Computer Press, 2000.

4. Firemní literatura a www stránky INTEL, AMD, Philips Semiconductors, Texas Instruments, Adaptec, Motorola, atd.

5. Studijní materiály MU Brno (J.Pelikán) - http://www.fi.muni.cz/usr/pelikan/Vyuka/Vyuka.html

6. J.Peterka: Základy mp techniky - http://archiv.czech.net/l204/l204m000.htm

7. J.Peterka: Principy počítačů - http://archiv.czech.net/l203/l203m000.htm

1. Digital signal processing.
Laplace and Z-transformation, Tustin (bilinear) transformation. Digital filters - overview and implementation. FIR and IIR filters. Digital signal processor architecture.

2. Digital integrated circuit technology
Bipolar and unipolar IC technologies - comparison of logical series (A)LS TTL, F, CMOS, HC, HCT, AC etc.

IC interconnections and compatibility, buffers and level converters. Noise generation in digital circuits, electromagnetic compatibility, fundamentals of digital system design.

3. Current microprocessor system architecture
Memory addressing, physical and logical addresses, segmentation and paging. Memory management, virtual memory, cache memory. Instruction set, CICS and RISC processors, advanced methods to increase of computational power. Overview of INTEL microprocessors development, competitive products. Memory architecture - SRAM, DRAM, memory modules in PC.

4. Personal computer architecture
Basic elements and their interconnections - processor, operational memory, role of chipsets; internal buses (ISA, PCI, technology PnP, AGP, PCI-X, PCI-Express); graphical adapter; external memory (hard disk and floppy disk, their interface standards - ATA, SATA, SCSI, SAS, FC, RAID); external I/O interfaces (IEEE 1394, Bluetooth, PCMCIA, WiFi, IrDA). Data acquisition and measurement devices.

5. Data acquisition and experiment control software
Programming of measurement and control of experiment in graphical environments - introduction to NI LabView. Introduction to the principle of graphical programming. Use of the LabView system for connection and control of laboratory devices using various buses such as RS-232, GPIB, Ethernet, and USB. Connecting multiple computers, data collection and visualization. Design and construction of a real experimental system. Deployment of NI LabView in a heterogeneous environment on FPGA, Arduino, and Raspberry systems.

1. Číslicové zpracování signálu
Vztah Laplaceovy a Z- transformace, Tustinova (bilineární) transformace. Číslicová filtrace - přehled a použití. Filtry FIR a IIR a jejich použití v MATLAB, IDL. Číslicové signální procesory.

2. Technologie číslicových integrovaných obvodů (IO)
Bipolární a unipolární technologie IO - porovnání logických řad (A)LS TTL, F, CMOS, HC, HCT, AC atd. Propojování IO, slučitelnost logických řad, převodníky úrovní.

3. Šum v elektrických systémech, elektromagnetická kompatibilita (EMC)
Propojování zdrojů signálu a měřících systémů. Elmg. šum v měřících systémech. Faktory ovlivňující EMC, testování EMC. Přenosová linka, odrazy a přeslechy, způsoby zakončení. Principy návrhu a výroby plošných spojů. Zásady návrhu digitálních systémů.

4. Architektura soudobých mikroprocesorových systémů
Adresování paměti, fyzická a logická adresa, segmenty a stránky. Správa paměti, virtuální paměť, vyrovnávací paměť (cache). Instrukční sada, procesory CICS a RISC, metody zvyšování výkonu. Soudobé mikroprocesory INTEL. Architektura pamětí - SRAM, DRAM, paměťové moduly pro PC.

5. Architektura PC
Základní prvky a jejich propojení - procesor, paměť, funkce čipových sad; vnitřní sběrnice (PCI, PCI-E a jejich předchůdci), grafická karta, hromadná paměť (pružný disk, pevný disk, SSD), současné standardy připojení - ATA, SATA, SCSI, SAS, FC, technologie RAID, rozšiřující v-v rozhraní.

6. Software pro sběr dat a řízení experimentu
Programování měření a řízení experimentu v grafických prostředích - seznámení s NI LabView. Představení principu grafického programování. Využití systému LabView pro propojení a řízení laboratorních přístrojů pomocí různých sběrnic jako RS-232, GPIB, Ethernet i USB. Propojení více počítačů, sběr a vizualizace dat. Návrh a sestavení reálného experimentálního systému. Nasazení NI LabView v heterogenním prostředí na systémech s FPGA, Arduino a Raspberry.