Principy počítačů - NSWI120

• Anglický název: Principles of Computers
• Zajišťuje: Katedra distribuovaných a spolehlivých systémů (32-KDSS)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2019
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0 [hodiny/týden]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• Virtuální mobilita / počet míst: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://d3s.mff.cuni.cz/teaching/nswi120
• Garant: Mgr. Pavel Ježek, Ph.D.
• Třída: Informatika Bc.
• Kategorizace předmětu: Informatika > Softwarové inženýrství
• Je korekvizitou pro: NSWI170
• Je neslučitelnost pro: NSWI169, NSWI178
• Je prerekvizitou pro: NPRG017, NSWI143, NSWI092
• Je záměnnost pro: NSWI087, NSWI097

Anotace

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy fungování počítačů. Předmět neočekává žádné vstupní znalostí o fungování počítače, a je koncipován tak, aby studenti nahlédli pod běžnou uživatelskou představu o počítači, a v širších souvislostech získali elementární programátorský pohled na reprezentaci dat v počítači, způsoby jejich zpracování počítačem, a na vazbu mezi programem a hardware.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)

The goal of the course is to introduce basic principles of computer architecture to first year students. The course assumes no prior knowledge of computer organization and operation, and is structured in a way that students can see through the typical user view of computer behavior. Students attending the course will understand the operation of a computer from a programmer’s perspective, learn how data are represented and stored in computers, understand how data is processed in computer systems, and discover the logical connections between programs and hardware.

Literatura

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)

Patterson, D. A., Henessy, J. L. Computer Organization and Design: The Hardware/Software

Interface. 5th edition, Morgan Kaufmann, 2013. ISBN 978-0124077263

Sylabus

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)

Architektura počítače

• stored program computer: von Neumann a Harvard architektury

• procesor + operační paměť + vstup/výstup

• řadiče zařízení

• technologie pro ukládání dat

Reprezentace a manipulace s číselnými daty

• dvojková a šestnáctková soustava

• reprezentace celých čísel (bezznaménková a znaménková)

• reprezentace reálných čísel s pevnou a pohyblivou desetinnou čárkou

• aritmetika v počítači

• bitové operace

Reprezentace dat

• strukturovaná data a datové formáty

• reprezentace textu a kódování znaků (včetně Unicode)

• přehled reprezentace obrazových dat (pixel, bitmapa, bitová hloubka, vektorová data)

• přehled reprezentace zvukových dat (vzorek, vzorkovací frekvence)

Paměť

• bity, byty

• adresa a adresový prostor

• ukládání dat v paměti: struktury, endianita dat, koncept zarovnání dat

Soubory

• soubor jako posloupnost bytů (textové vs. binární soubory)

a analogie s adresovým prostorem

• základní operace se soubory

• adresáře a hierarchická struktura souborů

Operační systém

• základní představa o OS jako abstrakční vrstvě mezi HW a aplikacemi

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (27.05.2019)

Computer architecture

• Stored program computer: von Neumann and Harvard architectures

• Processor + main memory + input/output

• Device controllers

• Data storage technologies

Representations of numerical data

• Binary and hexadecimal systems

• Integer numbers (unsigned and signed)

• Real numbers (fixed point and floating point)

• Arithmetic in computers

• Bitwise operations

Non-numerical data representation

• Structured data and data formats

• Text representation and character encodings (including Unicode)

• Overview of image data representations (pixel, bitmap, bit depth, vector graphics)

• Overview of sound data representations (sample, sample rate)

Memory

• Bits, bytes

• Address and address space

• Storing data in memory: structures, endianness, overview of data alignment

Files and storage

• File as a byte sequence (text vs. binary files), and address space analogy

• Basic file operations

• Directories and hierarchical file structure

Operating system

• Basic overview of OS responsibilities as an abstraction layer

between hardware and applications