Předmět je základní jednotka výuky, jejímž prostřednictvím si student osvojí ucelenou část souboru znalostí a dovedností, potřebnou pro zvládnutí studijního oboru/specializace. Za věcný obsah předmětu zodpovídá garant předmětu. Časovou náročnost předmětu zhruba vyjadřuje atribut předmětu rozsah kontaktní výuky. Například rozsah = 2+2  značí, že předmět bude mít týdně dvě hodiny přednášek a dvě hodiny cvičení týdně. Na závěr semestru musí vyučující provést vyhodnocení, nakolik si ten který student osvojil poznatky a dovednosti, kterých měl během výuky nabýt. Jakým způsobem toto hodnocení vyučující provedou určuje atribut způsob zakončení. U předmětu lze definovat, že předmět je zakončen pouze zápočtem(Z), klasifikovaným zápočtem(KZ), pouze zkouškou(ZK), nebo zápočtem a zkouškou(Z,ZK). Náročnost úspěšného absolvování předmětu je vyjádřena ECTS kreditními body. Výuka předmětu probíhá během semestru. Opakovaně se předmět vyučuje vždy v zimním(Z), nebo v letním(L) semestru každého akademického roku. Výjimečně může předmět být nabízen studentům v obou semestrech(Z,L). Za organizační zajištění výuky zodpovídá přiřazená katedra, která zejména vytvoří časový rozvrh předmětu a zajistí pro předmět vyučující. Někteří přednáší a zkouší, jiní vedou cvičení a udělují zápočty.
Obsahová náplň a další organizační informace, týkající se předmětu je popsána pomocí různých popisných textů(anotace, týdenní osnova, literatura, apod.)
$DODATEK_POPIS

Anotace:
Studenti se seznámí se základní architekturou a jednotkami číslicového počítače, porozumějí jejich struktuře, funkci, způsobu realizace (aritmeticko-logická jednotka, řadič, paměť, vstupy, výstupy, způsoby uložení dat a jejich přenosu mezi jednotkami). Logický návrh na úrovni hradel a realizace programem řízeného jednoduchého procesoru je prakticky realizováno v laboratoři s využitím programovatelných obvodů FPGA, jednočipového mikropočítače a moderních návrhových prostředků.

Osnovy přednášek:

1.		Úvod, základní architektura počítače, programovatelné obvody.
2.		Logické obvody, formy jejich popisu, kombinační obvody a jejich realizace na úrovni hradel.
3.		Sekvenční obvody a jejich realizace. Synchronní návrh, příklady praktické realizace pomocí hradel a klopných obvodů. Rozdíl mezi Mealyho a Moore automatem.
4.		Typické kombinační a sekvenční obvody v číslicových počítačích a jejich realizace (kodéry, sčítačky, čítače, registry).
5.		Data, jejich zobrazení a zpracování.
6.		Aritmetické operace s čísly se znaménkem. Pevná a pohyblivá řádová čárka.
7.		Základní principy realizace aritmetických operací.
8.		Instrukce a strojový kód. Architektura souboru instrukcí. Instrukční cyklus.
9.		Jazyk symbolických instrukcí. Podprogramy, přerušení.
10.		Paměti: struktura paměťového obvodu, statická a dynamická paměť. Lineární kódy.
11.		Paměťový systém počítače. Paměťová hierarchie, skrytá paměť (cache).
12.		Sběrnice, vstupy a výstupy.
13.		Řadič: číslicový návrh v praxi.

Osnovy cvičení:

1.		Sčítačka, hradla, realizace v přípravku.
2.		Booleova algebra, minimalizace, hradla.
3.		Kombinační obvody, převodníky.
4.		Minimalizace, realizace pomocí hradel, logické funkce.
5.		Sekvenční obvody, čítač, detekce správné posloupnosti.
6.		Sekvenční návrh, graf přechodů, tabulka, realizace D klop. obvodem a hradly.
7.		Architektura AVR procesoru, první vzorový program.
8.		Aritmetika, sčítání, záporná čísla, přetečení, doplňkový kód.
9.		Program - posuvy, ASCII.
10.		Test, zadání dom. úkolu, asembler.
11.		Práce na dom. úkolu - zobrazeni na displeji
12.		Programy na aritmetiku, posuvy a zobrazeni na periferie.
13.		Předvedení výsledků. Zápočet.

Literatura:

1.		Patterson D. A., Hennessy J. L. : Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface (5th Edition). Morgan Kaufmann, 2014. ISBN 978-0128012857.
2.		Wakerly J. F. : Digital Design: Principles and Practices (5th Edition). Pearson, 2018. ISBN 978-0134460093.
3.		Mano M.M., Ciletti M.D. : Digital Design: With an Introduction to the Verilog HDL, VHDL, and SystemVerilog (6th Edition). Pearson, 2017. ISBN 978-0134549897.
4.		Kubátová H. : Struktura a architektura počítačů s řešenými příklady. ČVUT Praha, 2016. ISBN 978-80-01-06410-8.

Požadavky:
Základní znalost fyzikálních principů zvláště číslicových obvodů (spínací režim transitorů, způsob realizace registrů, princip uložení informace do paměťového prvku), základy diskrétní matematiky (číselné soustavy, Boolova algebra).

Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/BI-SAP/

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr BI-SPOL.21 Nespecifikovaný/á obor/specializace studia - Unspecified Branch/Specialisation of Study PP 2 BI-PI.21 Počítačové inženýrství 2021 PP 2 BI-PG.21 Počítačová grafika 2021 PP 2 BI-MI.21 Manažerská informatika 2021 PP 2 BI-IB.21 Informační bezpečnost 2021 PP 2 BI-PS.21 Počítačové sítě a Internet 2021 PP 2 BI-PV.21 Počítačové systémy a virtualizace 2021 PP 2 BI-SI.21 Softwarové inženýrství 2021 PP 2 BI-TI.21 Teoretická informatika 2021 PP 2 BI-UI.21 Umělá inteligence 2021 PP 2 BI-WI.21 Webové inženýrství 2021 PP 2