Elmélet: 50 %

Gyakorlat: 50 %

A tantárgy tantervi helye: 1. félév

Munkarend: Nappali

Előtanulmányi feltételek: nincs

Értékelés: gyakorlati jegy

Tantárgy besorolása:

Oktatás nyelve: Magyar

Tantárgyfelelős: Dr. Drenyovszki Rajmund

Felelős tanszék: Informatika Tanszék

Tantárgy oktatója(i): Dr. Pintér István

Ellenőrzésért felel: Irházi Zoltán

Tárgy oktatásának célja:
Az oktatás célja, hogy megismertesse a számítógépek és perifériák, a fontosabb interfészek működését, különös tekintettel a gépi utasítás-végrehajtásra és a gépi adattípusokra.

Elsajátítandó ismeretanyag előadás:

Számrendszerek, átváltások (2,8,10,16; egész rész és törtrész). Előjel nélküli egész számok ábrázolása (2,16). Számtartomány 8, 16, 32, 64 és N bit esetén. MSB, LSB. Előjeles egész számok ábrázolása kettes komplemens kódban (2, 16). Számtartomány 8, 16, 32, 64 és N bit esetén. Előjel-kiterjesztés, a szám (-1)-szeresének meghatározása, ezzel kapcsolatos utasítások. Lebegőpontos számábrázolás (IEEE-754). A normalizált alak. Az előjeles („természetes”) kitevő bináris ábrázolása. Implicit és explicit bites ábrázolás. A szám szerkezete 32 bites esetben. A lebegőpontos regiszter/verem szervezése, működése, RPN formula. Hasznos lebegőpontos konstansok. BCD számábrázolás (pakolt, pakolatlan, tetrád, pszeudo-tetrád, félbyte-os átvitel). BCD aritmetika támogatása ISA szinten. Kettes komplemens kódú összeadó/kivonó több bites operandusok esetén. Átvitelbit, előjelbit, túlcsordulásbit, zérus jelző, kölcsönbit. Fixpontos aritmetikai utasítások.A Neumann-gép fő részei, feladatuk. Program-terület, adatterület. Veremterület kérdése. B/K kezelés. Önmódosító kód fogalma. A Harvard-gép. Gépi utasítás-végrehajtás menete a Neumann-gépen. ILP és a pipeline, hazardok (WAW, WAR, RAW, RAR) és kezelésük. Feltétel nélküli elágazás, feltételes elágazások összehasonlító utasítás után, feltételes elágazások állapotbitek szerint, feltételes és feltétel nélküli eljáráshívás és visszatérés, a verem szerepe. Statikus és dinamikus elágazás-előrejelzés, megvalósítás véges állapotú géppel. Vektoros megszakítási rendszer és működése. Maszkolható és nem maszkolható megszakítás, szoftvermegszakítás, megszakítással kapcsolatos utasítások. Megszakítás és kivétel. A gépi utasítások szerkezete (négycímes, háromcímes, kétcímes, 1,5 címes, egycímes, nullacímes). RISC és CISC. Négycímes gép és a mikroprogramozott vezérlő.A logikai függvény fogalma. N változós logikai függvények száma. Funkcionálisan teljes rendszer. A Boole-algebra. Logikai függvények algebrai egyszerűsítése. Igazságtáblázattal adott logikai függvény algebrai alakjának felírása, megvalósítás. Logikai utasítások. SRAM és DRAM szervezés és címzés. Paritásbittel védett főtár. Hibajavító kóddal védett főtár (SECDED ECC). A sínkialakítás lehetőségei, összehasonlítás (TP, OC, TS). Adatátvitel szinkron és aszinkron sín esetén, példák. Sín-arbitráció fogalma (decentralizált, centralizált, prioritások). Az 1 bites ALU fő részei (dekódoló, logikai műveletvégző, össszeadó, bemenetek, kimenetek) és elvi kapcsolási rajza.Memória-hierarchia (kapacitás, elérési idő). A gyorsítótár működésének elvei, az átlagos elérési idő számítása, gyorsítór szervezési módszerek, működés írás/olvasás esetén. Digitális összehasonlító elvi kapcsolási rajz példa, alkalmazás gyorsítótárban. Adattárolás mozgó mágneses közegen (írás, olvasás, szervezés, alkalmazás). A megbízhatóság növelése (RAID). HDD és SSD. A számítási teljesítmény növelésének lehetőségei és korlátai. MIPS és FLOPS. A villamos teljesítményfelvétel csökkentésének lehetőségei és korlátai. Magas szintű nyelven írt programtól a gépi utasítás HW megvalósításáig példákkal (szintek, nyelvek, virtuális gépek, értelmező, fordító).

Elsajátítandó ismeretanyag laboratórium:

Alapismeretek. IA32 gépi utasítás-végrehajtás vizsgálata Visual Studio-valAdatmozgatás, Fixpontos aritmetika, Logikai műveletek, léptetés, forgatás.Feltétel nélküli elágazás. Feltételes elágazások(flagek szerint, a CMP utasítást követően, a TEST utasítást követően)Ciklus-szervezés. Veremkezelés, eljáráshívás és visszatérés.Lebegőpontos utasítások. Egyéb utasítások, táblázattal adott függvény, állapotbitek írása/olvasása.Feladatok és megoldások.

Elsajátítandó szakmai kompetenciák (tudás, képesség, attitűd, autonómia és felelősség, további szakmai kompetenciák):
Tudása:

-

Képességei:

Tisztában van az informatikai szolgáltatások típusaival és azok szerepével. Képes az informatikus szakma fogalmainak és szaknyelvének használatára. Képes együttműködni a felhasználókkal és a szakember-kollégákkal. Minden területen törekszik a hatékony és minőségi munkavégzésre. Felelősséget vállal az általa menedzselt eszközök megfelelő állapotáért, valamint az önállóan és csapatban végzett munkájáért. Az informatikai fejlesztésekben irányítás alatt tevékenykedik.

Attitűdje:

-

Autonómia és felelősség:

-

További szakmai kompetenciák:

A számonkérés és értékelés rendszere:
Félévközi tanulmányi követelmények:
Pontszerző dolgozatok, tanulmány a tantárgy anyagából. A gyakorlati jegy megállapításának feltételei: a pontszerő dolgozatokra és a tanulmányra adott pontszámok összege alapján a TVSz szerint
Vizsgakövetelmények:

-

Tanulmányi segédanyagok, laborháttér:

e-előadásvázlatok, számítógép-terem, MS VS fejlesztői környezet

Kötelező irodalom:

A. S. T. Tanenbaum: Számítógép-architektúrák. Panem Könyvkiadó, 2006. ISBN -13: 978-9-635454-57-0 Koszna Ferenc: Assembly nyelvű programozás Visual Studio alatt. Jegyzet. Kecskemét, 2021. ISBN 978-615-5817-67-0

Ajánlott irodalom:

A. S. T. Tanenbaum: Structured Computer Organization (6th Edition), Prentice Hall, 2013. ISBN-13: 978-0-13-291652-3