Õpeaine eesmärgiks on anda teadmisi arvuti riistvara funktsioneerimise põhialustest. Käsitletakse põhiprintsiipe mis on ühised kõigile arvutitele ja protsessoritele sõltumatta nende valmistajast. Püütakse anda tunnetus riistvara ja programmi piirist arvutis.

Kursus koosneb 48-st loengu tunnist ja kolmest laboratoorsest tööst mis teostatakse 16 labori tunni jooksul.

Kästletava materjal jaguneb teemade järgi peatükkideks :

Sissejuhatus. Teemat käsitletakse 2 loengu tunnil.
    Määratletakse antud aine koht arvutustehnikas.
    Tutvustatakse laboratooriumis kasutatavaid vahendeid.

Digital-loogika. Teemat käsitletakse 18 loengu tunni jooksul
   Arvuti riistvara realiseerimisel kasutatavad loogikaelemendid (Gates).  Boole funktsioonide realiseerimine kombinatsioonskeemidena. Antud teemal baseerub
   esimene laboratoorne töö – segmentindikaatori juhtimine. Loengus esitatakse ka vastav näide.
   Vaadeldakse enamkasutatavaid kombinatsioonskeeme ( Combinational Circuits) nagu summaatorid, dekooderid, koodimuundurid, võrdlusskeemid
    (komparaator), multipleksorid ja järjestikskeeme (Sequential Circuits) nagu trigerid, loendurid ja registrid.
   Antud materjalil baseerub teine laboratoorne töö – suvalise mooduliga loendur.
   Aritmetika - loogika seade (ALU) .Antud materjalil baseerub kolmas laboratoorne
    töö – ALU koostamine antud operatsioonide teaostamiseks.

Mälud( Memory). Teemat käsitletakse 4 loengu tunni jooksul.
    Püsi-, muut-, staatilised-, dünaamilised-, suvapöördus- ja jadapöördusmälud ning nende realiseerimist erinevatel infokandjatel (pooljuht, magnet, optilised jne).
     Loengus vaadeldakse ka erinevaid mälu organiseerimise võimalusi riistvara seisukohalt (LIFO, FIFO, assotsiatiivne, mitme pordiga).

Protsessor (Central Processing Unit) Teemat käsitletakse 6 loengu tunni jooksul.
    Käsu täitmine arvuti protsessoris.
    Programm – käsk - mikroprogramm –mikrokäsk. Nende omavaheline seos koos näitega korrutamise realiseerimisest protsessoris.
    Protsessori üldstruktuur.
    Operatsioonautomaat ( Data Path) ja juhtautomaat (Control Unit). Mõlema protsessori osa juures näidatakse nende realiseerimise teid varem vaadeldud
    elementbaasil. Sisse tuuakse mõisted : Mealy ja Moore mudel juhtautomaadi juures ning aritmeetika-loogika seade ( Aritmetic Logic Unit) ja registermälu
    operatsioonautomaadi käsitlemisel. Juhtautomaadi juures näidatakse tema kasutamise võimalusi ka väljaspool protsessorit.
.
    CISC ja RISC arhitektuurid. Protsessori töö kiirendamise põhimõtted : konveierid (Pipeline), hargnemiste ennustamine (Branch Prediction)  ja vahemälu (Cache).
    Peatüki raames vaadeldakse ka käsusüsteemi ja adresseerimise viise.

Mikroarvuti . Teemat käsitletakse 8 loengu tunni jooksul.
    Mikrosrvuti. koosseisu kuuluvad seadmed : protsessor, sisend-väljund seadmed (monitorid, printerid, jne.) ja erinevad mäluseadmed. Esitatakse ka eri seadmete
    üldised tööpõhimõtted.
    Siinid ( Bus ) mikroarvutis ja nende osa andmevahetuses. Vaadeldakse kuidas riistvaras toimub protsessori pöördumine mälu ja sisend-väljud seadmete ( I/O
    Device) poole.
    Andmevahetuse organiseerimise üldised põhimõtted. Vaadeldakse prioriteetide probleemi, katkestusi ning nende lahendamist nii riistvaras kui ka programmselt
   ja otsepöördusreziim ( Direct Memory Acsess).
    Programmi ning riistvara vahelise piiri selgitamiseks tehakse näide lihtsa hüpoteetilise protsessori ja klaviatuuri ühendamisest ning nende omavahelise
    andmevahetuse organiseerimisest. Tehakse riistvara ja koostatakse andmevahetust juhtiv programm assembleri-masinkoodi tasandil.

  Sisend-väljund seadmed.  Teemat käsitletakse 8 loengu tunni jooksu. Vaadeldakse arvuti põhiliste sisend-väljund seadmete: hiir, klaviatuur, kuvar, printerid, analoog-digitaal, digitaal-analoog muundur,     skanner ja puudutus tundlik ekraan jne.  töö põhimõtteid. Samuti vaadeldakse nende sidumist arvutiga. Näiteks video malu ja video kaart, ning kalviatuuri skaneerimine.

Spetsiaalsete loogikaseadmete realiseerimine. Teemat käsitletakse 2 loengu tunnil.
    Vaadeldakse spetsiaalsete seadmete realiseerimise võimalusi universaalprotsessoril, mikrokontrolleril, spetsiaalsel mikroskeemil (ASIC) või erinevatel
    programmeeritavatel loogikamaatriksitel.

Eeldusainet ei ole näidatud, kuid eeldatakse diskreetse matemaatika põhimõistete tundmist ning funktsioonide lihtsustamise lihtsamate meetodite valdamist. Vajadusel selgitatakse neid küsimusi ka loengutes.

Eksami eelduseks on kolme laboratoorse töö sooritamine. Kirjalikul eksamil tuleb tunni jooksul vastata kolmele küsimusele. Loogikaskeemide joonistamine ei ole kohustuslik kuid oluline on seoste ja funktsiomneerimise põhimõtete mõistmine.

Kirjandus:

• The Principles of Computer Hardware, Alan Clements, OXFORD  University Press.
• Structured Computer Organization, Andrew S. Tannenbaum, Prentice Hall
• Computer Design and Architecture,  Sajjan G. Shiva, Marcel Dekker Inc.
• Introduction to Logic Design, Sajjan G. Shiva, Marcel Dekker Inc.
• Digital Design. Principles and Practice   John F. Wakerly, Precentice Hall
• Understanding Personal Computer Hardware, Steven Roman, Springer
• Principles of Digital Design, Daniel D. Gajski

•  LOGIC DESIGN
•  COMPUTERS
•  COMPUTER HARDWARE
•  COMPUTER ORGANIZATION
•  COMPUTER DESIGN
•  DIGITAL DESIGN
•  MICROPROCESSOR
•  MICROCOMPUTER

Informatsiooni aine kohta saab ka internetist aadressilhttp://www.pld.ttu.ee/~teet/ .