Ενσωματωμένα Συστήματα
Γενικά
Κωδικός: ΕΠ52
Γλώσσα: Ελληνική
Τρόπος διδασκαλίας: Πρόσωπο με πρόσωπο στο αμφιθέατρο και στο εργαστήριο με την χρήση εξειδικευμένου λογισμικού
Προαπαιτούμενα:
Λογική Σχεδίαση
Αρχιτεκτονική Υπολογιστών
Φόρτος εργασίας
- Διαλέξεις: 39.0 ώρες
- Εργαστήριο: 0.0 ώρες
- Μελέτη: 36.0 ώρες
- Εργασία: 40.0 ώρες
Περιεχόμενο Μαθήματος
• Εισαγωγή στα Ενσωματωμένα Συστήματα. Σχεδιαστικές προκλήσεις και βελτιστοποίηση. Ενσωματωμένα συστήματα πραγματικού χρόνου (hard/soft real-time systems). Εισαγωγή στις τεχνολογίες επεξεργαστικών στοιχείων και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
• Επεξεργαστές γενικού σκοπού και επεξεργαστές ειδικού σκοπού. Συνδυαστική και ακολουθιακή λογική σχεδίαση. Σχεδιασμός επεξεργαστή ειδικού σκοπού σε υλικό.
• Επικοινωνία με τον (αναλογικό) κόσμο. Στοιχεία επικοινωνιών. Διάδρομοι. Παράλληλη, σειριακή και ασύρματη επικοινωνία. Πρωτόκολλα Επικοινωνίας
• Επαναπρογραμματιζόμενο υλικό (FPGA). Γλώσσες περιγραφής υλικού (HDL): Verilog και VHDL. Μεθοδολογίες συσχεδίασης Υλικού/Λογισμικού. Επαλήθευση σχεδίασης και επαναχρησιμοποίηση.
• Υλοποίηση σε FPGA με τη βοήθεια γλωσσών περιγραφής υλικού βασικών ενσωματωμένων συστημάτων χωρίς επεξεργαστή.
• Πιο απλά συστήματα. Η περίπτωση των Arduino και Raspberry Pi
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Το μάθημα στοχεύει στην εξοικείωση των φοιτητών/τριών με τις βασικές έννοιες, τεχνικές και εργαλεία που σχετίζονται με τα ενσωματωμένα συστήματα. Τα ενσωματωμένα συστήματα αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία των υπολογιστικών συστημάτων που παράγονται σήμερα, καθώς πρόκειται για συστήματα ειδικού σκοπού με χαρακτηριστικά όπως μικρό μέγεθος, χαμηλή κατανάλωση ισχύος, χαμηλό κόστος και υψηλή απόδοση για εξειδικευμένες εφαρμογές.
Το μάθημα παρέχει τόσο θεωρητική κατανόηση της αρχιτεκτονικής και σχεδίασης ενσωματωμένων συστημάτων, όσο και πρακτικές δεξιότητες προγραμματισμού τους. Παρουσιάζονται διάφορες ευρέως χρησιμοποιούμενες αρχιτεκτονικές, καθώς και παραδείγματα εφαρμογών στις οποίες η χρήση ενσωματωμένων συστημάτων είναι κρίσιμη. Επιπλέον, εξετάζονται επαναπρογραμματιζόμενες αρχιτεκτονικές και σχετικές γλώσσες περιγραφής υλικού (Verilog και VHDL), οι οποίες παρουσιάζουν σημαντικό ερευνητικό και επιχειρηματικό ενδιαφέρον.
Με την επιτυχή παρακολούθηση του μαθήματος, οι φοιτητές/τριες θα είναι σε θέση να:
α. Κατανοούν τα βασικά χαρακτηριστικά, την αρχιτεκτονική και τις ιδιαιτερότητες των ενσωματωμένων συστημάτων σε σχέση με τα συστήματα γενικού σκοπού.
β. Περιγράφουν τις βασικές αρχές σχεδίασης και λειτουργίας ενσωματωμένων συστημάτων.
γ. Αναλύουν διαφορετικές αρχιτεκτονικές ενσωματωμένων συστημάτων και να αξιολογούν τη χρήση τους σε συγκεκριμένες εφαρμογές.
δ. Προγραμματίζουν ενσωματωμένα συστήματα αξιοποιώντας κατάλληλες τεχνικές και εργαλεία ανάπτυξης λογισμικού.
ε. Αντιλαμβάνονται τη σημασία επαναπρογραμματιζόμενων αρχιτεκτονικών και χρησιμοποιούν βασικές γλώσσες περιγραφής υλικού για την υλοποίηση τέτοιων συστημάτων.
Δεξιότητες
Αυτόνομη Εργασία
Ομαδική Εργασία
Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης