Παρουσίαση/Προβολή

Διδάσκοντες

Πετρέλλης Νικόλαος , Αναπλ. Καθηγητής

Γαλετάκης Μανώλης, Ειδικό Τεχνικό Εργαστηριακό Προσωπικό (ΕΤΕΠ)

Περιεχόμενο μαθήματος

Το θεωρητικό μέρος του μαθήματος περιλαμβάνει τις ακόλουθες επιμέρους ενότητες:

• Σύγχρονη ακολουθιακή λογική, βασικά κυκλώματα μνήμης (μανταλωτές και flip-flops)
• Παράλληλοι καταχωρητές και καταχωρητές ολίσθησης
• Σύγχρονοι δυαδικοί μετρητές, μετρητές επαναλαμβανόμενης ακολουθίας αριθμών και μετρητές με δυνατότητα παράλληλης φόρτωσης
• Μετρητές ριπής, μετρητές modulo-n
• Μνήμη τυχαίας προσπέλασης (RAM)
• Μοντέλα μηχανών πεπερασμένων καταστάσεων Moore και Mealy
• Σχεδίαση σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων με μηχανές κατάστασης
• Ελαχιστοποίηση πλήθους καταστάσεων και κωδικοποίηση καταστάσεων σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων
• Ανάλυση σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων
• Ασύγχρονη ακολουθιακή λογική, διαδικασίες ανάλυσης και σχεδίασης
• Κυκλώματα με μανδαλωτές, ελαχιστοποίηση πινάκων κατάστασης και ροής
• Κωδικοποίηση καταστάσεων για αποφυγή κυνηγητών, σπινθήρες

Το εργαστήριο του μαθήματος πραγματοποιείται σε περιβάλλον εξομοίωσης με κατάλληλο λογισμικό και βιβλιοθήκες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Ενδεικτικά περιλαμβάνει ασκήσεις:

• Ενημέρωση και παρουσίαση των διατάξεων και εργαλείων λογισμικού του εργαστηρίου
• Σχεδίαση και υλοποίηση απλών συνδυαστικών και ακολουθιακών κυκλωμάτων για εξοικείωση με το περιβάλλον του εργαστηρίου
• Σχεδίαση και υλοποίηση καταχωρητών
• Σχεδίαση και υλοποίηση σύγχρονων δυαδικών μετρητών
• Σχεδίαση και υλοποίηση ασύγχρονων δυαδικών μετρητών
• Σχεδίαση με μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων και υλοποίηση κυκλώματος ανιχνευτή ακολουθίας  

Μαθησιακοί στόχοι

Ο κύριος στόχος του μαθήματος είναι η εξοικείωση των φοιτητών με την ψηφιακή ακολουθιακή λογική και η κατανόηση των εννοιών και της μεθοδολογίας σχεδιασμού συνδυαστικών και σύγχρονων και ασύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων και συστημάτων, καθώς και η εκμάθηση τεχνικών και μεθόδων ανάλυσης, σχεδιασμού και προσομοίωσης της λειτουργίας ακολουθιακών κυκλωμάτων και η χρήση εξειδικευμένων εργαλείων υλικού και λογισμικού για την ανάλυση και το σχεδιασμό ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων.

Μαθησιακά αποτελέσματα
Ο φοιτητής / τρια με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος θα είναι σε θέση να:

Σε επίπεδο γνώσεων
• γνωρίζει τις αρχές της ψηφιακής ακολουθιακής λογικής και τα σχετικά στοιχεία και κυκλώματα
• κατανοεί τις μεθοδολογίες ανάλυσης, σχεδιασμού και λειτουργίας ακολουθιακών λογικών κυκλωμάτων και συστημάτων που χρησιμοποιούνται συνήθως
• να έχει γνώση των εργαλείων υλικού και λογισμικού που χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό και την προσομοίωση ακολουθιακών λογικών κυκλωμάτων και συστημάτων
• να έχei γνώση του υλικού που απαιτείται για την εφαρμογή βασικών ακολουθιακών κυκλωμάτων και συστημάτων με τυπικά ολοκληρωμένα κυκλώματα (chips).

Σε επίπεδο δεξιοτήτων
• είναι εξοικειωμένος με την ανάλυση και το σχεδιασμό σύγχρονων και ασύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων και συστημάτων
• είναι εκπαιδευμένος στη χρήση μεθόδων και τεχνικών για τη μελέτη της συμπεριφοράς των ακολουθιακών κυκλωμάτων και συστημάτων
• είναι εκπαιδευμένος στη χρήση εργαλείων υλικού και λογισμικού για το σχεδιασμό και την εξομοίωση ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων

Σε επίπεδο ικανοτήτων
• επιλέγει τα κατάλληλα ηλεκτρονικά στοιχεία για το σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός ψηφιακού ακολουθιακού κυκλώματος και συστήματος, λαμβάνοντας υπόψη τις λειτουργικές απαιτήσεις
• επιλύει πρακτικά προβλήματα που εμφανίζονται κατά τη σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων
• χρησιμοποιεί εργαλεία λογισμικού για το σχεδιασμό και την εξομοίωση ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Δια ζώσης εκπαίδευση. Χρησιμοποιούνται:

• Χρήση διαφανειών σε ηλεκτρονική μορφή.
• Εργαστηριακή εκπαίδευση με τη χρήση κατάλληλων διατάξεων και εξειδικευμένου λογισμικού
• Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class.
• Χρήση e-mail για επικοινωνία με φοιτητές

Μέθοδοι αξιολόγησης

• Γραπτή τελική εξέταση (ΓΤΕ) επί του θεωρητικού μέρους του μαθήματος που περιλαμβάνει επίλυση ασκήσεων και προβλημάτων διαβαθμισμένης δυσκολίας. Σε κάθε ερώτημα αναφέρονται οι μονάδες που αξιολογείται.
• Αξιολόγηση των εργαστηριακών ασκήσεων
• Παραδοτέα σε έντυπη ή/και ηλεκτρονική μορφή και προφορική ή/και γραπτή αξιολόγηση (ΕΑΕ) επί του περιεχομένου τους.
• H παρακολούθηση των εργαστηριακών ασκήσεων είναι υποχρεωτική.
• Ο τελικός βαθμός του μαθήματος υπολογίζεται ως 0,7xΓΤΕ + 0,3xΕΑΕ.

Προτεινόμενη βιβλιογραφία

• Morris Mano, M. D. Ciletti, Ψηφιακή Σχεδίαση, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 2018.
• Morris Mano, C. R. Kime, T. Martin, Σχεδίαση λογικών κυκλωμάτων και υπολογιστών, Εκδόσεις Τζιόλα, 2017.
• Μ. Ρουμελιώτης, Στ. Σουραβλάς, Ψηφιακή σχεδίαση: Αρχές & εφαρμογές, Εκδόσεις Τζιόλα, 2013.
• Παπαοδυσσεύς, Μ. Έξαρχος, Δ. Αραμπατζής, Φ. Γιαννόπουλος, Λογική σχεδίαση ψηφιακών συστημάτων, Εκδόσεις Τζιόλα, 2018.
• P. Nelson, Η. Troy Nagle, J. David Irwin, B. D. Carrol, Ανάλυση και σχεδίαση κυκλωμάτων ψηφιακής λογικής, Εκδόσεις Επίκεντρο, 2007.
• F. Wakerly, Ψηφιακή σχεδίαση: Αρχές & πρακτικές, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2005.
• Brown, Z. Vranesic, Σχεδίαση ψηφιακών συστημάτων με τη γλώσσα VHDL, Εκδόσεις Τζιόλα, 2014.