Παρουσίαση/Προβολή

Διδάσκοντες

Νικόλαος Βώρος, Καθηγητής

Περιεχόμενο μαθήματος

Σχεδίαση προγράμματος και μοτίβα σχεδίασης.  Μοντέλα προγραμμάτων, όπως γραφήματα ροής δεδομένων και γραφήματα ροής ελέγχου. Εισαγωγή στις μεθόδους μεταγλώττισης.  Βελτιστοποίηση προγραμμάτων ως προς την ταχύτητα, το μέγεθος και την κατανάλωση ισχύος.  Πως δοκιμάζουμε τα προγράμματα για την επαλήθευση της ορθότητάς τους.  Η αφαίρεση της διεργασίας. Θεματική εναλλαγή μεταξύ προγραμμάτων.  Λειτουργικά συστήματα πραγματικού χρόνου.  Διαδιεργασιακή επικοινωνία.  Ανάλυση απόδοσης και κατανάλωση ισχύος. Eπιταχυντές υλικού. Αρχιτεκτονικά πρότυπα. Σχεδίαση αρχιτεκτονικής: χρονοπρογραμματισμός και κατανομή. Δικτυωμένα ενσωματωμένα συστήματα.  Γενικές αρχιτεκτονικές δικτύων και τα επίπεδα δικτύου OSI.  Διάφορα δίκτυα: I2C, CAN, Ethernet, Myrinet.  Τεχνικές σχεδίασης κατανεμημένων ενσωματωμένων συστημάτων. Ενσωματωμένα συστήματα με δυνατότητα σύνδεσης στο διαδίκτυο. Διασφάλιση ποιότητας. Παραδείγματα σχεδίασης.

Ομάδα στόχος

Φοιτητές που έχουν επιλέξει τον Κύκλο Σπουδών 3: Ηλεκτρονικής, Υπολογιστών και Συστημάτων, του προπτυχιακου προγράμματος σπουδών του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών.

Προαπαιτούμενα

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Προτείνεται ωστόσο οι φητητές/φοιτήτριες να έχουν παρακολουθήσει το μάθημα Ενσωματωμένα Συστήματα Ι.

Μαθησιακοί στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα μπορούν:

Σε επίπεδο Γνώσεων:

1. Να κατανοήσουν τις σύγχρονες τεχνικές σχεδίασης ενσωματωμένων συστημάτων καθώς και τους τρόπους επικύρωσης και δοκιμής των τελικών συστημάτων
2. Να αξιολογήσουν και να επιλέξουν τις κατάλληλες βελτιστοποιήσεις που απαιτούνται για την αποδοτική υλοποίηση ενός ενσωματωμένου συστήματος
3. Να κατανοήσουν τους τρόπους μεταγλώττισης του ενσωματωμένου λογισμικού
4. Να κατανοήσουν τις αρχές του σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων για ενσωματωμένα συστήματα
5. Να κατανοήσουν το ρόλο των επιταχυντών ως μέρος των ενσωματωμένων συστημάτων
6. Να κατανοήσουν το ρόλο των δικτυακών ενσωματωμένων συστημάτων ως μέρος ενός συνόλου διασυνδεδεμένων συσκευών (ΙοΤ, CPS)

Σε επίπεδο Δεξιοτήτων:

1. Εξοικείωση με περιβάλλοντα ανάπτυξης ενσωματωμένων συστημάτων
2. Εκπαίδευση στον προγραμματισμό ενσωματωμένων συστημάτων με χρήση σύγχρονων πλατφορμών ανάπτυξης
3. Εκπαίδευση στη χρήση εξειδικευμένου λογισμικού για το σχεδιασμό ενσωματωμένων συστημάτων

Σε επίπεδο Ικανοτήτων:

1. Να εφαρμόζουν τις κατάλληλες τεχνικές σχεδίασης κατά το σχεδιασμό ενός ενσωματωμένου συστήματος
2. Να επιλέγουν τα κατάλληλες βελτιστοποιήσεις κατά το σχεδιασμό ενός ενσωματωμένου συστήματος
3. Να χρησιμοποιούν αποδοτικά του μεταγλωττιστές και τα σχετικά εργαλεία για την ανάπτυξη ενσωματωμένου λογισμικού
4. Να σχεδιάζουν επιταχυντές για τη βελτίωση της απόδοσης του τελικού συστήματος
5. Να επιλύσουν πρακτικά προβλήματα που ανακύπτουν κατά το σχεδιασμό ενσωματωμένων συστημάτων και σχεδιασμό συστημάτων που αποτελούνται από IoT/CPS.

Γενικές Ικανότητες:

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Εργασία σε διεθνές περιβάλλον
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
• Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Τρόπος Παράδοσης

Το μάθημα διδάσκεται με δια ζώσης διαλέξεις.

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφοφικής & Επικοινωνιών

Στα πλαίσια του μαθήματος γίνεται χρήση Τεχνολογιών Πληροφοφικής & Επικοικοινωνιών και παρέχονται:

• Διαφάνειες για τη διδασκαλία του θεωρητικού μέρους, οι οποίες έχουν αναρτηθεί από την αρχή του εξαμήνου στο eClass.
• Επιλύσεις των ασκήσεων (δίνονται στους φοιτητές μετά την διεξαγωγή κάθε άσκησης).
• Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω της πλατφόρμας eClass (για γνωστοποίηση του κανονισμού λειτουργίας μαθήματος, για διανομή διαφανειών, συμπληρωματικού υλικού, ανακοινώσεων, συνδέσμων και βιβλιογραφίας).
• Εξειδικευμένο λογισμικό και υλικό σχετικό με το μάθημα.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Η διδασκαλία του μαθήματος, οργανώνεται ως εξής:

• Διαλέξιες. Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου: 39
• Ασκήσεις Πράξης – Φροντιστήριο, που εστιάζουν στην επίλυση παραδειγμάτων και ασκήσεων. Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου: 13
• Αυτοτελής μελέτη διαλέξεων και βιβλιογραφίας. Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου: 53
• Εκπόνηση εργασιών (project). Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου: 20
• Συνολικός Φόρτος Εργασίας Μαθήματος: 125 ώρες (5 ECTS)

Μέθοδοι αξιολόγησης

Α. Αξιολόγηση Θεωρητικού Μέρους

Γραπτή τελική εξέταση που περιλαμβάνει:

1. Επίλυση ασκήσεων
2. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής
3. Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας

Β. Αξιολόγηση Ασκήσεων/Εργασιών

Γραπτές εξετάσεις που λαμβάνουν χώρα καθ’ όλη τη διάρκεια του ακαδημαϊκού εξαμήνου και περιλαμβάνουν:

1. Επίλυση ασκήσεων
2. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

Παρατηρήσεις

• Τελικός βαθμός προκύπτει από την στάθμιση των βαθμών θεωρίας και των εργασιών με συντελεστές που καθορίζονται στην αρχή του εξαμήνου και ανακοινώνονται στους φοιτητές μέσω του eClass.
• Η αξιολόγηση γίνεται στην ελληνική γλώσσα.
• Η διαδικασία αξιολόγησης και τα κριτήρια αξιολόγησης είναι δημοσιευμένα στην ιστοσελίδα του μαθήματος στο eClass.

Βιβλιογραφία

Προτεινόμενη βιβλιογραφία (Suggested bibliography):

1. Wayne Wolf, «High Performance Embedded Computing”, 2nd edition, Morgan Kaufman, 2014
2. Κωνσταντίνος Καλοβρέκτης, «Βασικές Δομές Ενσωματωμένων Συστημάτων», Εκδόσεις Βαρβαρήγου, 2012
3. Peter Marwedel, «Embedded System Design», Springer, 2011
4. Wayne Wolf, «Οι Υπολογιστές ως Συστατικά Στοιχεία», Εκδόσεις Ελληνικών Τεχνολογιών, 2008

Συναφή επιστημονικά περιοδικά (Related academic journals):

• ACM Transactions on Embedded Computing Systems
• ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems