Στα πλαίσια του συγκεκριμένου μεταπτυχιακού μαθήματος οι φοιτητές θα διδαχθούν τις βασικές αρχές σχεδιασμού Ενσωματωμένων Συστημάτων. Οι βασικοί άξονες του μαθήματος Σχεδιασμός Ενσωματωμένων Συστημάτων αφορούν στα ακόλουθα:

  • Εισαγωγή στις βασικές αρχές σχεδιασμού των ενσωματωμένων συστημάτων: Θα αναλυθούν οι έννοιες των System-on-Chip (SoC) και System-of-Systems (SoSs), καθώς και τα βασικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού ενσωματωμένων συστημάτων.
  • Αρχιτεκτονικές Ενσωματωμένων Συστημάτων: Εισαγωγή στους επεξεργαστές CISC/RISC. Παραδείγματα και περιπτώσεις χρήσεις επεξεργαστών για ενσωματωμένα συστήματα όπως ARM, MIPS, ARC, Intel 8051.
  • Προγραμματισμός Ενσωματωμένων Συστημάτων: Εισαγωγή στα προγραμματιστικά μοντέλα και στις τεχνικές προγραμματισμού με χρήση της γλώσσας Assembly. Θα εισαχθεί ο χειρισμός διακοπών και η αποσφαλμάτωση για ενσωματωμένους επεξεργαστές όπως ARM, Intel, Atmel.
  • Παράλληλη επεξεργασία για ενσωματωμένα συστήματα: Θα παρουσιαστούν αναλυτικά οι βασικές αρχές της παράλληλης επεξεργασίας για επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων μέσω της περίπτωσης χρήσης σχεδιασμού ενός συστήματος επεξεργασίας εικόνας.
  • Επαναδιατάξιμα ενσωματωμένα συστήματα (Reconfigurable embeddedsystems): Θα εισαχθεί η έννοια της επαναδιάταξης (reconfiguration) στα ενσωματωμένα συστήματα και θα παρουσιαστούν αναλυτικά επαναδιατάξιμες αρχιτεκτονικές (reconfigurablearchitectures) μεταξύ των οποίων και οι Xilinx/Altera FPGA architecture. Θα παρουσιαστεί αναλυτικά το Xilinx Embedded Development Kit (EDK) για το σχεδιασμό επαναδιατάξιμων ενσωματωμένων συστημάτων.
  • Δομικά υποσυστήματα ενσωματωμένων συστημάτων: Θα παρουσιαστούν αναλυτικά τα βασικά δομικά στοιχεία ενσωματωμένων συστημάτων όπως caches, memory and network-on-chip (NoC) architectures. Επίσης θα εισαχθούν οι αρχές της μεταξύ τους διασύνδεσης και θα παρουσιαστούν πρωτόκολλα επικοινωνίας διαύλου όπως AMBA, APB, AHB και AXI, καθώς και αρχιτεκτονικές εισόδου/εξόδου όπως USB, PCI, firewire. Τέλος θα παρουσιαστούν πιο προηγμένα δομικά στοιχεία όπως επιταχυντές υλικού, επεξεργαστές βίντεο, ελεγκτές VGAκαι ενσωματωμένες κάρτες γραφικών. 
  • Λογισμικό, μεταγλωττιστές και λειτουργικά συστήματα για ενσωματωμένα συστήματα: Θα παρουσιαστούν αναλυτικά έννοιες του λογισμικού και υλισμικού (firmware) για ενσωματωμένα συστήματα. Θα αναλυθεί ο ρόλος του λογισμικού και των μεταγλωττιστών για τη μείωση του χρόνου εκτέλεσης και της κατανάλωσης ενέργειας.

Βιβλιογραφία

  • Computers as Components, Third Edition: Principles of Embedded Computing System Design (The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design) by Marilyn Wolf, 2012.
  • Computer Organization and Design, Revised Fourth Edition: The Hardware/Software Interface by David A. Patterson and John L. Hennessy, 2011.
  • Compilers: Principles, Techniques, and Tools by Alfred V. Aho, Ravi Sethi, and Jeffrey D. Ullman, 1986.

Συντονιστής

  • Βώρος Νικόλαος

Καθηγητές

  • Αντωνόπουλος Π. Χρήστος
  • Βώρος Νικόλαος
  • Κεραμίδας Γεώργιος
  • Göhringer Diana
  • Hübner Michael

Κωδικός Μαθήματος: 43