ΣΧΟΛΗ

Πολυτεχνική

ΤΜΗΜΑ

Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

Προπτυχιακό

ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ECE_ΓΚ906

ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

9

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Συστημάτων

ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
σε περίπτωση που οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται σε διακριτά μέρη του μαθήματος π.χ. Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις κ.λπ. Αν οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται ενιαία για το σύνολο του μαθήματος αναγράψτε τις εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας και το σύνολο των πιστωτικών μονάδων

ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ
ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ

Διδασκαλία  

3 x 13 εβδ.

3

Εργαστηριακές ασκήσεις  

2 x 10 εβδ.

2

ΣΥΝΟΛΟ

5

ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Υποβάθρου , Γενικών Γνώσεων, Επιστημονικής Περιοχής, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων

Επιστημονικής περιοχής και ανάπτυξης δεξιοτήτων

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ:

Συστήνεται στους φοιτητές να έχουν ολοκληρώσει τα μαθήματα: Σχεδίαση Ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Ι, Σχεδίαση Ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ΙΙ

ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ:

Ελληνική ή Αγγλική, ανάλογα με το ακροατήριο

ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS

Ναι εφόσον υπάρχει ικανός αριθμός

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)

https://eclass.upatras.gr/courses/EE660/

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.

Συμβουλευτείτε το Παράρτημα Α

·    Περιγραφή του Επιπέδου των Μαθησιακών Αποτελεσμάτων για κάθε ένα κύκλο σπουδών σύμφωνα με Πλαίσιο Προσόντων του Ευρωπαϊκού Χώρου Ανώτατης Εκπαίδευσης

·    Περιγραφικοί Δείκτες Επιπέδων 6, 7 & 8 του Ευρωπαϊκού Πλαισίου Προσόντων Διά Βίου Μάθησης

και Παράρτημα Β

·    Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων

Οι στόχοι του μαθήματος είναι:

·      Η σε βάθος κατανόηση: α) των σχεδιαστικών στόχων υλοποίησης VLSI συστημάτων (ταχύτητα, κατανάλωση ενέργειας, επιφάνεια, αξιοπιστία κλπ.), β) της ροής σχεδιασμού και υλοποίησης VLSI συστημάτων, και γ) των διαφορετικών εναλλακτικών αρχιτεκτονικών υλοποίησης συστημάτων σε υλικό

·      Η μελέτη και εφαρμογή κατάλληλων μετασχηματισμών και τεχνικών (retiming, parallelism,. pipeline, resource sharing, folding, unfolding…), στα επίπεδα συστήματος, αλγορίθμου, κυκλώματος για την αποδοτική υλοποίηση (υψηλή ταχύτητα, χαμηλή κατανάλωση, μικρή επιφάνεια) αλγορίθμων σε ολοκληρωμένα συστήματα

·      Η μελέτη προηγμένων τεχνικών για τη σχεδίαση ολοκληρωμένων συστημάτων χαμηλής κατανάλωσης

·      Ο καθορισμός λειτουργικών προδιαγραφών και η επιβεβαίωση της ορθής λειτουργίας συστημάτων

·      Η ανάπτυξη ψηφιακών συστημάτων με τη χρήση γλώσσας HDL

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής:

·      Θα έχει κατανοήσει σε λεπτομέρεια τις εναλλακτικές αρχιτεκτονικές υλοποίησης ψηφιακών συστημάτων και τη θεωρία που απαιτείται για τη σχεδίαση VLSI συστημάτων υψηλής ταχύτητας, χαμηλής κατανάλωσης, μικρής επιφάνειας και υψηλής αξιοπιστίας

·      Θα μπορεί να εφαρμόζει κατάλληλους μετασχηματισμούς και τεχνικές σε όλα τα επίπεδα της σχεδιαστικής ροής (συστήματος, αλγορίθμου, καταχωρητή, κυκλώματος) για την αποδοτική υλοποίηση αλγορίθμων και εφαρμογών σε ολοκληρωμένα (VLSI) συστήματα

·      Θα γνωρίζει σε βάθος τις μεθόδους και τεχνικές που απαιτούνται για την επιβεβαίωση της ορθής λειτουργίας VLSI κυκλωμάτων και συστημάτων

·      Θα είναι σε θέση να εφαρμόζει τεχνικές και μεθόδους για το σχεδιασμό κυκλωμάτων και συστημάτων χαμηλής κατανάλωσης ισχύος

·      Θα έχει αποκτήσει εκτενή εμπειρία μέσω των εργαστηριακών ασκήσεων στο σχεδιασμό και υλοποίηση συστημάτων με τη γλώσσα VHDL  

Γενικές Ικανότητες

Λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο πτυχιούχος (όπως αυτές αναγράφονται στο Παράρτημα Διπλώματος και παρατίθενται ακολούθως) σε ποια / ποιες από αυτές αποσκοπεί το μάθημα;.

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις

Λήψη αποφάσεων

Αυτόνομη εργασία

Ομαδική εργασία

Εργασία σε διεθνές περιβάλλον

Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Σχεδιασμός και διαχείριση έργων

Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα

Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου

Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής

Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών, Λήψη αποφάσεων, Αυτόνομη εργασία, Ομαδική εργασία

·      Εισαγωγή στα VLSI συστήματα: Αρχές και ορολογία, Ροή σχεδιασμού ψηφιακών VLSI συστημάτων.

·      Σχεδιασμός σε επίπεδο συστήματος: Σχεδιαστικοί στόχοι, εναλλακτικές αρχιτεκτονικές συστημάτων (επεξεργαστές γενικού σκοπού, VLSI κυκλώματα ειδικού σκοπού-ASICs, ειδικού σκοπού επεξεργαστές-ASIPs, υπολογιστικά συστήματα επαναπροσδιορίσιμης λογικής), χρήση υπαρχόντων υποσυστημάτων (IPs), συστήματα διασυνδέσεων

·      Από τους αλγόριθμους στις αρχιτεκτονικές: τεχνικές υλοποίησης συνδυαστικών υπολογισμών (pipelining, replication, time sharing), αποθήκευση δεδομένων και διαχείριση μνήμης, μετασχηματισμοί για μη αναδρομικούς υπολογισμούς (retiming, pipeline, systolic conversion), μετασχηματισμοί για αναδρομικούς υπολογισμούς (unfolding first-order loops, higher-order loops, time-invariant loops, nonlinear loops).

·       Επιβεβαίωση ορθής λειτουργίας: Καθορισμός λειτουργικών προδιαγραφών, ανάπτυξη μεθόδων επιβεβαίωσης ορθής λειτουργίας.

·      Σύγχρονα ψηφιακά συστήματα: Χρονισμός ψηφιακών συστημάτων, (απόκλιση ρολογιού, χρονισμός εισόδου/εξόδου, gated clock).

·      Σχεδιασμός χαμηλής κατανάλωσης ισχύος: τεχνικές μείωσης κατανάλωσης ισχύος (δυναμική κατανάλωση, κατανάλωση λόγων ρευμάτων διαρροών).

·      Σχεδιασμός κυκλωμάτων με τη VHDL: Ροή σχεδιασμού, Τύποι δεδομένων και τελεστές, Περιγραφή συνδυαστικών κυκλωμάτων, Περιγραφή ακολουθιακών κυκλωμάτων, Περιγραφή Μηχανών Πεπερασμένων Καταστάσεων, Σχεδίαση Συστημάτων

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.

Πρόσωπο με πρόσωπο

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές

Το μάθημα υποστηρίζεται από χώρο ηλεκτρονικής μάθησης στο eclass.upatras.gr μέσω του οποίου διαμοιράζεται το υλικό του μαθήματος όπως διαφάνειες των διαλέξεων, εκφωνήσεις των εργαστηριακών ασκήσεων, φροντιστηριακές ασκήσεις και επιπλέον εκπαιδευτικό υλικό. Επίσης, αναρτώνται οι ανακοινώσεις που αφορούν στη διεξαγωγή του διαλέξεων, των εργαστηρίων και των εξετάσεων και κάθε άλλη χρήσιμη πληροφορία.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας.

Διαλέξεις, Σεμινάρια, Εργαστηριακή Άσκηση, Άσκηση Πεδίου, Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας, Φροντιστήριο, Πρακτική (Τοποθέτηση), Κλινική Άσκηση, Καλλιτεχνικό Εργαστήριο, Διαδραστική διδασκαλία, Εκπαιδευτικές επισκέψεις, Εκπόνηση μελέτης (project), Συγγραφή εργασίας / εργασιών, Καλλιτεχνική δημιουργία, κ.λπ.

Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης ώστε ο συνολικός φόρτος εργασίας σε επίπεδο εξαμήνου να αντιστοιχεί στα standards του ECTS

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης

Γλώσσα Αξιολόγησης, Μέθοδοι αξιολόγησης, Διαμορφωτική  ή Συμπερασματική, Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής, Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης Δοκιμίων, Επίλυση Προβλημάτων, Γραπτή Εργασία, Έκθεση / Αναφορά, Προφορική Εξέταση, Δημόσια Παρουσίαση, Εργαστηριακή Εργασία, Κλινική Εξέταση Ασθενούς, Καλλιτεχνική Ερμηνεία, Άλλη / Άλλες

Αναφέρονται  ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

Η ύλη του μαθήματος εξετάζεται με γραπτή εξέταση διάρκειας 3 ωρών στο τέλος του εξαμήνου. Στην εξέταση, καλείται ο φοιτητής να απαντήσει σε ερωτήματα θεωρίας και να λύσει ασκήσεις από την ύλη που διδάχτηκε. H βαθμολογία της τελικής εξέτασης είναι από 0 έως 10.

Στις εργαστηριακές ασκήσεις ο φοιτητής εξετάζεται σε τρία στάδια: α) κατά τη διάρκεια διεξαγωγής της εργ. άσκησης, β) μέσω των αναφορών των εβδομαδιαίων καθοδηγούμενων εργασιών (guided projects) βασισμένες στις εργ. ασκήσεις, τις οποίες επεξεργάζεται στο σπίτι (αφορούν σχεδιασμούς με κατάλληλο λογισμικό) και γ) με τελική εξέταση στο χώρο του εργαστηρίου, όπου εξετάζεται σε θέματα της ύλης των εργαστηριακών ασκήσεων που διδάχτηκε. Ο συνολικός βαθμός για το σκέλος των εργαστηριακών ασκήσεων προκύπτει ως εξής: Βαθμός εργαστηριακών ασκήσεων = (α) x 0,3 + (β) x 0,3 + (γ) x 0,4.

Ο βαθμός των εργαστηριακών ασκήσεων κυμαίνεται από 0 έως 10.

Ο τελικός βαθμός προκύπτει ως εξής: Τελικός βαθμός μαθήματος = (Βαθμός γραπτής εξέτασης) x 0,6+ (Βαθμός εργαστηριακών ασκήσεων) x 0,4

Απαραίτητη προϋπόθεση για την απόδοση τελικού βαθμό στο μάθημα είναι ο φοιτητής να έχει προβιβάσιμο βαθμό τόσο στη γραπτή εξέταση όσο και στις εργ. ασκήσεις.

-Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

Ελληνική Βιβλιογραφία:

-         “Σχεδιασμός Κυκλωμάτων με τη VHDL”, V. Pedroni, εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2007.

-         “Ψηφιακά Συστήματα – Μοντελοποίηση & Προσομοίωση με τη γλώσσα VHDL”, ”, Σ. Σουρβαλάς, Μ. Ρουμελιώτης, Εκδόσεις Τζιόλα, 2008.

Αγγλική Βιβλιογραφία:

-         “Digital Integrated Circuit Design: From VLSI Architectures to CMOS Fabrication”, H. Kaeslin, Cambridge University Press, 2008.