ΠΛΗ21: Ψηφιακά Συστήματα

Κωδικός ΘΕ: ΠΛΗ21

Πιστωτικές Μονάδες ECTS: 18

Τύπος ΘΕ: Υποχρεωτική

Χαρακτηρισμός ΘΕ: Επιστημονικής Περιοχής (ΕΠ)

Έτος που προσφέρεται: Δεύτερο (2ο)  

Συντονιστής ΘΕ: ΡΟΥΜΕΛΙΩΤΗΣ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ

Γλώσσα Διδασκαλίας: Ελληνική 


Γενική Περιγραφή της ΘΕ:
Σκοπός της θεματικής ενότητας είναι η εισαγωγή του / της φοιτητή/-τριας στο υλικό (hardware) των υπολογιστικών συστημάτων. Συγκεκριμένα, αρχίζοντας από τις βασικές έννοιες της δυαδικής λογικής και των λογικών κυκλωμάτων γνωρίζουμε τις θεμελιώδεις δομικές μονάδες των ψηφιακών συστημάτων. Μαθαίνουμε να αναλύουμε και να σχεδιάζουμε τόσο συνδυαστικά όσο και ακολουθιακά κυκλώματα. Τα κυκλώματα αυτά αποτελούν τα βασικά δομικά στοιχεία κάθε υπολογιστικού συστήματος, την αρχιτεκτονική των οποίων συναντούμε αμέσως μετά. Η δομή της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας, η μνήμη και οι τρόποι εισόδου - εξόδου των δεδομένων είναι τα επόμενα κύρια θέματα. Τέλος, ασχολούμαστε με τους μικροεπεξεργαστές, τη δομή και λειτουργία δύο βασικών οικογενειών μικροεπεξεργαστών (Intel & Motorola) και μαθαίνουμε να προγραμματίζουμε σε επίπεδο συμβολικής γλώσσας.

Μαθησιακά Αποτελέσματα:

ΤΟΜΟΣ Α’: ΨΗΦΙΑΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ
Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της μελέτης του πρώτου τόμου, οι φοιτητές θα γνωρίζουν:
- Τη διαφορά αναλογικών και ψηφιακών σημάτων.
- Τα πλεονεκτήματα των ψηφιακών έναντι της αναλογικών συστημάτων.
- Την αναπαράσταση αριθμητικών δεδομένων σε δυαδική μορφή (BCD, αναπαράσταση προσημασμένου μεγέθους, αναπαράσταση σε συμπλήρωμα ως προς 1, αναπαράσταση σε συμπλήρωμα ως προς 2) και την εκτέλεση πράξεων μεταξύ αυτών.
- Την αρχή λειτουργίας των κωδίκων ανίχνευσης και διόρθωσης λαθών, και ως παραδείγματα την ισοτιμία και τον κώδικα Hamming.
- Να διακρίνουν τα συνδυαστικά ψηφιακά συστήματα από τα ακολουθιακά.
- Άλγεβρα Boole.
- Διάφορους τρόπους αναπαράστασης των λογικών συναρτήσεων (πίνακας αληθείας, λογική παράσταση) και απλοποίησής τους (π.χ. χρησιμοποιώντας θεωρήματα της άλγεβρας Boole,  χάρτη Karnaugh).
- Αντιστοίχηση βασικών λογικών συναρτήσεων σε λογικές πύλες και υλοποίηση λογικών παραστάσεων με λογικές πύλες.
- Τη λειτουργικότητα και τη σχεδίαση σύνθετων λογικών κυκλωμάτων, μονάδων, που συναντώνται συχνά στα ψηφιακά συστήματα (συγκριτές, αθροιστές, κωδικοποιητές, αποκωδικοποιητές, πολυπλέκτες).
- Να σχεδιάζουν μεγαλύτερες συνδυαστικές μονάδες χρησιμοποιώντας ως δομικά στοιχεία σύνθετα λογικά κυκλώματα και λογικές πύλες.
- Διάφορα είδη βασικών στοιχείων μνήμης (φλιπ-φλοπς) και τον τόπο λειτουργίας τους.
- Να αναλύουν τη λειτουργία σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων.
- Να σχεδιάζουν σύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα.
- Να σχεδιάζουν διάφορα είδη καταχωρητών (παράλληλης εισόδου δεδομένων, ολίσθησης, κυκλικής ολίσθησης καθώς και καταχωρητές πολλαπλής λειτουργίας).

ΤΟΜΟΣ Β΄: ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ
Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της μελέτης του δεύτερου τόμου, οι φοιτητές θα γνωρίζουν:
- Τις μονάδες από τις οποίες αποτελείται ένας υπολογιστής και τον τρόπο λειτουργίας του.
- Τις έννοιες αρχιτεκτονική υπολογιστών, δομή, οργάνωση και υλοποίηση.
- Τρόπους εκτίμησης της απόδοσης ενός υπολογιστή.
- Τρόπους αναπαράστασης της πληροφορίας στον υπολογιστή και τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους.
- Τρόπους κωδικοποίησης εντολών επιπέδου γλώσσας μηχανής και τρόπους διευθυνσιοδότησης της κύριας μνήμης.
- Τις μονάδες (αριθμητική λογική μονάδα και μονάδα ελέγχου) από τις οποίες αποτελείται η κεντρική μονάδα επεξεργασίας του υπολογιστή, τον τρόπο λειτουργίας τους καθώς και τρόπους υλοποίησής τους.
- Τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση του συστήματος μνήμης του υπολογιστή και τα χαρακτηριστικά τους.
- Την ιεραρχία μνήμης (τι κερδίζουμε και που βασίζεται η επιτυχία της).
- Την κρυφή μνήμη (τεχνικές οργάνωσης, τεχνικές προσκόμισης, τεχνικές αντικατάστασης και τεχνικές ενημέρωσης επόμενου επιπέδου).
- Τρόπους οργάνωσης της κύριας μνήμης και τα χαρακτηριστικά τους (μέγεθος κύριας μνήμης, πλήθος δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης, ρυθμός μεταφοράς πληροφορίας).
- Την έννοια της αρτηρίας, τα χαρακτηριστικά της και τα διάφορα είδη αρτηριών (αρτηρίες αποκλειστικής χρήσης. αρτηρίες κοινής χρήσης, αρτηρίες επεξεργαστή – μνήμης, αρτηρίες συστήματος, αρτηρίες εισόδου/εξόδου, σύγχρονες και ασύγχρονες αρτηρίες).
- Την έννοια της διαιτησίας και διάφορα είδη διαιτησίας.
- Διάφορους τρόπους υλοποίησης της διαδικασίας εισόδου/εξόδου (προγραμματισμένη διαδικασία, διαδικασία που βασίζεται στη χρήση σημάτων διακοπής, άμεση προσπέλαση μνήμης).

ΤΟΜΟΣ Γ΄: ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ
Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της μελέτης του τρίτου τόμου, οι φοιτητές θα γνωρίζουν:
- Τις έννοιες και τη διαφορά μικροεπεξεργαστή, μικροϋπολογιστή και μικροελεγκτή.
- Τη χρονική εξέλιξη των μικροεπεξεργαστών.
- Τα βασικά χαρακτηριστικά αντιπροσωπευτικών μικροεπεξεργαστών.
- Τον τρόπο διασύνδεσης περιφερειακών μονάδων σε επεξεργαστή.
- Να προγραμματίζουν σε συμβολική γλώσσα (για εξάσκηση χρησιμοποιείται η συμβολική γλώσσα του Intel 8085)

Γνωστικά αντικείμενα της ΘΕ:
1. Ψηφιακή Σχεδίαση Ι
2. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι
3. Μικροεπεξεργαστές

Διδακτικό υλικό:
Οι Εκδόσεις του ΕΑΠ για την ΘΕ. είναι διαθέσιμες εδώ! Για την ενότητα των Ψηφιακών Συστημάτων διατίθεται επίσης Εναλλακτικό Διδακτικό Υλικό (ΕΔΥ) σε CD/DVD, καθώς και άλλο υλικό σε ηλεκτρονική μορφή μέσω των ιστοσελίδων της θεματικής ενότητας.

Προαπαιτούμενα: Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα για τη ΘΕ.

Μέθοδος Διδασκαλίας: Εξ αποστάσεως εκπαίδευση με διεξαγωγή πέντε Ομαδικών Συμβουλευτικών Συναντήσεων κατά τη διάρκεια του ακαδημαϊκού έτους σε Σαββατοκύριακα.

Αξιολόγηση:
Εκπόνηση γραπτών εργασιών κατά τη διάρκεια του ακαδημαϊκού έτους με μέσο όρο μεγαλύτερο ή ίσο του 5 (πέντε) ο οποίος συμμετέχει στη διαμόρφωση του τελικού βαθμού της ΘΕ κατά 30%.  Προβιβάσιμος βαθμός ( ≥ 5) στις τελικές ή επαναληπτικές εξετάσεις ο οποίος συμμετέχει στη διαμόρφωση του τελικού βαθμού της ΘΕ κατά 70%. Για περισσότερες πληροφορίες πιέστε εδώ!

Εμβόλιμη εξέταση στη Θ.Ε. ΠΛΗ21
Στη Θ.Ε. ΠΛΗ21 διεξάγεται εμβόλιμη εξέταση ως εξής:
·         Η εξέταση διεξάγεται με την ολοκλήρωση της ύλης που περιλαμβάνεται στην Ψηφιακή Σχεδίαση Ι και ΙΙ, και την κατάθεση/διόρθωση της 2ης γραπτής εργασίας.
·         Η συμμετοχή στην εξέταση είναι προαιρετική, αλλά οι φοιτητές θα πρέπει να δηλώσουν εγκαίρως τη συμμετοχής τους σε αυτήν.
·         Ο κάθε φοιτητής που θα συμμετάσχει στην ενδιάμεση εξέταση θα κληθεί να αποδεχτεί ή να απορρίψει το βαθμό του πριν την τελική εξέταση.
·         Στην περίπτωση που ο φοιτητής αποδεχθεί το βαθμό της ενδιάμεσης εξέτασης (εφόσον βεβαίως έχει βαθμολογηθεί με άνω του 50%), αυτός βαρύνει κατά 35% το βαθμό της τελικής/επαναληπτικής εξέτασης. Επιπλέον, ο φοιτητής δεν θα εξεταστεί ξανά στην ύλη της Ψηφιακής Σχεδίασης Ι, ΙΙ.
·         Στην περίπτωση που ο φοιτητής απορρίψει το βαθμό της ενδιάμεσης εξέτασης τότε θα εξεταστεί κανονικά σε όλο το εύρος της ύλης της ενότητας στην τελική/επαναληπτική εξέταση.
·         Η διάρκεια της τελικής εξέτασης θα είναι μειωμένη κατά 35% για όσους φοιτητές διατηρήσουν το βαθμό της ενδιάμεσης εξέτασης.
·         Οι φοιτητές αναμένεται να δηλώνουν τη συμμετοχή τους στην ενδιάμεση εξεταστική έως την 31/12.
 

Χρήσιμες Συνδέσεις: Για περισσότερες πληροφορίες, μπορείτε να επισκεφτείτε τον επίσημο δικτυακό τόπο για τη Θεματική Ενότητα «Ψηφιακά Συστήματα» http://edu.eap.gr/pli/pli21.

Main Menu