Το μάθημα «Ενσωματωμένα Συστήματα (Embedded Systems)» έχει ενταχθεί στο τρίτο επίπεδο μαθημάτων. 

Στόχοι μαθήματος: Σκοπός του μαθήματος είναι η κατανόηση από τον φοιτητή της ανάγκης ύπαρξης συγκεκριμένων μεθοδολογιών και εργαλείων για την περιγραφή των προδιαγραφών ενός Ενσωματωμένου Υπολογιστικού Συστήματος, την σχεδίαση της αρχιτεκτονικής του, την υλοποίηση των συστατικών του στοιχείων (υλικού και λογισμικού) καθώς και την ολοκλήρωση του συστήματος. Κεντρικό ρόλο κατέχει η προσπάθεια κατανόησης της ειδικής μορφής του κάθε Ενσωματωμένου Υπολογιστικού Συστήματος, όπως αυτή καθορίζεται από τους περιορισμούς και τις απαιτήσεις της εφαρμογής στην οποία θα χρησιμοποιηθεί.

Διδακτικές ενότητες: Οι διδακτικές ενότητες του μαθήματος φαίνονται στον ακόλουθο πίνακα: 

     Ενότητα 1

      Εισαγωγή στα Ενσωματωμένα Υπολογιστικά Συστήματα. 

  • Χαρακτηριστικά Εφαρμογών Ενσωματωμένων Υπολογιστικών Συστημάτων
  • Γιατί χρησιμοποιούμε μικροεπεξεργαστές;
  • Προκλήσεις στα Ενσωματωμένα Υπολογιστικά Συστήματα
     Ενότητα 2

Διαδικασία Σχεδίασης Ενσωματωμένων Υπολογιστικών Συστημάτων. 

  • Απαιτήσεις
  • Προδιαγραφές
  • Σχεδιασμός Αρχιτεκτονικής
  • System Integration
     Ενότητα 3

Μοντελοποίηση Ενσωματωμένων Υπολογιστικών Συστημάτων.

  • Structural περιγραφή
  • Behavioral περιγραφή
  • Παράδειγμα: Μοντέλο ενός ελεγκτή τρένων
     Ενότητα 4

      Σύνολα Εντολών και Μικροεπεξεργαστές.

  • Βασικές Έννοιες
  • Ο Μικροεπεξεργαστής ARM
  • Ο Μικροεπεξεργαστής SHARC
     Ενότητα 5

      Η Πλατφόρμα των Ενσωματωμένων Συστημάτων.

  • Ο δίαυλος του μικροεπεξεργαστή, μνήμες, συσκευές εισόδου/εξόδου
  • Επικοινωνία μεταξύ συσκευών
  • Σχεδιασμός, ανάπτυξη και έλεγχος
  • Παράδειγμα: Ψηφιακό Ξυπνητήρι
     Ενότητα 6

Διαδικασία ανάπτυξης ενσωματωμένου λογισμικού (embedded software)

  • Assembly and Linking
  • Βασικές τεχνικές μεταγλώτισσης
  • Ανάλυση και βελτιστοποίηση χρόνου εκτέλεσης μεγέθους και ισχύος προγράμματος
     Ενότητα 7

      Λειτουργικά Συστήματα Πραγματικού Χρόνου

  • Διαδικασίες (Processes)
  • Context Switching
  • Λειτουργικά Συστήματα
  • Πολιτικές διαδρομολόγησης (Scheduling)
  • Μηχανισμοί επικοινωνίας μεταξύ Διαδικασιών
     Ενότητα 8

      Επιταχυντές σε Υλικό (Hardware Accelerators)

  • Μικροεπεξεργαστές και Επιταχυντές
  • Σχεδιασμός Συστήματος με Επιταχυντή
     Ενότητα 9

      Αξιολόγηση      

     Ενότητα 10

      Αξιολόγηση      

Προαπαιτούμενες γνώσεις: Αρχιτεκτονική Υπολογιστών, Λειτουργικά Συστήματα.

 

Επιθυμητές γνώσεις: Γλώσσες Περιγραφής Hardware, UML, C

Βιβλιογραφία:

  1. Wayne Wolf, "Computers as Components, Principles of Embedded Computing System Design", Elsevier Science/Morgan Kaufmann, 2001.