ΗΥ-120: Ψηφιακή Σχεδίαση
Φθινόπωρο 2002
Τμ. Επ. Υπολογιστών
Πανεπιστήμιο Κρήτης

Ένα Καλωσόρισμα

Αγαπητοί Πρωτοετείς Φοιτητές και Φοιτήτριες της Ψηφιακής Σχεδίασης,
θα ήθελα να σας καλωσορίσω θερμά στο μάθημα αυτό, και με την ευκαιρία αυτή να σας καλωσορίσω και στην Επιστήμη Υπολογιστών, στο Πανεπιστήμιο Κρήτης, και στην Πανεπιστημιακή σας ζωή.

Το μάθημα αυτό, η "Ψηφιακή Σχεδίαση", μαζί με το επόμενό του, την "Οργάνωση Υπολογιστών" (2ο έτος), αποτελούν έναν από τους στηλοβάτες βασικών γνώσεων της Επιστήμης Υπολογιστών. Πρώτα απ' όλα, τα δύο αυτά μαθήματα διδάσκουν πώς ακριβώς κατασκευάζονται οι υπολογιστές από απλούς και κατανοητούς δομικούς λίθους --βασικά από διακόπτες που ανοιγοκλείνουν. Αφαιρούν έτσι, αυτά τα μαθήματα, το μυστήριο που συχνά συνοδεύει αυτές τις καταπληκτικές μηχανές, αφού πολλοί ξέρουν να τις χρησιμοποιούν γιά πλείστους όσους σκοπούς, ή ξέρουν και πώς περίπου δουλεύουν διάφορα προγράμματα εφαρμογών που τρέχουν σε αυτές, λίγοι όμως ξέρουν τι ακριβώς υπάρχει από κάτω, χαμηλά μέχρι τα transistors και τα ηλεκτρόνια. Και σίγουρα διαλύουν, αυτά τα δύο μαθήματα, το μύθο ότι ο υπολογιστής είναι κανένας ευφυής ηλεκτρονικός "εγκέφαλος" --εν πάσει περιπτώση, αν υπάρχει κάποιας μορφής ευφυΐα σε μερικά είδη προγραμμάτων υπολογιστών, αυτή σίγουρα δεν είναι στη "γυμνή" σκέτη μηχανή του υπολογιστή....

Φυσικά, ο υπολογιστής, ναι μεν είναι ένα σύνολο από διακόπτες που ανοιγοκλείνουν, όμως δεν είναι ένα απλό σύνολο από τέτοιους διακόπτες: οι σύγχρονοι υπολογιστές περιέχουν δεκάδες εκατομμύρια transistors --το μικροηλεκτρονικό ισοδύναμο των διακοπτών-- και πολλά από αυτά "ανοιγοκλείνουν" κοντά στο ένα δισεκατομμύριο φορές το δευτερόλεπτο. Δεν μπορούμε λοιπόν απλώς να παραθέσουμε τους διακόπτες αυτούς, τον έναν δίπλα στον άλλο, και να ελπίσουμε έτσι να καταλάβουμε πώς είναι φτιαγμένος ο υπολογιστής. Ούτε βέβαια και οι σχεδιαστές των υπολογιστών τους σχεδίασαν έτσι απλά, παραθέτοντας το ένα transistor δίπλα στο άλλο. Όπως εκείνοι έτσι κι εμείς θα χρησιμοποιήσουμε την αρχή του "διαίρει και βασίλευε": ολόκληρες υπο-ομάδες από διακόπτες, πιθανόν χιλιάδες ή εκατομμύρια, που κάνουν μία συγκεκριμένη δουλειά, τις βλέπουμε σαν ένα "υποσύστημα" με συγκεκριμένη συμπεριφορά, και ξεχνάμε την εσωτερική δομή του. Όταν έρθει η ώρα να το κατασκευάσουμε, διαιρούμε κι αυτό το υποσύστημα σε άλλα μικρότερα, καθένα μ' έναν απλούστερο ρόλο να επιτελέσει, και ούτω καθ' εξής μέχρι να φτάσουμε στις απλούστατες μονάδες (τις "λογικές πύλες") που αποτελούνται από λίγους διακόπτες η καθεμία.

Η δουλειά αυτή είναι μακριά και απαιτεί υπομονή, όμως η τελική κατανόηση ανταμείβει αυτόν που επιμένει. Στο παρόν μάθημα, την "Ψηφιακή Σχεδίαση", ίσα-ίσα που θα χωρέσει η πρώτη απλή κατανόηση της δομής ενός πολύ απλού υπολογιστή --το περισσότερο μάθημα θα το φάμε, αναγκαστικά, φτιάχνοντας και μελετώντας τα υποσυστήματα που χρειάζονται γιά την κατασκευή των υπολογιστών. Η συνέχεια της ιστορίας θα έλθει στο δεύτερο έτος, με την "Οργάνωση Υπολογιστών", όπου θα μάθουμε και την εσωτερική δομή των κανονικών (όχι μόνο των πολύ απλών) υπολογιστών, και τη "γλώσσα" προγραμματισμού τους, και μερικά ακόμη σχετικά θέματα που απαιτούνται γιά την κατανόηση του λογισμικού και της επίδοσης (ταχύτητας) των υπολογιστών.

Γιατί χρειάζεται να μάθετε όλες αυτές τις λεπτομέρειες του εσωτερικού των υπολογιστών, θα διερωτηθείτε όσοι από εσάς βιάζεστε να φτάσετε στις εφαρμογές των υπολογιστών. Η απάντηση είναι πολλαπλή. Πρώτο και κύριο, κατά αυτό διαφέρει ο πτυχιούχος Πανεπιστημιακής εκπαίδευσης επιστήμονας και μηχανικός υπολογιστών από το πλήθος άλλων --τεχνικών και μη-- που ασχολούνται με υπολογιστές: ότι ο πρώτος καταλαβαίνει τα πράγματα σε βάθος και όχι μόνο επιφανειακά, και όταν θα του χρειαστεί αυτή η κατανόηση, δε ανύποπτο χρόνο, θα την έχει έτοιμη. Δεύτερον, πολλές σημαντικές ιδιότητες του λογισμικού και των εφαρμογών που τρέχουν στους υπολογιστές είναι αδύνατον να τις προβλέψει κανείς σωστά ή να τις καταλάβει αν δεν ξέρει τι έχει "από μέσα" ο υπολογιστής. Και εν πάσει περιπτώσει, 2 μαθήματα στα περίπου 40 των σπουδών (δηλ. το 5 %) δεν είναι και τόσο πολλά· παρ' ότι αυτά τα δύο μαθήματα ζητούν την προσοχή σας, δεν είναι πάντως δυσκολότερα από τα υπόλοιπα.

Με αφορμή τη θέση του μαθήματος στο πρώτο εξάμηνο σπουδών, θα ήθελα να σας καλωσορίσω και στην Επιστήμη των Υπολογιστών. Πρόκειται γιά μιάν από τις συναρπαστικότερες σημερινές τεχνολογικές επιστήμες, και αφορά, σήμερα πιά, όλους τους τομείς της ζωής, αποτελεί δε τη βάση της "Επανάστασης της Πληροφορίας" που άρχισε στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα και πού συνεχίζεται σε πλήρη εξέλιξη. Οι υπολογιστές, το λογισμικό που τους κάνει να δουλεύουν, και οι εφαρμογές τους αποτελούν το αντικείμενο της Πληροφορικής. Τα ψηφιακά συστήματα πρωτοχρησιμοποιήθηκαν γιά την κατασκευή υπολογιστών. Στη συνέχεια, βρήκαν και πολλές άλλες εφαρμογές, με αντίστοιχη διεύρυνση του αντικειμένου της Πληροφορικής: ψηφιακός ήχος και εικόνα, πολυμέσα, ρομποτική, ψηφιακή τηλεφωνία, τηλεόραση, και τηλεπικοινωνίες, διαδίκτυο, ηλεκτρονικό εμπόριο, ιατρική πληροφορική, κ.ο.κ. Ο κόσμος των υπολογιστών και ο κόσμος των τηλεπικοινωνιών ενοποιούνται πιά, και προβάλλει ο κόσμος των πληροφοριών. Στις σπουδές σας θα γνωρίσετε, μέσα από τα κατάλληλα μαθήματα, τον ενοποιημένο αυτό κόσμο των υπολογιστών, της πληροφορικής, και των τηλεπικοινωνιών.

Η Πληροφορική είναι κατ' εξοχήν τομέας που διευκολύνει την έκφραση της δημιουργικότητας, κι έτσι οι σπουδές είναι συναρπαστικές. Ο φοιτητής όχι μόνο σχεδιάζει --όπως και στις άλλες τεχνολογικές επιστήμες-- συστήματα σαν αυτά γιά τα οποία διδάσκεται, αλλά έχει επιπλέον και την ευκαιρία να κατασκευάσει (δηλ. να προγραμματίσει) ο ίδιος τα συστήματα που σχεδίασε, και να τα δει να δουλεύουν πραγματικά. Η σύνδεση με την πράξη είναι άμεση: κάθε πρόβλημα που μαθαίνει ο φοιτητής να λύνει πηγάζει από τη χρήση των υπολογιστών στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων ή την βιομηχανία. Δεν είναι όμως η Πληροφορική απλά μιά συλλογή από τεχνικές επίλυσης προβλημάτων, αλλά έχει κι έναν αυστηρά επιστημονικό χαρακτήρα με στερεό και εντυπωσιακό θεωρητικό υπόβαθρο.

Τέλος, φυσικά, δεν μπορεί να παραβλέψει κανείς το γεγονός ότι οι σπουδές υπολογιστών προσφέρουν λαμπρές προοπτικές επαγγελματικής σταδιοδρομίας. Έστω και αν ένας μεγάλος αριθμός Ελλήνων σήμερα σπουδάζουν πληροφορική, και έστω και αν οι σημερινές θέσεις εργασίας στον τομέα αυτό στην Ελλάδα είναι σχετικά περιορισμένες, όμως δεν είναι δυνατόν και δεν πρέπει η Ελλάδα να παραμείνει σε αυτή την κατάσταση περιορισμένης πληροφορικής ανάπτυξης, στην οποία βρίσκεται κυρίως λόγω της έλλειψης ικανών και έμπειρων στελεχών πληροφορικής τις τελευταίες δεκαετίες. Και έστω και αν κάποτε μελλοντικά υπάρξουν περισσότεροι απόφοιτοι υπολογιστών απ' όσες θέσεις εργασίας, οι σωστοί και καλοί επαγγελματίες πάντοτε θα ξεχωρίζουν, και τέτοιοι μπορείτε και πρέπει να γίνετε, γιατί είστε ξεχωριστοί και το Τμήμα μας είναι ξεχωριστό!

Οι σπουδές στο Τμήμα μας και στο Πανεπιστήμιό μας προσφέρουν ένα πλήθος δυνατοτήτων, ευκαιριών, και πλεονεκτημάτων. Ένα πλεονέκτημα του Τμήματος είναι το υψηλό επίπεδο του Διδακτικού-Ερευνητικού Προσωπικού. Το Τμήμα έδωσε από την πρώτη στιγμή και δίνει πάντα πρωταρχική σημασία στην επιλογή των καθηγητών εκτιμώντας συνολικά το διδακτικό, ερευνητικό, και άλλο έργο τους, και το κύρος τους σε διεθνές επίπεδο. Το αποτέλεσμα είναι ένα ομοιογενές και δυναμικό Τμήμα, με πλήθος ερευνητικών και αναπτυξιακών συνεργασιών και με υψηλό κύρος, σε Ελλαδικό, Ευρωπαϊκό, και διεθνές επίπεδο: κατά γενική ομολογία όσων ξέρουν και παρακολουθούν τα πράγματα, πρόκειται γιά ένα από τα καλύτερα Τμήματα Υπολογιστών/Πληροφορικής της Ελλάδας (κατά την ταπεινή άποψή μου, είναι το καλύτερο, γι' αυτό εξ' άλλου και βρίσκομαι εδώ!). Και βεβαίως, το κύρος του Τμήματος αντανακλά ευθέως και στο κύρος των αποφοίτων του.

Ακόμη, η ύπαρξη στο Τμήμα, ευθύς με την έναρξη λειτουργίας του, οργανωμένου Προγραμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών, με πλήρες πρόγραμμα μεταπτυχιακών μαθημάτων και με παροχή υποτροφιών, εκτός από το προφανές όφελος γιά τους ίδιους τους μεταπτυχιακούς φοιτητές, συντελεί στη διατήρηση του ερευνητικού και τεχνολογικού δυναμισμού του Τμήματος, με προφανή αντίκτυπο και στο επίπεδο των βασικών (προπτυχιακών) σπουδών.

Ένα άλλο πλεονέκτημα του Τμήματος είναι η στενή συνεργασία του, ευθύς από τα πρώτα βήματα, με το Ινστιτούτο Πληροφορικής (ΙΠ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ - "Foundation for Research and Technology-Hellas" - FORTH), ενός από τα μεγαλύτερα Εθνικά Ερευνητικά Κέντρα, που χαίρει μεγάλης αναγνώρισης στη διεθνή επιστημονική και τεχνολογική κοινότητα. Τα μέλη του Τμήματος (καθηγητές και φοιτητές -μεταπτυχιακοί και προπτυχιακοί) έχουν τη δυνατότητα να εργάζονται και στο Ινστιτούτο Πληροφορικής, σε μεγάλα και σημαντικά ερευνητικά και αναπτυξιακά έργα, αποκτώντας έτσι πολύτιμη εμπειρία, ερχόμενοι σε επαφή με τη διεθνή πρωτοπορία της τεχνολογίας, και συμβάλοντας στην τεχνολογική πρόοδο της χώρας.

Επίσης, έχουμε συνεργασίες με πολλές δεκάδες εταιρείες, πανεπιστήμια, και ερευνητικά κέντρα ανά την Ελλάδα, Ευρώπη, και διεθνώς. Μερικές από τις εταιρείες έχουν εγκαταστάσεις κοντά μας --ιδιαίτερα στο Επιστημονικό-Τεχνολογικό Πάρκο Κρήτης, δίπλα μας-- και οι φοιτητές μας έρχονται σε άμεση επαφή μαζί τους, με δυνατότητα εργασίας και απόκτησης εμπειρίας. Μάλιστα, κάμποσες από αυτές τις εταιρείες έχουν ιδρυθεί από απόφοιτους του Τμήματός μας --σε μερικές περιπτώσεις και ενώ αυτοί ήσαν ακόμα φοιτητές εδώ....

Όμως, γιά να πετύχουν οι σπουδές σας δεν αρκεί μόνο το τί κάνει το Τμήμα --χρειάζεται και από την πλευρά σας να βάλετε τον καλύτερο εαυτό σας σε δράση. Καθώς βρίσκεστε σε μιάν από τις σημαντικότερες καμπές της ζωής σας, πάρτε το μέλλον στα χέρια σας:

Αγαπητοί μου φοιτητές και φοιτήτριες, πολλά πράγματα αλλάζουν γιά σας αυτή τη στιγμή, και είναι ωραία και υπεύθυνη στιγμή: είστε πλέον φοιτητές Πανεπιστημίου και όχι μαθητές Λυκείου, είστε ενήλικες πολίτες και όχι ανήλικοι έφηβοι, είστε υπεύθυνοι των πράξεων και της ζωής σας --όχι πιά υπό την κηδεμονία άλλων. Το Πανεπιστήμιο είναι ο προθάλαμος της επαγγελματικής ζωής· δεν πρόκειται μόνο γιά τις επόμενες σε σειρά γνώσεις που πρέπει να αποκτήσετε --πρόκειται κύρια γιά την αυτενέργεια, την πρωτοβουλία, την ευθύνη, τη συνέπεια, και τον επαγγελματισμό που πρέπει να αναπτύξετε. Πέρα από αφηρημένες, θεωρητικές έννοιες, όλα αυτά σημαίνουν και μιά σειρά απλών, καθημερινών πραγμάτων:

Οι Σπουδές Υπολογιστών/Πληροφορικής/Τηλεπικοινωνιών και οι Επιλογές Κατευθύνσεων:

Πολλά ονόματα χρησιμοποιούνται σήμερα στην Ελλάδα (και διεθνώς σ' ένα βαθμό) σχετικά με το επιστημονικό πεδίο που θα σπουδάσετε: Υπολογιστές, Πληροφορική, Ηλεκτρονικά και Υπολογιστές, Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές, Τηλεπικοινωνίες, Δίκτυα, και πλήθος συνδυασμών των παραπάνω. Επιπλέον, άλλα από τα συναφή Πανεπιστημιακά Τμήματα λέγονται "Μηχανικών", άλλα "Επιστήμης", άλλα "Επιστήμης και Τεχνολογίας", κ.ο.κ.

Ένα είναι σαφές: η πρώϊμη ειδίκευση σε μερικές μόνο από τις παραπάνω περιοχές δεν συμφέρει το φοιτητή, διότι του στενεύει τις επαγγελματικές προοπτικές, και του αφαιρεί τη δυνατότητα αλλαγής πεδίου εάν αργότερα το θελήσει, ή εάν αλλάξει η έμφαση των τεχνολογικών εξελίξεων προς κάποια απρόβλεπτη σήμερα κατεύθυνση. Μιά κάποια ειδίκευση στα τελευταία χρόνια των σπουδών βοηθάει στο να πιάσει κανείς την πρώτη του δουλειά, αλλά το στιβαρό και ευρύ υπόβαθρο είναι αναντικατάστατο στο να μπορεί στη συνέχεια να προσαρμόζεται όπως θελήσει ή χρειαστεί.

Όλες οι παραπάνω περιοχές --Πληροφορική, Υπολογιστές, Δίκτυα, Τηλεπικοινωνίες, και το Ηλεκτρονικό τους υπόβαθρο-- είναι αρκούντως συγγενικές ώστε να μπορεί και να πρέπει ο φοιτητής να αποκτήσει βασικές γνώσεις σε όλες τους, και αυτή τη δυνατότητα παρέχει το Τμήμα μας στους φοιτητές του, έστω και εάν το όνομα του Τμήματος --που πηγάζει από τον διεθνώς επικρατέστερο όρο τις δεκαετίες του '70 και '80-- δεν απαριθμεί ρητά όλες τις παραπάνω περιοχές, χάριν Λακωνικότητας.

Ακολουθώντας κυρίως το υπόδειγμα αμερικανικών και ευρωπαϊκών πανεπιστημιακών τμημάτων "Computer Science and Engineering", το πρόγραμμα σπουδών του Τμήματος αντιμετωπίζει την Πληροφορική ως τεχνολογική επιστήμη: έχοντας αυστηρά επιστημονικά θεμέλια και μεθοδολογία, αποσκοπεί στην κατασκευή συστημάτων, υλικού και λογισμικού, τα οποία καλούνται να εξυπηρετήσουν συγκεκριμένες ανθρώπινες ανάγκες. Έτσι, καλύπτει εξ ίσου τα αντικείμενα του υλικού, του λογισμικού, των εφαρμογών της πληροφορικής, και της θεωρίας. Παράλληλα, δίνεται ισόρροπη έμφαση στη διδασκαλία της αυστηρής επιστημονικής μεθόδου και στην καλλιέργεια των ικανοτήτων σύνθεσης και της νοοτροπίας μηχανικού μέσω ειδικών εργασιών και εργαστηρίων. Το πρόγραμμα σπουδών περιλαμβάνει υποχρεωτική Διπλωματική Εργασία, καθώς και προαιρετική Πρακτική Άσκηση μέσω εργασίας εκτός Πανεπιστημίου. Τέλος, προσφέρονται μαθήματα παιδαγωγικής κατάρτισης.

Με τον τρόπο αυτό, οι απόφοιτοι του Τμήματος μπορούν να ανταποκριθούν με την ίδια ευκολία στις απαιτήσεις όλου του φάσματος επαγγελματικής απασχόλησης, από τη βιομηχανία, τις επιχειρήσεις και τους οργανισμούς, μέχρι την εκπαίδευση και την έρευνα.

Τέλος, μιάς και βρισκόμαστε σε μάθημα υλικού (hardware), ταιρίαζει να δώσω εδώ και μερικές σχετικές διευκρινίσεις. Υπήρχε παλιά (τη δεκαετία του '80) μιά εντύπωση στην Ελλάδα ότι τα Τμήματα των "Μηχανικών" Υπολογιστών ασχολούνται ιδιαίτερα με το υλικό, ενώ τα Τμήματα "Επιστήμης" ή "Πληροφορικής" ασχολούνται ιδιαίτερα με το λογισμικό (software). Σίγουρα το δικό μας Τμήμα δεν πιστεύει ούτε ακολουθεί τέτοιες ιδέες (και δεν φαίνεται και τα υπόλοιπα Ελληνικά Τμήματα να τις ασπάζονται), δεδομένου ότι η Επιστήμη των Υπολογιστών είναι ενιαία και περιλαμβάνει και τις δύο αυτές περιοχές, όπως και πολλές άλλες. Μάλιστα, το Τμήμα μας είναι ιδιαίτερα ισχυρό στην περιοχή του υλικού --ένα από τα καλύτερα της Ελλάδας, και σε αυτή την περιοχή-- με μακρά εμπειρία και παράδοση, σημαντική έρευνα διεθνώς αναγνωρισμένη, και πλούσιο και σύγχρονο σχετικό πρόγραμμα σπουδών, και έχει εκπαιδεύσει επιτυχώς σε αυτή την περιοχή πλήθος στελεχών της βιομηχανίας και σημαντικό ποσοστό των Ελλήνων καθηγητών Πανεπιστημίων της περιοχής, στην Ελλάδα και διεθνώς. Επομένως, όσοι από σας ενδιαφερθείτε γιά το hardware στα επόμενα χρόνια, μη διστάσετε να πάρετε τα σχετικά μαθήματα στο Τμήμα μας. Οι επαγγελματικές προοπτικές, στην Ελλάδα όπως και αλλού, είναι λαμπρές και στο υλικό, όπως και στους υπόλοιπους τομείς των υπολογιστών.



Σ' αυτή τη σημαντική καμπή που βρίσκεστε σήμερα, λοιπόν, μπείτε μ' ενθουσιασμό στο συναρπαστικό κόσμο που ανοίγεται μπροστά σας, χαρείται την κατανόηση και τη δημιουργικότητα που σας προσφέρει, και εργαστείτε σοβαρά και μεθοδικά γιά να πάρετε τα εφόδια που σας δίνονται. Εμείς είμαστε εδώ γιά να σας βοηθήσουμε όσο καλύτερα μπορούμε.

Καλωσορίσατε!

Μανόλης Κατεβαίνης,
Καθηγητής Επιστήμης Υπολογιστών Πανεπιστημίου Κρήτης
http://archvlsi.ics.forth.gr/~kateveni/


Up to the Home Page of CS-120
 
© copyright University of Crete, Greece.
Last updated: 23 Sep. 2002, by M. Katevenis.