ΗΥ-120: Ψηφιακή Σχεδίαση
Φθινόπωρο 2011
Τμ. Επ. Υπολογιστών
© Πανεπιστήμιο Κρήτης

ΗΥ-120  -  Ψηφιακή Σχεδίαση:
Περιγραφή του Μαθήματος

[Welcome to U.Crete and CS-120]
[Lab Sessions]
[printer version - PDF]
[0. Introduction - Lectures & Labs]

Στόχος του Μαθήματος:

Οι υπολογιστές (τόσο οι αυτόνομοι όσο και οι ενσωματωμένοι σε άλλες μηχανές, όπως αυτοκίνητα, τηλεοράσεις, κλπ), τα δίκτυα (όπως το Internet), και οι τηλεπικοινωνίες (τηλέφωνα, κινητά, ασύρματοι, κλπ) είναι όλα κατασκευασμένα, σήμερα πιά, από μικροηλεκτρονικά chips που στην συντριπτική τους πλειοψηφία είναι ψηφιακά. Αυτό το μάθημα μιλάει γιά τα ψηφιακά συστήματα --γιά τη βάση δηλαδή όλης της σύγχρονης τεχνολογίας της πληροφορίας.

Ο στόχος του μαθήματος είναι να διδάξει στη νέα φοιτήτρια και το νέο φοιτητή των υπολογιστών το τι είναι ψηφιακό κύκλωμα, τις βασικές και απαραίτητες έννοιες και στοιχεία της ψηφιακής σχεδίασης, και πώς με αυτά μπορεί να φτιάξει κανείς ένα σημαντικό και κεντρικό παράδειγμα ψηφιακού κυκλώματος: έναν απλούστατο υπολογιστή. Βέβαια, ο υπολογιστής που θα φτιάξουμε θα είναι υπεραπλουστευμένος (γι' αυτό και εξαιρετικά αργός) αλλά παρ' όλα αυτά θα είναι ένας υπολογιστής!

Η συνέχεια του μαθήματος αυτού είναι το μάθημα "Οργάνωση Υπολογιστών" (ΗΥ-225), στο εαρινό εξάμηνο του 2ου έτους, όπου ο φοιτητής θα ακούσει γιά το πώς είναι οι πραγματικοί σημερινοί υπολογιστες (όχι οι εδώ υπεραπλουστευμένοι), πώς είναι η γλώσσα μηχανής τους, η κατασκευή του επεξεργαστή και της μνήμης τους, και πώς λειτουργεί η επικοινωνία τους με τον έξω κόσμο. Το παρόν μάθημα (ΗΥ-120) και το ΗΥ-225 είναι τα δύο μαθήματα "κορμού" (υποχρεωτικά) του Τμήματός μας στην περιοχή του υλικού (hardware) των υπολογιστών και εν γένει των ψηφιακών συστημάτων, και διδάσκουν όσα όλοι οι απόφοιτοι πληροφορικής πρέπει να ξέρουν από αυτή την περιοχή, σαν ελάχιστη βασική γνώση. Γιά αυτούς που επιθυμούν να μάθουν περισσότερα γύρω από το υλικό (hardware), υπάρχουν τα μαθημάτα επιλογής:

Περιεχόμενο του Μαθήματος:

Εργαστήριο:

Το μάθημα περιλαμβάνει εβδομαδιαίες δίωρες εργαστηριακές ασκήσεις με χρήση breadboard, διακοπτών, LED, ηλεκτρονόμων, chips (TTL, CMOS), και ενός απλού datapath ενός υπολογιστή τύπου συσσωρευτή με δύο χωριστές μνήμες (εντολών, δεδομένων) και πλήθος ενδείκτικών λυχνιών 7-segment γιά την παρακολούθηση της κατάστασής του, το οποίο οι φοιτητές μετατρέπουν σε στοιχειώδη υπολογιστή υλοποιώντας τον έλεγχό του στο breadboard.
Altera Corporation Ευχαριστούμε την εταιρεία Altera (University Program) γιά τη δωρεά υλικών αξίας 10.000 Ευρώ στο εργαστήριο του μαθήματος.
We deeply appreciate Altera University Program's donation of 10 thousand Euro worth of hardware to this course's lab.

Βιβλία:

Οι εγγεγραμμένοι φοιτητές του μαθήματος έχουν τη δυνατότητα επιλογής ανάμεσα στα εξής δύο ή τρία βιβλία (το τρίτο βιβλίο, Brown-Vranesic, μάλλον φέτος το απέσυρε ο εκδότης του σαν επιλογή από τον "Εύδοξο"):
Ο διδάσκων έχει μιάν ελαφρά προτίμηση στο πρώτο από τα παραπάνω βιβλία (του Wakerly), λόγω μεγαλύτερης ευρύτητας ύλης και βαθύτερης/ωριμότερης παρουσίασης (ενώ μερικοί άλλοι γνωστοί του προτιμούν εκείνο του Mano)· πάντως, και τα τρία βιβλία είναι πολύ καλά. Γιά εμάς εδώ στο Παν. Κρήτης και στο ΙΤΕ-ΙΠ, το δεύτερο βιβλίο (του Mano) έχει το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιεί τη γλώσσα Verilog που και εμείς χρησιμοποιούμε (σε άλλα μαθήματα και στην έρευνά μας), έναντι της VHDL των άλλων δύο.

Και τα τρία βιβλία καλύπτουν τα περισσότερα θέματα του μαθήματος, εκτός --κυρίως-- τους ηλεκτρονόμους, τα διφασικά ρολόγια, και αρκετά παραδείγματα που θα χρησιμοποιήσουμε --ιδιαίτερα το παράδειγμα απλού επεξεργαστή του μαθήματος. Από την άλλη, το μάθημα δεν περιλαμβάνει ορισμένα από τα θέματα που υπάρχουν στα βιβλία αυτά. Επίσης, το μάθημα θα επιμείνει λιγότερο απ' όσο τα βιβλία σε αρκετά ειδικευμένα θέματα υλικού, τα οποία είναι λιγότερο χρήσιμα στο γενικό ακροατήριο του μαθήματος, και που διδάσκονται στο ΗΥ-220 ή άλλα μαθήματα επιλογής. Γιά τους λόγους αυτούς, συνιστάται ένθερμα στους εγγεγραμμένους φοιτητές να παρακολουθούν ανελλειπώς τις διαλέξεις του μαθήματος, οι οποίες πιστεύεται ότι θα τους βοηθήσουν σημαντικά περισσότερο απ' όσο τα βιβλία στην κατανόηση των εννοιών και της χρήσης τους. Σημαντικό βοήθημα θα αποτελέσουν και οι λεπτομερείς εκφωνήσεις των εργαστηριακών ασκήσεων.

Πρόγραμμα Διδασκαλίας, Εξέτασης Προόδου:

Βαθμολογία:

Βαθμός εργαστηρίου κάτω του 4.0 ή βαθμός τελικής εξέτασης κάτω του 3.5 προκαλεί αποτυχία στο μάθημα. Οι εξετάσεις (προόδου & τελική) είναι με κλειστές σημειώσεις. Κάθε αντιγραφή τιμωρείται αυστηρά. Συνιστάται ένθερμα στους εγγεγραμμένους στο μάθημα να διαβάζουν το μάθημα καθ' όλη τη διάρκεια του εξαμήνου --όχι μόνο κατά την εξεταστική περίοδο-- και να το περάσουν κατά την Α' εξεταστική περίοδο --η εμπειρία του διδάσκοντα δείχνει ότι τα μαθήματα περνιούνται πολύ ευκολότερα τότε, όταν η ύλη είναι ακόμη φρέσκια στη μνήμη.

Ο μέσος όρος βαθμών εργαστηρίου υπολογίζεται με συντελεστές βάρους, διαφορετικούς γιά διάφορα εργαστήρια:

Ο ακριβής τύπος υπολογισμού του μέσου βαθμού εργαστηρίων είναι: Άθροισμα(Wi*Bi) γιά i=1,..12, μείον Minimum(Wi*Bi) γιά i=1,..12, και όλο διά έντεκα (11.0), όπου Wi είναι ο συντελεστής βάρους του εργαστηρίου i, και Bi είναι ο βαθμός του εργ. i. Επομένως συμφέρει να μην απουσιάζετε κατά τα εργαστήρια με μεγαλύτερο συντελεστή βάρους.

Διδάσκων, Βοηθοί:

Ηλεκτρονική Επικοινωνία:


[Welcome to U.Crete and CS-120]
[Lab Sessions]
[printer version - PDF]
[0. Introduction - Lectures & Labs]

Up to the Home Page of CS-120
 
© copyright University of Crete, Greece.
last updated: 25 Sep. 2011, by M. Katevenis.