Μαθήματα

Μαθήματα

Περιγραφή Mαθημάτων

 

Εξάμηνο Α

  1. Σχεδίαση Ολοκληρωμένων Συστημάτων (Y): Παλιουράς Βασίλης

The course offers to the students a hands-on experience on the digital design procedures and actual hardware implementation issues, based on the contemporary Xilinx design flow and evaluation boards based on Spartan, Virtex-5, and Virtex-7 devices. Lectures address: 1. FPGA hardware fundamentals, 2. HDL coding for synthesis and reuse and 3. Digital design verification practices. From algorithm to hardware architecture: Procedures for design space exploration, scheduling, resource allocation, resource sharing and area, time and low power optimization. Clocking strategies. Timing closure, static timing analysis and statistical static timing analysis. Each student is assigned a running design project which is completed by the end of the semester and has four to five intermediate deliverables. Each project requires the design space exploration and HDL coding of a fairly complex design, and its mapping onto an FPGA. Verification includes the use of integrated logic analyzers to carry-out measurements in the lab.

  1. Μεταγλωττιστές για Ενσωματωμένα Συστήματα (Y): Γκούτης Κων/νος,

1. Name and Code: Compilers for Embedded Systems, 2. Summary: This course studies software optimization related to the architecture, using compiler optimization techniques. Data Dependence Graph (DDG) creation and analysis. Software pipelining scheduling techniques and instruction scheduling techniques are studied; modulo scheduling and list scheduling techniques are analyzed. Loop transformations selection, memory management techniques and interaction between software and hardware are the main topics studied. All transformations and memory management techniques are applied by fully analyzing and studying the information of the algorithm (s/w constraints) and the architecture parameters (h/w constraints) for speeding up the code, 3.a. Requirements: Computer architectures, procedural programming, 3.b. Objectives of the course: The students have to be capable to optimize source code programs on both general and specific purpose processors (SIMD architectures are also included), 3.c. Teaching Materials: i) “Optimizing Compilers for Modern Architectures” Randy Allen & Ken Kennedy, Morgan Kaufmann Publishers, 2002, ii) Lecture notes. d. Tools: SimpleScalar simulator and Valgrind analysis tool, 4. Compulsory or Optional course unit: Compulsory, 5. Teacher: C. E. Goutis, G. Theodoridis, 6. Semester: winter semester, 7. Teaching: 3 hours per week, 8. Laboratory: 2x3 hours, tools learning, 9. Projects: 3 small projects - code optimization on a) general purpose processors, b) SIMD architectures and c) specific purpose processors, 10. Assessment methods: two mid-term exams and a final examination which also includes the material of the two mid-term exams for the students who failed. Language: Greek

  1. Ειδικά Θέματα Αλγορίθμων (E): Ζαρολιάγκης Χρήστος

Ορισμοί και βασικές ιδιότητες γραφημάτων. Δένδρα. Δομές δεδομένων για αναπαράσταση γραφημάτων και δικτύων. Βασικές έννοιες σχεδιασμού και ανάλυσης αλγορίθμων. Ανάλυση πολυπλοκότητας αλγορίθμου. Θεμελιώδεις αλγόριθμοι γραφημάτων. Αλγόριθμοι εύρεσης συντομότερων διαδρομών σε γραφήματα. Αλγόριθμοι εύρεσης μέγιστης ροής και ελάχιστης τομής σε δίκτυα. Επιλεγμένα θέματα αλγορίθμων (π.χ. προηγμένες δομές δεδομένων, ελάχιστα γεννητικά δένδρα, ταιριάσματα, ειδικές κατηγορίες γραφημάτων, δυναμικοί αλγόριθμοι, κλπ).

  1. Αρχιτεκτονική/ Αριθμητική Συστημάτων Ψηφιακής Επεξεργασίας Σημάτων (E),  Στουραϊτης Αθανάσιος, Παλιουράς Βασίλειος

Course Objective: This course focuses on the issues that relate to the optimization of signal processing architectures. Various criteria of optimization are considered: area, time, energy consumption, etc. It also examines the various alternatives of computer arithmetic that have to be considered for an optimized signal processing architecture. Understanding of the theoretical foundations of advanced optimized computer architecture and arithmetic will be achieved through a combination of theoretical and computer-based homework assignments. Course Outline (13-week semester): PART I: Architectural transformations. Topic 1: Introduction to digital signal processing systems (1/2 week) Typical DSP Algorithms DSP Application requirements and CMOS DSP Algorithm representation, Topic 2: Iteration Bound (1/2 weeks), Topic 3: Pipelining and parallel processing (1 week), Topic 4: Retiming (1/2 weeks), Topic 5: Unfolding (1/2 weeks), Topic 6: Folding (1 weeks), Topic 7: Systolic architecture design (1&1/2 weeks), Topic 8: Fast convolution (1 week) PART II: Computer Arithmetic Topic 9: Data representation systems and LNS [Also project presentation for 30’] (1 week), Topic 10: Fixed/Floating Point adders (1weeks), Topic 11: Fixed/Floating Point multipliers and dividers  (1 & ½  week), Topic 12: Canonic Signed-Digit Number System (1/2  week), Topic 13: CORDIC and elementary functions (1 week), Topic 14: Logarithmic arithmetic system (LNS) (1/2 weeks), Topic 15: Residue arithmetic system (RNS) (1/2  weeks), Topic 16: Application Algorithm System Implementation (1&1/2  weeks) Grading Policy: The course-work includes theoretical and programming assignments to individual students. The grade is based on the following: Six homework sets (30%) Final exam (70%).

  1. 5.Τηλεπ/κα Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων (E): Βαρβαρίγος Εμμανουήλ

1. Telephone Networks, Internet, IPv6, ΑΤΜ, MPLS: comparison (2 lectures) 2. Advanced Queueing systems (M/G/1, reservation systems, priority systems, 2 lectures) 3. Optical technologies (optical devices, 1 lecture) 4. Optical Backbone Networks  (transparent vs opaque networks, RWA, Impairment-Aware RWA, reservation and connection establishment, 2 lectures) 5. Switching (electronic switching, optical switching, 2 lectures) 6. Grid Computing (1 lecture) 7. QoS routing, Scheduling, fairness, WFQ, (1 μάθημα) 8. Invited speaker topics (on entrepreneurial issues, energy informatics, multimedia, 2 lectures) Α. A project (term paper) for each student.  More complicated projects in teams of 2 B. Oral exam on the course material

  1. Ενσωματωμένα Τηλεπ/κα Συστήματα (E): Αντωνακόπουλος Θεόδωρος  Introduction to Embedded Systems. Architecture issues and codesign methodologies for communication systems. Modeling of Embedded Communication Systems. Basic concepts, performance evaluation and validation. Communication protocols design methodology. Specifications, functional description and implementation. Protocol processing and transmission algorithms implementation. Performance analysis and optimization. Interoperability issues. Examples of integrated communication devices and systems. During the semester the basic  modules of a point-to-point communications system are designed and developed and a complete experimental system is developed. As final evaluation,  a project is assigned (two students/project) for designing and implementing a more advanced module (ie. channel estimator, flow and error control, etc.) which has to be integrated and tested with the system developed during the semester.
  1. 7.Networks on Chip (E), Γιώργος Δημητρακόπουλος

Τoday's embedded, network, graphics, and server chips already contain tens to hundreds of cores integrated onto a single die, and this number will surely increase with future scaling. On-chip interconnection networks are becoming a critical system-level design component in terms of performance, power consumption, and overall system’s flexibility. This course explores the underlying principles and the practical implementation issues for such networks. Topics include on-chip communication standards such as AMBA AXI, OCP, network interfaces, network topology, and routing algorithms, as well as flow-control strategies, router microarchitecture, quality-of-service techniques and physical-implementation-related issues.

  1. Λειτουργικά Συστήματα Πραγματικού Χρόνου (E):

Basic Principles: What is OS, which OS categories exist today, where are they used. The concept of time on RTOS: Introduces to the concept of RTOS as opposed to non-real time ones. Topics address: value of time, time criticality for RTOS applications and handling of the notion of time. Time scheduling of SW procedures: Algorithms for selecting and executing procedures in RTOS, their usability and comparison with each other. Common Access on SW resources: Introduction to interrupts and their usage by several applications, introduction to semaphores and software flags. Procedures synchronization: Further analysis of semaphores as means of synchronizing access on resources by several applications, inter-process communication, messaging and time scheduling. Secure systems: Introduction to security methods for embedded applications. Distributed systems: Introduction to procedures that run in parallel and in distributed manner. 

 

Εξάμηνο Β

  1. Συστήματα σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (System on Chip) (Y): Κουφοπαύλου Οδυσσέας

The What, Why, and How of MPSoCs. Techniques for Designing Energy-Aware MPSoCs. Networks on Chips: A New Paradigm for Component-Based MPSoC Design. Architecture of Embedded Microprocessors. Performance and Flexibility for Multiple-Processor SoC Design .MPSoC Performance Modeling and Analysis. Design of Communication Architectures for High-Performance and Energy-Efficient Systems-on-Chips. Design Space Exploration of On-Chip Networks: A Case Study. Memory Systems and Compiler Support for MPSoC Architectures. A SystemC-Based Abstract Real-Time Operating System Model for Multiprocessor System-on-Chips. Cost-Efficient Mapping of Dynamic Concurrent Tasks in Embedded Real-Time Multimedia Systems.  

  1. Ειδικά Θέματα Ελέγχου Ορθής Λειτουργίας VLSI Συστημάτων - Σχεδιασμός για Εύκολο Έλεγχο (Y): Νικολός Δημήτριος

Introduction: The need for testing, Verification testing vs. manufacturing [parametric, logic(functional, structural)] and periodic testing, Test issues, Problems of testing, Test economics. Part I.TESTING:Failures, Defects and Fault Models: Terminology, Failure Classification, Failure Rate Vs Product Lifetime, Stuck-at Faults, Bridging Faults, Stuck-Open Faults, Stuck-On Faults, Delay Faults, Fault Simulation: Logic simulation versus Fault simulation, Fault Simulation, Fault Coverage, Fault Dictionary, Compiled versus event driven simulators, Several implementations (Serial, Parallel, Deductive and Concurrent fault simulators), Testability Measures (SCOAP),Test Pattern Generation: Exhaustive, Pseudoexhaustive, Pseudorandom (PR) and Deterministic (D-Algorithm, PODEM, FAN Fujiwara, Critical paths) tests. Part II. DESIGN FOR TESTABILITY (DFT) General guidelines, test point insertion, Pseudoexhaustive testing, Scan Path Design Techniques (Types of storage devices, Types of scan, Cost of Scan, Parallel scan, Partial Scan. Built-In Self-Test (BIST): Test pattern generation, Response compression, Architectures for Test per-clock and Test per-scan BIST. Test Data Compression): Variable-to-fixed (Run-length etc), Variable-to-variable (Golomb etc), Fixed-to-variable (Huffman etc), Fixed-to-fixed (LFSR seeds). Memory testing, Digital boundary scan, IEEE Std. 1149.1), IEEE STD 1500 for testing embedded cores, SOC/IP Core Testing, Test Scheduling. Laboratory: 2x3 hours, tools learning (Design Compiler, DFT_Compiler, and Tetramax). Projects: 4 small projects are given to each student using benchmark circuits: a) test pattern generation for combinational circuits b) scan path insertion c) test pattern generation for circuits with scan paths and d) BIST implementation.

  1. Τεχνολογία Λογισμικού Ενσωματωμένων Συστημάτων (E): Γιαλελής Γιάννης Course Objective: The Software Engineering course (Lectures and Projects) aims at providing knowledge to the students in regard to methods, tools and processes to meet the demands in modern software systems design and development. The course mainly focuses on the two following system engineering disciplines: (1) requirements engineering in particular through formalization of multi viewpoint and multi criteria requirements, and (2) component based engineering comprising multi-view and multi-criteria architecture trade-offs. Contents:Requirements:1. System Requirements Methods and Tools, Interface Specification, the Software Requirements IEEE Document, Requirements Management Languages, 2. System Models: Context models, Behavioural Models, Data Models, Object Models, 3. Critical Systems Specification: Risk – driven specification, Safety specification, Security Specification, Reliability specification, Design: 1. Modeling Languages: UML, SysML, AADL, 2. Distributed System Architectures, 3. Object-oriented design, 4. Real-time software design: System design. RTOS, Monitoring and Control Systems, Data acquisition systems, Development: 1.Critical Systems Development: Dependable processes, Dependable Programming 2. Software Evolution: Legacy System Evolution, Verification and Validation:1. Verification and formal methods, 2.Software testing, 3. Critical Systems validation, Projects: Regularly 3 projects are requested. Each project is implemented by a group of 3 students.
  2. Networks Management (E), Δενάζης Σπύρος

Overview of the different network management approaches and models proposed (OSI, Internet, TMN etc), their structure and the corresponding specifications (standards) issued. The basic concepts of network management architectures, their organization in functional areas, and their system components. Introduction to ASN.1 language. Detailed presentation of the Internet model based on SNMP protocol suite as specified by IETF through selected RFCs. It comprises the Information model and the definition of the basic MIB objects along with RMON 1 & 2 for the collection of monitoring data and statistics with analytic examples, the communication model based on SNMPv1 & SNMPv2 protocol suite and the organizational model based on the client-server paradigm between the Network Management Station and the Agent of the network devices. Design of network topologies and IPv4 address assignment to the various network interfaces. Introduction to modern trends in network management and network control. This includes Netconf protocol specification that includes Data model and Communication model and comparison with SNMP. Presentation of the basic principles of Software Defined Networking and Network Function Virtualization architectures and their impact on network management. The theoretical presentations above is complemented with practical examples in the form of lab exercises in order for the student to acquire important hands-on experience.

  1. 5.Σχεδίαση συστημάτων χαμηλής κατανάλωσης (Ε),

Ανάγκες σχεδίασης συστημάτων χαμηλής κατανάλωσης, συνιστώσες κατανάλωσης ισχύος, μοντελοποίηση κατανάλωσης, εκτίμηση κατανάλωσης σε επίπεδα σχεδίασης (τρανζίστορ, πύλης, κυκλώματος, αρχιτεκτονικής, συστήματος), μείωση κατανάλωσης σε επίπεδο τρανζίστορ, βελτιστοποίηση κατανάλωσης συνδυαστικών κυκλωμάτων, βελτιστοποίηση κατανάλωσης ακολουθιακών κυκλωμάτων, τεχνικές μείωσης κατανάλωσης σε επίπεδο RTL και σε επίπεδο αλγορίθμων, σχεδίαση και κατανάλωση σε επίπεδο συστήματος, ανάπτυξη λογισμικού για χαμηλή κατανάλωση ισχύος, μελέτη περίπτωσης, εξειδικευμένες εφαρμογές χαμηλής κατανάλωσης, προχωρημένα θέματα.

  1. 6.Συστήματα Ψηφιακής Επεξεργασίας (Ε), Παλιουράς Βασίλης

Απλοποίηση δομών ψηφιακής επεξεργασίας σε επίπεδο δυαδικού ψηφίου με τη χρήση κωδικοποιήσεων προσημασμένου ψηφίου. Η περίπτωση CSD. Τεχνικές εύρεσης και απαλοιφής κοινών υπο-εκφράσεων (common subexpression sharing). O αλγόριθμος του Hartley. Τεχνικές pipelining σε συστήματα ψηφιακής επεξεργασίας με ανάδραση. Οι τεχνικές πρόβλεψης (lookahead) και διεμπλοκής (interleaving). Ψηφιακά φίλτρα ανεκτικά στο θόρυβο. Αρχιτεκτονικές VLSI για διακριτούς μετασχηματισμούς. Δομές υλικού για τον FFT, radix-2, high-radix, split-radix. Σειριακές αρχιτεκτονικές FFT. Aρχιτεκτονικές FFT χαμηλής κατανάλωσης. Εφαρμογές FFT σε DVB, 802.11x και πρότυπα ψηφιακών επικοινωνιών. Αρχιτεκτονικές VLSI για διόρθωση λαθών. O αλγόριθμος Viterbi και παραλλαγές. Αρχιτεκτονικές υλοποίησης σε υλικό. Placement και routing δικτύων shuffle-exchange. H πράξη πρόσθεσης-σύγκρισης-αφαίρεσης ACS. Kώδικες Turbo και οι τεχνικές επαναληπτικής αποκωδικοποίησης. Ο αλγόριθμος MAP. Ο αλγόριθμος SOVA. Κώδικες LDPC. O αλγόριθμος Viterbi και παραλλαγές. Αρχιτεκτονικές υλοποίησης σε υλικό. Placement και routing δικτύων shuffle-exchange. H πράξη πρόσθεσης-σύγκρισης-αφαίρεσης ACS. Αρχιτεκτονικές υλικού για επεξεργασία video. Αλγόριθμοι και αρχιτεκτονικές DCT. Aλγόριθμοι και αρχιτεκτονικές VLSI για εκτίμηση κίνησης. Εφαρμογή στο MPEG και σχετικές αρχιτεκτονικές VLSI. Συστήματα ψηφιακής επεξεργασίας βασισμένα σε προγραμματιζόμενη λογική (FPGA). Συστήματα βασισμένα σε προγραμματιζόμενους επεξεργαστές σημάτων. Τεχνικές σχεδίασης συστημάτων ψηφιακής επεξεργασίας με χρήση C++, SystemC, Simulink.

  1. Προηγμένα Θέματα Τεχνολογιών Υλοποίησης Αλγορίθμων (Ε), Ζαρολιάγκης Χρήστος

Σκοπός του μεταπτυχιακού αυτού μαθήματος είναι η παρουσίαση προηγμένων μεθόδων στις τεχνολογίες υλοποίησης αλγορίθμων οι οποίες αφορούν τον σχεδιασμό, την υλοποίηση και την εκτενή πειραματική αξιολόγηση μοντέρνων αλγοριθμικών τεχνικών. Θα συζητηθούν επίσης: (α) ζητήματα δημιουργίας περιβαλλόντων και βιβλιοθηκών λογισμικού που επιτρέπουν την εύκολη υλοποίηση και πειραματική αξιολόγηση αλγορίθμων, και (β) ζητήματα μεθοδολογίας σε ότι αφορά την πειραματική έρευνα αλγορίθμων και δομών δεδομένων, καθώς και σε ότι αφορά τη διαδικασία μετατροπής των απαιτήσεων του χρήστη σε αποδοτικές αλγοριθμικές λύσεις και υλοποιήσεις. Σαν πραγματικό περιβάλλον υλοποίησης, χρησιμοποιείται η γλώσσα C++ μαζί με τις βιβλιοθήκες LEDA, STL και BOOST.

  1. Αρχιτεκτονική Δικτυακών Συστημάτων (E): Σερπάνος Δημήτρης

Βασικές αρχές αρχιτεκτονικής δικτυακών συστημάτων. Απόδοση δικτυακών συστημάτων. Αρχιτεκτονική μεταγωγέων πακέτων. Αρχιτεκτονική γεφυρών (bridges). Αρχιτεκτονική δρομολογητών (routers) και πυλών (gateways). Αρχιτεκτονική προηγμέ-νων προσαρμοστών δικτύων (net-work adapters). Ειδικές λειτουργίες για υποστήριξη υπηρεσιών πραγματικού χρόνου. Επεξεργαστές πρωτοκόλλων δικτύων (protocol processors, network processors). Υποσυστήματα ειδικών λειτουργιών (διαχείρηση μνήμης, γρήγορη προσπέλαση πινάκων, κλπ.).

Σχετικές πληροφορίες παρέχονται: α) από τον υπεύθυνο του προγράμματος: κ. Δ. Νικολό, Καθηγητή του Πανεπιστημίου Πατρών, Τμήμα Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής, Τηλ. : 2610-996929 και FAX : 2610-991909, e-mail : nikolosd@ceid.upatras.gr β) στη σελίδα του διαδικτύου http://www.ics.ece.upatras.gr/osyl. γ) στη Γραμματεία του Τμήματος Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής, του Πανεπιστημίου Πατρών, Τηλ.: 2610-996940, FAX: 2610-993469, http www . ceid . upatras . gr