• Κωδικός: 5103
• Εξάμηνο: Εξάμ. Α
• Τύπος: Μάθημα Υποβάθρου (ΜΥ)
• Κατηγορία: Μάθημα Ειδικής Υποδομής (ΜΕΥ)
• Είδος: Υποχρεωτικό (Υ)

• Διδ. Μονάδες: 6
• Ώρες/εβδ. (Θ/ΑΠ/Ε): 3 / 1 / 0
• Φόρτος εργασίας: 180
• Διδάσκοντες: Κλεφτούρης Δημήτριος
• Δικτυακός τόπος: http://moodle.teithe.gr/course

(1) ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Το θεματικό περιεχόμενο του μαθήματος, πραγματεύεται την κλασσική μεθοδολογία σχεδίασης καθώς και της επαλήθευσης της ορθής λειτουργίας των ψηφιακών κυκλωμάτων, βασικό εισαγωγικό μάθημα για έννοιες της δομής και κατασκευής κυκλωμάτων των ηλεκτρονικών υπολογιστών.
Ή ύλη του μαθήματος στοχεύει στην εισαγωγή των φοιτητών στις βασικές έννοιες της ανάλυσης και σχεδίασης των βασικών ψηφιακών κυκλωμάτων.
Συγκεκριμένα η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει θέματα που καλύπτουν τους δυαδικούς αριθμούς, την αποθήκευσή τους σε διατάξεις υλικού και την επεξεργασία τους με τις λογικές πύλες.
Στη συνέχεια, η λογική και άλγεβρα αυτών των διατάξεων θεμελιώνεται θεωρητικά έτσι ώστε ο φοιτητής να δύναται να σχηματίζει και επεξεργάζεται αναλυτικά λογικές συναρτήσεις.
Επόμενο θέμα, είναι η ελαχιστοποίηση λογικών συναρτήσεων με χρήση των γνωστών πινάκων Καρνώ, και υλοποίηση λογικών κυκλωμάτων με διάφορους τύπους πυλών καθώς και η επαλήθευση της ορθής λειτουργίας του κυκλώματος.
Στη συνέχεια, παρουσιάζεται μια μεθοδολογία για την ανάλυση και σχεδιασμό συνδυαστικών ψηφιακών κυκλωμάτων, ξεκινώντας από την φραστική περιγραφή των λειτουργικών προδιαγραφών του συστήματος και φτάνοντας μέχρι και την υλοποίηση και επαλήθευση του λογικού συστήματος. Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται, αναλύονται και υλοποιούνται συγκεκριμένα συνδυαστικά λογικά κυκλώματα που αποτελούν θεμελιώδη δομικά κυκλώματα ενός υπολογιστή για διάφορες απλές πράξεις.
Στην επόμενη ενότητα, περιγράφονται οι τυπικές διαδικασίες για την ανάλυση και σχεδίαση σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων με ρολόι. Παρουσιάζεται η δομή και λειτουργία διάφορων φλιπ-φλοπ.
Τέλος παρουσιάζονται και αναλύονται διάφορα ακολουθιακά κυκλώματα, όπως παράλληλοι καταχωρητές, καταχωρητές ολίσθησης και οι μετρητές που αποτελούν μέρος του κυκλωματικού εξοπλισμού ενός υπολογιστή.
<

Συνολικός στόχος του μαθήματος αποτελεί η κατανόηση από τους φοιτητές της ανάλυσης, σχεδίασης και λειτουργίας βασικών ψηφιακών κυκλωμάτων, για να αντιληφθούν την λειτουργία του υλικού του υπολογιστή.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

• Έχει κατανόηση τους αριθμούς στα διάφορα αριθμητικά συστήματα, τα συστήματα δυαδικών αριθμών και δυαδικούς κώδικες για την παράσταση πληροφοριών και είναι σε θέση να εκτελεί βασικές πράξεις στο δυαδικό σύστημα.

• Έχει γνώση των αξιωμάτων της άλγεβρας Boole, συσχετίζει λογικές σχέσεις με πύλες και ελέγχει την ορθότητα των λογικών συναρτήσεων με πίνακες αληθείας.

• Είναι σε θέση να χρησιμοποιεί το γραφικό εργαλείο πίνακας Καρνώ και να απλοποιεί μια πολύπλοκη λογική συνάρτηση, και έτσι να προχωρά στη σχεδίαση ενός λογικού διαγράμματος.

• Χρησιμοποιεί τις τυπικές μεθοδολογίες ανάλυσης και σχεδίασης συνδυαστικών κυκλωμάτων και είναι σε θέση να από φραστικές προδιαγραφές να φτάσει μέχρι τον πλήρη σχεδιασμό ενός ψηφιακού κυκλώματος.

• Αναλύει και υπολογίζει τα βασικά στοιχεία χρονικού κόστους και μπορεί να επιλέγει κατάλληλα δομικά στοιχεία, πύλες για επίτευξη καλύτερης λύσης. Είναι σε θέση να χρησιμοποιεί έτοιμα κυκλώματα πχ κωδικοποιητές για σχεδίαση ενός πιο σύνθετου συνδυαστικού κυκλώματος.

• Έχει κατανόηση των σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων με ρολόι και για την πλήρη ανάλυση και λειτουργία τους είναι σε θέση να παράγει πίνακες και διαγράμματα καταστάσεων.

• Γενικά έχει αποκτήσει ένα σημαντικό υπόβαθρο γνώσεων, για να κατανοήσει την δομή των κυκλωματικών διατάξεων των υποσυστημάτων ενός υπολογιστή, που αναφέρονται στο μάθημα Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών του Γ εξαμήνου.

(2) ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

i. Ψηφιακά συστήματα και δυαδικοί αριθμοί.
ii. Άλγεβρα Booleκαι λογικές πύλες.
iii. Ελαχιστοποίηση σε επίπεδο πυλών.
iv. Συνδυαστική λογική.
v. Σύγχρονη ακολουθιακή λογική.
vi. Καταχωρητές και Μετρητές.

(3) ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ και ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ – ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ

Πρόσωπο με πρόσωπο, στην τάξη.

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

-Διαλέξεις με χρήση ppt
-Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας Moodle

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Ι. Γραπτή τελική εξέταση (70%) που περιλαμβάνει :
– Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.
– Ασκήσεις Σύντομης Απάντησης.
– Επίλυση Προβλημάτων με ανάλυση και σχεδίαση λογικού κυκλώματος για ένα σύστημα.
ΙΙ. Ενδιάμεση Δοκιμασία Γνώσης(30%) που περιλαμβάνει:
– Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής.

Το ως άνω σχήμα αξιολόγησης του μαθήματος γνωστοποιείται στους φοιτητές (α) μέσω της ιστοσελίδας του τμήματος (πλατφόρμα Hydra), (β) μέσω των σελίδων του μαθήματος στην ηλεκτρονική πλατφόρμα Moodle, και (γ) με ανακοινώσεις στη διάρκεια των πρώτων διαλέξεων και συναντήσεων στο εργαστήριο κατά την έναρξη του κάθε ενός ακαδημαϊκού εξαμήνου

(4) ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1… Ψηφιακή Σχεδίαση, Morris Mano, Michael Ciletti, 5η / Έκδοση, ISBN : 978-960-941-084-7
2… ΨΗΦΙΑΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ: ΑΡΧΕΣ & ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ, JOHNF. WAKERL, έκδοση 3η/2004, ISBN: 960-209-728-0.
3… Ανάλυση και σχεδίαση κυκλωμάτων ψηφιακής λογικής, Συλλογικό έργο,NelsonVictorP.,NagleH. Troy,IrwinJ. David,CarrollBillD, 1η έκδοση / ISBN : 978-960-458-014-9.
4… Βιβλίο [14733]: Σχεδίαση ψηφιακών συστημάτων, Πογαρίδης Δημήτρης, έκδοση 3η/2004, ISBN : 978-960-411-470-2.
5… Ψηφιακή Σχεδίαση, Ρουμελιώτης Μάνος, Σουραβλάς Στάυρο, έκδοση 1η/ 2012, ISBN : 978-960-418-388-3.