Στόχος Μαθήματος

Στόχος αυτού του μαθήματος είναι η μελέτη και κατανόηση βασικών εισαγωγικών αλλά και πιο προχωρημένων θεμάτων της περιοχής της Ασφάλειας Υπολογιστών και της Κρυπτογραφίας. Αναλύονται όλες οι βασικές εισαγωγικές έννοιες της περιοχής της ασφάλειας υπολογιστών και δικτύων γενικά και χαρτογραφείται η σημερινή κατάσταση του χώρου. Επιπλέον δίνεται έμφαση σε βασικές αρχές σχεδιασμού και υλοποίησης κρυπτογραφικών συστημάτων και αναλύονται όλα τα βασικά ειδή κρυπτογραφικών αλγορίθμων και πρωτοκόλλων και οι κύριοι εκπρόσωποι τους σε συνδυασμό και με τα πρόσφατα τεκταινόμενα στον χώρο αναφορικά με την υιοθέτηση νέων αλγορίθμων και επιτυχών επιθέσεων σε παλιότερους. Επίσης αναλύεται η ασφάλεια του Internet και του World Wide Web, ενσωματώνοντας μάλιστα όλες τις τελευταίες εξελίξεις σε θέματα διαδικτυακών απειλών και επιθέσεων  όπως η κοινωνική μηχανική (social engineering), την πειρατεία των κλικ (clickjacking), υφαρπαγή καρτέλας (tabnapping) και λυτρισμικό (ransomware). Παράλληλα αναλύονται ενδελεχώς και από κάθε άποψη τα βασικά είδη απειλών και κακόβουλου λογισμικού όπως ιοί,  σκουλήκια,  δούρειοι ίπποι, κερκόπορτες, μολυσμένα δίκτυα υπολογιστών (botnets)  κ.α, με ιδιαίτερη έμφαση στις σχετικές ευπάθειες και επιθέσεις καθώς και μεθόδους άμυνας και προστασίας.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά το πέρας του μαθήματος ο/η φοιτητής/τρια θα έχει:

1. Κατανοήσει όλες τις βασικές αλλά και κάποιες πιο προχωρημένες έννοιες και την σημασία τους στην ασφάλεια υπολογιστών και δικτύων και μάλιστα στην πλήρη διάσταση του, πέραν από τα καθαρά  υπολογιστικά μέσα και απειλές.
2. Κατανοήσει το σύγχρονο εύρος απειλών στην ασφάλεια υπολογιστών και δικτύων και το τωρινό στάτους κβο στον χώρο
3. Κατανοήσει όλα τα βασικά είδη κρυπτογραφικών αλγορίθμων και τα χαρακτηριστικά τους καθώς και τα βασικά κρυπτογραφικά πρωτόκολλα
4. Καταστεί ικανός να αναλύει και να αποτιμά συστήματα ασφάλειας υπολογιστών και δικτύων
5. Καταστεί ικανός να σχεδιάζει και να υλοποιεί ασφαλή συστήματα και εφαρμογές υιοθετώντας μέσα άμυνας και προστασίας κατά των σύγχρονων απειλών στην ασφάλεια υπολογιστών και δικτύων
6. Καταστεί ικανός να αποτιμά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα εναλλακτικών κρυπτογραφικών αλγορίθμων, πρωτοκόλλων, αρχιτεκτονικών συστημάτων ασφάλειας κλπ κάνοντας κατάλληλες επιλογές ανάλογα με την πολυπλοκότητα, το κόστος, την άξια των προστατευομένων αγαθών κ.α.
7. Αποκτήσει όλες τις βασικές και κάποιες πιο προχωρημένες γνώσεις όλων των βασικών ειδών κακόβουλου λογισμικού αναφορικά με 
8. εκμεταλλευόμενες ευπάθειες, μεθόδους διάδοσης και άμυνας, και προκαλούμενα αποτελέσματα επιθέσεων.
9. Κατανοήσει βασικές έννοιες του κακόβουλου λογισμικού όπως ο πολυμορφισμός και οι τεχνικές απόκρυψης, ενώ ταυτόχρονα θα εχει κατανοήσει τις βασικές πρακτικές προστασίας έναντι  του κακόβουλου λογισμικού.
10. Αποκτήσει όλες τις βασικές γνώσεις  για τα κύρια είδη ευπαθειών που καθιστούν δυνατή την  αρχική μόλυνση και μετέπειτα εξάπλωση του κακόβουλου λογισμικού.
11. Κατανοήσει τις βασικές σύγχρονές απειλές στο διαδίκτυο στο πλαίσιο και των social media όπως το Clickjacking, Tabnapping, Ransomware κ.α. και μεθόδους προστασίας από αυτές.
12. Αποκτήσει προχωρημένες γνώσεις για πιο εξειδικευμένα  θέματα της περιοχής ασφάλειας υπολογιστών στο πλαίσιο  των εξαμηνιαίων εργασιών τους.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα εμπεριέχει εισαγωγικά αλλά και πιο προχωρημένα θέματα της περιοχής της Ασφάλειας Υπολογιστών και της Κρυπτογραφίας. Δίνεται έμφαση σε βασικές αρχές σχεδιασμού και υλοποίησης κρυπτογραφικών συστημάτων και αναλύεται η ασφάλεια του Internet και του World Wide Web.

Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει τα ακόλουθα: Στόχοι και βασικές αρχές κρυπτογραφίας και ασφάλειας υπολογιστών και δικτύων. Ευπάθειες, Απειλές, Επιθέσεις και Έλεγχοι, Κυβερνο-έγκλημα και κυβερνο-εγκληματίες. Αρχές σχεδιασμού ασφαλών υπολογιστικών συστημάτων. Ιδιωτικότητα (Privacy) και Ανωνυμία (Anonymity).  Εισαγωγή στην Κρυπτογραφία. Συναρτήσεις Κατακερματισμού και ανάμειξης (Hash functions), Κώδικες πιστοποίησης μηνυμάτων (ΜΑC) και ψηφιακές υπογραφές. Ψηφιακά πιστοποιητικά και Υποδομές δημοσίου κλειδιού (PKI). Συμμετρικοί αλγόριθμοι κρυπτογράφησης και Συναρτήσεις κρυπτογράφησης (Block Ciphers, Stream Ciphers). Κρυπτογραφία ασύμμετρων κλειδιών, Κρυπτογραφία ελλειπτικών καμπυλών.  Δημιουργία και ανταλλαγή κλειδιών. Κρυπτογραφικά πρωτόκολλα. Στρατηγικές υλοποίησης και αρχιτεκτονικές κρυπτογραφικών συστημάτων ασφάλειας (Hw/Sw), Υλοποίηση κρυπτογραφικών συστημάτων σε υλικό. Αναλυτική μελέτη όλων των βασικών ειδών κακόβουλου λογισμικού και των υπο-κατηγοριών του όπως: Ιοί (Virus), Σκουλήκια (Worms), Δούρειοι ίπποι (trojans), κερκόπορτες (backdoors), Wrappers, Rootkits, Mολυσμένα δίκτυα υπολογιστών (botnets): αρχιτεκτονικές του και μέθοδοι ανίχνευσης, κ.α.. Μέθοδοι αναπαραγωγής, μετάδοσης, άμυνας και αποτελέσματα κακόβουλου λογισμικού. Επιθέσεις άρνησης υπηρεσίας (Denial of Service). Πολυμορφισμός και τεχνικές απόκρυψης κακόβουλου λογισμικού, Ευπάθειες Cross-site scripting, Υπερχείλιση καταχωρητή κ.α. Ασφάλεια Διαδικτύου και του World Wide Web. Κοινωνική μηχανική (social engineering) και επιθέσεις Phishing, Spoofing, Spam, Spyware, Adware, Keyloggers, Packet sniffing κλπ.,  ClickJacking. Tabnapping. Ransomware. Λογισμικά προστασίας από ιούς (anti-virus) και τειχη προστασίας (Firewalls). Έμπιστος υπολογισμός (Trusted Computing). SQL injection Συστήματα έξυπνων καρτών. Physical Unclonable Functions (PUFs) και εφαρμογές τους στην ασφάλεια συστημάτων. Εμπορικά κρυπτογραφικά συστήματα ασφάλειας και πρωτόκολλα SSL/TLS κ.α.

Στόχος Μαθήματος

Οι βασικοί στόχοι του μαθήματος είναι:

• Η μελέτη και εκτεταμένη κατανόηση των σχεδιαστικών στόχων υλοποίησης ψηφιακών συστημάτων σε υλικό (FPGAs, ASICs, ASIPs) αναφορικά με την ταχύτητα, κατανάλωση ενέργειας, επιφάνεια που καταλαμβάνουν, κλπ.
• Η μελέτη, εκτεταμένη κατανόηση και μετέπειτα εφαρμογή στην πράξη της ροής σχεδιασμού και υλοποίησης συστημάτων υλικού καθώς και μελέτη και συγκριτική αποτίμηση των διαφορετικών εναλλακτικών αρχιτεκτονικών υλοποίησης τους.
• Η σε βάθος κατανόηση των διαφορετικών στρατηγικών/μεθοδολογιών για τη σχεδίαση σχεδιασμών σε υλικό.
• Η μελέτη και εφαρμογή κατάλληλων τεχνικών βελτιστοποίησης ψηφιακών σχεδιασμών όπως: παραλληλισμός, διοχέτευση και αλγοριθμικό ξεδίπλωμα, σε επίπεδο συστήματος, αλγορίθμου καθώς και  κυκλώματος για βέλτιστες υλοποιήσεις ψηφιακών σχεδιασμών 
• αναφορικά με τον  εκάστοτε περιοριστικό σχεδιαστικό παράγοντα (υψηλή ταχύτητα, χαμηλή κατανάλωση, μικρή επιφάνεια).
• Ο καθορισμός λειτουργικών προδιαγραφών και η επιβεβαίωση της ορθής λειτουργίας συστημάτων.
• Η ανάπτυξη ψηφιακών συστημάτων με χρήση της γλώσσας περιγραφής υλικού VHDL.
• Η απόκτηση σχεδιαστικής εμπειρίας μέσω της κατ' οίκον "εργαστηριακής εκπαίδευσης" (με παροχή κατάλληλων εργαλείων σύνθεσης και εξομοίωσης σχεδιασμώv) μέσα από εβδομαδιαίες mini εργασίες στα παραπάνω θέματα.
• Η εισαγωγή στις βασικές έννοιες ελέγχου και ελεγξιμότητας ορθής λειτουργίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ICs, στην αποτίμηση γραμμών παραγωγής IC (yield), στα οικονομικά του ελέγχου ICs κ.α.
• Η μοντελοποίηση και ανίχνευση σφαλμάτων και εισαγωγή στον σχεδιασμό για ελεγξιμότητα ICs.
• Η εισαγωγή στους εξομοιωτές σφαλμάτων, στην δημιουργία και εφαρμογή διανυσμάτων ελέγχου και σε τεχνικές ελέγχου κυκλωμάτων.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής:

• Θα έχει κατανοήσει σε λεπτομέρεια τις εναλλακτικές αρχιτεκτονικές υλοποίησης ψηφιακών συστημάτων και τη θεωρία που απαιτείται για τη σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας, χαμηλής κατανάλωσης και μικρής επιφάνειας ολοκλήρωσης
• Θα έχει κατανοήσει τις διάφορες στρατηγικές σχεδιασμού συστημάτων ώστε να επιλέγει την καταλληλότερη ανάλογα με τις ανάγκες του αλγορίθμου ή της εφαρμογής που θέλει να υλοποιήσει σε υλικό
• Θα μπορεί να επιλέγει μεταξύ διαφορετικών υλοποιήσεων ή να εφαρμόζει κατάλληλες τεχνικές βελτιστοποίησης για τη σχεδίαση υψηλής ταχύτητας ή χαμηλής κατανάλωσης ή μικρής επιφάνειας υπο-κυκλωμάτων ανάλογα με τους σχεδιαστικούς περιορισμούς της αλγοριθμικής εφαρμογής
• Θα μπορεί να εφαρμόζει τεχνικές βελτιστοποιησης σε όλα τα επίπεδα της σχεδιαστικής ροής (συστήματος, αλγορίθμου, καταχωρητή, κυκλώματος) για την αποδοτική υλοποίηση αλγορίθμων σε σχεδιασμούς υλικού
• Θα γνωρίζει σε βάθος τις μεθόδους και τεχνικές που απαιτούνται για την επιβεβαίωση της ορθής λειτουργίας VLSI κυκλωμάτων και συστημάτων
• Θα έχει αποκτήσει σχεδιαστική εμπειρία στα παραπάνω θέματα μέσω των κατ' οίκον εβδομαδιαίων mini εργαστηριακών ασκήσεων
• Θα έχει αποκτήσει εκτενή εμπειρία μέσω των εβδομαδιαίων mini εργαστηριακών ασκήσεων στο σχεδιασμό και υλοποίηση ψηφιακών συστημάτων σε υλικό με τη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL  
• Θα έχει κατανοήσει την βασική ανάγκη του ελέγχου ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και την ανάγκη για σχεδιασμό τους για αυξημένη ελεγξιμότητα  αναφορικά και με οικονομικές παραμέτρους του σχεδιασμού και υλοποίησης ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
• Θα εχει αποκτήσει γνώση για τον τρόπο ανίχνευσης και μοντελοποίησης σε λογικό επίπεδο των σφαλμάτων σε ολοκληρωμένα κυκλώματα
• Θα εχει αποκτήσει εμπειρία στην δημιουργία και εφαρμογή διανυσμάτων έλεγχου καθώς και σε τεχνικές ελέγχου για έλεγχο ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.  

Προαπαιτούμενα

EEN 212 και EEN 314 ή CEI 122  και CEI 323

Περιεχόμενο Μαθήματος

Εισαγωγικές  αλλά και προχωρημένες τεχνικές ανάπτυξης, σχεδιασμού και ελέγχου ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τεχνικές βελτιστοποίησης ψηφιακών σχεδιασμών ως προς διάφορες παραμέτρους των σχεδιαζόμενων συστημάτων καθώς και εφαρμοσμένες πρακτικές επαλήθευσης των σχεδιασμών αυτών. Αναλυτική προσέγγιση της ροής σχεδιασμού, των επιπέδων σχεδιασμού και υλοποιήσεων ψηφιακών συστημάτων, Top/Down και Bottom/Up προσέγγιση με παραδείγματα, Θέματα χρονισμού και βελτιστοποίησης του. Σχεδίαση συστημάτων με pipeline για υψηλή απόδοση. Σχεδίαση συστημάτων με παραλληλισμό για χαμηλή κατανάλωση. Σχεδιασμοί με Pipeline, Αλγοριθμικό ξεδίπλωμα, και παράλληλη επεξεργασία για χαμηλή κατανάλωση. Υλοποίηση Testbenches για εξομοίωση συστημάτων. Προβλήματα σχεδίασης σε σύγχρονες τεχνολογίες μικρότερες των 90nm. Σχεδιασμός ψηφιακών συστημάτων με γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL. Περιπτωσιολογική εκτενής ανάλυση και βελτιστοποιημένος επανασχεδιασμός  υλοποίησης σε υλικό κρυπτογραφικού αλγορίθμου: περίπτωση συνάρτησης κατακερματισμού SHA-1 με  pipelined σχεδιασμό. Εισαγωγή στον έλεγχο ορθής λειτουργίας. Μοντελοποίηση και ανίχνευση σφαλμάτων. Μοντέλα απλών και πολλαπλών σφαλμάτων. Κάλυψη σφαλμάτων. Σφάλματα γεφύρωσης. Λογική εξομοίωση και εξομοίωση σφαλμάτων. Σειριακοί, Παράλληλοι, Επαγωγικοί και Σύνδρομοι εξομοιωτές σφαλμάτων. Δημιουργία και εφαρμογή διανυσμάτων ελέγχου. Αλγεβρικές και αλγοριθμικές μέθοδοι εξαγωγής διανυσμάτων ελέγχου. Τεχνικές σχεδιασμού για ελεγξιμότητα. Σημεία παρατήρησης και ελέγχου. Ψευδό-εξαντλητικός έλεγχος. Scan-path τεχνική για έλεγχο ακολουθιακών κυκλωμάτων.

Νόμος του Ohm, KCL, KVL, Διαιρέτης Τάσης, Διαιρέτης έντασης. Ηλεκτρική Ισχύς. Κατασκευή και λειτουργία Διόδου, Διπολικού Τρανζίστορ Επαφής, Τρανζίστορ Φαινομένου Πεδίου (JFET, MOSFET και νεώτεροι τύποι), Πόλωσης, Ενίσχυσης. Σταθερότητα πόλωσης, διακοπτικά χαρακτηριστικά, καθυστερήσεις διάδοσης. Κυκλώματα και τοπολογίες πυλών (BJT, NMOS, CMOS και νεώτεροι τύποι): χαρακτηριστική μεταφοράς ιδανικών και πραγματικών πυλών, στάθμες εισόδου-εξόδου. Bασικές οικογένειες λογικών κυκλωμάτων. Τελεστικοί Ενισχυτές, Ιδανικός ΤΕ, Εφαρμογές: Συγκριτής, φίλτρα. Μετατροπείς από Ψηφιακό σε Αναλογικό (DAC) και από Αναλογικό σε Ψηφιακό (ADC), Σύστημα Δειγματοληψίας (SAH).

Εισαγωγή στους ημιαγωγούς CMOS. Δυαδική άλγεβρα, αξιώματα και κανόνες, prime implicants, αρχή της δυαδικότητας, απλοποίηση και ελαχιστοποίηση χρησιμοποιώντας χάρτες Karnaugh, Νόμοι De Morgan. Δυαδικά μαθηματικά συστήματα. Χρονική ανάλυση και ανεύρεση αργότερου μονοπατιού, κίνδυνοι χρονισμού σε λογικά κυκλώματα. Δίκτυα λογικών πυλών, συνδυαστική και ακολουθιακή σύνθεση. Μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων, πίνακες καταστάσεων, ανάθεση και ελαχιστοποίηση καταστάσεων και η χρήση τους σε διαδοχικά κυκλώματα και κυκλώματα ελέγχου. Σύγχρονα και ασύγχρονα κυκλώματα, σηματοδότηση και επικοινωνία με τη μέθοδο χειραψίας. Αθροιστές, αφαιρέτες, πολλαπλασιαστές, διαιρέτες, αριθμητικές και λογικές μονάδες. Κωδικοποιητές και αποκωδικοποιητές. Μετρητές, μεταθέτες και καταχωρητές-μεταθέτες. Πολυπλέκτες και αποπλέκτες. Καταχωρητές και αρχεία καταχωρητών. Κύτταρα μνήμης SRAM και DRAM. Κώδικες ανίχνευσης σφαλμάτων. Διαδοχικός και συνδυαστικός σχεδιασμός με CPLDs, GALs, FPGAs, και PLAs. Εισαγωγή σε γλώσσα περιγραφής υλικού (VHDL ή Verilog). Δομές μνήμης, όπως RAM, ROM. Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακά πειράματα που αφορούν το σχεδιασμό και έλεγχο ορθότητας λειτουργίας ψηφιακών συστημάτων με τη χρήση μικρής και μεσαίας κλίμακας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Λογική, προτασιακή άλγεβρα, κατηγορηματική λογική. Αποδεικτικές μέθοδοι. Ακολουθίες και αθροίσεις. Αρχές επαγωγής και κανόνες αναδρομών. Θεωρία συνόλων. Σχέσεις και συναρτήσεις. Άλγεβρα του Boole και εφαρμογές. Συνδυαστική. Θεμελιώδεις αρχές αλγορίθμων. Γράφοι και δέντρα.

Το μάθημα αυτό αποτελεί μια εισαγωγή στις διάφορες φάσεις μεταγλωττισμού μιας γλώσσας προγραμματισμού. Γίνεται αναφορά στις κύριες έννοιες των γλωσσών προγραμματισμού με στόχο την επεξήγηση των φάσεων που ακολουθεί ένας μεταγλωττιστής για να μετατρέψει ένα πηγαίο πρόγραμμα στην γλώσσα μηχανής. Ως εκ τούτου ασχολείται με την λεκτική, συντακτική, σημασιολογική ανάλυση μιας αρχικής γλώσσας προγραμματισμού και την μετατροπή της σε ενδιάμεσο κώδικα και τελική γλώσσα. Τα εργαλεία flex και bison χρησιμοποιούνται για πρακτική εφαρμογή και ανάπτυξη μικρών λεκτικών αναλυτών και συντακτικών αναλυτών αντίστοιχα.

Μελέτη μεθοδολογιών στην περιοχή της ανάλυσης και σχεδιασμού Πληροφοριακών Συστημάτων (ΠΣ). Επικέντρωση στο ΠΣ σαν οντότητα και στο περιβάλλον του. Εμπλεκόμενοι, φάσεις ανάπτυξης ΠΣ και διαχείριση έργων λογισμικού. Έμφαση σε τεχνικές για ανάλυση λογισμικού, μοντελοποίηση ΠΣ, μοντελοποίηση διαδικασιών και δεδομένων και σχεδιασμό ΠΣ.

Το μάθημα αυτό αποτελεί μια εισαγωγή στις Δομές Δεδομένων και στην Ανάλυση Αλγορίθμων. Σκοπός του μαθήματος είναι η κατανόηση του πως κοινά υπολογιστικά προβλήματα μπορούν να λυθουν αποδοτικά με υπολογιστές. Στο τέλος του μαθήματος οι φοιτητές θα μπορούν: α) περιγράψουν και υλοποιήσουν σε C/C++ βασικές δομές δεδομένων και αλγόριθμους, όπως λίστες, στοίβες, ουρές, δέντρα αναζήτησης, γράφους, αλγόριθμους ταξινόμησης και αλγόριθμους εύρεσης βέλτιστων μονοπατιών σε γράφους; β) να υλοποιήσουν προγραμματιστικές τεχνικές που απαντώνται συχνά στη λύση αλγοριθμικών προβλημάτων, όπως αναδρομή, άπληστος προγραμματισμός, και δυναμικός προγραμματισμός; γ) να αναλύσουν την πολυπλοκότητα αλγορίθμων και να εκτιμήσουν το υπολογιστικό κόστος του λογισμικού σας; δ) να επιλέξουν σωστά μεταξύ διαφόρων αλγορίθμων και δομών για την επίλυση του προγραμματιστικού προβλήματός τους; ε) να συνδυάζουν αλγόριθμους και δομές δεδομένων για την επίλυση περιπλοκών υπολογιστικών προβλημάτων.

Το μάθημα είναι μια εισαγωγή στα Λειτουργικά Συστήματα και σε σχετικούς τύπους συστημάτων λογισμικού. Τα θέματα που καλύπτονται είναι: Διαχείριση διεργασιών (δημιουργία, συγχρονισμός και επικοινωνία), μηχανισμοί και αλγόριθμοι ταυτοχρονισμού (αμοιβαίος αποκλεισμός και αδιέξοδα), διαχείριση κύριας και ιδεατής μνήμης (ανταλλαγή, σελιδοποίηση, τμηματοποίηση και αντικατάσταση σελίδων), χρονοπρογραμματισμός μονών και πολλαπλών επεξεργαστών, έλεγχος δίσκων και συσκευών εισόδου/εξόδου, δομή και υλοποίηση του συστήματος αρχείων, προστασία και ασφάλεια.

Το μάθημα επικεντρώνεται στο σχεδιασμό και ανάλυση αποδοτικών αλγορίθμων και της πολυπλοκότητάς τους. Συγκεκριμένα, το μάθημα καλύπτει θέματα όπως η ανάλυση αλγορίθμων, ο ασυμπτωτικός συμβολισμός, οι αναδροµικές σχέσεις, οι αλγόριθμοι διαίρει και βασίλευε, ο δυναμικός προγραμματισμός, οι άπληστοι αλγόριθμοι, η αναπαράσταση γράφων, η αναζήτηση σε γράφους, τα συνεκτικά δέντρα ελάχιστου βάρους, τα μονοπάτια ελάχιστου βάρους, η μέγιστη ροή δικτύων, η NP-πληρότητα, και οι προσεγγιστικοί αλγόριθμοι. Προαπαιτούμενο υπόβαθρο: Δομές Δεδομένων.

Εισαγωγή στη γλώσσα μοντελοποίησης UML (Unified Modeling Language): Μοντελοποίηση κλάσεων και αντικειμένων, διαγράμματα κλάσεων, διαγράμματα αλληλεπίδρασης (ακολουθιακά, συνεργασιακά), περιπτώσεις χρήσης, διαγράμματα δραστηριότητας, μοντελοποίηση καταστάσεων. Προχωρημένες έννοιες αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού που καλύπτουν αντικειμενοστρεφείς δομές δεδομένων και σχετικούς αλγορίθμους προσπέλασης, όπως η τεμπέλικη αξιολόγηση. Υλοποίηση σωρών, αυτο-ισοζυγιζόμενων δέντρων, γράφων. Ταξινόμηση και γεννητική αναδρομής μέσω αντικειμένων. Εφαρμογή αρχών Τεχνολογίας Λογισμικού όπως αφαιρετική αποσύνθεση, αποσύζευξη και πέρασμα εντολών σε μεγάλης και μικρής κλίμακας συστατικά και πλαίσια εργασίας. Πολυνηματικές εφαρμογές προσανατολισμένες στα γεγονότα. Προαπαιτούμενο: ΜΗΥΠ 123 – Αντικειμενοστρεφής Μεθοδολογία και Προγραμματισμός (C++).

Προαπαιτούμενα

EEI 133 Αντικειμενοστρεφής Μεθοδολογία και Προγραμματισμός με C++ 

Το μάθημα παρέχει βαθιά κατανόηση των εννοιών και πρακτικών του προγραμματισμού συστημάτων που βασίζονται στο λειτουργικό σύστημα Unix. Διαχείριση αρχείων, κλήσεις συστήματος, προσωρινή αποθήκευση (buffering). Μεταφραστές συμβολικής γλώσσας, εκκινητήρες, συνδετήρες, προ-επεξεργαστές, συντακτικοί αναλυτές και πλαίσια στοίβας (stack frames). Διαχείριση μνήμης, διεργασίες συστήματος (fork, exec, dup, pipe), βιβλιοθήκες συστήματος, sockets, προγραμματισμός πελάτη-εξυπηρετητή, νήματα. Εναλλακτικά λειτουργικά συστήματα (Linux, Android). Εισαγωγή στα εμφωλιασμένα συστήματα. 

Θεμελιώδεις έννοιες για επικοινωνία μεταξύ Η/Υ και ανταλλαγή δεδομένων. Πρωτόκολλα επικοινωνίας, τοπικά και ευρείας περιοχής δίκτυα. Εισαγωγή σε τεχνολογίες δικτύων και Διαδικτύου. Η σουίτα πρωτοκόλλων TCP/IP και η ποιότητα υπηρεσιών. Νέες αρχιτεκτονικές δικτύωσης. Πρωτόκολλα και στάνταρντ (π.χ. Diffserv, ipv6, MPLS, κλπ.). Αξιολόγηση της απόδοσης δικτύου και πρωτοκόλλου, θεωρία ουρών και εργαλεία προσομοίωσης. Μοντελοποίηση της κυκλοφορίας σε δίκτυο. Έλεγχος συμφόρησης και ανάθεση πόρων. Σχεδιασμός δικτύου και βελτιστοποίηση.

Το μάθημα προσφέρει στους φοιτητές τη δυνατότητα να διασυνδεόσουν τοπικά δίκτυα Η/Υ χρησιμοποιώντας διακόπτες, δρομολογητές και τερματικούς εξυπηρετητές, και να διενεργήσουν διάφορα πειράματα σχετικά με τον σωρό του TCP/IP πρωτοκόλλου. Οι φοιτητές αποκτούν πρακτική εμπειρία με έννοιες όπως υποδίκτυο, DHCP, DNS, TCP handshaking και μηχανισμούς συμφόρησης, ασύρματα πρωτόκολλα (WiFi), SSL, SIP-VoIP, Δικτυακό φίλτρο ασφάλειας βασισμένο σε δρομολογητή, RIP, OSPF και δρομολόγηση πολλαπλής μετάδοσης. Στην πορεία οι φοιτητές μαθαίνουν να χρησιμοποιούν εργαλεία λογισμικού για δίκτυα, να αποσφαλματώνουν δίκτυα και να ρυθμίζουν συσκευές δικτύου. Το μάθημα καλύπτει επίσης πρακτικά θέματα σε προγραμματισμό δικτύων, το μοντέλο OSI, τα πρωτόκολλα TCP και UDP, ports και IP διευθυνσιοδότηση (κλάσεις, διευθύνσεις, μάσκες υποδικτύων, δίκτυα, υποδίκτυα, τελικοί χρήστες) και συσκευές δικτύων (διακόπτες, δρομολογητές, κομβικά σημεία, γέφυρες), δομημένη καλωδίωση, sockets και προγραμματισμό sockets (εντολές socket, connect, bind, listen, accept, fork, exec, write, read) και το μοντέλο πελάτη-εξυπηρετητή μέσω sockets.

Παρουσίαση προηγμένων αρχιτεκτονικών μονο-επεξεργαστών και παράλληλων αρχιτεκτονικών όπως πολυ-επεξεργαστές και επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων. Προχωρημένη διασωλήνωση. Δυναμικός προγραμματισμός, αλγόριθμοι Scoreboarding και Tomasulο, εκτός σειράς εκτέλεση εντολών, ακριβής χειρισμός διακοπών. Έκδοση πολλαπλών εντολών σε επεξεργαστές τύπου superscalar. Ελαχιστοποίηση κινδύνων δεδομένων, ελέγχου και δομικών κινδύνων. Πρόβλεψη διακλάδωσης και πίνακες ιστορικού διακλαδώσεων. Τεχνικές για αξιοποίηση παραλληλισμού σε επίπεδο υπό-λέξεων, παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών νημάτων. Στατικός παραλληλισμός εντολών σε αρχιτεκτονικές VLIW, ξετύλιγμα βρόγχων και διασωλήνωση λογισμικού. Προηγμένη οργάνωση συστήματος μνήμης, διεμπλοκή μνήμης, αρχιτεκτονικές πολλαπλών κρυφών μνημών, ιδεατή μνήμη, TLBs. Συστήματα αποθήκευσης και αξιοπιστία με συστήματα αποθήκευσης RAID. Πρωτόκολλα συνάφειας μνήμης σε πολΥ-επεξεργαστές και αρχιτεκτονικές επεξεργαστών πολλαπλών πυρήνων. Δίκτυα και δίκτυα διασύνδεσης, ολοκληρωμένα και ανασυνδεόμενα. Το μάθημα μπορεί να περιλαμβάνει πρακτική εργασία με τη χρήση ακαδημαϊκών ή βιομηχανικών προσομοιωτών αρχιτεκτονικών Η/Υ.

Προαπαιτούμενο:

EEI 233 Οργάνωση Ηλεκτρονικών Υπολογιστών

Μέθοδοι, εργαλεία και διαδικασίες για την ανάπτυξη και συντήρηση μεγάλης κλίμακας λογισμικού μέσα σε προκαθορισμένα πλαίσια ποιότητας και κόστους. Μοντέλα κύκλου ζωής, τεχνικές προδιαγραφής λογισμικού, μεθοδολογίες ανάπτυξης, έλεγχος λογισμικού, επαλήθευση και επιβεβαίωση. Εργαλεία CASE και εργαλεία ανάπτυξης. Διαχείριση έργων λογισμικού. Πρακτική εξάσκηση σε εργαλεία CASE για τη μοντελοποίηση δεδομένων και διαδικασιών. Προαπαιτούμενο: ΜΗΥΠ 223 – Ανάλυση και Σχεδιασμός Πληροφοριακών Συστημάτων

Το μάθημα προσφέρει μια εισαγωγή στις Βάσεις Δεδομένων και επικεντρώνεται στα συστήματα διαχείρισης σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων. Τα θέματα περιλαμβάνουν μοντελοποίηση δεδομένων, θεωρία και μεθοδολογία σχεδιασμού βάσεων δεδομένων, ορισμό δεδομένων και γλώσσες χειρισμού, τεχνικές αποθήκευσης και δεικτοδότησης, επεξεργασία και βελτιστοποίηση ερωτημάτων, δοσοληψίες, έλεγχος ταυτοχρονισμού και ανάκαμψη συστήματος. Επιπλέον, το μάθημα καλύπτει αρχές αρχιτεκτονικής συστημάτων διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων και τεχνικές για την ανάπτυξη εφαρμογών.

Το μάθημα αυτό αποτελεί μια εισαγωγή στις τεχνολογίες διαδικτύου, οι οποίες πλέον αποτελούν την κύρια πλατφόρμα εφαρμογών λογισμικού. Θα καλύψουμε ένα μεγάλο εύρος framework για την ανάπτυξη εφαρμογών ιστού τα οποία χρησιμοποιούνται σε κρίσιμες επιχειρηματικές εφαρμογές μεγάλης κλίμακας, όπως Online Social Networks, Banking, Online Stores, Online Video Services κ.ο.κ. Θα περιγράψουμε τις βασικές αρχές των εφαρμογών διαδικτύου, περιλαμβανομένου πρωτόκολλα, standards, διαχείριση δεδομένων, multi-tier αρχιτεκτονικές και ασφάλεια. Θα μελετήσουμε πως μπορούμε να αναπτύξουμε αξιόπιστες, φιλικές στο χρήστη, κλιμακώσιμες, ευέλικτες και διατηρήσιμες εφαρμογές. Επίσης θα μελετήσουμε πως μπορούμε να μετατρέψουμε βασικές εφαρμογές διαδικτύου σε κινητές εφαρμογές. Ο κύριος κορμός του μαθήματος αποτελείται απο μια σειρά εργαστηριακών ασκήσεων που παρέχουν στο φοιτητή την υποδομή και τη γνώση για τη δημιουργία μιας περίπλοκης εφαρμογής Web και μιας εφαρμογής Android.

To μάθημα είναι μια εισαγωγή στο σχεδιασμό, αλγορίθμους, υλικό και το λογισμικό των σύγχρονων κατανεμημένων συστημάτων δίνοντας έμφαση τόσο στην αποδοτικότητα όσο και στην ανθεκτικότητα και ασφάλεια.

Τα θέματα που καλύπτονται περιλαμβάνουν αρχιτεκτονικές κατανεμημένων συστημάτων, διεργασίες, επικοινωνία μεταξύ διεργασιών, ονοματοδοσία σε κατανεμημένες οντότητες, συντονισμός και κατανεμημένη συμφωνία σε περιβάλλοντα σφαλμάτων.

Μαθησιακά Αποτελέσματα:

α) Οι φοιτητές θα αποκτήσουν γνώσεις σχετικές με τον βασικό σχεδιασμό των κατανεμημένων συστημάτων και τους τρόπους επίτευξης βασικών λειτουργίων τους όπως η κατανεμημένη συμφωνία (distributed consensus).

β) Θα αποκτήσουν βαθιά τεχνική γνώση για το πότε και πώς θα αξιοποιήσουν τις δυνατότητες των σύγχρονων παράλληλων και  κατανεμημένων συστημάτων για να εξυπηρετούν τις ανάγκες των οργανισμών τους.

γ) Θα εκπαιδευτούν στην κριτική κατανόηση αμφιλεγόμενων ζητημάτων ώστε να ξεχωρίζουν την πραγματικά επιστημονική πληροφορία από διαφημιστικές ανοησίες. Για παράδειγμα γιατί οι άνθρωποι ισχυρίζονται ότι οι κεντρικές λύσεις είναι κάτι που ποτέ δεν θέλουμε; Πόσο χρήσιμη είναι τελικά η τεχνολογία blockchain;

Στο μάθημα αυτό οι φοιτητές σχηματίζουν ομάδες για να αναπτύξουν (αναλύσουν, προδιαγράψουν, σχεδιάσουν, υλοποιήσουν και τεκμηριώσουν) ένα σύστημα λογισμικού για κάποιον “πελάτη” που προέρχεται από το χώρο της αγοράς. Ο στόχος του μαθήματος είναι να αποκτήσουν οι φοιτητές εμπειρία και πρακτικές γνώσεις στις διάφορες φάσεις ανάπτυξης συστημάτων λογισμικού και ομαδικής εργασίας και συνεργασίας. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται σε δραστηριότητες της διαχείρισης έργων λογισμικού, όπως ο χρονοπρογραμματισμός έργου και η διαχείριση των πόρων, η δημιουργία και παράδοση της τεκμηρίωσης και η τήρηση των οροσήμων του έργου. Η ομάδα των φοιτητών έχει την ευκαιρία να έρθει σε επαφή με τα πλέον σύγχρονα εργαλεία ανάπτυξης λογισμικού και να χρησιμοποιήσει τις πλέον εξελιγμένες πλατφόρμες προγραμματισμού χωρίς επίσημη εκπαίδευση. Το τελικό προϊόν που παράγεται αποτελεί ένα πλήρως λειτουργικό σύστημα λογισμικού το οποίο εγκαθίσταται στο χώρο εργασίας του πελάτη ο οποίος εκπαιδεύεται στη χρήση του.

Προαπαιτούμενα

CSE 324 Τεχνολογία Λογισμικού

Το μάθημα είναι μια εισαγωγή στις βασικές έννοιες της Μοντέρνας Τεχνητής Νοημοσύνης. Αρχικά εισάγονται οι έννοιες της επιβλεπόμενης, μη-επιβλεπόμενης, και ημιεπιβλεπόμενης μάθησης. Στην συνέχεια παρουσιάζονται οι βασικές βιολογικές αρχές των πιο μοντέρνων τεχνικών μη-επιβλεπόμενης αναπαράστασης δεδομένων, δηλαδή των μεθόδων Βαθείας Μάθησης (Deep Learning). Μετά την εισαγωγή των βασικών αρχών, παρουσιάζουμε το δίκτυο Convolutional Neural Network, και οι παραλλαγές του. Περαιτέρω, εισάγονται τα βασικά στατιστικά μοντέλα επιβλεπόμενης μάθησης, όπως linear regression, logistic regression, linear discriminant analysis (LDA), και τα Large Margin Machines. Στα τελευταία γίνεται παρουσίαση της θεωρίας Reproducing Kernel Hilbert Spaces, και των Matern Class Kernels. Ακόμα, αναπτύσσονται οι αλγόριθμοι Collaborative Filtering, με έμφαση στις τεχνικές Matrix Factorization. Παρουσιάζεται το πρόβλημα multiple instance learning, και εισάγονται οι αλγόριθμοι semisupervised learning στα πλαίσια του large margin υποδείγματος. Σε όλες τις περιπτώσεις, γίνεται εκτενής ανάπτυξη του προβλήματος του overfitting (υπερεκπαίδευση), και παρουσιάζονται οι τεχνικές επίλυσής του μέσω regularization. Κλείνουμε με το πρόβλημα της ενισχυτικής μάθησης δυναμικών πρακτόρων μέσω αυτόνομής τους αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον. Τέλος, παρουσιάζεται ένα παράδειγμα ανάπτυξης συστήματος τεχνητής νοημοσύνης, με όλα του τα συνθετικά στοιχεία, σε πραγματική εμπορική εφαρμογή (αυτόνομα αυτοκίνητα Google).

Το μάθημα αυτό αποτελεί μια εισαγωγή στην Κρυπτογραφία και την Ασφάλεια Υπολογιστών. Το μάθημα δίνει έμφαση στην κατανόηση των βασικών αρχών ασφάλειας, όπως επίσης και των βασικών αρχών κρυπτογραφίας, με σκοπό να διδάξει στους φοιτητές πώς να σχεδιάζουν και υλοποιούν ασφαλή συστήματα. Κάποια από τα θέματα που θα καλυφθουν σε αυτό το μάθημα είναι τα εξής: Θεμελιώδης αρχές ασφάλειας υπολογιστών και ασφάλειας δικτύων, στόχοι και βασικές αρχές κρυπτογραφίας. Ευπάθειες, απειλές και επιθέσεις. Αρχές σχεδιασμού ασφαλών υπολογιστικών συστημάτων. Ιδιωτικότητα και Ανωνυμία. Συγκεκριμένα, το μάθημα εισάγει τους φοιτητές στην Κρυπτογραφία, όπου θα μελετήσουμε τις Ψευδο-Τυχαίες Συναντήσεις, Συναρτήσεις Κατακερματισμού, Κώδικες Αυθεντικοποίησης Μηνυμάτων (ΜΑCs) και Ψηφιακές Υπογραφές. Ψηφιακά Πιστοποιητικά και Υποδομές Δημόσιου Κλειδιού (PKI), τεχνικές διαφάνειας και ανάκλησης πιστοποιητικών (certificate transparency and certificate revocation). Κρυπτογραφία συμμετρικού κλειδιού και σχετικοί αλγόριθμοι (κρυπτογράφηση σε ομάδες και κρυπτογράφηση ροής). Κρυπτογραφία Δημόσιου Κλειδιού και Κρυπτογραφία Ελλειπτικών Καμπυλών. Αποδείξεις Μηδενικής Γνώσης (Zero-Knowledge Proofs). Τεχνικές δημιουργίας και ανταλλαγής κλειδιών, και κρυπτογραφικά πρωτόκολλα. Επιπλέον, το μάθημα θα εισάγει τις βασικές κατηγορίες κακόβουλου λογισμικού, όπως Ιοί, Σκουλήκια, Δούρειοι ίπποι, Backdoors, Rootkits, καθώς και τις βασικές αρχιτεκτονικές botnets. Μέθοδοι μόλυνσης και αναπαραγωγής, πολυμορφισμός και τεχνικές απόκρυψης.  Antivirus και τεχνικές ανίχνευσης. Επίσης θα μελετήσουμε τους πιο διαδεδομένους τύπους επιθέσεων, όπως Buffer Overflows, SQL Injection, Cross-site scripting, Επιθέσεις Άρνησης Υπηρεσίας, Επιθέσεις κοινωνικής χειραγώγησης (social engineering) και Επιθέσεις Phishing, ClickJacking, Ransomware κλπ. Τέλος, θα εξερευνήσουμε τεχνικές ανίχνευσης επιθέσεων και πρόληψης, καθώς και μηχανισμούς προστασίας των χρηστών.

Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει τα ακόλουθα. Virtual Memory, Process Management και Inter-process Communication. The Unix operating system. Ανοδικές κλήσεις μεθόδων (Upcalls). Aπομακρυσμένες κλήσεις μεθόδων. Log-structured συστήματα αρχείων. Redundant Arrays of Inexpensive Disks. Κατανεμημένα συστήματα αρχείων. Microkernels. Virtualization. Αρχή σχεδιασμού από-άκρη-σε-άκρη. Φιλοσοφία σχεδιασμού των πρωτοκόλλων του Internet. Κατανεμημένοι Hash Tables. Μεγάλης κλίμακας αποθήκες κλειδι-τιμή (key-value stores). Map-Reduce, Pregel, Spark. Χρόνος, ρολόγια και διάταξη γεγονότων (time, clocks and event ordering). Paxos. Συγχρονισμός μεγάλης κλίμακας (ZooKeeper). Κατανεμημένες συναλλαγές και ειδοποιήσεις (distributed transactions and notifications). Δίκτυα διανομής περιεχομένου (content distribution networks). Στο τέλος του μαθήματος οι διδασκόμενοι θα είναι εις θέση να: α) περιγράψουν τις σημαντικότερες αρχές σχεδιασμού κατανεμημένων συστημάτων; β) να περιγράψουν και να χρησιμοποιήσουν βασικές τεχνικές υλοποίησης κατανεμημένων συστημάτων μεγάλης κλίμακας; γ) να κατανοήσουν τις αρχές λειτουργίας της υποδομής της Google, Yahoo, Amazon, Facebook και άλλων γιγαντιαίων διαδικτυακών υπηρεσιών; δ) να διαβάζουν και να κατανοούν ερευνητικές αναφορές της μηχανικής υπολογιστικών συστημάτων; ε) να κατανοούν την υλοποίηση ενός περίπλοκου κατανεμημένου συστήματος ώστε να μπορούν να το τροποποιήσουν και να αξιολογήσουν την απόδοση του. Το μάθημα είναι μεταπτυχιακού επιπέδου και οι προπτυχιακοί φοιτητές χρειάζονται την έγκριση του διδάσκοντα για να γραφτούν. Ο φόρτος εργασίας των προπτυχιακών διαφέρει από των μεταπτυχιακών μόνο στο ότι δεν απαιτείται να παραδώσουν εξαμηνιαία εργασία.

Το μάθημα αυτό στοχεύει στη διερεύνηση προχωρημένων θεμάτων Τεχνολογίας Λογισμικού με έμφαση σε τρεις άξονες: (α) Έλεγχος Λογισμικού, (β) Επαναχρησιμοποίηση Λογισμικού, και, (γ) Διαχείριση Έργων Λογισμικού. Κάθε άξονας καλύπτει σε βάθος ένα ευρύ φάσμα διαδικασιών και μεθοδολογιών που απαιτούνται στην καθημερινή πρακτική για να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα ποιότητας του λογισμικού σε ένα γοργά εξελισσόμενο περιβάλλον ανάπτυξης που συμπεριλαμβάνει εργαλεία ανάπτυξης, μοντέλα και ανθρώπινους πόρους. Ο Έλεγχος Λογισμικού θα ασχοληθεί με θέματα επικύρωσης και επαλήθευσης χρησιμοποιώντας γράφους ροής ελέγχου και ροής δεδομένων, συμβολική εκτέλεση και τυποποιημένα μοντέλα. Η Επαναχρησιμοποίηση Λογισμικού θα εξεταστεί κάτω από το πρίσμα ενός από τους πλέον υποσχόμενους εναλλακτικούς τρόπους ανάπτυξης λογισμικού που στοχεύει στη μείωση του κόστους παραγωγής και την αύξηση της ποιότητας. Τέλος, θα παρουσιαστούν επιλεγμένα θέματα Διαχείρισης Έργων Λογισμικού, τόσο από την πλευρά της βελτίωσης της διαδικασίας παραγωγής, όσο και από αυτήν των ανθρώπινων πόρων. Οι φοιτητές θα εκπονήσουν επίσης σε ομάδες μια μεγάλη εργασία η οποία θα συμπληρώσει και ενισχύσει τις θεωρητικές τους γνώσεις στον άξονα του Ελέγχου Λογισμικού και θα αφορά την ανάπτυξη CASE εργαλείων για τη διενέργεια στατικής ανάλυσης κώδικα και αυτοματοποιημένου δυναμικού ελέγχου. Προαπαιτούμενο: ΜΗΥΠ 324 – Τεχνολογία Λογισμικού

Το μάθημα έχει σαν στόχο να προσφέρει μια εισαγωγή στις βασικές αρχές των Γραφικών Υπολογιστών και να δώσει όλες τις απαραίτητες γνώσεις που χρειάζονται για τη δημιουργία και απεικόνιση 2Δ και 3Δ ιδεατών κόσμων, ξεκινώντας από απλές βασικές αρχές της Γεωμετρίας.

Οι φοιτητές θα μπορούν να εσωματώσουν τις ακόλουθες γνώσεις:

Βασικές έννοιες των γραφικών και γεωμετρικών στοιχείων του 2Δ και 3Δ χώρου (σημεία, ευθείες, καμπύλες, τρίγωνα και τριγωνισμός πολυγώνου, επίπεδα - επίπεδο που συμπεριλαμβάνει περίπλοκα πολύγονα, ελεύθερης μορφής επιφάνειες -freeform surfaces), Γειτονία σημείων, πολυγώνων: Διάγραμμα Voronoi και βασικές ιδιότητες. Τριγωνοποίηση Delaunay και βασικές ιδιότητες, αυξητικός αλγόριθμος. Περίπλοκα νέφοι σημείων (από ψηφιοποίηση αντικειμένων) και μοντελοποίηση. Γεωμετρικές μορφές και δομές μοντελοποίησης αντικειμένων. Πλατωνικά στερεά σόματα και 3Δ ανακατασκευή και αναπαραγωγή αντικειμένων, Computer Aided Design /Computer Aided Manufacturing – CAD/CAM. Σύμπτυξη δεδομένων και αρχειοθέτηση τους. Απλά παραδείγματα σε διάφορους τομείς και εφαρμογές με προγραμματισμό.

Επίσης θα μπορούν να αξιολογήσουν και αποτιμήσουν γραφικά και γεωμετρικά προβλήματα σε διάφορους τομείς της ζωής όπως, Αρχιτεκτονική, Αρχαιολογία, Ιατρική, Μηχανολογία, Ρομποτική, Προσομοιώσεις, Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφόρησης (GIS), Κινηματογράφος, Παραγωγή Βίντεο, κτλ.

Περιεχόμενο Μαθήματος

1.       Βασικές και εισαγωγικές έννοιες των γραφικών

2.       Γεωμετρικά στοιχειά του 2Δ και 3Δ χώρου (σημεία, ευθείες, καμπύλες, τρίγωνα και τριγωνισμός πολυγώνου, επίπεδα)

3.       Μετασχηματισμοί και Προβολή σε 2Δ επίπεδα (οθόνες Η/Υ)  

4.       Βασικές μορφές δομών μοντελοποίησης αντικειμένων

5.       Προσομοίωση

6.       Ανάλυση και σχεδίαση διάφορων εφαρμογών και εξειδικευμένα παραδείγματα

7.       Προγραμματισμός και ποιοτικός έλεγχος

8.       Πρότυπα στα γραφικά και εφαρμογή στην βιομηχανία

9.       Computer Aided Design /Computer Aided Manufacturing – CAD/CAM

Σκοπός του μαθήματος είναι η κάλυψη προχωρημένων τεχνικών στη σχεδίαση υψηλής απόδοσης επεξεργαστών και παράλληλων και κατανεμημένων ηλεκτρονικών υπολογιστών. Το μάθημα είναι κατά το πλείστον βασισμένο στην ολοκλήρωση ερευνητικής εργασίας τύπου «project» με την οποία οι φοιτητές θα επεκτείνουν τις γνώσεις τους και τη δεξιοτεχνία τους στον σχεδιασμό και εξομοίωση υπολογιστικών συστημάτων και επεξεργαστών και στην ποσοτική ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων. Αυτό το μάθημα καλύπτει προχωρημένα θέματα στον τομέα των επεξεργαστών και μεγάλων υπολογιστικών συστημάτων όπως διασωλήνωση, παραλληλισμό στο επίπεδο εντολών, πολύ-νηματικές αρχιτεκτονικές, μηχανές ευρειών λέξεων τύπου VLIW, παραλληλισμό στο επίπεδο λέξεων, παράλληλοι υπολογιστές, πρωτόκολλα συνάφειας μνήμης, κατανεμημένη μνήμη, κατανεμημένοι επεξεργαστές, παράλληλος προγραμματισμός και ολοκληρωμένα ενδό-συνδεόμενα δίκτυα. Το μάθημα θα καλύψει ευρεία θέματα της πιο πρόσφατης τεχνολογίας στον τομέα των υπολογιστικών συστημάτων και επεξεργαστών υψηλής απόδοσης. Εφόσον οι φοιτητές αποκτήσουν γνώσεις κατά το πρώτο μισό μέρος του μαθήματος έπειτα θα μελετούν διάφορα ερευνητικά δοκίμια στον τομέα των παράλληλων και κατανεμημένων υπολογιστών και επεξεργαστών και θα τα παρουσιάζουν περιοδικά (είτε ανά ζεύγη ή ατομικά) κατά τη διάρκεια της διάλεξης. Οι διάφορες γνώσεις που θα αποκτήσουν θα τους βοηθήσουν να ολοκληρώσουν την ερευνητική εργασία τύπου «project» που μπορούν να εισηγηθούν οι ίδιοι (έπειτα έγκρισης από τον διδάσκοντα) ή να τους δοθεί θέμα από τον διδάσκοντα, και που θα βασίζεται στην εξομοίωση του υπολογιστικού συστήματος που θα προταθεί και που θα σχεδιάσουν. Προαπαιτούμενο υπόβαθρο: Oι φοιτητές θα πρέπει να κατέχουν γερές γνώσεις σε θέματα αρχιτεκτονικής και προγραμματισμού ηλεκτρονικών υπολογιστών. Επιπλέον, αναμένεται να κατέχουν βασικές γνώσεις στον τομέα σχεδιασμού ψηφιακών κυκλωμάτων. Επίσης, βοηθητική θα είναι τυχόν εξοικείωσή τους με τις βασικές αρχές δικτύων και μαθηματικών, ιδιαίτερα στον τομέα των πιθανοτήτων. Το μάθημα είναι μεταπτυχιακού επιπέδου και οι προπτυχιακοί φοιτητές χρειάζονται την έγκριση του διδάσκοντα για να γραφτούν. Ο φόρτος εργασίας των προπτυχιακών διαφέρει από των μεταπτυχιακών κυρίως στο ότι δεν απαιτείται να παραδώσουν εξαμηνιαία εργασία.

Η ανάγκη για αποθήκευση και επεξεργασία δεδομένων μεγάλης κλίμακας έχει οδηγήσει σε μία εξέλιξη των υπαρχόντων συστημάτων βάσεων δεδομένων, ενώ μια νέα γενιά συστημάτων επεξεργασίας δεδομένων έχει αναδυθεί. Αυτό το μάθημα καλύπτει ένα φάσμα θεμάτων από τις βασικές τεχνικές της διαχείρισης σχεσιακών δεδομένων μέχρι την επεκτάσιμη επεξεργασία δεδομένων χρησιμοποιώντας παράλληλα συστήματα βάσεων δεδομένων και συστήματα MapReduce. Κατ 'αρχάς, το μάθημα καλύπτει τις βασικές αρχές της επεξεργασίας και βελτιστοποίησης ερωτημάτων, όπως είναι οι δείκτες, οι τεχνικές διάταξης και συνένωσης, η επανεγγραφή ερωτημάτων και η επιλογή εκτελεστικών πλάνων. Το μάθημα καλύπτει επίσης θέματα από παράλληλες και κατανεμημένες βάσεις δεδομένων, συμπεριλαμβανομένου των κατατμήσεων δεδομένων και των κατανεμημένων αλγόριθμων συνένωσης. Τέλος, το μάθημα καλύπτει επεκτάσιμα συστήματα επεξεργασίας δεδομένων, όπως MapReduce και βάσεις δεδομένων NoSQL (αποθήκες στηλών, κειμένων και κλειδιών-τιμών). Το υλικό των μαθημάτων θα αντληθεί από εκπαιδευτικά βιβλία καθώς και πρόσφατη ερευνητική βιβλιογραφία. Προαπαιτούμενο υπόβαθρο: Βασικές γνώσεις βάσεων δεδομένων.

Προαπαιτούμενα

CSE 325 Βάσεις Δεδομένων

Ο στόχος του μαθήματος είναι η εισαγωγή των βασικών αρχών της επιστήμης Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου Υπολογιστή (ΑΑΥ) και η εφαρμογή της στον σχεδιασμό διεπαφών υπολογιστικών συστημάτων.

Με την επιτυχημένη ολοκλήρωση του μαθήματος οι μαθητές θα μπορούν να:

• Αναγνωρίζουν δυνατότητες και περιορισμούς στον σχεδιασμό διεπαφών υπολογιστικών συστημάτων για ανθρώπους
• Κατανοούν τα διαθέσιμα εργαλεία και τεχνικές για σχεδιασμό διεπαφών για πλατφόρμες διαδικτύου και κινητών συσκευών
• Εφαρμόζουν αρχές Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου Υπολογιστή μέσω σχεδιασμό διεπαφών υπολογιστικών συστημάτων
• Αξιολογούν υφιστάμενες διεπαφές έναντι αναγνωρισμένων αρχών σχεδιασμού και αλληλεπίδρασης ανθρώπου υπολογιστή

Περιεχόμενο Μαθήματος

Ιστορική αναδρομή της επιστήμης Αλληλεπίδραση Ανθρώπου Υπολογιστή

Σημαντικότητα σωστού σχεδιασμού υπολογιστικών συστημάτων

Ο ανθρώπινος παράγοντας – μνήμη, προσοχή, επικοινωνιακά μοντέλα – δυνατότητες και περιορισμοί

Συσκευές εισόδου και εξόδου για αλληλεπίδραση ανθρώπου υπολογιστή

Οι κανόνες Gestalt και η εφαρμογή τους στον σχεδιασμό διεπαφών για ιστοσελίδες και κινητές συσκευές – χρήση MockFlow για σχεδιασμό πρωτοτύπων χαμηλής πιστότητας

Συστατικά ευχρηστίας και η σημαντικότητας της στην αξιολόγηση διεπαφών

Πρωτότυπα χαμηλής, ενδιάμεσης και υψηλής πιστότητας

Η μεθοδολογία σχεδιασμού LUCID

Αξιολόγηση σχεδιασμού διεπαφών με χρήση των ευρετικών κανόνων του Nielsen

Μέθοδοι αξιολόγησης: ελεγχόμενα πειράματα έναντι αξιολόγηση στο πεδίο

Εισαγωγή στην εξατομίκευση και μοντελοποίηση χρήστη

Το μάθημα ασχολείται με εισαγωγικές αλλά και προχωρημένες τεχνικές ανάπτυξης, σχεδιασμού και ελέγχου ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Αναλύονται θέματα που σχετίζονται με την βελτιστοποίηση ως προς διάφορες παραμέτρους των σχεδιαζόμενων συστημάτων καθώς και εφαρμοσμένες πρακτικές επαλήθευσης των σχεδιασμών αυτών. Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει τα ακόλουθα: Βασική προσέγγιση στον σχεδιασμό ψηφιακών συστημάτων. Θέματα χρονισμού και βελτιστοποίησης του. Σχεδίαση συστημάτων με pipeline για υψηλή απόδοση. Σχεδίαση συστημάτων με παραλληλισμό για χαμηλή κατανάλωση. Σχεδιασμοί με Pipeline και παράλληλη επεξεργασία για χαμηλή κατανάλωση. Υλοποίηση Testbenches για εξομοίωση συστημάτων Προβλήματα σχεδίασης σε σύγχρονες τεχνολογίες μικρότερες των 90nm. Εισαγωγή στον έλεγχο ορθής λειτουργίας. Μοντελοποίηση και ανίχνευση σφαλμάτων. Μοντέλα απλών και πολλαπλών σφαλμάτων. Κάλυψη σφαλμάτων. Σφάλματα γεφύρωσης. Λογική εξομοίωση και εξομοίωση σφαλμάτων. Σειριακοί, Παράλληλοι, Επαγωγικοί και Σύνδρομοι εξομοιωτές σφαλμάτων. Δημιουργία και εφαρμογή διανυσμάτων ελέγχου. Αλγεβρικές και αλγοριθμικές μέθοδοι εξαγωγής διανυσμάτων ελέγχου. Τεχνικές σχεδιασμού για ελεγξιμότητα. Σημεία παρατήρησης και ελέγχου. Ψευδό-εξαντλητικός έλεγχος. Scan-path τεχνική για έλεγχο ακολουθιακών κυκλωμάτων. Παράλληλη και μερική τεχνική scan-path για έλεγχο ακολουθιακών κυκλωμάτων. Τεχνικές ενσωματωμένου αυτοελέγχου συστημάτων. Γεννήτριες ψευδοτυχαιων ακολουθιών (LFSRs, Cellular Automata). IEEE 1149.1 πρότυπο Boundary-scan για έλεγχο ορθής λειτουργίας ψηφιακών συστημάτων.

Tο μάθημα πραγματεύεται την μάθηση απο δεδομένα, με στόχο την υψηλού επιπέδου ανάλυση που θα επιτρέψει την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων και την πραγματοποίηση προβλέψεων. Ο διαχωρισμός της χρήσιμης πληροφορίας από τον θόρυβο στα δεδομένα ενέχει πολύ μεγάλες προκλήσεις, τόσο υπολογιστικές όσο και στο επίπεδο της μαθηματικής ανάλυσης και μοντελοποίησης. Στο μάθημα αυτό προσεγγίζουμε αυτές τις προκλήσεις τόσο υπό ένα πρίσμα που κινείται στην τομή μεταξύ της επιστήμης των υπολογιστών και της επιστήμης της στατιστικής. Μέσα από παραδείγματα πραγματικών εφαρμογών με ευρύ ενδιαφέρον, εισάγουμε μεθόδους για: • βέλτιστες τεχνικές δειγματοληψίας για λήψη αντιπροσωπευτικών και διαχειρίσιμων συλλογών δεδομένων εκπαίδευσης • τεχνικές αποθήκευσης και διαχείρισης μεγάλων όγκων δεδομένων ώστε να διευκολύνεται η πρόσβαση σε αυτά γρήγορα και αξιόπιστα με χαμηλή καθυστέρηση • τεχνικές ανάλυσης και συμπερασμού για εξαγωγή ισχυρών υποθέσεων και βαθειάς κατανόησης σχετικά με τις εξαρτήσεις και την χρήσιμη πληροφορία που υποκρύπτεται σε μεγάλες συλλογές δεδομένων • παραγωγή πρόβλεψης με χρήση στατιστικών εργαλείων όπως regression, classification, and clustering • βέλτιστες τεχνικές παρουσίασης των αποτελεσμάτων της ανάλυσης μέσω γραφικής απεικόνισης, λεκτικών εξιστορήσεων, και ερμηνεύσιμων από τον άνθρωπο περιλήψεων. Το μάθημα περιλαμβάνει ένα θεωρητικό τμήμα και ένα σύνολο απο εργαστηριακές ασκήσεις ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΤΜΗΜΑ • Εισαγωγή. Τι είναι η επιστήμη των δεδομένων; Ποια η σημασία της; Ποιοί είναι οι επιστήμονες δεδομένων; • Ανάλυση δεδομένων για συμπερασμό. Τύποι δεδομένων. Διαστάσεις δεδομένων. Ιδιότητες οπτικοποίησης. Αποτελεσματικές οπτικοποιήσεις δεδομένων. • Αρχές οπτικοποίησης δεδομένων και αποτελεσμάτων ανάλυσης. Στατιστικοί γράφοι. • Πηγές δεδομένων. Συλλογή δεδομένων από το διαδίκτυο. Ξεκαθάρισμα δεδομένων • Επανάληψη στην θεωρία πιθανοτήτων. Στατιστικά μοντέλα. Παραμετρικές και μη-παραμετρικές κατανομές • Bootstrap. • Μεροληψία και δειγματοληψία. Τύποι δειγματοληψίας. Ισορροπία μεταξύ μεροληψίας και επάρκειας αντιπροσώπευσης της μεταβλητότητας κατά την δειγματοληψία. • Ταξινόμηση και παλινδρόμηση • Πολυδιάστατα δεδομένα. Παράλληλα συστήματα συντεταγμένων. Glyphs. Μείωση διαστάσεων. PCA. SVD. MDS. • Cross-validation. Clustering. • Το Bayesian υπόδειγμα σκέψης και οι βασικές μέθοδοι. Prior κατανομές, πιθανοφάνεια. • Τεχνικές δειγματοληψίας, Bayesian υπολογισμοί, μέθοδοι Monte Carlo. • Βασικές μέθοδοι μηχανικής μάθησης. • Amazon EC2, AWS Datastore, MapReduce, MRJob • Δειγματοληψία δικτύων, εντοπισμός κοινοτήτων στα δίκτυα. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ • Εισαγωγή στην Python και τα Numpy Arrays • Συλλογή δεδομένων από το διαδίκτυο, ξεκαθάρισμα δεδομένων και Pandas • Viz, και Matplotlib • SciKit Learn και Στατιστικά Μοντέλα σε Python • SciKit Learn: Συμπερασμός και cross-validation • SciKit Learn: Bayesian Analysis • MCMC στην Python • EC2 και MRJob • Theano και GPU acceleration.

Το μάθημα καλύπτει σε εισαγωγικό επίπεδο το πεδίο του προγραμματισμού και ελέγχου της παραγωγής και διανομής προϊόντων. Εξετάζονται μέθοδοι και αλγόριθμοι επίλυσης βασικών επιχειρησιακών προβλημάτων στους τομείς του χωροταξικού σχεδιασμού συστημάτων παραγωγής, της διαχείρισης αποθεμάτων, του προγραμματισμού υλικών, της ανάθεσης προσωπικού, του συγκεντρωτικού και χρονικού προγραμματισμού παραγωγής, και της διαχείρισης της εφοδιαστικής αλυσίδας. Ακολουθώντας τη σύγχρονη διεθνή πρακτική, δίδεται έμφαση στην ποσοτική ανάλυση των προβλημάτων που αναφύονται κατά μήκος μιας εφοδιαστικής αλυσίδας από το στάδιο της προμήθειας των πρώτων υλών μέχρι την παραγωγή των τελικών προϊόντων και υπηρεσιών και τη διανομή τους στα σημεία τελικής ζήτησης (πελάτες).

Στόχοι Μαθήματος

Σκοπός του μαθήματος Προχωρημένα Μαθηματικά Ι είναι η εξοικείωση των φοιτητών με τις βασικές έννοιες του απειροστικού και ολοκληρωτικού λογισμού πραγματικών συναρτήσεων μιας μεταβλητής και η εφαρμογή τους σε προβλήματα της επιστήμης του μηχανικού.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Το μάθημα αποσκοπεί στην οικοδόμηση του γενικού υπόβαθρου των φοιτητών ώστε αυτοί στη συνέχεια να μπορέσουν να εμβαθύνουν στα θέματα της επιστήμης του μηχανικού.

Περιεχόμενο Μαθήματος

1.Συναρτήσεις μιας μεταβλητής: Εισαγωγικές έννοιες Σύνολα, Διαστήματα,  Ένωση και τομή συνόλων. Ορισμός συνάρτησης. Πεδίο ορισμού και πεδίο τιμών. Γραφική παράσταση συνάρτησης. Πράξεις πραγματικών συναρτήσεων. Σύνθεση πραγματικών συναρτήσεων και πεδίο ορισμού. Σύνθετες συναρτήσεις.  Αντίστροφές συναρτήσεις και πεδίο ορισμού.

2.Όρια: Ορισμός. Πλευρικά όρια. Βασικά θεωρήματα. Άπειρα όρια. Όρια συνάρτησης όταν το χ τείνει στο +∞ . Όρια βασικών συναρτήσεων. Ιδιότητες

3. Συνέχεια συναρτήσεων: Ορισμός. Συνέχεια συνάρτησης σε ανοιχτό και κλειστό διάστημα. Είδη ασυνέχειας. Ιδιότητες και θεωρήματα συνεχών συναρτήσεων. Όριο και Συνέχεια σύνθεσης συναρτήσεων.

4. Παραγώγιση: Ορισμός. Παραγώγου. Παράγωγοι Βασικών συναρτήσεων. Βασικοί Κανόνες Παραγώγισης. Παράγωγος Σύνθετης Συνάρτησης. Παράγωγοι Πεπλεγμένων Συναρτήσεων. Παράγωγος συναρτήσεων σε παραμετρική μορφή.

5.  Εφαρμογές Παραγώγισης : Μονοτονία  Συναρτήσεως. Τοπικά Ακρότατα. Απόλυτα ακρότατα. Κυρτές και Κοίλες Συναρτήσεις. Σημεία Καμπής. Κανόνες de l'Hospital.

6.  Ολοκληρώματα : Αόριστο ολοκλήρωμα. Βασικοί τύποι ολοκληρωμάτων. Ιδιότητες του Αορίστου ολοκληρώματος. Τεχνικές ολοκλήρωσης: Μέθοδος της αντικατάστασης. Ολοκλήρωση ρητών συναρτήσεων - Mερικά κλάσματα. Ολοκλήρωση κατά παράγοντες

7. Ορισμένο ολοκλήρωμα και εφαρμογές : Υπολογισμοί εμβαδών. Υπολογισμοί όγκων εκ περιστροφής.

8. Μιγαδικοί αριθμοί: Ορισμοί. Σχεδιάγραμμα του Argand. Πράξεις Μιγαδικών αριθμών σε Καρτεσιανή μορφή, Πολική και Εκθετική μορφή. Μετατροπή μιγαδικών αριθμών από μια μορφή σε άλλη. Αλγεβρικές πράξεις μιγαδικών αριθμών.

9. Διαφορικές Εξισώσεις 1ης Τάξης: Εξισώσεις Χωριζόμενων     Μεταβλητών.  Ομογενείς Διαφορικές Εξισώσεις.  Ακριβείς Διαφορικές Εξισώσεις. Γραμμικές Διαφορικές Εξισώσεις

10. Η έννοια της σειράς. Σύγκλιση σειράς. Κριτήρια Σύγκλισης . Δυναμοσειρές. Σειρές Taylor.  Σύγκλιση Δειναμοσειρών. Παραγώγιση και Ολοκλήρωση Δειναμοσειρών.

Στόχος Μαθήματος

Η κατανόηση της σημασίας και του ρόλου που διαδραματίζουν ο Απειροστικός Λογισμός και οι Διαφορικές Εξισώσεις σε όλες τις Επιστήμες και ειδικότερα στην Ηλεκτρολογική Μηχανική, τη Μηχανική Η/Υ και την Επιστήμη της Πληροφορική, καθώς και η ευχερής εκμάθηση των διάφορων τεχνικών επίλυσης τους.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Αναμένεται ότι ο φοιτητής θα είναι σε θέση να:

1. κατανοεί πλήρως το θεωρητικό υπόβαθρο,
2. μεταφράζει σε μαθηματικούς όρους τους συσχετισμούς των διάφορων ποσοτήτων που μεταβάλλονται σε κάθε πρόβλημα,
3. κατασκευάζει την αντίστοιχη Διαφορική Εξίσωση που το διέπει,
4. διερευνά την πραγματική σημασία της λύσης,
5. καθορίζει αν είναι αποδεκτή με βάση τους θεμελιώδεις νόμους της Φυσικής,
6. ορίζει συναρτήσεις πολλών μεταβλητών, να τις παριστάνει γραφικά, να υπολογίζει τα όρια τους και να καθορίζει αν είναι συνεχείς,
7. υπολογίζει μερικές παραγώγους συναρτήσεων πολλών μεταβλητών, και να τις εφαρμόζει για να επιλύει προβλήματα μεγιστοποίησης και ελαχιστοποίησης,
8. υπολογίζει πολλαπλά ολοκληρώματα και να τα χρησιμοποιεί για την εύρεση εμβαδών και όγκων, τον υπολογισμό μέσης τιμής, την εύρεση ροπών, βαρύκεντρου και επιφανειακών εμβαδών.

Το μάθημα αυτό αποτελεί μια εισαγωγή στον αντικειμενοστρεφή προγραμματισμό με την C++. Το μάθημα διδάσκει την C++ αρχίζοντας από απλές έννοιες όπως κλάσεις, αντικείμενα, κληρονομικότητα, κλάσεις ροής εισόδου / εξόδου, αναφορά στους τύπους της C++, δείκτες, struct, κλπ. Επίσης διδάσκονται οι έννοιες της πολυπλοκότητας και της υπερφόρτωσης τελεστών. ΕΝΟΤΗΤΕΣ - ΚΕΦΑΛΑΙΑ: Κλάσεις, παράγωγες κλάσεις, Κλάσεις εισόδου/εξόδου, Αφαιρετικές δομές, Δείκτες Κληρονομικότητα, Υπερφόρτωση τελεστών, Πολυπλοκότητα. Γενικοί τύποι Προαπαιτούμενο: ΜΗΥΠ 132 – Εισαγωγή στον Υπολογισμό και τον Προγραμματισμό (C).

Στόχος Μαθήματος

Να εισάξει τον φοιτητή σε βασικές έννοιες της Οργάνωσης Ηλεκτρονικών Υπολογιστών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Οι φοιτητές να γνωρίζουν σε βάθος τις βασικές γνώσεις οργάνωσης και δομής Η/Υ, δομής μικρό-επεξεργαστών και μνήμης Η/Υ, καθώς και να προσδιορίζουν μεθοδολογίες για βελτίωση απόδοσης επεξεργαστών.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα παρουσιάζει με λεπτομέρεια τη βασική δομή λειτουργίας των υπολογιστικών συστημάτων με έναν επεξεργαστή, και κάνει εισαγωγή στη μηχανική υπολογιστών. Παρουσιάζει τα βασικά δομικά στοιχεία ενός υπολογιστικού συστήματος: αριθμητικές και λογικές μονάδες, μονάδες ελέγχου (FSM-based), σύστημα μνήμης, σύστημα εισόδου/εξόδου, δίαυλος δεδομένων. Παρουσιάζει το δυαδικό αριθμητικό σύστημα, αριθμητικά συμπληρώματα του ένα και του δύο, αριθμητική κινούμενου σημείου, υπερχείλιση και υπορροή, πρόσθεση, αφαίρεση, διαίρεση και πολλαπλασιασμός. Παρουσίαση της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας RISC χρησιμοποιώντας σαν βάση την αρχιτεκτονική MIPS. Αρχιτεκτονική του Συνόλου Εντολών RISC (Instruction Set Architecture - ISA). Προγραμματισμός Assembly σε MIPS. Διασωλήνωση, έλεγχος δεδομένων και δομικοί κίνδυνοι. Χειρισμός διακοπών και εξαιρέσεων. RAM, οργάνωση κρυφής μνήμης (άμεση απεικόνιση και σύζευξη) και ιδεατή μνήμη. Μέτρηση απόδοσης και βελτιώσεις στην Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας, πρόβλεψη διακλάδωσης, αναδιοργάνωση εντολών συμβολικής γλώσσας Αssembly. Συστήματα αποθήκευσης όπως δίσκοι και οπτικά μέσα. Το μάθημα περιλαμβάνει εβδομαδιαίο εργαστήριο για πρακτική εξάσκηση στην γλώσσα Αssembly στην Αρχιτεκτονική του Συνόλου Εντολών MIPS.

Στόχος Μαθήματος

H διδασκαλία του μαθήματος αυτού έχει σαν στόχο, οι φοιτητές να αποκτήσουν την ικανότητα και εμπειρία στην ανάλυση κυκλωμάτων στο ευρύτερο πλαίσιο της ηλεκτρολογίας.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Η ύλη του μαθήματος στοχεύει στην καλύτερη κατανόηση και εμπέδωση από πλευράς των φοιτητών εννοιών που σχετίζονται με τα μεταβατικά φαινόμενα, και τα κυκλώματα RC, RL, RLC, καθώς και στις μεθόδους ανάλυσής τους.

Περιεχόμενο

Το μάθημα βασίζεται στις βασικές έννοιες των κυκλωματικών στοιχείων των απλών γραμμικών κυκλωμάτων και στις μεθόδους ανάλυσής τους που  προσφέρονται στο προαπαιτούμενο μάθημα.

Καλύπτονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια:

1. Μετασχηματισμός Laplace, συναρτήσεις μεταφοράς
2. Κυκλώματα πρώτης και δεύτερης τάξης (RL, RC, και RLC) και ανάλυση στο πεδίο του χρόνου
3. Ανάλυση κυκλωμάτων - πεδίο μιγαδικής συχνότητας
4. Ταλαντωτές και συντονισμένα κυκλώματα
5. Χρονική απόκριση κυκλωμάτων
6. Μεταβατικά φαινόμενα
7. Δίθυρα στοιχεία και εξαρτημένες πηγές
8. Τελεστικοί ενισχυτές

Στόχοι Μαθήματος

Θα βοηθήσει τους Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς να κατανοήσουν τις βασικές αρχές διοίκησης επιχειρήσεων όπως μοντέρνες μεθόδους διοίκησης, ηγετικότατα, οργάνωση εργασίας, ομαδική εργασία, διαχείριση και συστήματα ποιότητας, αξιοποίηση ανθρώπινου δυναμικού.

Επιπρόσθετα και κύριος σκοπός του μαθήματος είναι να εφοδιάσει τους φοιτητές με γνώση για την διάρθρωση, διεργασίες και οικονομική διαχείριση των επιχειρηματικών οργανισμών καθώς επίσης και την ορθολογιστική αντίληψη του οικονομικού και κοινωνικού περιβάλλοντος στο οποίον δραστηριοποιούνται αυτές οι επιχειρήσεις.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή συμπλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι ικανοί να:

1. Κατανοούν τις βασικές αρχές Διοίκησης, Οικονομίας και του ρόλου του Μηχανικού. Ανακαλούν την κύρια ορολόγια, νοήματα και θεωρήσεις του οικονομικού και κοινωνικού επιχειρηματικού περιβάλλοντος εργασίας, των κύριων επιστημονικών θεωριών διοίκησης, τη διοίκηση ανθρώπινου δυναμικού, ομαδικής εργασίας, ηγετικότητας, και τη διαχείριση των οικονομικών της επιχείρησης. 2. Να γνωρίζουν τι είναι τυποποίηση, πιστοποίηση, οδηγίες της ΕΕ  και τη σημασία των προτύπων στη Μηχανική. 3. Εντοπίζουν τις κύριες δραστηριότητες και τι τις επηρεάζει, τις επιλογές που διαθέτουν και να μπορούν να ερμηνεύουν πώς αυτές μπορούν να επηρεάσουν στην αποδοτικότητα  και αποτελεσματικότητα των επιχειρήσεων. Μελέτη και κατανόηση των βασικών οικονομικών χαρακτηριστικών μιας επένδυσης και η εκμάθηση μεθόδων αξιολόγησης επενδύσεων. 4. Να συζητούν, χρησιμοποιώντας την κατάλληλη ωρολόγια και λεξιλόγιο, θέματα που αφορούν την διοίκηση, οικονομική διαχείριση και επιχειρηματική συμπεριφορά σε οργανισμούς μηχανικής. 5. Διακρίνουν τα διαφορετικά στιλ οικονομικής διοίκησης και να αναγνωρίζουν πως θα συνεισφέρουν θετικά σε αποτελεσματική διοίκηση. 6. Να δίνουν αποτελεσματικές εισηγήσεις στην επίλυση συγκεκριμένων διοικητικών, οικονομικών και επιχειρηματικών προβλημάτων λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις τις βιωσιμότητας και εταιρικής ευθύνης. 7. Να είναι σε θέση να κατανοούν και  διαχειρίζονται απλά οικονομικά θέματα και υπολογισμούς.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Προέλευση και ανάπτυξη της μοντέρνας διοίκησης και της μοντέρνας επιχειρηματικής οργάνωσης, Διοίκηση Ολικής Ποιότητας, Τυποποίηση και πιστοποίηση, Ηγετικότητα, Διοίκηση οικονομίας, Επιχειρηματικό περιβάλλον, Επενδυτικά σχέδια και χρόνος, Βασικά χαρακτηριστικά επενδύσεων, Χρηματοδότηση, Μετοχικό κεφάλαιο , Αποθεματικά κεφάλαια, Επιχειρηματικά Venture capital, Εξωτερική και ξένη χρηματοδότηση, Αναδοχή εμπορευμάτικών απαιτήσεων FACTORING, Forfaiting, Παραχώρηση – Franchising, Σχέση χρηματορροής – χρόνου και ισοδυναμία, Εφαρμογές σχέσεων χρηματορροών και χρόνου, Αλλαγές τιμών πληθωρισμός, Risk Management, Επιχειρηματική και εταιρική ευθύνη, Φορολογικά θέματα.

Στόχος Μαθήματος

Οι στόχοι αυτού του μαθήματος είναι:

• Στόχος αυτού του μαθήματος είναι η αναλυτική μελέτη και κατανόηση των βασικών αρχών που αφορούν την ψηφιακή λογική.
• Η μελέτη και κατανόηση των αρχών λειτουργίας των Ψηφιακών συστημάτων και κυκλωμάτων, των παραμέτρων τους, τον σχεδιαστικών περιορισμών τους και των τεχνολογιών υλοποίησης και σχεδίασης τους.
• H αναλυτική μελέτη και λεπτομερής κατανόηση των αρχών που διέπουν τον σχεδιασμό κυκλωμάτων συνδυαστικής και ακολουθιακής λογικής καθώς και ο βέλτιστος σχεδιασμός τους και οι διάφορες παράμετροι υλοποίησης τους. 
• Η κατανόηση  των συσκευών προγραμματιζόμενης λογικής με έμφαση στα FPGAs
• H ανάλυση και σχεδίαση απαριθμητών (σύγχρονων και ασύγχρονων) και καταχωρητών.
• H αναλυτική μελέτη και λεπτομερής κατανόηση του τρόπου σχεδιασμού Διαγραμμάτων Καταστάσεων και υλοποίησης των αντιστοίχων Μηχανών Καταστάσεων FSM.
• H αναλυτική μελέτη και  λεπτομερής κατανόηση της λειτουργίας των βασικών τύπων μνήμης RAM (SRAM,DRAM) και ROM. 
• Να παρέχει στους φοιτητές τα θεμέλια για πιο προηγμένα μαθήματα υλικού.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στο τέλος αυτού του μαθήματος οι φοιτητές θα έχουν κατανοήσει τις βασικές αρχής της ψηφιακής λογικής (Δυαδικό σύστημα, Άλγεβρα Boole, Λογικές πύλες κ.α), και των βασικών χαρακτηριστικών της Ψηφιακής τεχνολογίας (κυκλώματα, Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων (ICs) κα.)

Επιπλέον θα έχουν κατανοήσει τις βασικές αρχές, παραμέτρους και περιορισμούς της σχεδίασης αλλά και της υλοποίησης ψηφιακών συστημάτων και κυκλωμάτων καθώς και τον τρόπο αποτίμησης και σύγκρισης των διάφορων σχεδιασμών και υλοποιήσεων.

Επίσης οι φοιτητές θα έχουν αποκτήσει τις απαραίτητες γνώσεις για την ανάλυση, σχεδίαση και βελτιστοποίηση ψηφιακών συστημάτων έχοντας εντρυφήσει στον σχεδιασμό συνδυαστικών και ακολουθιακών κυκλωμάτων αλλά και στον σχεδιασμό Μηχανών Καταστάσεων FSM.

Επιπλέον θα έχουν κατανοήσει τις βασικές αρχές των διαφόρων συσκευών προγραμματιζόμενης λογικής και κυρίως των FPGA.

Επιπρόσθετα θα είναι ικανοί να σχεδιάζουν μετρητές και καταχωρητές ανάλογα με τις ανάγκες των εφαρμογών. Τέλος θα γνωρίζουν τη λειτουργία των βασικών τύπων ημιαγωγικών μνημών (RAMs, ROMs) και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Εισαγωγή: Ψηφιακά κυκλώματα, Αριθμητικά Συστήματα: Δεκαδικά, Δυαδικά, Δεκαεξαδικά, Αριθμητικές πράξεις, Θετικοί και Αρνητικοί αριθμοί, Άλγεβρα Boole: Πράξεις, νόμοι και κανόνες, απλοποιήσεις, κανονικές μορφές, πίνακες αληθείας, Πίνακες Karnaugh.Λογικές πύλες: TTL, Τεχνολογία Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων. Συνδυαστική Λογική Ανάλυσης: Σχεδιασμός κυκλωμάτων, Σχεδιασμός με την χρήση Ηλεκτρονικού Υπολογιστή (CAD). Βασικές πράξεις (functions) Συνδυαστικής Λογικής: Πρόσθεση, Αφαίρεση, Πολυπλέκτες, Κωδικοποιητές, Αποκωδικοποιητές και άλλα κυκλώματα. Κυκλώματα Προγραμματιζόμενης Λογικής: ROMs, PLAs, PALs, CPLDs, FPGAs. Κυκλώματα Ακολουθιακής Λογικής: Μανδαλωτές, Flip Flops, εφαρμογές. Σχεδιασμός μηχανών καταστάσεων (Finite State Machines): Κυκλώματα Mealy και Moore. Καταχωρητές: Μεταφορά καταχωρητών, απαριθμητές, εφαρμογές. Μνήμες: SRAMs, DRAMs, Flash, Επέκταση μνήμης.

Στόχος Μαθήματος

Οι στόχοι αυτού του μαθήματος είναι:

• Nα αποκτήσουν οι φοιτητές εργαστηριακή hands-on εμπειρία στον σχεδιασμό ψηφιακών κυκλωμάτων και στην χρήση έτοιμων Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων (ICs) τόσο σε εκπαιδευτικά boards όσο και με CAD εργαλεία σε FPGAs.
• Nα αποκτήσουν οι φοιτητές πρακτική γνώση και να εξασκηθούν στην χρήση των απαραίτητων σχεδιαστικών προσεγγίσεων για τον σχεδιασμό συστημάτων όπως η επαναχρησιμοποίηση, η ιεραρχική σχεδίαση, επίπεδα αφαιρετικότητας κ.α.
• Nα αποκτήσουν οι φοιτητές πρακτική γνώση και να εξασκηθούν στις τεχνικές ελέγχου ορθής λειτουργίας και αποσφαλμάτωσης κατά την φάση σχεδιασμού (simulation).
• Η μελέτη και κατανόηση των αρχών λειτουργίας των Ψηφιακών συστημάτων και κυκλωμάτων, των παραμέτρων τους, τον σχεδιαστικών περιορισμών τους και των τεχνολογιών υλοποίησης και σχεδίασης τους, καθώς και του τρόπου διασύνδεσης τους.
• Η χρήση και κατανόηση της δομής και του τρόπου λειτουργίας και αξιοποίηση των συσκευών FPGA, η σχηματική περιγραφή κυκλωμάτων συνδυαστικής και ακολουθιακής καθώς και η εισαγωγή στην περιγραφή ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων με γλώσσες περιγραφής υλικού (HDLs)
• H υλοποίηση τόσο σε εκπαιδευτικά boards όσο και με CAD εργαλεία σε FPGAs με ταυτόχρονη κατανόηση των αρχών που διέπουν τον σχεδιασμό κυκλωμάτων συνδυαστικής και ακολουθιακής λογικής καθώς και ο βέλτιστος σχεδιασμός τους και οι διάφορες παράμετροι υλοποίησης τους.
• H ανάλυση, σχεδίαση και υλοποίηση απαριθμητών (σύγχρονων και ασύγχρονων) τόσο σε εκπαιδευτικά boards όσο και με CAD εργαλεία σε FPGAs.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στο τέλος αυτού του μαθήματος οι φοιτητές θα  έχουν μάθει:

-Να υλοποιούν κυκλώματα συνδυαστικής και ακολουθιακής λογικής τόσο σε CAD εργαλεία (λογισμικό ALTERA QUARTUS II)  με τελική υλοποίηση σε FPGAs όσο και σε εκπαιδευτικά boards.

-Να χρησιμοποιούν το λογισμικό ALTERA QUARTUS II για τον σχεδιασμό, την εξομοίωση της λειτουργίας των ψηφιακών κυκλωμάτων καθώς και για την τελική υλοποίηση των σχεδιασμών τους σε FPGA.

-Να χρησιμοποιούν άριστα τον εργαστηριακό εξοπλισμό για τους πειραματικούς σχεδιασμούς τους ήτοι τα breadboards, ICs, γεννήτριες συχνοτήτων, πολύμετρα, ψηφιακούς παλμογράφους κλπ.

-Να χρησιμοποιούν σχεδιαστικές τεχνικές για την αποδοτική υλοποίηση μεγάλων σχεδιασμών με διαχείριση της πολυπλοκότητας των σχεδιασμών και αποτίμηση των πλεονεκτημάτων/μειονεκτημάτων κάθε σχεδιαστικής προσέγγισης.

Να κάνουν αποδοτικά έλεγχο ορθής λειτουργίας (simulation) και αποσφαλμάτωση των σχεδιασμών τους κατά την φάση σχεδιασμού.

-Να υλοποιούν εξειδικευμένους (ad-hoc) απαριθμητές (σύγχρονους και ασύγχρονους) τόσο σε FPGAs όσο και σε εκπαιδευτικά boards, σύμφωνα με τις ανάγκες των εφαρμογών τους.

-Να σχεδιάζουν βασικά ψηφιακά κυκλώματα χρησιμοποιώντας γλώσσα  περιγραφής υλικού (VHDL) και να υλοποιούν σε FPGAs.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Επεξήγηση εξοπλισμού, εξοικείωση με τις βασικές λογικές πύλες και σχεδιασμός και υλοποίηση κυκλωμάτων και εφαρμογών συνδυαστικής λογικής, με την χρήση ολοκληρωμένων SSI και MSI κυκλωμάτων σε breadboard. Εξοικείωση με Flip Flops: S-R flip flop, D flip flop και J-K flıp flop.Λειτουργίες Preset και Clear. Υλοποίηση απλών κυκλωμάτων και εφαρμογών. Σχεδιασμός και Υλοποίηση κυκλωμάτων ακολουθιακής λογικής, με την χρήση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων SSI και MSI σε εκπαιδευτικά breadboard: Καταχωρητές, Σύγχρονοι και Ασύγχρονοι απαριθμητές. Εισαγωγή στο πρόγραμμα σχεδιασμού ALTERA Quartus II, στις προγραμματιζόμενες συσκευές και στην υλοποίηση ψηφιακών κυκλωμάτων μέσω προγραμματισμού FPGA board. Σχεδιασμός και υλοποίηση σε FPGA συνδυαστικών κυκλωμάτων: Αθροιστών, Συγκριτή, Πολυπλεκτών, Αποκωδικοποιητών, Κωδικοποιητών κ.α. Ιεραρχική σχεδίαση και αλυσιδωτή (cascade) σύνδεση. Σχεδιασμός και υλοποίηση σε FPGA  ψηφιακών κυκλωμάτων ακολουθιακής λογικής: S-R flıp flop, D flıp flop και J-K flıp flop, κυκλωμάτων ασύγχρονων και σύγχρονων απαριθμητών. Ιεραρχική σχεδίαση και υλοποίηση στο FPGA board Αριθμητικής και Λογικής Μονάδας (ALU). Εισαγωγή στις γλώσσες προγραμματισμού υλικού HDL. Σχεδιασμός και υλοποίηση κυκλωμάτων συνδυαστικής και ακολουθιακής λογικής με VHDL. Ιεραρχική σχεδίαση με χρήση HDL και υλοποίηση στο FPGA board Αριθμητικής και Λογικής Μονάδας (ALU). Μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα των επιπέδων αφαιρετικότητας (levels of abstraction) στον σχεδιασμό μέσω σύγκρισης των δύο υλοποιήσεων ALU εξοπλισμού.

Προαπαιτούμενα

EEN_212 (Ψηφιακά Συστήματα)

Στόχος Μαθήματος

Να αφομοιώσουν οι φοιτητές τις απαραίτητες θεωρητικές γνώσεις και πρακτικές γνώσεις γύρω από τις διάφορες φάσεις στη σχεδίαση και υλοποίηση ψηφιακών ολοκληρωμένων συστημάτων με υψηλές απαιτήσεις απόδοσης με εργαλεία αυτοματοποίησης της σχεδίασης και γλώσσες περιγραφής υλικού, μέσω ενός συνδυασμού διαλέξεων, ασκήσεων και εργαστηρίων.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση ολοκληρωμένων γνώσεων γύρω από την ανάλυση, προδιαγραφή, λειτουργία, σχεδίαση και υλοποίηση ψηφιακών ολοκληρωμένων συστημάτων πολύ μεγάλης ολοκλήρωσης (Very Large Scale Integration – VLSI) με υψηλές απαιτήσεις απόδοσης, με εργαλεία αυτοματοποίησης της σχεδίασης και γλώσσες περιγραφής υλικού. Επιπλέον προσφέρει μια εισαγωγική επανάληψη στις βασικές έννοιες ψηφιακής λογικής.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα βασίζεται στα βασικά στοιχεία της σχεδίασης λογικών κυκλωμάτων που προσφέρονται στο προαπαιτούμενο μάθημα και έχει ως κύριους στόχους:

• την εισαγωγή στη σχεδίαση συνδυαστικών και ακολουθιακών ψηφιακών κυκλωμάτων
• τη χρήση της γλώσσας περιγραφής υλικού Verilog για την μοντελοποίηση και την εξομοίωσή τους καθώς και την υλοποίηση τους
• την υλοποίηση ψηφιακών συστημάτων σε προγραμματιζόμενες λογικές διατάξεις (CPLDs και FPGAs)
• την μελέτη των διαφορετικών τύπων μνήμης, οι οποίες χρησιμοποιούνται στα υπολογιστικά συστήματα
• την απόκτηση εμπειρίας στον πλήρη κύκλο της διαδικασίας σχεδιασμού, εξομοίωσης και υλοποίησης ψηφιακών συστημάτων με χρήση σύγχρονων εργαλείων σε υπολογιστή μέσω των εργαστηριακών ασκήσεων

Καλύπτονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια:

1. Λογικές πύλες, στοιχεία μνήμης, συνδυαστική λογική (*)
2. Διεπίπεδη/πολυεπίπεδη υλοποιήση λογικών συναρτήσεων, Συνδυαστικά κυκλώματα (πολυπλέκτες, κωδικοποιητές, απο κωδικοποιητές),  αριθμητικά συνδυαστικά κυκλώματα (γρήγοροι αθροιστές, πολλαπλασιαστές, διαιρέτες, ολισθητές) (*)
3. Ακολουθιακή λογική (καταχωρητές, μανδαλωτές) (*)
4. Ακολουθιακά κυκλώματα (μετρητές, καταχωρητές ολίσθησης,  καταχωρητές παράλληλης φόρτωσης) (*)
5. Μηχανές Πεπερασμένων καταστάσεων (Finite State Machines – FSMs).
6. Γλώσσα Verilog (βασικά, συμπεριφορικό, επίπεδο μεταφοράς καταχωρητών, δομικό στυλ κώδικα)
7. Αναπαράσταση συνδυαστικών κυκλωμάτων σε Verilog
8. Αναπαράσταση ακολουθιακών κυκλωμάτων σε Verilog  
9. Προχωρημένη Λογική Σχεδίαση
10. Σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων με εισαγωγή σχηματικού (*)
11. Ροή σχεδίασης FPGA/ASIC
12. Εργαλεία Αυτοματοποίησης της Σχεδίασης
13. Προσομοίωση και επαλήθευση λογικών κυκλωμάτων (Verilog testbenches)
14. Λογική Σύνθεση συνδυαστικών και ακολουθιακών κυκλωμάτων
15. Τοποθέτηση και Δρομολόγηση
16. Μοντέλα σφαλμάτων
17. Μοντέλα BJT και ΜOSFET ως διακόπτες
18. Υλοποίηση CMOS, VLSI layout, stick diagrams
19. Επαναπροσδιοριζόμενες αρχιτεκτονικές, τεχνολογία FPGA.
20. Τεχνολογίες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
21. Ρολόγια, καθυστερήσεις, δίκτυα διανομής, συγχρονισμός, προβλήματα μεταστάθειας (metastability issues)
22. Μνήμες SRAM, DRAM, Δίαυλοι (busses)
23. Διασωλήνωση, παραλληλισμός, αύξηση απόδοσης

Στόχοι Μαθήματος

Κατανόηση των κύριων κατηγοριών  ιατρικής απεικόνισης όπως υπερηχογραφία, μαγνητική τομογραφία, ακτίνες Χ, CT, SPECT, και PET.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Βασικές γνώσεις για κύριες κατηγορίες ιατρικής απεικόνισης.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα εξετάζει τις φυσικές αρχές των κύριων τύπων ιατρικής απεικόνισης όπως υπερηχογραφία, μαγνητική τομογραφία. Στην υπερηχογραφία έμφαση θα δοθεί σε είδος απεικόνισης (Α-mode, B-mode, Μ-mode), αλληλοεπίδραση με ιστούς (εξασθένηση),  Σχεδιασμός μετατροπέα, Υπερηχογράφος. Στην μαγνητική τομογραφία έμφαση θα δοθεί στις βασικές λειτουργίες μαγνητικού τομογράφου. Ακτίνες Χ, Κατασκευή σωλήνα ακτινών Χ, Αλληλοεπίδραση ακτινών Χ με ιστούς, Αξονική τομογραφία, SPECT,PET.

Στόχοι Μαθήματος

Κατανόηση των βασικών εννοιών του ηλεκτρομαγνητισμού

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Βασικές γνώσεις για τον ηλεκτρομαγνητισμό και δυνατότητα εφαρμογής σε άλλα πεδία.

 
Περιεχόμενο Μαθήματος

Vector analysis, Electric charges, Electric field intensity, Potential, Dielectrics, Capacitance, Poisson’s and Laplace's equations, Steady magnetic fields, Forces in steady magnetic fields, Magnetic circuits, Time - varying fields and Maxwell's Equations, Plane waves.

Στόχοι Μαθήματος

Εισαγωγή στα αναλογικά και ψηφιακά συστήματα τηλεπικοινωνίας.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Βασικές γνώσεις για τα συστήματα τηλεπικοινωνίας.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Σήματα και χώρος σημάτων: ανάλυση και μετάδοση σημάτων. Διαμόρφωση και αποδιαμόρφωση πλάτους (AM) και συχνότητας (FM). Δειγματοληψία και μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό. Αρχές μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων. Εισαγωγή στη θεωρία της πληροφορίας και την κωδικοποίηση.

Στόχος Μαθήματος

Να αφομοιώσουν οι φοιτητές τις απαραίτητες θεωρητικές γνώσεις και πρακτικές γνώσεις γύρω από τις διάφορες φάσεις στη ψηφιακή επεξεργασία μονοδιάστατων και δισδιάστατων ψηφιακών σημάτων.  Σχεδίαση και ανάλυση ψηφιακών συστημάτων και  εφαρμογή/υλοποίηση τους χρησιμοποιώντας προγραμματισμό. Το μάθημα προσφέρεται μέσω ενός συνδυασμού διαλέξεων, ασκήσεων και προγραμματιστικών εργαστηρίων.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση ολοκληρωμένων γνώσεων γύρω από την ανάλυση, τις προδιάγραφες, λειτουργία, σχεδίαση, ανάλυση και προγραμματιστική  υλοποίηση ψηφιακών συστημάτων. Επίσης προσφέρονται γνώσεις σε  συστήματα διακριτού χρόνου και ιδιότητες, συνεχής και  διακριτός μετασχηματισμός Fourier και εφαρμογές. Εισαγωγή στον σχεδιασμό ψηφιακών φίλτρων πεπερασμένης και απείρου (FIR και IIR) κρουστικής αποκρίσεως.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα βασίζεται στα βασικά στοιχεία της ανάλυσης και επεξεργασία ψηφιακών σημάτων και συστημάτων, που προσφέρονται στο προαπαιτούμενο μάθημα, και έχει ως κύριους στόχους:

• Την επανάληψη σημάτων, συστημάτων, δειγματοληψία ημιτονοειδών. Aliansing and folding . Θεώρημα δειγματοληψίας.
• Συστήματα διακριτού χρόνου και ιδιότητες. Κρουστική απόκριση. Συνέλιξη. Εφαρμογή σε περιβάλλον MATLAB.
• Σειρές, μετασχηματισμός Fourier και ιδιότητες. Απόκριση συχνότητας συστήματος. Συστήματα πεπερασμένης και άπειρης κρουστικής απόκρισης (FIR, IIR). Εφαρμογή σε περιβάλλον MATLAB.
• Απόκριση συχνότητας συστημάτων FIR και IIR. Γραμμική φάση.
• Δειγματοληψία στο πεδίο της συχνότητας. Διακριτός μετασχηματισμός Fourier. Εφαρμογή σε περιβάλλον MATLAB.
• Ιδιότητες και εφαρμογές διακριτού μετασχηματισμού Fourier. Ανάλυση φάσματος σήματος. Κυκλική συνέλιξη.
• Εισαγωγή στα ψηφιακά φίλτρα. Σχεδιασμός FIR φίλτρων με χρήση παραθύρων. Εφαρμογή σε περιβάλλον MATLAB.
• Σχεδιασμός FIR φίλτρων με δειγματοληψία στο πεδίο της συχνότητας.
• Μετασχηματισμός Ζ. Εφαρμογή σε περιβάλλον MATLAB.
• Σχεδιασμός IIR φίλτρων.
• Υλοποίηση συστημάτων διακριτού χρόνου.

Καλύπτονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια:

1. Δειγματοληψία ημιτονοειδών. Θεώρημα δειγματοληψίας.
2. Συστήματα διακριτού χρόνου και ιδιότητες.
3. Σειρές και μετασχηματισμός Fourier και ιδιότητες. Συστήματα πεπερασμένης και άπειρης κρουστικής απόκρισης (FIR, IIR).
4. Δειγματοληψία στο πεδίο της συχνότητας. Διακριτός μετασχηματισμός Fourier. Κυκλική συνέλιξη.
5. Εισαγωγή στα ψηφιακά φίλτρα. Σχεδιασμός FIR φίλτρων με χρήση παραθύρων και με δειγματοληψία στο πεδίο της συχνότητας.
6. Μετασχηματισμός Ζ.
7. Σχεδιασμός IIR φίλτρων.

Στόχος Μαθήματος

Αντικείμενο του πρώτου μέρους του εργαστηριακού μαθήματος είναι η γνωριμία του σπουδαστή με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των προβλημάτων αυτομάτου ελέγχου μέσω μια σειράς πειραματικών ασκήσεων.

Μέσω των εργαστηριακών ασκήσεων οι φοιτητές θα μελετήσουν στην πράξη μεταξύ άλλων, μαθηματικά μοντέλα φυσικών συστημάτων, συναρτήσεις μεταφοράς, εξισώσεις κατάστασης, συναρτησιακά δομικά διαγράμματα, ιδιότητες συστημάτων ελέγχου με ανάδραση, ανάλυση μεταβατικής απόκρισης, ευστάθεια, μεθόδους σχεδιασμού συστημάτων ελέγχου, τόπος των ριζών και απόκριση συχνότητας.

Το εργαστήριο διαθέτει μια βασική υποδομή από δώδεκα (έξι ζευγάρια) ηλεκτρομηχανικών διατάξεων (ανάστροφο εκκρεμές, σύστημα ευθύγραμμων μαζών, γυροσκόπιο, σύστημα μαγνητικής ανύψωσης, σερβομηχανισμό) για την ανάλυση και σύνθεση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου γραμμικών και μη.

Αντικείμενο του δεύτερου μισού του εργαστηρίου είναι η εκτέλεση διαφόρων πειραμάτων και εργαστηριακών ασκήσεων από τον χώρο των τηλεπικοινωνιών. Πιο συγκεκριμένα στα πλαίσια αυτού του εργαστηρίου, αρχικά οι σπουδαστές θα πραγματοποιήσουν εισαγωγικά πειράματα αναλογικών τηλεπικοινωνιών και κατόπιν θα εντρυφήσουν σε πειράματα σχετιζόμενα με AM μετάδοση (AM Transmission), AM λήψη (AM Reception) και Διαμόρφωση/Αποδιαμόρφωση γωνίας (Angle Modulation and Demodulation).

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στο τέλος του πρώτου μισό του μαθήματος οι φοιτητές θα έχουν εφαρμόσει τις βασικές αρχές της θεωρίας αυτομάτου ελέγχου και θα έχουν κατανοήσει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των προβλημάτων αυτής μέσω μια σειράς πειραματικών ασκήσεων που διαθέτει το εργαστήριο.

Ακολούθως στο δεύτερο μισό θα έχουν εφαρμόσει τις βασικές θεωρητικές αρχές των αναλογικών τηλεπικοινωνιών και θα μπορούν να χρησιμοποιήσουν τον εργαστηριακό εξοπλισμό για να πραγματοποιήσουν στην πράξη, αναλογική μετάδοση και λήψη σημάτων (AM, FM και PM) καθώς και να κάνουν μετρήσεις τάσης και ισχύος στα σήματα αυτά αποτιμώντας την ποιότητα μετάδοσης και τις απώλειες ισχύος.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Εισαγωγή στον εργαστηριακό εξοπλισμό διεξαγωγής πειραμάτων αυτομάτου ελέγχου. Εργαστηριακές ασκήσεις: Έλεγχος ανάστροφου εκκρεμούς, Έλεγχος ευθύγραμμων μαζών, Έλεγχος γυροσκοπίου, Σύστημα μαγνητικής ανύψωσης, Έλεγχος συστήματος σερβομηχανισμού, Έλεγχος Ροπής.

Εισαγωγή στον εργαστηριακό εξοπλισμό διεξαγωγής και πραγματοποίησης μετρήσεων για τα πειράματα τηλεπικοινωνιών, Εισαγωγικό εργαστήριο και μετρήσεις σε πειράματα αναλογικών τηλεπικοινωνιών, Εργαστηριακή άσκηση  Διαμόρφωσης/ Αποδιαμόρφωσης  Πλατους ΑΜ (Amplitude Modulation and Demodulation),  Εργαστηριακή άσκηση  AM μετάδοσης σήματος (AM Transmission), Εργαστηριακή άσκηση AM λήψης σήματος (AM Reception), Εργαστηριακή άσκηση  Διαμόρφωσης/Αποδιαμόρφωσης γωνίας (Angle Modulation and Demodulation), Διαμόρφωσης/ Αποδιαμόρφωσης συχνότητας FM (Frequency Modulation), Διαμόρφωσης/ Αποδιαμόρφωσης φάσης PM (Phase Modulation).

Προαπαιτούμενα

EEN_311 Συστήματα Ελέγχου

Στόχος Μαθήματος

Το μάθημα «Συστήματα Ισχύος I» αποτελεί το βασικό εισαγωγικό μάθημα στις έννοιες, τη δομή και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Η ύλη του μαθήματος στοχεύει στην ανάπτυξη των βασικών ικανοτήτων που απαιτούνται για την ανάλυση συστημάτων ηλεκτρικής ισχύος, στην λεπτομερή μελέτη των βασικών αρχών και εννοιών συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, στην κατανόηση των λειτουργικών χαρακτηριστικών και ανάλυση/μοντελλοποίηση των βασικών δομικών στοιχείων ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Συγκεκριμένα,  γίνεται μελέτη των μετασχηματιστών ισχύος, των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, εισαγωγή στην ανάλυση ροής φορτίου όπως επίσης και αναφορά σε εισαγωγικές έννοιες διασυνδεδεμένων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, έτσι ώστε ο φοιτητής να αποκτήσει μία συνολική αντίληψη των διαδικασιών και μεθοδολογιών επίλυσης κυκλωμάτων ηλεκτρικής ενέργειας Επιπρόσθετα, βασικός στόχος του μαθήματος αποτελεί η κατανόηση της σημασίας και του ρόλου των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας στη σύγχρονη κοινωνία και οικονομία.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

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

• Έχει κατανόηση των βασικών και σημαντικών χαρακτηριστικών των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, την σύνδεση τους με τη γενικότερη παραγωγή, μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας.
• Έχει γνώση των μαθηματικών μοντέλων, ισοδύναμων κυκλωμάτων, εργαλείων και τεχνικών επίλυσης κυκλωμάτων ηλεκτρικής ενέργειας και ροής φορτίου.
• Αναλύει και υπολογίζει τα βασικά στοιχεία και παραμέτρους ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα περιλαμβάνει τα ακόλουθα:

• Εισαγωγή στα συστήματα ηλεκτρικής ισχύος: Συγκρότηση, δομικά στοιχεία, αρχές λειτουργίας λειτουργικά χαρακτηριστικά των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, ιστορική εξέλιξη των συστημάτων ισχύος, τεχνολογίες παραγωγής/μεταφοράς/διαμονής ηλεκτρικής ενέργειας, δομή αγοράς ηλεκτρισμού, το ηλεκτρικό σύστημα της Κύπρου.
• Ανάλυση και μοντέλα των βασικών δομικών στοιχείων των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας.
• Σημερινές και μελλοντικές τάσεις, εξέλιξη τεχνολογιών, χαρακτηριστικά σύγχρονων γεννητριών και ισοδύναμα κυκλώματα, χαρακτηριστικά μετασχηματιστών ισχύος και ισοδύναμα κυκλώματα, το ανά μονάδα σύστημα (pu) και επίλυση κυκλωμάτων στο ανά μονάδα σύστημα.
• Βασικές έννοιες εναλλασσόμενων κυκλωμάτων: Διανυσματική παράσταση μεγεθών, Αντίσταση – Αγωγιμότητα, Τάση και ρεύμα σε 1-Φ και 3-Φ κυκλώματα. Ισχύς σε 1-Φ και 3-Φ κυκλώματα.
• Θεμελιώδεις έννοιες των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Δυναμικά στοιχεία, κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος και φασικά διανύσματα, έννοιες της πραγματικής ισχύος, άεργου ισχύος και μιγαδικής ισχύος, βασική ανάλυση κυκλωμάτων εναλλασσόμενου, τριφασικά κυκλώματα.
• Σχεδιασμός και χαρακτηριστικά γραμμών μεταφοράς και ισοδύναμα κυκλώματα μικρού, μεσαίου και μεγάλου μήκους, τεχνικές επαγωγικής και χωρητικής αντιστάθμισης γραμμών μεταφοράς, ανάλυση της κανονικής κατάστασης λειτουργίας των ισοζυγισμένων τριφασικών συστημάτων ισχύος.
• Παράθεση εισαγωγικών εννοιών και επεξήγηση του τρόπου λειτουργίας των διασυνδεδεμένων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας.
• Ανάλυση ροής φορτίου και εφαρμογή των μεθόδων Gauss-Seidel, Gauss και Newton – Raphson για την επίλυση των εξισώσεων ροής φορτίου

Καλύπτονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια:

• Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) -Συγκρότηση/Δομή/Απαιτήσεις/Χαρακτηριστικά/Στοιχεία/Προστασία/ Λειτουργία  – Συστήμα Παραγωγής/Μεταφοράς/ Διανομής
• Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Ηλεκτρικής Ενέργειας - Ιστορική Αναδρομή/ Εξέλιξη τεχνολογιών
• Βασική θεωρία των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας - Βασικές έννοιες/ Φασικά Διανύσματα/Ισχύς σε Εναλλασσόμενα Μονοφασικά/Τριφασικά Κυκλώματα
• Μετασχηματιστές Ισχύος - Αρχή Λειτουργίας/Μοντελοποίηση/Ισοδύναμα Κυκλώματα/Παραδείγματα
• Ανά Μονάδα Σύστημα / Per Unit Σύστημα (pu) – Μονοφασικά/Τριφασικά Συστήματα/Ισοδύναμα Κυκλώματα Στοιχείων/Παραδείγματα
• Συνδεσμολογίες Τυλιγμάτων Τριφασικών Μετασχηματιστών
• Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς – Εισαγωγή/Τύποι/Παράμετροι/Μοντέλα
• Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς – Αυτεπαγωγή/Παραδείγματα
• Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς – Χωρητικότητα/Παραδείγματα
• Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς – Μόνιμη Κατάσταση Λειτουργίας
• Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς Μικρού/Μεσαίου/Μεγάλου Μήκους/Μοντέλα/Υπερβολικές Εξισώσεις/Παραδείγματα
• Ανάλυση Ροής Φορτίων – Εισαγωγή/Μεταβλητές Συστήματος/

Προαπαιτούμενα

ΕΕΝ_452 

Στόχος Μαθήματος

• Να καταλαβαίνει ο φοιτητής την λειτουργία και χαρακτηριστικά των μετατροπέων ισχύος για συνγκεκριμένες  εφαρμογές
• Nα αναλύει ο φοιτητής πλήρως τα βασικά κυκλώματα ηλεκτρονικών ισχύος
• Να μπορεί να καταλάβει και ετοιμάζει προδιαγραφές (specifications).
• Να σχεδιάζει σε επίπεδο συστήματος συγκροτήματα  που περιλαμβάνουν ηλεκρονικά ισχύος.
• Να σχεδιάζει σε επίπεδο κυκλώματος μετατροπείς ισχύος
• Να γνωρισει και εκτιμησει τις νεες τασεις στα ηλεκτρονικα ισχυος

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση ολοκληρωμένων γνώσεων γύρω από την ανάλυση, προδιαγραφή, λειτουργία, σχεδίαση και υλοποίηση Φωτοβολταϊκών συστημάτων. Γνώση λειτουργίας Ανεμογεννητριών και των βασικών παραμέτρων επιλογής  χώρου.

Ικανότητα να παρακολουθήσουν τις εξελίξεις στον τομέα τους. 

Προαπαιτούμενα 

ΕΕΝ 312 Ηλεκτρονική ΙΙ

Περιεχόμενο Μαθήματος

Ημιαγωγοί Διακόπτες Ισχύος

Ιδανικός διακόπτης ισχύος. Κατασκευή, λειτουργία και Διακοπτικά χαρακτηριστικά, καθυστέρηση μετάβασης απο κατασταση αποκοπής στην κατάσταση αγωγήμωτητας και ανάποδα των ημιαγωγών: Δίοδος Ανόρθωσης, Thyristor ,Τρανζίστορ Επαφής,  Τρανζίστορ MOSFET ισχύος, IGBT  και άλλα. Απώλειες ισχύος λογω χρονικών καθυστερήσεων.

Τοπολογία και Λειτουργία Μετατροπέων

Πέντε  βασικά κυκλωμάτα Ηλεκτρονικών ισχύος (AC/DC, DC/DC, DC/AC, AC/AC και Ενεργά Φίλτρα): Λειτουργία με αναφορά στα modes και στις σχέσεις τάσεων  εισόδου –εξόδου και duty-cycle των ημιαγωγών. Παραγωγή και περιγραφή σχετικών κυματομορφών τάσεων και ρεύματος.

Ανάλυση (και προσομοίωση PSICE/PSIM) των Κυκλωμάτων Ηλεκτρονικών Ισχύος

Σχέσεις τάσης και έντασης σε όλα τα σημεία των πέντε βασικών κυκλωμάτων στην Μόνιμη Απόκριση (Fourier – Διακοπτική Συνάρτηση). Εξαγωγή αρμονικών εισόδου - εξόδου και μέσης τιμής εξόδου. Μεταβατική Απόκριση (προσομοίωση) 

Ποιότητα εξόδου/εισόδου   (mains pollution): Υπολογισμός Συντελεστή Ισχύος, Συντελεστή Παραμόρφωσης, THD, Δημιουργία Φάσματος Συχνοτήτων εισόδου-εξόδου.

Εφαρμογές

Περιορισμένη παρουσίαση εφαρμογών σε Φωτοβολταϊκά και συστήματα ανεμογεννητριών,  FACTS

Νέες Τάσεις:

Περιγραφικά οι νέες τάσεις και νέα συστήματα στα Ηλεκτρονικά Ισχύος

Στόχος Μαθήματος

Να αφομοιώσουν οι φοιτητές τις απαραίτητες θεωρητικές γνώσεις και πρακτικές γνώσεις γύρω από τις διάφορες φάσεις στη σχεδίαση και υλοποίηση ψηφιακών ολοκληρωμένων συστημάτων με υψηλές απαιτήσεις απόδοσης με εργαλεία αυτοματοποίησης της σχεδίασης και γλώσσες περιγραφής υλικού, μέσω ενός συνδυασμού διαλέξεων, ασκήσεων και εργαστηρίων.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση ολοκληρωμένων γνώσεων γύρω από τα βασικά επεξεργασίας εικόνας, ανάλυση, συμπίεση, μεταφορά και κατάτμηση,  δισδιάστατου και πολυδιάστατου ψηφιακού σήματος (εικόνας και βίντεο).  Σχεδίαση και ανάλυση ψηφιακών φίλτρων για εικόνα.

Προαπαιτούμενα

ΕΕΝ318 – Ψηφιακή επεξεργασία σημάτων

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα βασίζεται στα βασικά στοιχεία της επεξεργασίας και ανάλυσης ψηφιακών σημάτων που προσφέρονται στο προαπαιτούμενο μάθημα και έχει ως κύριους στόχους:

• την εισαγωγή στα βασικά της θεωρίας και μεθόδων της ψηφιακής επεξεργασίας 1-διάστατου και 2-διάστατου σήματος (εικόνας και βίντεο)
• τη χρήση προγραμματισμού σε περιβάλουν MATLAB για υλοποίηση και σχεδίαση ολοκληρωμένων συστημάτων για ανάλυση εικόνας.
• την απόκτηση εμπειρίας στον πλήρη κύκλο της διαδικασίας επεξεργασίας και ανάλυσης ψηφιακών συστημάτων ανάλυσης εικόνας  με χρήση υπολογιστή μέσω των εργαστηριακών ασκήσεων
• Με την ολοκλήρωση του μαθήματος οι σπουδαστές αναμένεται να έχουν καλή γνώση 2-διάστατου σήματος, των βασικών εννοιών και περιοχών εφαρμογής της ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, να κατανοούν τη λειτουργία των βασικών πολυμεσικών προτύπων κωδικοποίησης εικόνας και να είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν την προγραμματιστική τους εμπειρία για την ανάπτυξη προγραμμάτων επεξεργασίας εικόνας και βίντεο. Επίσης να είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν αλγόριθμους επεξεργασίας εικόνας και κατάλληλες τεχνικές για να επιλύσουν συγκεκριμένα προβλήματα.

Καλύπτονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια:

1. Εισαγωγή μαθήματος:  Ανάκτηση, αποθήκευση, μεταφορά, επεξεργασία εικόνας. Γεωμετρία απεικόνισης εικόνας
2. Δυαδική Επεξεργασία Εικόνας
3. Ιστόγραμμα Εικόνας και Λειτουργίες Σημείου
4. Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier Εικόνας
5. Γραμμικό Φιλτράρισμα Εικόνων και Μετασχηματισμοί εικόνας,
6. Μη Γραμμικό Φιλτράρισμα Εικόνων
7. Συμπίεση Εικόνας , JPEG, PACS: Κωδικοποίηση εικόνας, πρότυπα συμπίεσης (MP3, JPEG, JPEG2000 κλπ.)
8. Ανάλυση Εικόνας Ι: Επανόρθωση και κατάτμηση εικόνας, ανίχνευση ακμών.
9. Ανάλυση Εικόνας ΙΙ και εισαγωγή στην Ψηφιακή Επεξεργασία Βίντεο

Στόχος Μαθήματος

Να αφομοιώσουν οι φοιτητές τις απαραίτητες θεωρητικές γνώσεις γύρω από τις δυο βασικές τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που αφορούν Φωτοβολταϊκά και Ανεμογεννήτριες.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση ολοκληρωμένων γνώσεων γύρω από την ανάλυση, προδιαγραφή, λειτουργία, σχεδίαση και υλοποίηση συστημάτων Φωτοβολταϊκών και Ανεμογεννήτριών.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Φωτοβολταικοί  Ηλεκτροπαραγωγοί  Σταθμοί και  Εγκαταστάσειs

Μετατροπή Ηλεκτρικής Ενέργειας σε Ηλεκτρική- το φωτοβολταϊκό φαινόμενο, Φωτο-βολταϊκά  Πλαίσια, ηλεκτρικά χαρακτηριστικά,  Φωτο-βολταϊκή  Συστοιχεία, Φωτοβολταικά Πάρκα , ηλεκτρονικες διατάξεις  και MPPT.

Αιολικά  Πάρκα και Εγκαταστάσεις

Αιολική Ισχύς, ανεμογεννήτριες, τύποι, εξαγωγή μέγιστης ισχύος, ηλεκτρονικές διατάξεις  και MPPT.

Ηλεκτρικές Μηχανές

Ηλεκτρικές  Μηχανές Εναλλασσομένου Ρεύματος 

Παραγωγή Εναλλασσόμενης Ημιτονοειδούς  Τάσης

Σύγχρονες Γεννήτριες-Κατασκευαστικά Στοιχεία

Αρχή λειτουργίας- Σύγχρονη Ταχύτητα

Επαγώγιμη Τάση- Ισχύς Εξόδου

Ισοδύναμα Κυκλώματα

Παράμετροι Σύγχρονης Γεννήτριας

Αυτόνομη Λειτουργία Σύγχρονης Γεννήτριας

Μέγιστη Ισχύς

Λειτουργία Γεννήτριας Συνδεδεμένης σε Άπειρο Ζυγό

Παράλληλες Γεννήτριες- Επιμερισμός Φορτίου Ρύθμιση Επαγομένης Τάσης και Ισχύος

Ηλιακή ενέργεια – γενικά χαρακτηριστικά

Ήλιο-θερμικοί Ηλεκτροπαραγωγοί  Σταθμοί – είδη συστημάτων, απλοί θερμοδυναμικοί κύκλοι (Σ. Καλογήρου)

Αποθήκευση Ενέργειας:

Ηλεκτρικοί Συσσωρευτές,  Υπερπυκνώτές (Supercapacitors),  Σφόνδυλοι (Flywheel),  Πεπιεσμένα αέρια (pneumatic)   Υδροηλεκτρικά συστήματα.

Στόχος Μαθήματος

Πρώτη εισαγωγή στο τεχνολογικό πεδίο των ασυρμάτων επικοινωνιών

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Βασικές γνώσεις για το τεχνολογικό πεδίο των ασυρμάτων επικοινωνιών.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Οι ασύρματες επικοινωνίες είναι από τα πλέον γοργά αναπτυσσόμενα τεχνολογικά πεδία. Μία σειρά από συστήματα ασυρμάτων επικοινωνιών, με πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα την κυψελοειδές τηλεφωνία, έχουν ήδη καθοριστική επίδραση στην σημερινή κοινωνία. Στο προσεχές μέλλον καινούργια συστήματα, όπως για παράδειγμα τα ασύρματα αδόμητα δίκτυα, τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και το Ίντερνετ των πραγμάτων, αναμένεται να αλλάξουν την καθημερινότητά μας. Το μάθημα αποτελεί μια πρώτη εισαγωγή στο τεχνολογικό πεδίο των ασυρμάτων επικοινωνιών. Καλύπτεται ένα μεγάλο εύρος θεμάτων, όπως οι βασικές αρχές, ο σχεδιασμός και η ανάλυση της απόδοσης της κυψελοειδές τηλεφωνίας, η μοντελοποίηση της ραδιομετάδοσης στο ασύρματο κανάλι και θέματα πολυπλεξίας (FDMA, TDMA, CDMA). Η έμφαση θα δοθεί όχι τόσο σε περιγραφή των διάφορων τεχνολογιών, αλλά σε βασικές αρχές, που αναμένεται να ισχύουν και στο (σχετικά) μακρινό μέλλον.

Multi-rate ψηφιακή επεξεργασία σημάτων, Μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων για μοντελοποίηση συστημάτων και σχεδιασμό φίλτρων, Forward and backward linear prediction, μοντελοποίηση AR, MA και ARMA, αντίστροφα συστήματα και deconvolution, Φίλτρα Weiner/

Στόχος Μαθήματος

Κατανόηση θεωρίας και κανονισμών / νομοθεσίας που διέπουν τις ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση απαιτούμενων γνώσεων και δεξιοτήτων για τον σχεδιασμό των κτιρίων των υπηρεσιών με έμφαση στην δημιουργία βιώσιμων και κατάλληλων σχετικών λύσεων.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Βασικές πληροφορίες για τη μελέτη και τον σχεδιασμό Ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, Θεμελιώσεις σχεδιασμού ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, Διαδικασία Σχεδιασμού Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων, Βιομηχανικές εγκαταστάσεις, Εισαγωγή στις βασικές αρχές μελέτης και σχεδίασης ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων με Η/Υ, Αντικεραυνική προστασία, Φωτοτεχνία.

Στόχος Μαθήματος

Σχεδιασμός και ανάλυση της απόδοσης των μοντέρνων ψηφιακών συστημάτων τηλεπικοινωνίας

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Βασικές γνώσεις για το σχεδιασμό και την ανάλυση της απόδοσης των μοντέρνων ψηφιακών συστημάτων τηλεπικοινωνίας.

Προαπαιτούμενα

Προπτυχιακά μαθήματα σε συστήματα τηλεπικοινωνίας, σήματα και συστήματα, και πιθανότητες

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα καλύπτει το σχεδιασμό και την ανάλυση της απόδοσης των μοντέρνων ψηφιακών συστημάτων τηλεπικοινωνίας.  Έμφαση θα δοθεί  στα θεμελιώδη όρια που υπάρχουν στη μετάδοση ψηφιακών πληροφοριών λόγω θορύβου. Θα μελετηθούν επίσης τα ακόλουθα θέματα: Βέλτιστη ανίχνευση σήματος και βέλτιστοι ανιχνευτές σε κανάλια AWGN, κωδικοποίηση πηγής και χωρητικότητα καναλιού, κωδικοί διόρθωσης σφαλμάτων

Στόχος Μαθήματος

Το μάθημα έχει σκοπό την περαιτέρω εμβάθυνση στο πεδίο των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας όσο αφορά τον έλεγχο, επίβλεψη, και λειτουργία. Αποτελεί συνέχεια του μαθήματος «Ανάλυση Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας». Το μάθημα είναι αφιερωμένο στις μεθόδους επισκόπησης του δικτύου και βέλτιστης λειτουργίας, λαμβάνοντας υπόψη οικονομοτεχνικές πτυχές.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

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

• Έχει κατανόηση των βασικών αρχών λειτουργίας και βελτιστοποίησης των μοντέρνων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας.
• Έχει εξοικειωθεί με τις ευέλικτες και καινοτόμες λύσεις που αφορούν στην ενσωμάτωση των απρόβλεπτων και έντονα μεταβαλλόμενων πηγών στο ενεργειακό μείγμα.

Μπορεί να επιλύσει βασικά προβλήματα λειτουργίας και βελτιστοποίησης σε πραγματικά συστήματα.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα περιλαμβάνει τα ακόλουθα:

• Δομή συστημάτων διαχείρισης ηλεκτρικής ενέργειας και απόκτησης δεδομένων (αρχιτεκτονική συστημάτων, SCADA, RTU, PMU)
• Αξιοπιστία ηλεκτρικών συστημάτων (παράγοντες, επάρκεια, ασφάλεια, βλάβες
• Αυτόματος έλεγχος παραγωγής (AGC)
• Εισαγωγή στην εκτίμηση κατάστασης (μέθοδος ελάχιστων τετραγώνων, αξιοπιστία αποτελεσμάτων, παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο)
• Προγραμματισμός παραγωγής ισχύος (ανάγκη, παράγοντες, χρονικοί ορίζοντες προγραμματισμού, οικονομική κατανομή φορτίου, ένταξη μονάδων παραγωγής, βέλτιστη ροή φορτίου)
• Έξυπνα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας (νέες τάσεις, μικροδίκτυα, κατανεμημένη παραγωγή ενέργειας)

Στόχος Μαθήματος

Κατανόηση και ορισμός των ενσωματωμένων συστημάτων. Κατανόηση των προκλήσεων και των προβλημάτων στη σχεδίαση συστημάτων ενσωματωμένης υπολογιστικής. Ανάπτυξη μεθοδολογίας σχεδίασης ενσωματωμένων συστημάτων. Κατανόηση σχεδιασμού και λειτουργίας των ενσωματωμένων συστημάτων, σε επίπεδο λογισμικού - υλικού - αρχιτεκτονικής συστημάτων. Σχεδίαση με γλώσσες περιγραφής υλικού Verilog. Λογική Σύνθεση Υψηλού επιπέδου αφαίρεσης (HLS) και σχεδίαση με γλώσσα C. Μεθοδολογία  σχεδίασης συστημάτων FPGA. Τεχνολογία και αρχιτεκτονική μοντέρνων FPGA. Αρχιτεκτονική System-on-a-Chip. Ενσωματωμένο Linux για SoC. Συ-σχεδίαση υλικού/λογισμικού με παραδείγματα σε συμπαγή συστήματα ελέγχου, αυτοματισμού και ρομποτικής.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Να αφομοιώσουν οι φοιτητές τις απαραίτητες θεωρητικές γνώσεις και πρακτικές γνώσεις γύρω από τις διάφορες φάσεις στη σχεδίαση και υλοποίηση ενσωματωμένων συστημάτων με FPGA SoC, μέσω ενός συνδυασμού διαλέξεων, ασκήσεων και εργαστηρίων.

Προαπαιτούμενα

ΕΕΝ 314, CEI 122

Περιεχόμενο

Καλύπτονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια:

Εισαγωγή στα Ενσωματωμένα Συστήματα

Μεθοδολογία σχεδίασης FPGA/ASIC

Εισαγωγή στις γλώσσες περιγραφής υλικού και τη Verilog

Εισαγωγή στη Λογική Σύνθεση Υψηλού επιπέδου αφαίρεσης (HLS) με C

Αρχιτεκτονική και τεχνολογία μοντέρνων FPGA και System-on-a-Chip (SoC)

Case study: Xilinx Zynq

Θέματα χρονισμού – Σύνθεση, τοποθέτηση και διαδρόμηση σε FPGAs

Μεθοδολογίες σχεδίασης

Προδιαγραφές, οργάνωση, ανάλυση απόδοσης, υλοποίηση, έλεγχος

Ενσωματωμένοι Επεξεργαστές

Case study : Επεξεργαστής ARM Cortex A9, Hardware και Software

Επικοινωνία σε Ενσωματωμένα συστήματα

Δίαυλοι (AMBA bus)

Σχεδίαση SoC

Καταμερισμός και συ-σχεδίαση υλικού/λογισμικού

Επαναχρησιμοποίηση συστημάτων (IP)

Διαδικασία και τεχνικές βελτιστοποίησης σε επίπεδο Υλικού και Λογισμικού

Ενσωματωμένο Linux για SoC

Case study: PetaLinux

Στόχος Μαθήματος

Να δώσει μια πλατιά γνώση ως προς βασικές έννοιες της Γραμμικής Άλγεβρας σε σχέση με πίνακες και επίλυση γραμμικών συστημάτων όπως επίσης και βασικής Μιγαδικής Ανάλυσης, οι οποίες μπορούν να καταστούν εργαλεία καλύτερης κατανόησης και επίλυσης σχετικών μηχανικών εφαρμογών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση επιπλέον σημαντικού υπόβαθρου για χρήση σε εφαρμογές στη Μηχανική.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Άλγεβρα πινάκων: ορισμοί, ιδιότητες, ειδικοί πίνακες, Ορίζουσες, κανόνας του Sarrus, συμπαράγοντες, αναγωγή γραμμών, Αντίστροφος πίνακας, συστήματα εξισώσεων πινάκων, Συστήματα γραμμικών εξισώσεων, κανόνας του Cramer, αναγωγή Gauss, μέθοδος πινάκων, Διανύσματα: ορισμοί, πράξεις, ιδιότητες, Γραμμικοί χώροι: υπόχωροι, γραμμική ανεξαρτησία, βάση, βαθμός και μηδενικότητα, Γραμμικοί μετασχηματισμοί, Το πρόβλημα των ιδιοτιμών: ιδιοτιμές, ιδιοδιανύσματα, τετραγωνικές μορφές, Εφαρμογές γραμμικής άλγεβρας, Ανάλυση ιδιάζουσας τιμής, Μιγαδικοί αριθμοί: άλγεβρα, γεωμετρία, συστήματα συντεταγμένων, Μιγαδικές συναρτήσεις: ορισμοί, όρια, παραγώγιση, συναρτήσεις δυναμοσειράς, ολοκλήρωση, Περιγραμμικά ολοκληρώματα, ολοκληρωτικά υπόλοιπα.

Στόχος Μαθήματος

Να δώσει μια πλατιά γνώση σε Μηχανικούς ως προς βασικές έννοιες των σημάτων και των συστημάτων καθώς και συναρτώμενων μετασχηματισμών, οι οποίες μπορούν να καταστούν εργαλεία καλύτερης κατανόησης και επίλυσης σχετικών εφαρμογών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση επιπλέον σημαντικού υπόβαθρου για χρήση σε εφαρμογές στη Μηχανική.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Εισαγωγή στα Σήματα, Εισαγωγή στα Συστήματα, Ανάπτυγμα και σειρές Fourier, Μετασχηματισμός Fourier και εφαρμογές, Ανάπτυγμα και μετασχηματισμός Fourier διακριτών σημάτων, Μετασχηματισμός Laplace και εφαρμογές, Μετασχηματισμός z.

Στόχος Μαθήματος

Το μάθημα παρέχει μια ευρεία και συστηματική εισαγωγή στις βασικές αρχές και τις προχωρημένες έννοιες της Θεωρίας Πιθανοτήτων και των τυχαίων διαδικασιών, με ιδιαίτερη έμφαση στα εργαλεία και τις εφαρμογές που είναι απαραίτητα στο κλάδο της Ηλεκτρολογικής Μη-χανικής και της Μηχανικής Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

• Κατανόηση και εφαρμογή εννοιών της Θεωρίας Πιθανοτήτων για την επίλυση πρακτικών και θεωρητικών προβλημάτων της μηχανικής
• Χρήση θεωρητικών εργαλείων για την εξερεύνηση των ιδιοτήτων των τυχαίων μεταβλητών
• Ανάλυση των τυχαίων διαδικασιών και εφαρμογή τους σε πολλούς διαφορετικούς τομείς όπως στην επεξεργασία σημάτων στα συστήματα επικοινωνίας, στη μελέτη της αξιοπιστίας συστημάτων, στον αυτόματο έλεγχο κ.τ.λ.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Οι θεματικές ενότητες που καλύπτονται είναι:

1. Βασικές έννοιες-αξιώματα πιθανοτήτων

Εισαγωγή, Δειγματικός χώρος, γεγονότα, Πράξεις με γεγονότα, Μαθηματική πιθανότητα, Αξιώματα πιθανοτήτων, Δεσμευμένη πιθανότητα, Ανεξαρτησία

2. Μονοδιάστατες Τυχαίες Μεταβλητές

Τυχαίες μεταβλητές, Συνάρτηση κατανομής, Διακριτές τυχαίες             μεταβλητές, Συνεχείς τυχαίες μεταβλητές, Συναρτήσεις τυχαίας        

μεταβλητής, Μέση τιμή, διασπορά

3. Σημαντικές Τυχαίες Μεταβλητές και οι ιδιότητες τους

Διακριτές κατανομές: Bernoulli, Διωνυμική, Poisson,      

Γεωμετρική, Υπεργεωμετρική

Συνεχείς κατανομές: Ομοιόμορφη, Κανονική, Εκθετική, Γάμμα

Κεντρικό Οριακό Θεώρημα

4. Πολυδιάστατες Τυχαίες Μεταβλητές

Διδιάστατες τυχαίες μεταβλητές, Συνδιασπορά και συντελεστής συσχέτισης

5. Πιθανότητες υπό προϋπόθεση και ανεξάρτητες τυχαίες μεταβλητές

6. Εισαγωγή στις στοχαστικές ανελίξεις 

Τυχαία σήματα, Συναρτήσεις μέσης τιμής συσχέτισης και

συμμεταβλητότητας. Aνέλιξη Poisson

7. Αυτοσυσχέτιση και φάσμα ισχύος 

Πυκνότητα φάσματος ισχύος. Στοχαστική ανέλιξη Gauss. Θόρυβος: Θόρυβος βολής, θερμικός θόρυβος, λευκός θόρυβος

8. Απόκριση γραμμικών συστημάτων σε στοχαστικές εισόδους

Στόχος Μαθήματος

Η κατανόηση της σημασίας και του ρόλου που διαδραματίζουν ο Απειροστικός Λογισμός και οι Διαφορικές Εξισώσεις σε όλες τις Επιστήμες και ειδικότερα στην Ηλεκτρολογική Μηχανική, τη Μηχανική Η/Υ και την Επιστήμη της Πληροφορική, καθώς και η ευχερής εκμάθηση των διάφορων τεχνικών επίλυσης τους.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Αναμένεται ότι ο φοιτητής θα είναι σε θέση να:

1. κατανοεί πλήρως το θεωρητικό υπόβαθρο,
2. μεταφράζει σε μαθηματικούς όρους τους συσχετισμούς των διάφορων ποσοτήτων που μεταβάλλονται σε κάθε πρόβλημα,
3. κατασκευάζει την αντίστοιχη Διαφορική Εξίσωση που το διέπει,
4. διερευνά την πραγματική σημασία της λύσης,
5. καθορίζει αν είναι αποδεκτή με βάση τους θεμελιώδεις νόμους της Φυσικής,
6. να επιτελεί διάφορες αλγεβρικές πράξεις μεταξύ διανυσμάτων (πρόσθεση, αφαίρεση, βαθμωτός πολλαπλασιασμός, εξωτερικό γινόμενο, μικτό γινόμενο),
7. υπολογίζει παραγώγους και ολοκληρώματα (επικαμπύλια και επιφανειακά) διανυσματικών συναρτήσεων,
8. λύνει προβλήματα (υπολογισμός εμβαδού, μηχανικού έργου, ροής) με φυσικές ποσότητες που αποτελούν διανύσματα

Προαπαιτούμενα

ΕΕΙ103 – Προχωρημένα Μαθηματικά II

Περιεχόμενο Μαθήματος

I. Διαφορικές Εξισώσεις:

1. Γραμμικά συστήματα ΔΕ και εκθετική πινάκων.
2. Μετασχηματισμός Laplace και εφαρμογές.
3. Σειρές Fourier. Μετασχηματισμός Fourier.
4. Μερικές διαφορικές εξισώσεις και εφαρμογές.

II. Απειροστικός Λογισμός:

1. Διανυσματικές συναρτήσεις.
2. Θέματα διανυσματικού λογισμού.

Στόχος Μαθήματος

The course covers the various imaging modalities (Ultrasound, MRI, X-rays, CT, SPECT and PET). It covers also various important topics in biomedical engineering (biomaterials, biosensors, medical devices, ECG, EEG, endoscopy etc)

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Εισαγωγή στις βασικές αρχές της βιοϊατρικής μηχανικής (απεικόνιση, υλικά, αισθητήρες κλπ.).

Περιεχόμενο Μαθήματος

Βασικές αρχές του υπερήχου και της λειτουργίας του κεντρικού νευρικού συστήματος. Εισαγωγή στην αναδυόμενη βιομηχανία ιατρικών συσκευών. Απεικόνιση υπερήχων, ακτινογραφίες, υπολογιστική τομογραφία (CT), μαγνητική τομογραφία, τομογραφία ποζιτρονίων (PET) και πρότυπο DICOM. Ο ρόλος του λέιζερ στη χειρουργική επέμβαση. Ενδοσκόπηση, τεχνικές και θεραπείες με τη βοήθεια της ενδοσκόπησης. Καρδιακές συσκευές (π.χ. βηματοδότης). Κατανόηση και ανάλυση του ηλεκτροκαρδιογραφήματος, του ηλεκτροεγκεφαλογράμματος και του ηλεκτρομυογραφήματος. Θεραπευτικοι υπέρηχοι. Ανατομία ανθρώπινου εγκεφάλου και καρδιάς και σχετικές συσκευές. Ακτινοθεραπεία  (γραμμικοί επιταχυντές). Διαδικασίες έγκρισης ιατροτεχνολογικών προϊόντων. Εισαγωγή στην τηλεματική, τηλεϊατρική και αναφορά σε τεχνολογίες και εφαρμογές. Βιοϋλικά και Βιοαισθητήρες. Εισαγωγή στην 3Δ εκτύπωση για Βιοϊατρικές εφαρμογές.

Introduction to the emerging medical devices industry. Ultrasound Imaging, X-rays, computed tomography tomography (CT), MRI, positron tomography (PET), and the DICOM standard. Medical robotics. Wearable devices. Role of laser in surgery. Endoscopy, techniques, and therapies with the help of endoscopy. Cardiac devices (e.g. pacemaker). Understanding and analysis of the electrocardiogram, electroencephogram and electromyogram. Ablation techniques (RF, laser, microwave, Therapeutic ultrasound etc). Radiotherapy (linear accelerators). Procedures for the approval of medical devices. Introduction to telemedicine. Biomaterials, and biosensors.Introduction to 3D printing for biomedical use.  

Στόχος Μαθήματος

Η προετοιμασία των φοιτητών για την κατανόηση βασικών γνώσεων που ισχύουν για όλα τα είδη των οργανισμών και τα πεδία εφαρμογής αυτών σε πιο εξειδικευμένο επίπεδο και η εξοικείωση των φοιτητών με το φαινόμενο της ζωής και τα βιολογικά προβλήματα.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση βασικών γνώσεων στις κυριότερες ενότητες των βιολογικών επιστημών με έμφαση στη δημιουργία πυρηνικών γνώσεων για μελλοντική μελέτη από τους φοιτητές βιολογικών θεμάτων με εφαρμογές στα γνωστικά τους αντικείμενα.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Καλύπτονται τα εξής κεφάλαια-ενότητες:

• Ξεκίνημα της ζωής, Χαρακτηριστικά της ζωής
• Χημεία της ζωής
• Ένζυμα και μεταβολισμός
• Κύτταρο
• Φωτοσύνθεση
• Κυτταρική αναπνοή
• Ιστοί και όργανα
• Έκφραση του γενετικού υλικού
• Κυτταρικός κύκλος  (Μίτωση – Μείωση)
• Ανάπτυξη και διαφοροποίηση
• Μολυσματικές ασθένειες
• Γενετικές ασθένειες
• Καρκίνος
• Γενετική - Ασκήσεις γενετικής
• Εξέλιξη και φυσική επιλογή
• Συνθετική Βιολογία

Στόχος Μαθήματος

Γενικός στόχος του μαθήματος είναι να καταστήσει τους φοιτητές ικανούς να επικοινωνούν στα Αγγλικά σε επίπεδο Β1-Β2 του Κοινού Ευρωπαϊκού Πλαισίου Αναφοράς (ΚΕΠΑ) για τις Γλώσσες, σε θέματα σχετικά με την κοινωνική και φοιτητική τους ζωή (πανεπιστήμιο, πρόγραμμα σπουδών, κλάδος σπουδών τους), καθώς και σε θέματα που αφορούν στη μελλοντική τους επαγγελματική σταδιοδρομία (επαγγέλματα του κλάδου, σύντομο βιογραφικό, κ.λπ.).  Η υποβοηθούμενη από τις νέες τεχνολογίες εκμάθηση της γλώσσας και του πολιτισμού γίνεται μέσα από επικοινωνιακές περιστάσεις οι οποίες αντλούνται από περιστάσεις αυθεντικής επικοινωνίας που πιθανόν να βρεθούν οι φοιτητές στη ζωή τους, κατά τη διάρκεια των σπουδών τους και της επαγγελματικής τους σταδιοδρομίας. Η απόκτηση γλωσσικής ικανότητας γίνεται μέσα από αντίστοιχα κειμενικά είδη, σενάρια, και ρόλους παραγωγής και κατανόησης προφορικού και γραπτού λόγου. Το πρόγραμμα βασίζεται σε σύγχρονες θεωρίες μάθησης όπως τον εποικοδομητισμό και τον κοινωνικό εποικοδομητισμό και μαθητοκεντρικές μεθόδους διδασκαλίας, και αναπτύσσει τόσο τις γλωσσικές δεξιότητες των φοιτητών όσο και μεταβιβάσιμες δεξιότητες του 21ου  αιώνα όπως επικοινωνία, χρήση των νέων τεχνολογιών πληροφόρησης και επικοινωνίας, συνεργασία, δημιουργικότητα και καινοτομία, κριτική σκέψη και διαπολιτισμική συνείδηση καθώς και δεξιότητες όπως την αυτόνομη και δια βίου μάθηση. Ειδικότερα σε σχέση με τη Δημόσια Επικοινωνία, το μάθημα στοχεύει να καταστήσει τους φοιτητές ικανούς στη διαχείριση αγγλόγλωσσης βιβλιογραφίας, όπως και στην κατανόηση και επεξεργασία υλικού συναφές με τις επιστημονικές κατευθύνσεις της δημοσιογραφίας, της πολιτικής επικοινωνίας και της ολοκληρωμένης επικοινωνίας μάρκετινγκ.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μέχρι το τέλος του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:

Αντλούν επικοινωνιακές περιστάσεις, σενάρια και ρόλους, μέσα από αυθεντικές καταστάσεις της κοινωνικής και φοιτητικής τους ζωής (πανεπιστήμιο, οδηγίες για πρόσβαση σε κτήρια, κλάδος σπουδών τους), 

• καθώς και από θέματα που αφορούν την μελλοντική τους επαγγελματική σταδιοδρομία (χώρος εργασίας, επαγγέλματα του κλάδου, καθήκοντα).
• Επικοινωνούν με ικανοποιητική επάρκεια επιπέδου Β1-Β2 του ΚΕΠΑ για τις γλώσσες (παραγωγή και κατανόηση προφορικού και γραπτού λόγου) στα πιο πάνω θέματα, μέσα από αντίστοιχα και σχετικά κειμενικά είδη, σενάρια, και ρόλους.
• Κατανοούν αγγλόγλωσσα γραπτά κείμενα που αφορούν τους Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς , Ηλεκτρολογία, διάφορες καινούργιες τεχνολογίες και αρχίζουν να αναπτύσσουν την ικανότητα κριτικής ανάλυσης αυτών των κειμένων.
• Έχουν αναπτύξει ικανότητες προφορικής κατανόησης και επαρκούς παρακολούθησης αγγλόγλωσσων ομιλιών και σεμιναρίων από ξένους επισκέπτες στο Τμήμα.

Έχουν αναπτύξει επαρκείς ικανότητες ατομικής, ακαδημαϊκής έρευνας προς εκπλήρωση των σχετικών τους υποχρεώσεων στο πρόγραμμα σπουδών των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών.

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Πτυχίο στους Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς– τι σημαίνει;
• Το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου – ταυτότητα.
• Λήψη σημειώσεων.
• Τύποι μάθησης
• Βιβλιογραφικές αναφορές, παραφράσεις, λογοκλοπή.
• Συγγραφή περίληψης
• Δεξιότητες χρήσης βιβλιοθήκης.
• Δεξιότητες χρήσης λεξικών (μονόγλωσσα, δίγλωσσα)
• Καριέρα στον Τομέα των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών
• Εξοικείωση με κειμενικά είδη από τους Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς και Ηλεκτρολογία
• Ψηφιακές γνώσεις
• The Information age
• Graphical User Interfaces
• Πολυμέσα
• Δίκτια
• Το διαδίκτυο
• Συστήματα επικοινωνίας
• Ρομποτική

Στόχος Μαθήματος

Γενικός στόχος του δεύτερου μέρους του ειδικού μαθήματος για τους Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς  είναι να καταστήσει τους φοιτητές ικανούς να επικοινωνούν στα Αγγλικά σε επίπεδο Β1-Β2 του Κοινού Ευρωπαϊκού Πλαισίου Αναφοράς (ΚΕΠΑ) για τις Γλώσσες, σε θέματα σχετικά με την κοινωνική και φοιτητική τους ζωή (πανεπιστήμιο, πρόγραμμα σπουδών, κλάδος σπουδών τους), καθώς και σε θέματα που αφορούν στη μελλοντική τους επαγγελματική σταδιοδρομία (επαγγέλματα του κλάδου, σύντομο βιογραφικό, κ.λπ.).  Η υποβοηθούμενη από τις νέες τεχνολογίες εκμάθηση της γλώσσας και του πολιτισμού γίνεται μέσα από επικοινωνιακές περιστάσεις οι οποίες αντλούνται από περιστάσεις αυθεντικής επικοινωνίας που πιθανόν να βρεθούν οι φοιτητές στη ζωή τους, κατά τη διάρκεια των σπουδών τους και της επαγγελματικής τους σταδιοδρομίας. Η απόκτηση γλωσσικής ικανότητας γίνεται μέσα από αντίστοιχα κειμενικά είδη, σενάρια, και ρόλους παραγωγής και κατανόησης προφορικού και γραπτού λόγου. Το πρόγραμμα βασίζεται σε σύγχρονες θεωρίες μάθησης όπως τον εποικοδομητισμό και τον κοινωνικό εποικοδομητισμό και μαθητοκεντρικές μεθόδους διδασκαλίας, και αναπτύσσει τόσο τις γλωσσικές δεξιότητες των φοιτητών όσο και μεταβιβάσιμες δεξιότητες του 21ου  αιώνα όπως επικοινωνία, χρήση των νέων τεχνολογιών πληροφόρησης και επικοινωνίας, συνεργασία, δημιουργικότητα και καινοτομία, κριτική σκέψη και διαπολιτισμική συνείδηση καθώς και δεξιότητες όπως την αυτόνομη και δια βίου μάθηση. Ειδικότερα σε σχέση με τη Δημόσια Επικοινωνία, το μάθημα στοχεύει να καταστήσει τους φοιτητές ικανούς στη διαχείριση αγγλόγλωσσης βιβλιογραφίας, όπως και στην κατανόηση και επεξεργασία υλικού συναφές με τις επιστημονικές κατευθύνσεις της δημοσιογραφίας, της πολιτικής επικοινωνίας και της ολοκληρωμένης επικοινωνίας μάρκετινγκ.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μέχρι το τέλος του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:

• Αντλούν επικοινωνιακές περιστάσεις, σενάρια και ρόλους, μέσα από αυθεντικές καταστάσεις της κοινωνικής και φοιτητικής τους ζωής (πανεπιστήμιο, οδηγίες για πρόσβαση σε κτήρια, κλάδος σπουδών τους), καθώς και από θέματα που αφορούν την μελλοντική τους επαγγελματική σταδιοδρομία (χώρος εργασίας, επαγγέλματα του κλάδου, καθήκοντα).
• Επικοινωνούν με ικανοποιητική επάρκεια επιπέδου Β1-Β2 του ΚΕΠΑ για τις γλώσσες (παραγωγή και κατανόηση προφορικού και γραπτού λόγου) στα πιο πάνω θέματα, μέσα από αντίστοιχα και σχετικά κειμενικά είδη, σενάρια, και ρόλους.
• Κατανοούν αγγλόγλωσσα γραπτά κείμενα που αφορούν τους Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς , Ηλεκτρολογία, διάφορες καινούργιες τεχνολογίες και αρχίζουν να αναπτύσσουν την ικανότητα κριτικής ανάλυσης αυτών των κειμένων.
• Έχουν αναπτύξει ικανότητες προφορικής κατανόησης και επαρκούς παρακολούθησης αγγλόγλωσσων ομιλιών και σεμιναρίων από ξένους επισκέπτες στο Τμήμα.
• Έχουν αναπτύξει επαρκείς ικανότητες ατομικής, ακαδημαϊκής έρευνας προς εκπλήρωση των σχετικών τους υποχρεώσεων στο πρόγραμμα σπουδών των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών

Προαπαιτούμενα

LCE 113

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μετάδοση και διανομή.
• Συστήματα επικοινωνιών.
• Επεξεργασία σήματος.
• Μικροηλεκτρονική.
• Εικονική πραγματικότητα.
• Εξοικείωση με κειμενικά είδη από τους Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς και Ηλεκτρολογία.
• Λήψη σημειώσεων.
• Βιβλιογραφικές αναφορές, παραφράσεις, λογοκλοπή.
• Συγγραφή περίληψης

Στόχος Μαθήματος

Να εκτελεστούν σειρά από πειραματικές μετρήσεις με βασικά όργανα σε κυκλώματα που περιλαμβάνουν τα παθητικά ηλεκτρικά στοιχεία. Να γίνουν μετρήσεις των διαφόρων ηλεκτρικών παραμέτρων σημάτων.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Πλήρης κατανόηση τεχνικών πειραματικής εφαρμογής για ηλεκτρικά κυκλώματα.

Περιεχόμενο Μαθήματος

ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ: Amp -Volt - Gen – Osc., ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΩΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ, ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ, ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ, ΚΥΚΛΩΜΑ RC ΣΕ ΣΕΙΡΑ, ΚΥΚΛΩΜΑ RL ΣΕ ΣΕΙΡΑ, ΙΣΧΥΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ, ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΣΕΙΡΑΣ & ΠΑΡΑΛΛΗΛΟΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ, ΦΙΛΤΡΑ ΔΙΕΛΕΥΣΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ 1ΗΣ ΤΑΞΗΣ-RC, ΦΙΛΤΡΟ ΔΙΕΛΕΥΣΗΣ ΧΑΜΗΛΩΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ 2ΗΣ ΤΑΞΗΣ-LC, ΦΙΛΤΡΟ ΔΙΕΛΕΥΣΗΣ ΥΨΗΛΩΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ 2ΗΣ ΤΑΞΗΣ-LC ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ

Στόχος Μαθήματος

Να εισάξει τον φοιτητή σε βασικές έννοιες της Οργάνωσης Ηλεκτρονικών Υπολογιστών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Οι φοιτητές να γνωρίζουν σε βάθος τις βασικές γνώσεις οργάνωσης και δομής Η/Υ, δομής μικρό-επεξεργαστών και μνήμης Η/Υ, καθώς και να προσδιορίζουν μεθοδολογίες για βελτίωση απόδοσης επεξεργαστών.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα παρουσιάζει με λεπτομέρεια τη βασική δομή λειτουργίας των υπολογιστικών συστημάτων με έναν επεξεργαστή, και κάνει εισαγωγή στη μηχανική υπολογιστών. Παρουσιάζει τα βασικά δομικά στοιχεία ενός υπολογιστικού συστήματος: αριθμητικές και λογικές μονάδες, μονάδες ελέγχου (FSM-based), σύστημα μνήμης, σύστημα εισόδου/εξόδου, δίαυλος δεδομένων. Παρουσιάζει το δυαδικό αριθμητικό σύστημα, αριθμητικά συμπληρώματα του ένα και του δύο, αριθμητική κινούμενου σημείου, υπερχείλιση και υπορροή, πρόσθεση, αφαίρεση, διαίρεση και πολλαπλασιασμός. Παρουσίαση της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας RISC χρησιμοποιώντας σαν βάση την αρχιτεκτονική MIPS. Αρχιτεκτονική του Συνόλου Εντολών RISC (Instruction Set Architecture - ISA). Προγραμματισμός Assembly σε MIPS. Διασωλήνωση, έλεγχος δεδομένων και δομικοί κίνδυνοι. Χειρισμός διακοπών και εξαιρέσεων. RAM, οργάνωση κρυφής μνήμης (άμεση απεικόνιση και σύζευξη) και ιδεατή μνήμη. Μέτρηση απόδοσης και βελτιώσεις στην Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας, πρόβλεψη διακλάδωσης, αναδιοργάνωση εντολών συμβολικής γλώσσας Αssembly. Συστήματα αποθήκευσης όπως δίσκοι και οπτικά μέσα. Το μάθημα περιλαμβάνει εβδομαδιαίο εργαστήριο για πρακτική εξάσκηση στην γλώσσα Αssembly στην Αρχιτεκτονική του Συνόλου Εντολών MIPS.

Στόχος Μαθήματος

Να καταλαβαίνει ο φοιτητής την λειτουργία και χαρακτηριστικά των ημιαγωγών  για συνγκεκριμένες  εφαρμογές.

Να αναλύει ο φοιτητής πλήρως τα βασικά κυκλώματα με διόδους και τρανζίστορ.

Να καταλαβαίνει ο φοιτητής την λειτουργία και χαρακτηριστικά των τελεστικών ενισχυτών  για συγκεκριμένες  εφαρμογές.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση ολοκληρωμένων γνώσεων γύρω από την ανάλυση, λειτουργία, σχεδίαση και υλοποίηση κυκλωμάτων με διόδους, τρανζίστορ, τελεστικούς ενισχυτές.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Ηλεκτρονικά εξαρτήματα:  

Δίοδος Ανόρθωσης , Zener δίοδος

Thyristor 

Διπολικό Τρανσίστορ Επαφής

Τρανσίστορ FET

Κυκλώματα Πόλωσης

Ισοδύναμα κυκλώματα ασθενούς σήματος

Το τρανζίστορ σαν στοιχείο ηλεκτρικού κυκλώματος

(ι)  Το τρανζίστορ  σαν διακόπτης

Power ΜOSFET

IGBT

Εφαρμογές

 (ιι) Ενισχυτές σήματος:

         Πόλωσης, Ενίσχυσης, αντιστάσεις εισόδου-εξόδου,

Απόκριση συχνότητας-Bode Plot,

Σταθερότητα

Ενισχυτές ισχύος: Class A, Class B, Class AB  και  class D 

Τελεστικοί Ενισχυτές: 

Διαφορικός ενισχυτής, Εσωτερική δομή και χαρακτηριστικά λειτουργίας, Απλές Εφαρμογές.Συγκριτές: Λειτουργία, εφαρμογές 

Στόχος Μαθήματος

Να καταλαβαίνει ο φοιτητής την λειτουργία των συστημάτων ελέγχου που αναφέρονται στο Περιεχόμενο μαθήματος. Να κάνει τις μαθηματικές αναλύσεις των συστημάτων που αναφέρονται στο Περιεχόμενο μαθήματος.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση ολοκληρωμένων γνώσεων γύρω από την ανάλυση, μαθηματικό μοντελισμό και σχεδίαση των συστημάτων που αναφέρονται στο περιεχόμενο μαθήματος.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Μαθηματικός μοντελισμός δυναμικών συστημάτων, Μοντέλα καταστασεών, Γραμμικοποίηση μη γραμμικών συστημάτων, Συναρτήσεις μεταφοράς, Ευστάθεια γραμμικών συστημάτων, Παρατηρησιμότητα και ελεγξιμότητα, Διαγράμματα Bode, To Nyquist κριτήριο ευστάθειας, Σχεδιασμός αντισταθμιστή.

Στόχος Μαθήματος

Να καταλαβαίνει ο φοιτητής την λειτουργία των κυκλωμάτων που αναφέρονται στο Περιεχόμενο μαθήματος. Να κάνει τις μαθηματικές αναλύσεις των κυκλωμάτων που αναφέρονται στο Περιεχόμενο μαθήματος.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Απόκτηση ολοκληρωμένων γνώσεων γύρω από την ανάλυση, λειτουργία, σχεδίαση και υλοποίηση των κυκλωμάτων που αναφέρονται στο περιεχόμενο μαθήματος.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Συνολική απόκριση συχνότητας και διάγραμμα Bode Plot, Ενεργά Φίλτρα (active filters),             Ενισχυτές Ανάδρασης, Σταθερότητα ενισχυτών, Ημιτονοειδής Ταλαντωτές, Κυκλώματα Τροποποίησης σημάτων και Μετατροπής Πληροφορίας, Ηλεκτρονικά Ισχυρών σημάτων.

Στόχος Μαθήματος

Να εκτελεστούν σειρά από πειράματα με ηλεκτρονικά κυκλώματα, διόδους και ενισχυτές με τρανζίστορ και μετρήσεις των διαφόρων παραμέτρων ενισχυτών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Πλήρης κατανόηση τεχνικών πειραματικής εφαρμογής για ηλεκτρικά κυκλώματα.

Περιεχόμενο Μαθήματος

ΗΜΙΑΝΟΡΘΩΣΗ & ΑΝΟΡΘΩΣΗ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗΣ ΤΑΣΗΣ, ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΕ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΔΙΟΔΩΝ ZENER ΚΑΙ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΤΩΝ ΤΑΣΗΣ (REGULATORS) ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΗΓΗ ΤΑΣΗΣ AC ΜΕΧΡΙ DC ΕΞΟΔΟ, ΔΙΠΟΛΙΚΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΑΦΗΣ (BJT) – ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΚΟΙΝΟΥ  ΕΚΠΟΜΠΟΥ (CE) ΚΑΙ ΟΙ ΣΤΑΤΙΚΕΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ, ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΚΟΙΝΟΥ ΕΚΠΟΜΠΟΥ ΜΕ ΣΗΜΑ ΕΙΣΟΔΟΥ AC, ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΓΕΦΥΡΑΣ WHEATSTONE ΚΑΙ Ο ΨΗΦΙΑΚΟΣ  ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟΣ, ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ PUSH-PULL, TO ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ JFET (Junction Field Effect Transistor), ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΟΣ ΑΝΟΡΘΩΤΗΣ ΠΥΡΙΤΙΟΥ(SCR) - ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ, Ο ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ (OP-AMP) 1: ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ, Ο ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ (OP-AMP) 2: ΑΠΛΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ (ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΚΑΙ ΑΘΡΟΙΣΗ), Ο ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ (OP-AMP) 3: ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ  ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ OP-AMP, ΤΑΝΑΝΤΩΤΗΣ WIEN-BRIDGE ΚΑΙ ΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΧΡΟΝΙΣΜΟΥ 555.

Στόχοι Μαθήματος

Εισαγωγή στους νόμους του Νεύτωνα. Εφαρμογή των νόμων τους Νεύτωνα και Ενεργειακών Μεθόδων. Το μάθημα επικεντρώνεται στην Νευτώνεια Μηχανική και την Θερμοδυναμική.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Εις βάθος γνώσεις στον Νευτώνεια Μηχανική και βασικές γνώσεις στην Θερμοδυναμικής.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Κινηματική, Νόμοι του Νεύτωνα, Έργο, ενέργεια, διατήρηση της ενέργειας.  Ορμή και κρούσεις. Περιστροφή στερεού σώματος, περιστρεφόμενα συστήματα αναφοράς. Κίνηση στερεού σώματος. Παγκόσμια έλξη.  Ταλαντώσεις. Μηχανική ρευστών. Κυματική κίνηση. Θερμοκρασία. Ιδανικά αέρια, Πρώτος θερμοδυναμικός νόμος, Κινητική θεωρία αερίων, Θερμικές μηχανές, Εντροπία, Δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος, Τρίτος θερμοδυναμικός νόμος.

Στόχος Μαθήματος

Το μάθημα της Εισαγωγής στον Υπολογισμό και Προγραμματισμό στοχεύει να εμπλουτίσει περεταίρω τις γνώσεις των φοιτητών στην οργάνωση υλικού ηλεκτρονικών υπολογιστών (μικρο-επεξεργαστές και δομές μνήμης) και υπολογισμού (μηχανές Turing, μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων, κανονικές γλώσσες, γραμματικές άνευ πλαισίου). Εισαγωγή στον αρθρωτό προγραμματισμό. Παρουσίαση της διαδικασίας ανάπτυξης συναρτησιακού και διαδικαστικού λογισμικού και εισαγωγή των βασικών αρχών προγραμματισμού και σχεδίασης προγραμμάτων μέσω της γλώσσας C. Γενική παρουσίαση της γλώσσας C επικεντρώνοντας στους τύπους δεδομένων, τις δομές ελέγχου, τις επαναληπτικές δομές, τις συναρτήσεις, τους πίνακες, τις αλφαριθμητικές ακολουθίες, τους δείκτες και την αναδρομή. Το μάθημα περιλαμβάνει αριθμό προγραμματιστικών ασκήσεων και εργασία εξαμήνου.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο διδασκόμενος θα πρέπει:

• Να γνωρίζει την ιστορική επισκόπηση της εξέλιξης των ηλεκτρονικών υπολογιστών.
• Να γνωρίζει την οργάνωση υλικού ηλεκτρονικών υπολογιστών.
• Να γνωρίζει τις διάφορες μεθοδολογίες και τις διαφορές τους στον προγραμματισμό ως επίσης τις γενιές γλωσσών προγραμματισμού.
• Να είναι σε θέση να εφαρμόσει τη θεωρία για την επίλυση προβλημάτων γράφοντας προγράμματα σωστά, αποτελεσματικά και διατηρητέα.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Τα θέματα που θα εξεταστούν συμπεριλαμβάνουν: Αλγόριθμοι, εντολές της C όπως if, if/else, while, do/while, for κ.α. ως επίσης συναρτήσεις, διάφορες βιβλιοθήκες, αρχεία κεφαλίδας, τυχαίους αριθμούς, κλάσεις αποθήκευσης και κανόνες πεδίου εφαρμογής, αναδρομή, πίνακες και γραμματοσειρές, πολυδιάστατους πίνακες, δείκτες, μορφοποίηση εσόδων/εξόδων και επεξεργασία αρχείων.

Στόχος Μαθήματος

Το μάθημα αυτό στοχεύει να εμπλουτίσει περεταίρω τις γνώσεις των φοιτητών στον αντικειμενοστρεφή προγραμματισμό με την C++. Το μάθημα διδάσκει την C++ αρχίζοντας από απλές έννοιες όπως κλάσεις, αντικείμενα, κληρονομικότητα, κλάσεις ροής εισόδου / εξόδου, αναφορά στους τύπους της C++, δείκτες, struct, κλπ. Επίσης διδάσκονται οι έννοιες της πολυπλοκότητας και της υπερφόρτωσης τελεστών.

ΕΝΟΤΗΤΕΣ - ΚΕΦΑΛΑΙΑ:

Κλάσεις, παράγωγες κλάσεις, κλάσεις εισόδου/εξόδου, αφαιρετικές δομές, δείκτες, κληρονομικότητα, υπερφόρτωση τελεστών, πολυπλοκότητα.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο διδασκόμενος θα πρέπει:

• Να γνωρίζει την διαφορά ανάμεσα στον αντικειμενοστρεφή και δομημένο προγραμματισμό.
• Να γνωρίζει τις έννοιες όπως κλάσεις, αντικείμενα συναρτήσεις-μέλη και δεδομένα-μέλη.
• Να γνωρίζει τις διαφορές των προσδιοριστών πρόσβασης (public, private, protected) και τι είναι ο constructor και ο destructor.
• Να είναι σε θέση να γράφει τις κλάσεις σε διαφορετικό αρχείο να δημιουργεί project με διαχωρισμό των προγραμμάτων σε ιinterface, implementation και client για σκοπούς reusability.
• Να γνωρίζει τις έννοιες όπως encapsulation, inheritance, polymorphism και virtual methods.
• Να μπορεί να λύνει προβλήματα με τη χρήση εντολών ελέγχου, με δείκτες, με γραμματοσειρές, με αρχεία, πίνακες και διανύσματα και με συναρτήσεις.
• Να ξέρει να χρησιμοποιεί τις περισσότερες βιβλιοθήκες που διαθέτει η C++.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Τα θέματα που θα εξεταστούν συμπεριλαμβάνουν: Κλάσεις και όλες οι γενικές έννοιες του αντικειμενοστρεφή προγραμματισμού όπως  encapsulation, inheritance, polymorphism και virtual methods. Επίσης θα εξεταστούν όλες οι εντολές της C++, όπως εντολές ελέγχου, συναρτήσεις, διάφορες βιβλιοθήκες, τυχαίους αριθμούς, κλάσεις αποθήκευσης και κανόνες πεδίου εφαρμογής, αναδρομή, πίνακες και γραμματοσειρές, πολυδιάστατους πίνακες, δείκτες, μορφοποίηση εσόδων/εξόδων και επεξεργασία αρχείων.

Στόχοι Μαθήματος

Εισαγωγή στους βασικούς νόμους που διέπουν την Ηλεκτρική και Μαγνητική δύναμη. Το μάθημα επικεντρώνεται στις έννοιες του Ηλεκτρισμού, Μαγνητισμού, Ηλεκτρομαγνητισμού με στόχο τη κατανόηση της δημιουργίας και της επίδρασης των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και των σχετικών τους φαινομένων. Επιπρόσθετα παρέχει τα βασικά στοιχεία των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων εστιάζοντας την προσοχή των φοιτητών στην οπτική.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Εις βάθος γνώσεις στον ηλεκτρομαγνητισμό και στην οπτική.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Ηλεκτρομαγνητισμός και Οπτική. Ηλεκτρικά πεδία, ο νόμος του Coulomb, ο νόμος του Gauss. Ηλεκτρικό δυναμικό, πυκνωτές, διηλεκτρικά, ρεύμα και αντίσταση. Κυκλώματα με σταθερό ρεύμα. Μαγνητικά πεδία, πηγές μαγνητικών πεδίων. Οι νόμοι του Biot και Savart και του Ampere. Ο νόμος επαγωγής του Faraday. Επαγωγή, κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Εξισώσεις του Maxwell και ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Η φύση του φωτός και γεωμετρική οπτική. Φακοί και ανακλαστήρες. Συμβολή, περίθλαση και πόλωση του φωτός.

KCL and KVL μέθοδοι κόμβων και βρόγχων. Ιδανικές και μη-ιδανικές πηγές. Thevinin and Norton ισοδύναμα κυκλώματα. Θεώρημα μέγιστης μεταφοράς ισχύος. Μεταβατική ανάλυση κυκλωμάτων πρώτης και δεύτερης τάξεως. Απόκριση μηδενικής εισόδου και καταστάσεως. Ημιτονική μόνιμη κατάσταση και ισχύς. Συντονισμός. Ισορροπημένα τριφασικά συστήματα Εισαγωγή στον μετασχηματισμό Laplace.

Στόχοι Μαθήματος

Κατανόηση των βασικών αρχών της Κβαντομηχανικής. Γνώση εφαρμογών της Κβαντομηχανικής.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Βασικές γνώσεις Κβαντομηχανικής

Περιεχόμενο Μαθήματος

Βασικά στοιχεία από Ατομική Φυσική και οπτική, τα οποία μας οδήγησαν στο κατώφλι της Κβαντομηχανικής. Το πείραμα των δύο οπών.  Το παράδοξο της επίδρασης του παρατηρητή. Αρχή αβεβαιότητας Heisenberg.

Η εξίσωση Schrödinger και η κυματοσυνάρτηση. Στατιστική ερμηνεία, κανονικοποίηση κυματοσυνάρτησης. Στάσιμες καταστάσεις.   Τελεστές θέσης/ορμής και Χαμιλτονιανής.

Λύσεις της εξίσωσης Schrödinger για τα ακόλουθα μονοδιάστατα δυναμικά: Απειρόβαθο πηγάδι, Αρμονικός ταλαντωτής, Ελεύθερο σωματίδιο, Συνάρτηση δέλτα, Πεπερασμένο πηγάδι. Δέσμιες καταστάσεις και καταστάσεις σκέδασης. Συντελεστές διέλευσης και ανάκλασης. Φαινόμενο σήραγγος.  Το άτομο του υδρογόνου.

Ιδιοστροφορμή (spin). Κβαντικός υπολογιστής.

Στόχοι Μαθήματος

Να παρέχει τους φοιτητές μια πλήρη εμπειρία σχεδιασμού, συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης να τεθούν οι σκοποί και οι στόχοι του σχεδιασμού, να ενσωματωθεί η γνώση, να εξασκηθεί η κρίση εφαρμοσμένης μηχανικής, να προγραμματίσει να συναντήσει έναν προϋπολογισμό και ένα χρονοδιάγραμμα, να ασκηθεί η ομαδική εργασία, και η γραπτή επικοινωνία.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Κατανόηση και επίτευξη των στόχων που τέθηκαν παραπάνω και δυνατότητα περαιτέρω αντίληψης εφαρμογών.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Οι σειρές μαθημάτων ενοποιημένου σχεδιασμού παρέχουν την ευκαιρία να εφαρμοστούν οι γνώσεις και δεξιότητες εφαρμοσμένης μηχανικής που έχουν συσσωρευθεί μέχρι τώρα και να μαθευτούν και νέα έννοιες στη διοίκηση εφαρμοσμένης μηχανικής. Μία εργασία σχεδιασμού συστήματος 

εφαρμοσμένης μηχανικής συμφωνείται από κοινού με  μία ομάδα φοιτητών και από τον επιβλέποντα καθηγητή. Η ομάδα μελετά το πρόβλημα, αναπτύσσει εναλλακτικές λύσεις σχεδίου και επιλέγει την ποιο υλοποιήσιμη λύση. Το πρωτότυπο του συστήματος ολοκληρώνεται μετά την απόκτηση όλων των αναγκαίων υλικών και ακολουθεί έλεγχος και διόρθωση τυχών σφαλμάτων. Μετά την ολοκλήρωση του συστήματος η ομάδα παρουσιάζει τον σχεδιασμό και το πρωτότυπο του συστήματος σε μια επιτροπή κριτών για  αξιολόγηση.

Αυτές οι σειρές μαθημάτων υποβάλλουν τους σπουδαστές σε ένα περιβάλλον εντελώς αντίθετο από την πλειοψηφία των μαθημάτων του προηγούμενου προγράμματος σπουδών τους. Αντιμετωπίζονται πτυχές του σχεδιασμού εφαρμοσμένης μηχανικής που δεν έχουν μέχρι τώρα αντιμετωπισθεί στις ακαδημαϊκές συζητήσεις στις τάξεις. Αντιμετωπίζεται υ ανάγκη να κατανεμηθούν  οι ευθύνες στα μέλη της ομάδας και να στηριχθεί η εκτέλεση απαραίτητης εργασίας για την επιτυχή ολοκλήρωση των στόχων ομάδων σε άλλα άτομα. Αυτές και άλλες πτυχές των αλληλεπιδράσεων μελών ομάδων θεωρούνται συχνά ως πολύτιμη εμπειρία που αποκτάται μέσω αυτής της σειράς μαθημάτων.

Η απαίτηση επιτυχίας ενός λειτουργούντος πρωτοτύπου προϋποθέτει την ανάγκη να προχωρήσει η ομάδα πέρα από την προσωρινή υλοποίηση ενός πρωτοτύπου κυκλώματος όπως γίνεται συνήθως στα προηγούμενα εργαστήρια ηλεκτρολογίας. Δεξιότητες απαραίτητες για τη συγκόλληση, την κατασκευή τυπωμένων κυκλωμάτων, και wire wrapping είναι μόνο μερικές από τις ανάγκες που χρειάζονται να  αντιμετωπισθούν για την κατασκευή του πρωτοτύπου συστήματος. Αυτές οι δεξιότητες μαζί με τη γνώση που απαιτείται για τον αποτελεσματικό προσδιορισμό και απόκτηση αναγκαίων υλικών μαθαίνονται ως ανάγκη για την επιτυχή ολοκλήρωση του συστήματος που θα σχεδιαστεί.

Στόχοι Μαθήματος

Να παρέχει τους φοιτητές μια πλήρη εμπειρία σχεδιασμού, συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης να τεθούν οι σκοποί και οι στόχοι του σχεδιασμού, να ενσωματωθεί η γνώση, να εξασκηθεί η κρίση εφαρμοσμένης μηχανικής, να προγραμματίσει να συναντήσει έναν προϋπολογισμό και ένα χρονοδιάγραμμα, να ασκηθεί η ομαδική εργασία, και η γραπτή επικοινωνία.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Κατανόηση και επίτευξη των στόχων που τέθηκαν παραπάνω, ολοκλήρωση της εργασίας και δυνατότητα περαιτέρω αντίληψης εφαρμογών.

Προαπαιτούμενα

ΕΕΝ 411 Εργασία σχεδιασμού Ι

Περιεχόμενο Μαθήματος

Οι σειρές μαθημάτων ενοποιημένου σχεδιασμού παρέχουν την ευκαιρία να εφαρμοστούν οι γνώσεις και δεξιότητες εφαρμοσμένης μηχανικής που έχουν συσσωρευθεί μέχρι τώρα και να μαθευτούν και νέα έννοιες στη διοίκηση εφαρμοσμένης μηχανικής. Μία εργασία σχεδιασμού συστήματος εφαρμοσμένης μηχανικής συμφωνείται από κοινού με  μία ομάδα φοιτητών και από τον επιβλέποντα καθηγητή. Η ομάδα μελετά το πρόβλημα, αναπτύσσει εναλλακτικές λύσεις σχεδίου και επιλέγει την ποιο υλοποιήσιμη λύση. Το πρωτότυπο του συστήματος ολοκληρώνεται μετά την απόκτηση όλων των αναγκαίων υλικών και ακολουθεί έλεγχος και διόρθωση τυχών σφαλμάτων. Μετά την ολοκλήρωση του συστήματος η ομάδα παρουσιάζει τον σχεδιασμό και το πρωτότυπο του συστήματος σε μια επιτροπή κριτών για  αξιολόγηση.

Αυτές οι σειρές μαθημάτων υποβάλλουν τους σπουδαστές σε ένα περιβάλλον εντελώς αντίθετο από την πλειοψηφία των μαθημάτων του προηγούμενου προγράμματος σπουδών τους. Αντιμετωπίζονται πτυχές του σχεδιασμού εφαρμοσμένης μηχανικής που δεν έχουν μέχρι τώρα αντιμετωπισθεί στις ακαδημαϊκές συζητήσεις στις τάξεις. Αντιμετωπίζεται υ ανάγκη να κατανεμηθούν  οι ευθύνες στα μέλη της ομάδας και να στηριχθεί η εκτέλεση απαραίτητης εργασίας για την επιτυχή ολοκλήρωση των στόχων ομάδων σε άλλα άτομα. Αυτές και άλλες πτυχές των αλληλεπιδράσεων μελών ομάδων θεωρούνται συχνά ως πολύτιμη εμπειρία που αποκτάται μέσω αυτής της σειράς μαθημάτων.

Η απαίτηση επιτυχίας ενός λειτουργούντος πρωτοτύπου προϋποθέτει την ανάγκη να προχωρήσει η ομάδα πέρα από την προσωρινή υλοποίηση ενός πρωτοτύπου κυκλώματος όπως γίνεται συνήθως στα προηγούμενα εργαστήρια ηλεκτρολογίας. Δεξιότητες απαραίτητες για τη συγκόλληση, την κατασκευή τυπωμένων κυκλωμάτων, και wire wrapping είναι μόνο μερικές από τις ανάγκες που χρειάζονται να  αντιμετωπισθούν για την κατασκευή του πρωτοτύπου συστήματος. Αυτές οι δεξιότητες μαζί με τη γνώση που απαιτείται για τον αποτελεσματικό προσδιορισμό και απόκτηση αναγκαίων υλικών μαθαίνονται ως ανάγκη για την επιτυχή ολοκλήρωση του συστήματος που θα σχεδιαστεί.

Στόχοι Μαθήματος

Κατανόηση των βασικών εννοιών της φωτονικής.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Βασικές γνώσεις για τη φωτονική σε σχέση με την οπτική και δυνατότητα περαιτέρω αντίληψης εφαρμογών.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Introduction to Photonics and Optical Communication, nature of light and the production of EM radiation for photonics applications, optical waveguides, optical detectors and receivers, imparting information onto EM radiation & communication techniques, applications for light-wave systems.

Στόχοι Μαθήματος

Το μάθημα έχει σκοπό την περαιτέρω εμβάθυνση στο πεδίο των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας όσο αφορά την ασφαλή λειτουργία του συστήματος. Αποτελεί συνέχεια του μαθήματος «Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας». Το μάθημα είναι αφιερωμένο στις υπολογιστικές μεθόδους ανάλυσης συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας σε συνθήκες σταθερής κατάστασης, κατά τη διάρκεια σφαλμάτων, και σε συμμετρικές ή ασύμμετρες συνθήκες λειτουργίας.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

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

• Έχει κατανόηση των βασικών μεθόδων ανάλυσης της λειτουργίας συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας σε συνθήκες σταθερής κατάστασης και κατά τη διάρκεια σφαλμάτων.

Έχει γνώση βασικών αρχών για την επιλογή προστασίας για τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας

Προαπαιτούμενα

ΕΕΝ320 Συστήματα Ισχύος Ι

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Μοντελοποίηση συστήματος και βασικές συνιστώσες
• Μοντέλο σύνθετης αγωγιμότητας συστήματος
• Ανάλυση ροών φορτίου
• Ανάλυση συμμετρικών βραχυκυκλωμάτων (αναλυτικά, αρχή της υπέρθεσης, κλπ.)
• Ανάλυση ασύμμετρης λειτουργίας (συμμετρικές συνιστώσες και ακολουθιακά δίκτυα)
• Ανάλυση ασύμμετρων βραχυκυκλωμάτων

Multi-rate ψηφιακή επεξεργασία σημάτων, Μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων για μοντελοποίηση συστημάτων και σχεδιασμό φίλτρων, Forward and backward linear prediction, μοντελοποίηση AR, MA και ARMA, αντίστροφα συστήματα και deconvolution, Φίλτρα Weiner.

Εισαγωγή στα προσαρμοζόμενα (adaptive) φίλτρα, Εκτίμηση φάσματος (Power spectrum estimation), Άλλα επιλεγμένα θέματα ενδιαφέροντος.

Το μάθημα εξετάζει τις φυσικές αρχές των κύριων τύπων ιατρικής απεικόνισης όπως υπερηχογραφία, απεικόνιση με ακτίνες Χ, αξονική τομογραφία, μαγνητική τομογραφία, και απεικόνιση ποζιτρονίων (PET). Στην υπερηχογραφία έμφαση θα δοθεί σε θέματα όπως αλληλοεπίδραση υπερήχων και μαλακών ιστών, υπέρηχοι Doppler, τεχνικά σφάλματα, κατασκευή αισθητήριου υπερήχων και εξισώσεις κυμάτων. Στις ακτίνες Χ έμφαση θα δοθεί στην αλληλοεπίδραση ακτινών Χ και μαλακών ιστών, κατασκευή σωλήνα ακτινών Χ, και αρχές λειτουργίας ακτινών Χ. Στην μαγνητική τομογραφία έμφαση θα δοθεί σε θέματα όπως δημιουργία μαγνήτισης, συντονισμός, υλισμικό μαγνητικού τομογράφου, απεικόνιση σε 2 διαστάσεις, γρήγορες ακολουθίες και η φυσικές ιδιότητες διάφορων εξειδικευμένων ακολουθιών.