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

ΗΥ-120  -  Ψηφιακή Σχεδίαση:
Περιγραφή του Μαθήματος

Στόχος του Μαθήματος:

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

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

Η συνέχεια του μαθήματος αυτού είναι το μάθημα "Οργάνωση Υπολογιστών" (ΗΥ-225), στο εαρινό εξάμηνο του 2ου έτους, όπου ο φοιτητής θα ακούσει γιά το πώς είναι οι πραγματικοί σημερινοί υπολογιστες (όχι οι εδώ υπεραπλουστευμένοι), πώς είναι η γλώσσα μηχανής τους, η κατασκευή του επεξεργαστή τους, και πώς λειτουργεί η επικοινωνία τους με τον έξω κόσμο. Το παρόν μάθημα (ΗΥ-120) και το ΗΥ-225 είναι τα δύο μαθήματα "κορμού" (υποχρεωτικά) του Τμήματός μας στην περιοχή του υλικού (hardware) των υπολογιστών και εν γένει των ψηφιακών συστημάτων, και διδάσκουν όσα όλοι οι απόφοιτοι πληροφορικής πρέπει να ξέρουν από αυτή την περιοχή, σαν ελάχιστη βασική γνώση. Γιά αυτούς που επιθυμούν να μάθουν περισσότερα γύρω από το υλικό (hardware), υπάρχουν τα μαθημάτα επιλογής Ε4 (και ένα Ε1):

Περιεχόμενο του Μαθήματος:

Εργαστήριο:

Το μάθημα περιλαμβάνει εβδομαδιαίες εργαστηριακές ασκήσεις με χρήση διακοπτών, LED's, bread-boards, relays, chips (TTL, CMOS), και ενός backplane bus με SRAM στο οποίο τοποθετούνται 3 κάρτες με λογική και καταχωρητή (PC, IR, ACC) γιά να κατασκευαστεί ένας στοιχειώδης υπολογιστής. Altera Corporation Ευχαριστούμε θερμά την εταιρεία Altera (University Program) γιά τη δωρεά υλικών αξίας 10 χιλιάδων Ευρώ προς το εργαστήριο του μαθήματος.
We deeply appreciate Altera University Program's donation of 10 thousand Euro worth of hardware to this course's lab.

Διαλέξεις - Τμήματα Διδασκαλίας:

Λόγω του μεγάλου πλήθους φοιτητών στο μάθημα, η διδασκαλία θα γίνεται σε δύο πανομοιότυπα τμήματα, το "Α" και το "Β". Κάθε φοιτητής θα παρακολουθεί το ένα από τα δύο τμήματα --όποιο θέλει-- αλλά αποθαρρύνονται οι συχνές αλλαγές τμήματος, διότι η ύλη διδασκαλίας μπορεί να μην αρχίζει και τελειώνει στο ίδιο ακριβώς σημείο στο κάθε τμήμα την κάθε μέρα. Οι ασκήσεις και εξετάσεις θα είναι κοινές γιά τα δύο τμήματα. Το ωρολόγιο πρόγραμμα διαλέξεων έχει ως εξής:

Βαθμολογία:

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

Ειδικές Οδηγίες προς Επανεγγραφομένους:

Λόγω της ολικής αλλαγής των εργαστηριακών ασκήσεων του μαθήματος, φέτος, όλοι ανεξαιρέτως οι εγγεγραμμένοι στο μάθημα --είτε είχαν επανεγγραφεί στο παρελθόν είτε όχι-- οφείλουν να κάνουν όλες τις εργαστηριακές ασκήσεις και να βαθμολογηθούν σε αυτές. Κανείς βαθμός εργαστηρίου από προηγούμενα έτη δεν μεταφέρεται στη φετεινή εγγραφή. Υπενθυμίζεται ότι απουσίες από εργαστήρια βαθμολογούνται με μηδέν, δεν υπάρχει δυνατότητα αναπλήρωσης χαμένων εργαστηρίων σε άλλη μέρα ή ώρα, και βαθμός εργαστηρίου κάτω του 4.0 προκαλεί αποτυχία στο μάθημα. Επίσης, λόγω αλλαγής τόσο της ύλης του μαθήματος, ως ένα βαθμό, όσο και --κυρίως-- του τρόπου αντιμετώπισης της ύλης και των επι μέρους θεμάτων στα οποία τίθεται έμφαση, καθίσταται αναγκαίο όλοι οι εγγεγραμμένοι στο μάθημα να παρακολουθούν ανελλειπώς τις διαλέξεις, δεδομένου και ότι το βιβλίο του μαθήματος διαφέρει σημαντικά από το περιεχόμενο των φετεινών διαλέξεων, οι δε εξετάσεις του μαθήματος θα βασίζονται στις διαλέξεις.

Διδάσκοντες, Βοηθοί:

Ηλεκτρονική Επικοινωνία:

Βιβλίο:

Στους εγγεγραμμένους στο μάθημα θα δοθεί το βιβλίο: Το βιβλίο αυτό καλύπτει τα περισσότερα θέματα του μαθήματος, εκτός --κυρίως-- τους ηλεκτρονόμους, τα διφασικά ρολόγια, και αρκετά παραδείγματα που θα χρησιμοποιήσουμε --ιδιαίτερα το παράδειγμα απλού επεξεργαστή του μαθήματος. Από την άλλη, το μάθημα δεν θα καλύψει ορισμένα θέματα του βιβλίου, και ιδιαίτερα το κεφάλαιο 9 περί ασύγχονων ακολουθιακών κυκλωμάτων. Επίσης, το μάθημα θα επιμείνει λιγότερο απ' όσο το βιβλίο σε ορισμένα θέματα που είναι λιγότερο σημαντικά σήμερα, και σε ορισμένα ειδικευμένα θέματα υλικού που δεν είναι χρήσιμα στο γενικό ακροατήριο του μαθήματος.

Γιά τους λόγους αυτούς, συνιστάται ένθερμα στους εγγεγραμμένους φοιτητές να παρακολουθούν ανελλειπώς τις διαλέξεις του μαθήματος, οι οποίες πιστεύεται ότι θα τους βοηθήσουν σημαντικά περισσότερο απ' όσο το βιβλίο στην κατανόηση των εννοιών και της χρήσης τους. Επίσης, βοήθημα θα αποτελέσουν και οι λεπτομερείς εκφωνήσεις των εργαστηριακών ασκήσεων.

Δύο άλλα ενδιαφέροντα (και νεώτερα) βιβλία, που χρησιμοποιούνται διεθνώς σε πολλά Πανεπιστήμια σε παρόμοια ή και κάπως πιό προχωρημένα μαθήματα, είναι τα εξής:

Up to the Home Page of CS-120
 		 © copyright University of Crete, Greece.
Last updated: 21 (minor: 27) Sep. 2002, by M. Katevenis.