Προγραμματισμός Ενσωματωμένων Συστημάτων σε περιβάλλοντα Edge

Course ID
ΠΜΣ10
Κατεύθυνση
Εξάμηνο
Εαρινό
Τύπος
Επιλογής 1ης κατεύθ.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Το μάθημα αφορά στη σχεδίαση και προγραμματισμό ενσωματωμένων συστημάτων για εφαρμογές Edge και Internet of Things(IoT), δηλ. συσκευών υλικού οι οποίες παρέχουν ένα κατανεμημένο περιβάλλον με δυνατότητες συλλογής, ανάλυσης και επεξεργασία δεδομένων πιο αποτελεσματικά από την παραδοσιακή αρχιτεκτονική cloud. Το μάθημα καλύπτει θέματα ανάπτυξης ενσωματωμένου λογισμικού και διαχείρισης πόρων σε προγραμματιζόμενους μικρο-επεξεργαστές και μικρο-ελεγκτές. Επιπροσθέτως, το μάθημα εξετάζει σύγχρονα προσαρμοστικά συστήματα-σε-ψηφίδα με δυνατότητες προγραμματιζόμενου και επαναδιαμορφούμενου υλικού, με έμφαση σε τεχνολογίες FPGA. Η θεωρία του μαθήματος συμπληρώνεται εργαστηριακά μαθήματα για πρακτική εφαρμογή και εξοικείωση με τις παραπάνω τεχνολογίες. Τέλος αναλύονται θέματα ενσωμάτωσης και διαχείρισης ετερογενών επεξεργαστικών πόρων σε Edge computing περιβάλλοντα.

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να έχουν επαρκείς γνώσεις για την υλοποίηση ενσωματωμένων εφαρμογών σε διαφορετικούς τύπους επεξεργαστών και την ολοκλήρωση τους σε Edge computing πλατφόρμες.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα αναπτύσει τις θεματικές του βάσει των παρακάτω διακριτών ενοτήτων:
Ενότητα 1. Εισαγωγή σε IoT και Edge computing:
Βασικά στοιχεία ενσωματωμένων συστημάτων και διεπαφή υλικού λογισμικού.
Ενότητα 2. Προγραμματισμός του ενσωματωμένου επεξεργαστή:
Ενσωματωμένος προγραμματισμός σε C και assembly, προγραμματισμός συστήματος.
Ενσωματωμένα εργαστήρια Arduino.
Βελτιστοποίηση και διαχείριση κατανάλωση ισχύος και ενέργειας.
Ενότητα 3. Προγραμματισμός της ενσωματωμένης πλατφόρμας:
Σύστηματα σε ψηφίδα και τεχνολογίες FPGAs.
Γλώσσες περιγραφής υλικού και High Level Synthesis.
Σύνθεση και προγραμματισμός της μικρο-αρχιτεκτονικής.
Εργαστήριο Verilog και HLS για FPGA.
Ενότητα 4. Eνορχήστρωση πόρων σε περιβάλλοντα edge computing:
Τεχνολογίες Light Kubernetes και KubeEdge.

ΓΕΝΙΚΕΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

Λήψη αποφάσεων

Αυτόνομη εργασία

Ομαδική εργασία

Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής

Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

 

ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ - ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

Τρόπος Παρακολούθησης: Δια ζώσης, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση
Χρήση Τεχνολογιων Πληροφορίας και Επικοινωνιών: eclass, estudies

Δραστηριότητα Φόρτος Εργασίας
Εξαμήνου
Παρακολούθηση διαλέξεων 36
Εργαστηριακή Άσκηση 12
Ατομικές ή Ομαδικές Εργασίες 43
Αυτοτελής μελέτη 59
Σύνολο 150

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Εκπόνηση εργασίας σε ομάδες
Γραπτή εξέταση

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Introduction, Frank Vahid, Tony D. Givargis, Wiley (2001), ISBN 978-047136780
Modern Embedded Computing, Peter Barry and Patrick Crowley, (2012), Morgan Kaufmann, ISBN 978-0123914903
Verilog HDL, Samir Palnitkar, Second Edition (2003), Prentice Hall, ISBN 978-0132599702
High-Level Synthesis Blue Book, Michael Fingeroff (2010) Xlibris Corporation.

ACM Transactions on Architecture and Code Optimization
ACM Transactions on Embedded Computing Systems
IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems
IEEE Transactions on Computer