To λεπτομερές περιεχόμενο του μαθήματος είναι το παρακάτω:

• Εισαγωγή στα ενσωματωμένα συστήματα.
• Εισαγωγή στην τεχνολογία και στην αρχιτεκτονική των επαναδιατασσόμενων διατάξεων (FPGAs – Field Programmable Gate Arrays).
•  Δομικά συστατικά στοιχεία των FPGAs όπως Look Up Tables, CLBs, Slices, Interconnects, IO Blocks, Block RAMs, DSP units, κοκ.
• Εργαλεία CAD για synthesis, placement, routing, και bitstream generation σε διατάξεις FPGA.
• Σχεδιασμός συστημάτων υλικού (Hardware design) με την χρήση της γλώσσας περιγραφής υλικού Verilog σε FPGAs.
• Εισαγωγή στην αρχιτεκτονική του επεξεργαστή ARM.
• Περιφερειακά ενός ενσωματωμένου συστήματος και έλεγχός τους από τον επεξεργαστή.
• Embedded Software Design σε FPGAs.
• Application Acceleration με την χρήση τεχνικών και εργαλείων High Level Synthesis (HLS) σε FPGAs.
• Τεχνικές HLS και εφαρμογή τους σε σειρά πραγματικών προβλημάτων με σκοπό την βελτιστοποίηση της απόδοσης της εφαρμογής.
• Ανάλυση της απόδοσης μιάς εφαρμογής σε CPUs και FPGAs. Roofline models για CPUs και FPGAs. Αλληλεπίδραση υλικού και λογισμικού σε ένα MPSoC FPGA σύστημα.
• FPGAs στο Cloud. Παράδειγμα FPGA instances στο AWS Cloud της Amazon.

Το μάθημα αυτό στοχεύει στο να δώσει στους φοιτητές θεωρητικές γνώσεις και πρακτική εργαστηριακή εμπειρία στον σχεδιασμό ενσωματωμένων συστημάτων. Το μάθημα περιέχει σημαντικό εργαστηριακό κομμάτι με έμφαση στο σχεδιασμό συστημάτων hardware και software σε διατάξεις FPGA (επεναπρογραμματιζόμενη λογική, reconfigurable logic). Περιλαμβάνει σειρά εργαστηρίων στα οποία οι φοιτητές χρησιμοποιούν συστήματα FPGA και εργαλεία σχεδιασμού hardware και sοftware για να σχεδιάσουν, υλοποιήσουν και βελτιστοποιήσουν συστήματα Systems On Chip για κάποια συγκεκριμένη εφαρμογή.
Δίδεται έμφαση στο project του μαθήματος στο οποίο οι φοιτητές δουλεύοντας σε ομάδες καλούνται να υλοποιήσουν ένα ενσωματωμένο σύστημα που οι ίδιοι θα επιλέξουν. To project περιλαμβάνει επίδειξη (demo) του συστήματος στην τάξη, παρουσίαση και report.

Οι διαλέξεις του μαθήματος χρησιμοποιούνται κυρίως για να υποστηρίξουν την θεωρία που χρησιμοποιείται στα εργαστήρια.

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

• Να έχει άριστη κατανόηση της δομής και της λειτουργικότητας ενός πολύπλοκου System On Chip.
• Να αποκτήσει νέες γνώσεις στον σχεδιασμό υλικού και λογισμικού για ένα τέτοιο υπολογιστικό σύστημα.
• Να εργαστεί και κατανοήσει σε πρακτικό επίπεδο έννοιες με τις οποίες έχει μεν έρθει σε επαφή σε προηγούμενα μαθήματα, δεν τις έχει όμως δει στην πράξη (hardware design, systems software, system on chips, κοκ.)

Εργαστηριακές ασκήσεις : 100% του βαθμού

1. Hardware design (using Hardware Description Languages) and FPGA implementation (20%)
2. Embedded Software using the Arm processor (20%)
3. Hardware Accelerators using HLS methodology and application optimization (60%)

• Hardware design (using Hardware Description Languages) and FPGA implementation (3 εβδομάδες)
• Embedded Software using the Arm processor (2 εβδομάδες)
• Hardware Accelerators using HLS methodology and application optimizations (7 εβδομάδες)