Ενσωματωμένα Συστήματα

Abstract

Το συγκεκριμένο βιβλίο καλύπτει όλη την ύλη του μαθήματος «Ενσωματωμένα Συστήματα», τόσο στα Τμήματα που διδάσκουν οι συγγραφείς, όσο και σε πλήθος άλλων τμημάτων. Το βιβλίο έχει δυο θεματικούς άξονες, υλικό και λογισμικό, οι οποίοι παρουσιάζονται ιεραρχικά. Στην περιοχή του υλικού, περιγράφονται οι κατηγορίες και οι αρχιτεκτονικές των ενσωματωμένων συστημάτων, όπως και οι τεχνολογίες υλοποίησης. Επίσης, δίνεται βαρύτητα στη μοντελοποίηση χρησιμοποιώντας τις δημοφιλείς γλώσσες περιγραφής συστημάτων. Η περιοχή του υλικού καλύπτεται πλήρως με την περιγραφή του κάθε συστατικού. Στο λογισμικό, αναλύονται τα λειτουργικά συστήματα πραγματικού χρόνου, ενώ παρουσιάζονται τα περιβάλλοντα ανάπτυξης και πώς επιτυγχάνεται η σχεδίαση και η βελτιστοποίηση με αυτά. Μάλιστα, αφιερώνεται ένα κεφάλαιο στον συσχεδιασμό υλικού και λογισμικού, ενώ ταυτόχρονα αναπτύσσεται και η μεθοδολογία βελτιστοποίησης κατανάλωσης ενέργειας και αύξησης των επιδόσεων DTSE της IMEC, όπως και η επικύρωση της σχεδίασης. Ο θεματικός άξονας του λογισμικού ολοκληρώνεται με την περιγραφή, σχεδίαση και υλοποίηση παραδειγμάτων και εφαρμογών σε ενσωματωμένα συστήματα, ώστε να γίνει κατανοητή η σύνδεση της θεωρίας με την πράξη. Το βιβλίο συνοδεύεται από τέσσερα παραρτήματα, τα οποία παρουσιάζονται σε μορφή εργαστηριακών ασκήσεων, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυτούσια στο εργαστηριακό τμήμα των μαθημάτων. Τα παραρτήματα καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα των τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται στον σχεδιασμό και υλοποίηση ενσωματωμένων συστημάτων, όπως σχεδίαση με 8bit μικρο-ελεγκτή, με 32bit μικρο-επεξεργαστή, και συσχεδίαση υλικού και λογισμικού σε FPGA. Τα παραρτήματα επεκτείνουν τη θεωρία και τις τεχνικές που έχουν παρουσιαστεί στα προηγούμενα κεφάλαια. Πιστεύουμε ότι το βιβλίο μας θα καλύπτει πλήρως την ύλη του μαθήματος Ενσωματωμένα Συστήματα, όπως διδάσκεται στην Τριτοβάθμια εκπαίδευση.

This book covers the entire syllabus of the course "Embedded Systems," both in the departments where the authors teach and in several other departments, as detailed in the proposal's maturity documentation. The book follows two thematic axes—Hardware and Software—which are presented hierarchically. In the hardware section, the categories and architectures of embedded systems are described, along with the implementation technologies. Emphasis is placed on modeling using popular system description languages. The hardware domain is thoroughly addressed with detailed descriptions of each component. In the software section, real-time operating systems are analyzed, and development environments are presented, including methods for design and optimization. A dedicated chapter focuses on hardware/software co-design. Additionally, IMEC’s DTSE methodology for energy consumption optimization and performance enhancement, as well as design validation, is developed. The software section concludes with the description, design, and implementation of examples and applications in embedded systems, aiming to highlight the connection between theory and practice. The book includes four appendices, presented as laboratory exercises, which can be used in the practical component of the course. These appendices cover a wide range of technologies used in the design and implementation of embedded systems, including 8-bit microcontrollers, 32-bit microprocessors, and hardware/software co-design on FPGAs. They expand upon the theory and techniques discussed in the main chapters. We believe that this book provides comprehensive coverage of the Embedded Systems course material as it is taught in higher education.