Εξάμηνο: 2o εξάμηνο

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στα πλαίσια του μαθήματος διδάσκονται οι βασικές έννοιες και τεχνικές που συνιστούν το υπόδειγμα του αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού και πώς αυτές εφαρμόζονται στην πράξη χρησιμοποιώντας την αντικειμενοστρεφή γλώσσα προγραμματισμού Java. Επιπλέον αναλύεται ο αντικειμενοστρεφής τρόπος σκέψης για τη μοντελοποίηση και επίλυση προβλημάτων.

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

• Εξηγεί τις βασικές αρχές και τεχνικές που συνιστούν το υπόδειγμα του αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού (ενδεικτικά: κλάσεις και αντικείμενα, κληρονομικότητα, πολυμορφισμός).
• Σχεδιάζει και αναπτύσσει προγράμματα υλοποίησης αλγορίθμων στη γλώσσα αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού Java.
• Ελέγχει προγράμματα που έχουν αναπτυχθεί σε γλώσσα αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού Java σε συγκεκριμένο περιβάλλον προγραμματισμού.

Περιεχόμενα

• Εισαγωγή στον Αντικειμενοστρεφή Προγραμματισμό
• Βασικές έννοιες: κλάσεις, αντικείμενα, μηνύματα, μέθοδοι, έλεγχος πρόσβασης, κληρονομικότητα, πολυμορφισμός, αφηρημένες κλάσεις
• Εισαγωγή στις κλάσεις και τα αντικείμενα σε Java
• Προτάσεις ελέγχου στη Java
• Μέθοδοι στη Java
• Πίνακες στη Java
• Πακέτα στη Java
• Κληρονομικότητα στη Java
• Πολυμορφισμός στη Java
• Αφηρημένες κλάσεις στη Java
• Χειρισμός Εξαιρέσεων
• Java APIs

Προτεινόμενα Συγγράμματα

Πρόσθετη βιβλιογραφία

Στο σύστημα ΕΥΔΟΞΟΣ αναρτώνται σε ηλεκτρονική μορφή χρήσιμες πληροφορίες καθώς και ασκήσεις για την εξάσκηση των φοιτητών/τριών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στόχος του μαθήματος είναι η εξοικείωση των φοιτητών με τη δυαδική λογική, τις βασικές ­μεθόδους και διαδικασίες σχεδίασης ψηφιακών κυκλωμάτων καθώς και με τα βασικά χαρακτηριστικά και οργάνωση των δομικών μονάδων ενός Υπολογιστικού Συστήματος.

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα αποκτήσουν θεμελιώδεις γνώσεις στη Λογική Σχεδίαση και την Αρχιτεκτονική Υπολογιστών (βλ. Περιεχόμενο Μαθήματος) που επιτρέπουν την κριτική εμβάθυνση στο ευρύτερο επιστημονικό πεδίο της Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών, περιλαμβανομένων των μικροεπεξεργαστικών και μικροϋπολογιστικών συστημάτων.

Οι φοιτητές θα έχουν τη δυνατότητα:

• να εκτελούν αριθμητικούς υπολογισμούς στα αριθμητικά συστήματα και στα πρότυπα αναπαράστασης αριθμών που απαντώνται στην Αρχιτεκτονική των Υπολογιστών.
• να σχεδιάζουν, βελτιστοποιούν, υλοποιούν και αναλύουν σύνθετα συνδυαστικά και ακολουθιακά κυκλώματα με πλήθος δομικών στοιχείων (πύλες, κυκλώματα SSI και MSI, πολυπλέκτες, flip-flops κλπ).
• να αξιολογούν την επίδοση των δομικών στοιχείων της Αριθμητικής και Λογικής Μονάδας της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας.
• να αξιολογούν και συγκρίνουν την επίδοση υπολογιστικών συστημάτων λαμβάνοντας υπόψη τη δομή και οργάνωσή τους, περιλαμβανομένης της ιεραρχίας μνήμης, της θετικής επίδρασης της κρυφής μνήμης, και βαθμίδων μερικώς επικαλυπτόμενων λειτουργιών.
• να αποφασίσουν τη δομή της ιεραρχίας μνήμης του υπολογιστικού συστήματος για τη βελτίωση της επίδοσής του, λαμβάνοντας υπόψη το κόστος.
• να υλοποιούν αποδοτικά προγράμματα με χρήση γλωσσών προγραμματισμού λαμβάνοντας υπόψη την απεικόνισή τους στο επίπεδο της αρχιτεκτονικής του υλικού.
• να υλοποιούν και αναλύουν προγράμματα σε συμβολική γλώσσα σε διαφορετικές αρχιτεκτονικές συνόλου εντολών (αρχιτεκτονικές στοίβας, συσσωρευτή, καταχωρητή-μνήμης, καταχωρητή-καταχωρητή).
• να υλοποιούν βελτιστοποιημένα προγράμματα σε συμβολική γλώσσα για επεξεργαστές μερικών επικαλυπτόμενων λειτουργιών.

Περιεχόμενα

• Εισαγωγή: Ψηφιακά Συστήματα, Ιστορικά Στοιχεία.
• Αριθμητικά Συστήματα: Δυαδικό, Οκταδικό, Δεκαεξαδικό, Μετατροπές μεταξύ Συστημάτων.
• Πράξεις στο Δυαδικό Σύστημα, Χρήση Συμπληρωμάτων, Δυαδικοί Κώδικες.
• Λογικές Πύλες. Άλγεβρα Boole (Αξιώματα – Λογικές Πράξεις).
• Πίνακες Αληθείας, Χάρτες Karnaugh για απλοποίηση λογικών παραστάσεων, παραδείγματα σχεδίασης συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων, υλοποίηση συνδυαστικών κυκλωμάτων με πύλες NAND/NOR/κυκλώματα SSI/MSI/πολυπλέκτες.
• Εισαγωγή στα Σύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώματα. Flip – Flops (D, T, RS και JK-type).
• Σχεδίαση Μετρητών – Καταχωρητών – Καταχωρητών Ολίσθησης.
• Διαδικασία Σχεδίασης και Ανάλυσης Σύγχρονων Ακολουθιακών Kυκλωμάτων.
• Δομή, Οργάνωση και Λειτουργία Υπολογιστών, Von Neumann Αρχιτεκτονική.
• Μορφές Αναπαράστασης Δεδομένων (Σταθερή και Κινητή Υποδιαστολή).
• Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών, Συμβολική Γλώσσα.
• Οργάνωση και Λειτουργία Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας. Μονάδα Ελέγχου.
• Ιεραρχία Μνήμης, Τύποι Διευθυνσιοδότησης, Σχεδίαση και Διευθυνσιοδότηση Μνημών Τυχαίας Προσπέλασης, Διασύνδεση Μνήμης με την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας.
• Ιδεατή Μνήμη, Σελιδοποίηση, Τμηματοποίηση.
• Κρυφή Μνήμη, Τεχνικές Οργάνωσης Κρυφής Μνήμης.
• Αξιολόγηση Επίδοσης Υπολογιστών.
• Επεξεργαστές Μερικών Επικαλυπτόμενων Λειτουργιών (pipeline).

Προτεινόμενα Συγγράμματα

Πρόσθετη βιβλιογραφία

Στο σύστημα ΕΥΔΟΞΟΣ αναρτώνται σε ηλεκτρονική μορφή χρήσιμες πληροφορίες καθώς και ασκήσεις για την εξάσκηση των φοιτητών/τριών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στα πλαίσια του μαθήματος διδάσκονται ορισμοί, μαθηματικά αποτελέσματα, θεμελιώδεις μέθοδοι λογισμού και θεωρητικής εξαγωγής συμπερασμάτων, σχετικά με βασικά διακριτά μαθηματικά αντικείμενα και μοντέλα, που απαντώνται στη θεμελίωση και στην εφαρμογή της επιστήμης των υπολογιστών. Επιπλέον, επεξηγούνται οι απαραίτητες συνδέσεις των διακριτών μαθηματικών με γνωστικά αντικείμενα της επιστήμης των υπολογιστών.

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

• να γνωρίζει βασικές μεθόδους ανάλυσης των διακριτών μαθηματικών (ενδεικτικά: μαθηματική επαγωγή, συνδυαστική απαρίθμηση, επίλυση αναδρομικών σχέσεων, θεωρία γραφημάτων).
• να επιλέγει τις κατάλληλες μαθηματικές έννοιες και αναπαράστασεις για το εκάστοτε πρόβλημα που καλείται να επιλύσει (σχεδιασμός αλγορίθμου, προγραμματισμός, ανάλυση δικτύου, μελέτη κρυπτογραφικού πρωτοκόλλου, σχεδιασμός βάσης δεδομένων).
• να επιλέγει την κατάλληλη μαθηματική μέθοδο ανάλυσης της επίδοσης και της ορθότητας του εκάστοτε μοντέλου που υλοποιεί για το πρόβλημα που μελετά.

Περιεχόμενα

• Σύνολα, Συναρτήσεις, Ακολουθίες.
• Μαθηματική Επαγωγή.
• Στοιχεία Θεωρίας Αριθμών.
• Συνδυαστική Απαρίθμηση.
• Αναδρομικές Σχέσεις.
• Γεννήτριες Συναρτήσεις.
• Τάξη των Συναρτήσεων.
• Σχέσεις και Ιδιότητες.
• Στοιχεία Θεωρίας Γραφημάτων.
• Στοιχεία Θεωρίας Υπολογισμού.

Προτεινόμενα Συγγράμματα

Πρόσθετη βιβλιογραφία

Στο σύστημα ΕΥΔΟΞΟΣ αναρτώνται σε ηλεκτρονική μορφή χρήσιμες πληροφορίες καθώς και ασκήσεις για την εξάσκηση των φοιτητών/τριών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στόχος του μαθήματος είναι η εμπέδωση στοχαστικών ανελίξεων με έμφαση σε εφαρμογές στις τηλεπικοινωνίες.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο φοιτητής/τρια θα διαθέτει προχωρημένες γνώσεις στο πεδίο των Στοχαστικών Ανελίξεων, οι οποίες συνεπάγονται κριτική κατανόηση θεωριών και αρχών στις επιστημονικές περιοχές των Πιθανοτήτων, Στοχαστικής Ανάλυσης, Στοχαστικής Μοντελοποίησης και σχεδιασμού σημάτων και συστημάτων με στοχαστική συμπεριφορά.

Οι φοιτητές θα έχουν τη δυνατότητα να μοντελοποιήσουν και να επεξεργαστούν προβλήματα με τα εργαλεία της Στοχαστικής Ανάλυσης. Μεταξύ των δεξιοτήτων που θα αποκτήσουν συμπεριλαμβάνονται η μοντελοποίηση, ερμηνεία, προσδιορισμός και χαρακτηρισμός ιδιοτήτων στοχαστικών συστημάτων και διαδικασιών και εφαρμογή των παραπάνω στη μελέτη προβλημάτων αναλύσης και σχεδίασης συστημάτων τηλεπικοινωνιών και δικτύων, ως συνάρτηση της φασματικής πυκνότητας ισχύος, του στοχαστικού μοντέλου του θορύβου, της παρουσίας παρεμβολών, για διαφορετικές περιπτώσεις καναλιού, δικτυακού φορτίου και άλλων παραμέτρων.

Περιεχόμενα

• Ορισμός Στοχαστικών ανελίξεων, Συναρτήσεις μέσης τιμής, ροπές, συναρτήσεις αυτοσυσχέτισης και αυτοσυμμεταβλητότητας στοχαστικών ανελίξεων.
• Χρονικοί μέσοι και εργοδοτικότητα.
• Gaussian στοχαστικές ανελίξεις.
• Πολλαπλές στοχαστικές ανελίξεις και συναρτήσεις ετεροσυσχέτισης και μεταβλητότητας.
• Ανεξάρτητες και ασυχέτιστες στοχαστικές ανελίξεις.
• Παραδείγματα Διακριτών Στοχαστικών Ανελίξεων.
• Παραδείγματα Συνεχών Στοχαστικών Ανελίξεων.
• Εισαγωγή στις Διαδικασίες Markov.
• Ορισµοί οµογενούς διαδικασίας Poisson, Βασικά θεωρήµατα, Εφαρµογές.
• Στατικότητα, Στατικότητα υπό την ευρεία έννοια, WSS Gaussian στοχαστικές ανελίξεις, Κυκλοστατικές στοχαστικές ανελίξεις.
• Συνέχεια, παραγώγιση και ολοκλήρωση στοχαστικών ανελίξεων.
• Χρονικές μέσες τιμές και εργοδικότητα.
• Θόρυβος: Θόρυβος βολής, θερμικός θόρυβος, λευκός θόρυβος, ισοδύναμο εύρος ζώνης θορύβου.
• Θόρυβος στενής ζώνης.
• Μετάδοση στοχαστικής ανέλιξης μέσω γραμμικού φίλτρου.
• Πυκνότητα φάσματος ισχύος.

Προτεινόμενα Συγγράμματα

Πρόσθετη βιβλιογραφία

Στο σύστημα ΕΥΔΟΞΟΣ αναρτώνται σε ηλεκτρονική μορφή χρήσιμες πληροφορίες καθώς και ασκήσεις για την εξάσκηση των φοιτητών/τριών.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στα πλαίσια του μαθήματος διδάσκονται ορισμοί, μαθηματικά αποτελέσματα, θεμελιώδεις μέθοδοι λογισμού πολλών μεταβλητών και θεωρίας fourier και βασικές μέθοδοι εξαγωγής συμπερασμάτων σχετικά με τα βασικά μαθηματικά εργαλεία ανάλυσης πολλών μεταβλητών που απαντώνται στη θεμελίωση και στην εφαρμογή της επιστήμης των υπολογιστών Το μάθημα υποστηρίζει άμεσα τα περισσότερα αντικείμενα και μαθήματα του προγράμματος σπουδών: Ας σημειωθεί πως κατά τη διάρκεια του μαθήματος συζητούνται συγκεκριμένα παραδείγματα με χρήση νέων Τεχνολογιών με τη βοήθεια προγραμμάτων όπως είναι το Matlab, το Octave,  και η R.

Μετά την επιτυχή παρακολούθηση αυτού του μαθήματος, ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση:

• να γνωρίζει, να περιγράφει και να χειρίζεται τις βασικές γνώσεις της μαθηματικής ανάλυσης πολλών μεταβλητών (ενδεικτικά: Συνάρτηση Γάμμα και βήτα, Μετασχηματισμός Laplace, συναρτήσεις πολλών μεταβλητών (παραγώγιση, ολοκλήρωση), ακολουθίες και σειρές συναρτήσεων ,σειρά fourier, ολοκλήρωμα fourier, μετασχηματισμός fourier).

• Να επιλέγει τις κατάλληλες μαθηματικές έννοιες και να μπορεί να μοντελοποιήσει το εκάστοτε πρόβλημα Πληροφορικής που καλείται να επιλύσει. Επιπλέον να αναπτύσσει μαθηματική σκέψη και να μπορεί να αναλύσει και να προσαρμόσει τις αποκτηθείσες γνώσεις σε εφαρμογές της επιστήμης των υπολογιστών. Έτσι να αναλύει με τρόπο κριτικό και υπεύθυνο τις ιδέες και τις πληροφορίες για τα στοιχεία εκείνα τα οποία τους αφορούν.
• Να συνδυάζει τα βασικά συστατικά του Λογισμού πολλών μεταβλητών και θεωρίας Fourier προκειμένου να λύσει πολυπλοκότερα μαθηματικά προβλήματα και να επιλύει σύνθετα ή νέα προβλήματα του επιστημονικού πεδίου σπουδών τους αναπτύσσοντας ολοκληρωμένες δημιουργικές και καινοτόμες προσεγγίσεις, με τρόπο μεθοδικό και επιστημονικό ώστε να επιλύει της επιστήμης υπολογιστών.
• Να γνωρίζει, να χειρίζεται και να κατανοεί τα προγράμματα Matlab, Octave και R πάνω σε εφαρμογές της μαθηματικής Ανάλυσης πολλών μεταβλητών και θεωρίας fourier στην επιστήμη των υπολογιστών.

 

Περιεχόμενα

• Γενικευμένα Ολοκληρώματα (Α είδους, Β είδους, Μικτού είδους)
• Βήτα συνάρτηση – Γάμμα συνάρτηση και εφαρμογές. Συνάρτηση Bessel και εφαρμογές σε δίκτυα-κρυπτογραφία
• Μετασχηματισμός Laplace-Μετασχηματισμός Z. Επίλυση διαφορικών εξισώσεων με χρήση μετασχηματισμού Laplace και μετασχηματισμού Ζ. Εφαρμογές αυτών.
• Διανυσματικές συναρτήσεις-συναρτήσεις πολλών μεταβλητών. Όριο και συνέχεια διανυσματικών συναρτήσεων
• Ακρότατα συναρτήσεων δύο και τριών μεταβλητών με ή χωρίς δεύσμευση. Πολλαπλασιαστές Lagrange και εφαρμογές σε δίκτυα και σε προβλήματα βελτιστοποίησης σε θεωρία πληροφορίας
• Διπλό ολοκλήρωμα-κλασικοί μετασχηματισμοί. Θεωρία αλλαγής μεταβλητών. Τριπλό ολοκλήρωμα-κλασικοί μετασχηματισμοί (σφαιρικές-κυλινδρικές συντεταγμένες)-εφαρμογές
• Ακολουθίες και σειρές συναρτήσεων. Σειρές Taylor και ιδιότητες.
• Θεωρία Fourier. Τριγωνομετρική σειρά Fourier, Μετασχηματισμοί Fourier-Ολοκλήρωμα Fourier
• Θεωρία καμπυλών (κλίση-περιστροφή-απόκλιση). Διανυσματικό πεδίο-συντηρητικό πεδίο και εφαμογές
• Επικαμπύλια ολοκληρώματα (α είδους, β είδους) , θεώρημα Green-Επιφανειακά ολοκληρώματα (α είδους, β είδους) θεώρηματα Gauss, Stokes και εφαρμογές.

Προτεινόμενα Συγγράμματα

• Μ. Φιλιππάκης, Εφαρμοσμένη ανάλυση και Θεωρία Fourier, Εκδόσεις Τσότρας, Β έκδοση, Αθήνα 2017.
• Ζygmund A., Τριγωνομετρικές σειρές.
• Σημειώσεις διδάσκοντα.

Πρόσθετη βιβλιογραφία

Στο σύστημα ΕΥΔΟΞΟΣ αναρτώνται σε ηλεκτρονική μορφή χρήσιμες πληροφορίες καθώς και ασκήσεις για την εξάσκηση των φοιτητών/τριών.