Στη διπλωματική αυτή υλοποιήσαμε την παράλληλη αρχιτεκτονική Pisma στο περιβάλλον εξομοίωσης Simics. Η αρχιτεκτονική PiSMA αφορά τη διασύνδεση επεξεργαστών και μνημών πάνω στο ίδιο τσιπ σε μορφή σκακιέρας έτσι ώστε κάθε επεξεργαστής να είναι συνδεδεμένος με τέσσερις μνήμες και κάθε μνήμη να είναι συνδεδεμένη με τέσσερις επεξεργαστές. Αυτή η διάταξη επιτρέπει σε κάθε επεξεργαστή να επικοινωνεί άμεσα διαμέσου των μνημών με οκτώ γειτονικούς του επεξεργαστές. Η επικοινωνία με κάποιον επεξεργαστή εκτός των οκτώ γειτονικών γίνεται με τη μετάδοση μηνυμάτων μεταξύ των μνημών. Η αρχιτεκτονική Pisma είναι επεκτάσιμη σε αυθαίρετο αριθμό επεξεργαστών και μνημών και το κύριο πλεονέκτημά της εμφανίζεται σε εφαρμογές που παρουσιάζουν μεγάλη τοπικότητα καθώς έτσι τα δεδομένα μπορούν να επεξεργαστούν από περισσότερους επεξεργαστές ταυτόχρονα ενώ παράλληλα μειώνεται και το overhead της μεταφοράς των δεδομένων μέσω των μνημών. Στη διπλωματική θα δοθεί επίσης περιγραφή της σύγχρονης, αξιόπιστης και ολοκληρωμένης πλατφόρμας εξομοίωσης Simics. Συγκεκριμένα θα περιγραφούν τα εργαλεία που προσφέρει για την υλοποίηση των διάφορων εξομοιώσεων μέσω των κλάσεων που διαθέτει, ο τρόπος λειτουργίας του και ποια συστήματα έχουν εξομοιωθεί και έχουν προστεθεί στο περιβάλλον μέχρι τώρα. / In this thesis we implemented the parallel PiSMA architecture on Simics simulator. The PiSMA architecture forms an expandable toroidal grid with alternating processors and memories so that its processor is connected to four memories and each memory to four processors. This structure enables every processor to communicate through the common memories to other eight adjacent processors. The communication between remote processors is performed by message passing. PiSMA architecture is scalable to hundreds of processors. The most important advantage of this new architecture is that it can process applications that can divide in independent granules more efficiently by mapping them to as much as many processors this can be done on the grid. Simics is an efficient, instrumented, system level instruction set simulator. It implements a lot of tools and provides the user with many capabilities as much as system simulation is concerned. In this thesis an inclusive presentation of Simics simulator is given.

Γείωση ονομάζουμε την αγώγιμη σύνδεση των μεταλλικών εξαρτημάτων μιας εγκατάστασης ως προς τη γη, ώστε το δυναμικό αυτής να εξισωθεί με το δυναμικό της γης. Σκοπός ενός συστήματος γείωσης είναι να παρέχει ένα δρόμο χαμηλής αντίστασης σε ρεύματα από κεραυνούς ή σφαλμάτων προς τη γη και να μειώνει τις πιθανότητες ανάπτυξης επικίνδυνων βηματικών τάσεων ή τάσεων επαφής, καθορίζοντας ένα δυναμικό αναφοράς. Τα συστήματα γείωσης είναι πολύ σημαντικά και για αυτό το λόγο έχει μελετηθεί η συμπεριφορά τους από πολλούς ερευνητές και έχουν προταθεί διάφορα μοντέλα εξομοίωσης τους. Το σημαντικότερο κομμάτι από την μελέτη ενός συστήματος γείωσης είναι η μεταβατική κατάσταση, γιατί εκεί εμφανίζονται τα πιο επικίνδυνα φαινόμενα και οι τάσεις που εμφανίζονται παρουσιάζουν μεγαλύτερες τιμές καθώς και πιο απότομες κυματομορφές. Ένα φαινόμενο που εμφανίζεται όταν ένας κεραυνός πλήξει ένα πλέγμα γείωσης είναι ο ιονισμός του εδάφους. Το φαινόμενο αυτό παρουσιάζεται όταν το ηλεκτρικό πεδίο στις πλευρικές επιφάνειες των ηλεκτροδίων του πλέγματος ξεπεράσει το πεδίο ιονισμού του εδάφους. Αυτό δημιουργεί μη γραμμική συμπεριφορά στα συστήματα γείωσης, η οποία δεν είναι πλήρως κατανοητή ίσως εξαιτίας της εξαιρετικά σύνθετης διεργασίας, παρόλα αυτά μερικές προσεγγίσεις συνήθως υιοθετούνται όταν το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους συμπεριλαμβάνεται. Το φαινόμενο αυτό επηρεάζει την απόκριση των συστημάτων γείωσης. Έτσι, όταν υψηλά ρεύματα οδηγούνται στη γη, η προσομοίωση του ιονισμού του εδάφους πρέπει να είναι ένα θεμελιώδες τμήμα σε κάθε μοντέλο που έχει το χαρακτηρισμό του συστήματος γείωσης σε μεταβατικές συνθήκες. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η επιλογή του κατάλληλου μοντέλου για την εξομοίωση ενός πλέγματος γείωσης, συμπεριλαμβάνοντας το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους, και η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς του. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα τις εξομοίωσης ενός πλέγματος για είσοδο του ρεύματος κεραυνού σε διάφορους κόμβους του πλέγματος και συγκρίνονται μεταξύ τους. Στη συνέχεια γίνεται εξομοίωση δύο επιπλέον πλεγμάτων, μελετάται η συμπεριφορά τους για είσοδο του ρεύματος κεραυνού σε διάφορους κόμβους των πλεγμάτων και γίνεται σύγκριση μεταξύ τους. Η εργασία ολοκληρώθηκε με παρατηρήσεις επάνω στα αποτελέσματα των εξομοιώσεων και σύγκριση μεταξύ αυτών, σε ότι αφορά το σημείο εισόδου του ρεύματος κεραυνού καθώς και την επιλογή της μορφής του πλέγματος γείωσης. / Grounding, we call the conductive connection of metal elements of an installation as for the ground, in order that the potential of this is evened with the potential of the ground. Aim of a grounding system is to provide a street of low resistance in currents from lightning or faults to the ground and to decrease the probabilities of growth of dangerous incremental voltages or voltages of contact, determining a potential of report. The grounding systems are very important and for this reason have been studied their behavior from a lot of researchers and have been proposed various models of simulation. The more important piece than the study of a grounding system is the transient response, because there are presented the most dangerous phenomena and the voltages which appear present largest values as well as more abrupt curves. A phenomenon that is presented when a lightning affects a grounding grid is the soil ionization. This phenomenon could be happen when the electric field, in correspondence with the lateral surface of ground electrodes, overcomes the soil ionization gradient. This creates a no linear behavior in the grounding systems, which is not completely comprehensible perhaps because of the exceptionally complex process, nevertheless certain approaches usually is adopted when the phenomenon of ionization of ground is included. This phenomenon influences the impulse response of grounding systems. Thus, when high impulse currents are drained to earth, the simulation of soil breakdown must be a fundamental part of each model which has the characterization of grounding systems in transient conditions as the main goal. Aim of this work is the selection of a suitable model for the simulation of a grounding grid including the phenomenon of the soil ionization, and the study of its transient behavior. There are presented the results of the simulation of a grid for entry of current of lightning in various nodes of the grid and are compared from each other. Afterwards the simulation of two more grids is presented. We study their behavior for entry of current of lightning in various nodes of the grid and compare each other. The work was completed with observations on the results of the simulations and comparison between these, regarding the point of entry of current of lightning as well as the selection of the form of the grid.

Η ευρεία χρήση των διηλεκτρικών υγρών για μόνωση σε υψηλές τάσεις και ψύξη εξοπλισμού ισχύος οφείλεται στην μεγάλη τους διηλεκτρική αντοχή και θερμική αγωγιμότητα, σε σχέση με τα αέρια μονωτικά υλικά. Η ικανότητα τους να προσαρμόζονται σε πολύπλοκες γεωμετρίες σημαίνει ότι συχνά είναι πιο πρακτικά σε σχέση με τα στερεά μονωτικά, ενώ ταυτόχρονα μπορούν να παρέχουν προστασία σε αυτά αν χρησιμοποιηθούν συνδυαστικά. Αυτή η εργασία εστιάζει στον σχηματισμό καναλιών ιονισμού, γνωστά ως electrical streamers. Αυτά είναι αγώγιμα κανάλια χαμηλής πυκνότητας που σχηματίζονται σε περιοχές του λαδιού που καταπονούνται από ηλεκτρικά πεδία της τάξης των 1x103 kV/cm, ή ισχυρότερα. Μόλις δημιουργηθεί ένα τέτοιο κανάλι, έχει την τάση να επιμηκύνεται, αυξάνοντας από το σημείο δημιουργίας του προς ένα γειωμένο σημείο. Η έκταση της ανάπτυξης του streamer εξαρτάται από την φύση της ηλεκτρικής διέγερσης που το προκάλεσε. Αν η διέγερση συνεχίζει να υφίσταται, μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα το κανάλι να γεφυρώσει το διάκενο μεταξύ του σημείου από το οποίο προέρχεται και του γειωμένου σημείου. Όταν συμβεί αυτό, έχουμε τον σχηματισμό ηλεκτρικού τόξου και άρα συμβαίνει ηλεκτρική εκκένωση. Επομένως, σε αυτήν την εργασία αναπτύσσεται ένα μοντέλο που βασίζεται σε αυτόν τον μηχανισμό, και περιλαμβάνει εξισώσεις για τρεις διαφορετικούς ελεύθερους φορείς φορτίου, οι οποίοι είναι τα θετικά ιόντα, τα αρνητικά ιόντα, και τα ηλεκτρόνια. Χρησιμοποιείται η διάταξη ακίδα-πλάκα, η οποία εισάγεται στο COMSOL Multiphysics, το οποίο είναι ένα πακέτο λογισμικού που χρησιμοποιεί την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Δοκιμάζονται διαφορετικές κυματομορφές τάσης, και εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα για τα χαρακτηριστικά των streamer, όπως διαστάσεις, μορφή και ταχύτητα διάδοσης. / The widespread use of dielectric liquids for high voltage insulation and power apparatus cooling is due to their greater electrical breakdown strength and thermal conductivity, compared to gaseous insulators. Their ability to conform to complex geometries means that they are often of more practical use than solid insulators, while at the same time they can provide protection to them if used in combination. This work focuses on the formation of ionization channels, known as electrical streamers. These are low-density conductive structures that form in regions of oil that are over-stressed by electric fields on the order of 1x103 kV/cm or greater. Once a streamer forms it tends to elongate, growing from the point of initiation towards a grounding point. The extent of a streamer's development depends upon the nature of the electrical excitation which caused it. Sustained over-excitation can result in a streamer bridging the oil gap between its point of origin and ground. When this happens an arc will form and electrical breakdown will occur. Therefore, in this thesis, a model is developed, which is based on that mechanism, and includes equations for three different charge carriers, which are positive ions, negative ions and electrons. The geometry needle-plane is used, which is imported into COMSOL Multiphysics, which a finite element simulation suite. Various voltage excitations are being studied and useful conclusions are drawn concerning the characteristic of streamers, such as dimensions, size and propagation velocity.

Τις τελευταίες δεκαετίες, η ανάπτυξη των non-volatile μνημών (NVMs) κατέστησε ικανή την αντικατάσταση volatile μνημών, όπως των DRAMs και των μαγνητικών σκληρών δίσκων (HDDs), σε caching και storage εφαρμογές, αντίστοιχα. Οι δίσκοι στερεάς κατάστασης (SSDs) που βασίζονται σε NAND Flash μνήμες έχουν ήδη αναδειχθεί ως ένα χαμηλού κόστους, υψηλής απόδοσης και αξιόπιστο μέσο στα σύγχρονα συστήματα αποθήκευσης. Επιπλέον, οι ιδιότητες των υλικών αλλαγής φάσης και η πρόσφατη κλιμάκωση της Phase-Change μνήμης (PCM), την καθιστά ένα τέλειο υποψήφιο για την ανάπτυξη μνημών τυχαίας προσπέλασης αλλαγής φάσης (PCRAMs). Η ραγδαία κλιμάκωση των NVMs, με διαδικασίες ολοκλήρωσης κάτω από 19nm, και η χρήση της multi-level cell (MLC) τεχνολογίας συνέβαλλαν στην αύξηση της πυκνότητας αποθήκευσης πληροφορίας και συνεπώς μείωσαν το κόστος αποθήκευσης δραματικά. Ωστόσο, η διάρκεια ζωής των NV μνημών δεν παρέμεινε ανεπηρέαστη. Διαφορετικές παρεμβολές και πηγές θορύβου σε συνδυασμό με την επίδραση της γήρανσης έχουν ένα μεγάλο αντίκτυπο στην αξιοπιστία και την αντοχή αυτών των τεχνολογιών μνήμης, και ως εκ τούτου, των συστημάτων αποθήκευσης στα οποία χρησιμοποιούνται (SSDs, PCRAMs). Πολλές μέθοδοι και τεχνικές, όπως η μέθοδος wear-leveling, εξειδικευμένοι κώδικες ανίχνευσης και διόρθωσης λαθών (ECC) και τεχνικές pre-coding έχουν χρησιμοποιηθεί για να αντισταθμίσουν αυτές τις επιπτώσεις, ενώ άλλες, πιο περίπλοκες μεν, αλλά και πιο αποτελεσματικές, όπως η δυναμική προσαρμογή των κατωφλίων ανάγνωσης, βρίσκονται σε πειραματικό στάδιο. Η ανάπτυξη αυτών των τεχνικών βασίζεται στον πειραματικό χαρακτηρισμό των NV μνημών, τόσο σε επίπεδο κελιού όσο και σε επίπεδο ολοκληρωμένου κυκλώματος. Ο χαρακτηρισμός αυτός σχετίζεται με την μέτρηση του λόγου του αριθμού των bit σφαλμάτων προς τον αριθμό των συνολικών bits (BER) και το χρόνο απόκρισης (ανάγνωσης και εγγραφής) καθ' όλη τη διάρκεια ζωής της μνήμης, για διάφορες μορφές δεδομένων και σενάρια χρονισμών. Η διαδικασία αυτή, μέχρι τώρα, γίνεται με τη χρήση της πραγματικής NV μνήμης, συνήθως με ολοκληρωμένα κυκλώματα που βρίσκονται στο στάδιο της προ-παραγωγής, ενώ πιο ενδελεχής έλεγχος γίνεται στο τελικό στάδιο της παραγωγής. Αυτή η προσέγγιση έχει δύο σημαντικά μειονεκτήματα. Από τη μία πλευρά, είναι μια πολύ χρονοβόρα διαδικασία, δεδομένου ότι η γήρανση μίας NVM μπορεί να απαιτεί ένα μεγάλο αριθμό από program / erase (P/E) κύκλους που πρέπει να εκτελεστούν για κάθε πείραμα. Ο αριθμός αυτός κυμαίνεται από κάποιες δεκάδες χιλιάδες (NAND Flash) έως και κάποια εκατομμύρια κύκλους (PCM). Από την άλλη πλευρά, τα χαρακτηριστικά γήρανσης μίας NVM είναι αναλόγως εξαρτώμενα από τον αριθμό των Ρ/Ε κύκλων που εκτελούνται, καθιστώντας έτσι αδύνατη την διεξαγωγή διαφορετικών ή διαδοχικών πειραμάτων στην ίδια κατάσταση γήρανσης της μνήμης. Σε αυτή την εργασία παρουσιάζουμε ένα μοντέλο που αντιπροσωπεύει με ακρίβεια τη διαδικασία γήρανσης NV μνημών, αντιμετωπίζοντας τες ως ένα χρονικά μεταβαλλόμενο κανάλι επικοινωνίας βασισμένο σε ένα μη συμμετρικό n-PAM μοντέλο. Με βάση τη μοντελοποίηση των χαρακτηριστικών γήρανσης, υλοποιούμε ένα σύστημα εξομοίωσης σε πραγματικό χρόνο και με μεγάλη ακρίβεια της συμπεριφοράς NV-μνημών, κάτω από ορισμένες από το χρήστη συνθήκες γήρανσης, σε τεχνολογία FPGA. Η πλατφόρμα που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία βασίζεται σε μια αναπροσαρμόσιμη αρχιτεκτονική υλικού και λογισμικού που επιτρέπει την ακριβή εξομοίωση των νέων και αναδυόμενων τεχνολογιών και μοντέλων των NVMs. Η πλατφόρμα που αναπτύχθηκε μπορεί να αποτελέσει ένα πολύτιμο εργαλείο για την ανάπτυξη και αξιολόγηση αλγορίθμων και τεχνικών κωδικοποίησης. / Over the last few years, non-volatle memory (NVM) has shown a great potential in replacing volatile memory, like DRAM in caching applications, and magnetic HDDs in storage applications. NAND Flash-based solid state drives (SSDs) have already emerged as a low-cost, high-performance and reliable storage medium for both commercial and enterprise storage systems. Additionally, the properties of phase-change materials and the recent scaling of Phase-Change Memory (PCM) has made it a perfect candidate for developing phase-change random access memories (PCRAMs). The rapid scaling of NVMs, with process nodes below 19nm, and the use of multi-level cell (MLC) technologies has increased their storage density and reduced the storage cost per bit. However, their lifetime capacity has not remained unaffected. Different interferences and noise sources along with aging effects have now a great impact on the reliability and endurance of these memory technologies, and hence, on the storage systems where these memories are used (SSDs, PCRAMs). Numerous techniques, such as wear-leveling, specialized error correcting codes (ECC) and precoding techniques have been employed to compensate these effects, while others, more complex but also more efficient, like dynamic adaptation of read reference thresholds, are at an experimental level. The development of these techniques is based on experimental characterization of NVM cells and chips. Characterization is related with measuring bit error ratio (BER) and response time (read and write time) during the whole lifetime of a device, for various loading data patterns and timing scenarios. This process is performed using real NVM integrated chips, usually the engineering, pre-production parts, while more thorough testing at the system level is performed when production parts are available. This approach has two major drawbacks. On one hand it is a very time-consuming process, since the aging of an NVM may require a large number of program/erase (P/E) cycles to be performed for each experiment, ranging from tens of thousands (NAND Flash) to millions (PCM) program cycles. On the other hand, the aging characteristics of an NVM are proportionally dependent on the number of the performed P/E cycles, thus making it impossible to conduct different or successive experiments at the same aging state of a memory chip. In this work, we present a model that accurately represents the aging process of an NVM cell, by treating it as a time-variant communications channel, based on an asymmetric n-PAM model. We present the architecture of a flexible FPGA-based platform, designed for accurate emulations of NVM technologies, focusing mainly on MLC NAND Flash technologies. Accuracy is measured in reference to experimentally specified bit error probabilities for various aging conditions (ie. the number of P/E cycles applied to a NAND Flash chip), usually for random data patterns. The hardware platform presented in this work is based on a reconfigurable hardware-software architecture, which enables the accurate emulation of new and emerging models and technologies of NVMs. The developed platform can be a valuable tool for the evaluation of memory-related algorithms, signal processing and coding techniques.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται εξομοίωση της λειτουργίας της κινητής γέφυρας του πορθμού του Ευρίπου και της αντίστοιχης ναυσιπλοΐας. Για να επιτευχθεί η τρισδιάστατη εξομοίωση της γέφυρας χρησιμοποιείται το πρόγραμμα SIMIO. Στην όλη λειτουργία της γέφυρας έχει συμπεριληφθεί η κίνηση πεζών, η κίνηση αυτοκινήτων, η σηματοδότηση για αυτοκίνητα και πλοία, καθώς επίσης και ο διάπλους του πορθμού από πλοία κινούμενα και προς τις δύο κατευθύνσεις, δηλαδή προς το βόρειο Ευβοϊκό και το νότιο Ευβοϊκό κόλπο. Για την εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας ήταν αναγκαία η επί τόπου επίσκεψη και παρακολούθηση της λειτουργίας της γέφυρας προκειμένου να αποκτηθεί όλη η απαραίτητη γνώση για τον τρόπο, τους κανόνες και τον έλεγχο λειτουργίας της γέφυρας και γενικά του συστήματος γέφυρα-ναυσιπλοΐα του πορθμού του Ευρίπου. Στη διαδικασία απόκτησης της απαιτούμενης γνώσης περιλαμβάνονται και οι πραγματοποιηθείσες επαφές-συνομιλίες με τους τεχνικούς λειτουργίας της γέφυρας, τους λιμενικούς που είναι υπεύθυνοι κυρίως για τα θέματα ναυσιπλοΐας καθώς και με τις τοπικές αρχές για την προμήθεια των απαιτούμενων τεχνικών σχεδίων από τα οποία ελήφθησαν οι διαστάσεις του όλου περιβάλλοντος χώρου του Πορθμού. Η εργασία περιλαμβάνει μία αναδρομή στα υπάρχοντα λογισμικά εργαλεία εξομοίωσης συστημάτων, την παρουσίαση των βασικών στοιχείων του λογισμικού SIMIO, την περιγραφή του τρόπου λειτουργίας της γέφυρας, την αναπτυχθείσα τρισδιάστατη εξομοίωση της κινητής γέφυρας και της ναυσιπλοΐας και τέλος την εξομοίωση πραγματικών εναλλακτικών σεναρίων λειτουργίας της γέφυρας που δεν είναι εύκολο να εφαρμοστούν στο πραγματικό σύστημα λόγω διαφόρων περιορισμών, γεγονός που αναδεικνύει την χρησιμότητα της εξομοίωσης ως διαδικασία μελέτης ενός συστήματος. / In this thesis, simulation of the operation of the drawbridge Evripos Channel and associated waterways. To achieve the three-dimensional simulation of the program used bridge SIMIO. In the overall operation of the bridge is included pedestrian traffic, traffic car signaling for cars and boats, as well as the crossing of the Strait by ships moving in both directions, to the northern and southern Evian Evian Gulf. For the preparation of this thesis was necessary on-site visit and monitor the operation of the bridge in order to get all the necessary knowledge on how the rules and operational testing of the bridge and general system bridge-navigation of the Strait of Euripus. In the process of acquiring the required knowledge including contacts made-talks with the technical operation of the bridge, the port is mainly responsible for navigational issues as well as with local authorities for the provision of the required technical drawings of which were the dimensions of whole surrounding area of ​​the Straits. The paper includes an overview of existing software systems simulation tools, presentation of key software components SIMIO, the description of the workings of the bridge, the developed three-dimensional simulation of the drawbridge and navigation and finally the simulation of real alternative operating scenarios of the bridge is not easy to implement in the real system due to various limitations, which demonstrates the usefulness of the simulation study process as a system.

Η βελτιστοποίηση των συστημάτων επικοινωνίας πολλαπλών εισόδων-εξόδων (MIMO) απαιτεί τη δοκιμή τους υπό ρεαλιστικές συνθήκες και σε πολλά διαφορετικά περιβάλλοντα. Η δοκιμή απ’ ευθείας σε πραγματικά ασύρματα περιβάλλοντα δεν είναι αποδοτική μέθοδος, ειδικά κατά τα στάδια της σχεδίασης και του ελέγχου σωστής λειτουργίας, καθώς το κανάλι είναι πολύ ευαίσθητο, μη ελέγξιμο και μη αιτιατό. Επιπροσθέτως, η δοκιμή σε πραγματικά κανάλια δεν είναι πρακτική μέθοδος όταν χρειάζεται να δοκιμάσουμε πολλά διαφορετικά περιβάλλοντα ή να συμπεριληφθεί η κίνηση μέσα στις δοκιμές. Η δημιουργία ρεαλιστικών μοντέλων για κανάλια, χρησιμοποιώντας εργαλεία λογισμικού (Software) είναι μια δεύτερη επιλογή η οποία όμως δεν παράγει αποτελέσματα σε πραγματικό χρόνο και είναι επιπρόσθετα αρκετά χρονοβόρα. Ο λόγος είναι ότι αφού παραχθούν οι συντελεστές του καναλιού στο λογισμικό, η συνέλιξη των συντελεστών αυτών που συνιστούν την κρουστική απόκριση του καναλιού με τα μεταδιδόμενα σήματα είναι μια σχετικά αργή διαδικασία που θέτει φραγμούς στην εξομοίωση πραγματικού χρόνου. Σε κάποια συστήματα δοκιμών βασισμένα σε λογισμικό, τα διαμορφωμένα δεδομένα και τα διαλείπτοντα σήματα συντίθεται ώστε να δημιουργήσουν μιγαδικές (I/Q) κυματομορφές οι οποίες μεταφορτώνονται στη μνήμη μιας γεννήτριας αυθαίρετων κυματομορφών για να παραχθούν από τη γεννήτρια ραδιοκυμάτων. Υπάρχουν αρκετά εργαλεία λογισμικού που μπορούν να επιταχύνουν τη διαδικασία δημιουργίας κυματομορφών με διαλείψεις, όπως για παράδειγμα το εργαλείο MatlabΤΜ της εταιρείας MathWorks, αλλά αυτά περιορίζονται στα παραδοσιακά μοντέλα διαλείψεων. Ακόμα οι γεννήτριες αυθαίρετων κυματομορφών διαθέτουν περιορισμένη μνήμη, με αποτέλεσμα οι παραγόμενες κυματομορφές να είναι αρκετά μικρές και να επαναλαμβάνονται απλώς στο χρόνο. Για όλους αυτούς τους λόγους χρειάζεται να επιστρατεύσουμε ειδικού σκοπού υλικό το οποίο εξομοιώνει ρεαλιστικά κανάλια πολλαπλών εισόδων-εξόδων ώστε να δώσουμε μια λύση στις απαιτητικές αυτές συνθήκες εξομοίωσης. Στην παρούσα διπλωματική σχεδιάσαμε έναν προσομοιωτή καναλιών για κανάλια βασικής ζώνης πολλαπλών εισόδων πολλαπλών εξόδων (baseband MIMO), σε αρχιτεκτονική υλικού και συγκεκριμένα σε συστοιχίες προγραμματιζόμενων πυλών (FPGA). Ο προσομοιωτής αυτός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πιστοποίηση της λειτουργίας μιας σειράς επεξεργαστών για σύγχρονα και επόμενης γενιάς τηλεπικοινωνιακά συστήματα. / Optimization of multiple input multiple output (MIMO) communication systems, requires testing under realistic conditions and various channel environments. Direct tests on real-world channel environments, is not an efficient method since the channel is very sensitive, not controllable and non–causal. Moreover, testing in a real channel is not a practical method when various different channels need to be tested or mobility to be included in the tests. A second option is to create realistic channel models, using software tools but this does not produce real time results and can also be prohibitively time-consuming. The reason for this, is that after creating the channel coefficients in software that form the channel’s impulse response, the convolution of these coefficients with the transmitted signals is a relatively slow process that hinders real-time simulation. In some software-based test systems the modulated data and fading signals are used to create complex (I/Q) waveforms that are downloaded into the memory of an arbitrary waveform generator in order to be generated by the RF signal generator. Many software tools exist, that can accelerate the process of fading waveform creation, such as MathWorks’ MatlabΤΜ but these tools are limited to traditional fading models. Moreover the arbitrary waveform generators consist of limited memory resulting in short waveforms that simply repeat over time. For these reasons, a requirement for specialized instrumentation arises, one that can emulate realistic multiple input-multiple output channels, in order to provide an efficient solution to these demanding simulation conditions. In the context of the current thesis, we design a baseband multiple input-multiple output (MIMO) emulator into hardware, specifically into Field Programmable Gate Array (FPGA). This particular hardware component is suitable for the functional verification of a variety of baseband processors for current and next generation telecom equipment.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας, είναι να παραθέσει τους τρόπους με τους οποίους προστατεύουμε ψηλά κτίρια - κατασκευές από κεραυνικά πλήγματα. Η προστασία των ψηλών κατασκευών είναι εντελώς διαφορετική από την προστασία χαμηλότερων κατασκευών αφού παύουν να ισχύουν οι κανόνες και τα επίπεδα προστασίας για κτίρια μέχρι 60m που ισχύουν στους διεθνείς οργανισμούς και τον Ε.Λ.Ο.Τ. Από τα 60m και πάνω οι συνθήκες είναι πολύ διαφορετικές, γι αυτό το λόγο γίνεται επεξήγηση για όλους τους παράγοντες που επηρεάζουν μια ψηλή κατασκευή όσον αφορά την προστασία της με τη γειωμένη μεταλλική ράβδο του αλεξικέραυνου του Franklin. Επίσης, μέσω της εφαρμοσμένης υπολογιστικής εξομοίωσης γίνεται προσπάθεια να βρεθεί η απόσταση διάσπασης ( stricking distance ) δηλαδή η ακτίνα προστασίας που καλύπτει μια κατασκευή με μέθοδο προστασίας την ακίδα Franklin. Τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα συγκρίνονται με πειραματικές μετρήσεις που έγιναν σε εργαστήριο. Παρακάτω παρατίθενται τα περιεχόμενα του κάθε κεφαλαίου της εν λόγω εργασίας. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται πλήρης ανάλυση για τη φυσική των κεραυνών. Γίνεται κατηγοριοποίηση των φάσεων που εξελίσσονται σε κεραυνό από τη γη μέχρι τα σύννεφα και παρουσιάζεται ο μηχανισμός των ατμοσφαιρικών εκκενώσεων. Ακόμα, γίνεται εξήγηση για τους ανοδικούς συνδετικούς οχετούς και την απόσταση διάσπασης από τα’ αλεξικέραυνα και τους οχετούς καθόδου. Στο 3ο κεφάλαιο αναπτύσσονται οι βασικοί παράμετροι και εξισώσεις που ισχύουν για ψηλά κτίρια όπως η ελάχιστη ακτίνα προστασίας-απόσταση διάσπασης, η ισοδύναμη επιφάνεια, η πιθανότητα της ελάχιστης ακτίνας διάσπασης και ανοδικών leader από τέτοια ψηλά κτίρια, ο επηρεασμός της ακίδας προστασίας και απόστασης διάσπασης από θετικούς κεραυνούς, τη σχέση που έχουν τα ψηλά κτίρια με την απόσταση διάσπασης και την επίδραση των γειτονικών κατασκευών. Ακολούθως, γίνεται περιγραφή της μεθόδου CVM για το χειρισμό ψηλών κατασκευών με επίπεδα και γωνίες προστασίας και πίνακες ρίσκου βασισμένα σε στατιστικές από κεραυνούς. Μετέπειτα, βλέπουμε πως επηρεάζεται η απόσταση διάσπασης από τη γεωμετρία της κατασκευής, από την γεωμετρία της ακίδας προστασίας Franklin, αλλά και από τη βέλτιστη ακτίνα κορυφής της ακίδας προστασίας Franklin. Στο 4ο κεφάλαιο γίνεται προσπάθεια να προσδιορίσουμε τη ζώνη προστασίας με τη χρήση υπολογιστικού μοντέλου. Αρχικά, αναφέρουμε κάποια στοχαστικά μοντέλα διάσπασης διηλεκτρικών. Μετά προχωρούμε στην περιγραφή με λεπτομέρεια των υπολογιστικών εξομοιώσεων που πραγματοποιήσαμε και την τακτική επεξεργασίας τους. Ακολούθως, προσδιορίσαμε τη ζώνη προστασίας των εξομοιώσεων για ύψος ακίδας 80cm και 100cm με γραμμικές εξισώσεις από προσαρμογή των μετρήσεων στις γραφικές παραστάσεις που δείχνουμε και αντίστοιχα στοιχεία για τις δυο ακίδες με αύξηση της τάσης 10%. Στο τέλος γίνεται επεξεργασία των δεδομένων και συγκρίνουμε τις μετρήσεις που βρήκαμε μεταξύ τους αλλά και με άλλους μελετητές. Αναφέρουμε τα αποτελέσματα της διεξαγωγής των υπολογιστικών εξομοιώσεων και τα συμπεράσματα. Στο 5ο κεφάλαιο κάνουμε ανακεφαλαίωση των θεωρητικών στοιχείων που ισχύουν για τις ψηλές κατασκευές και γενική συζήτηση. Επίσης εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα από τις υπολογιστικές εξομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν τόσο για την απόσταση διάσπασης όσο και για τις εξομοιώσεις που πραγματοποιήσαμε / The purpose of this project is to set out the possible ways that protect tall structures from lightning strikes. The protection of the tall structures is a completely different task from the protection of the shorter structures. That is because the rules and the protection levels applied by National Organizations (International Committee) and Ε.Λ.Ο.Τ. that concern structures to 60 meters, cease to exist in the case of taller structures. Concerning the structures that are taller than 60 meters the protection circumstances are very different from those of shorter structures. That is why this thesis explain all the factors that affect a tall structure, as far as its protection with the “Franklin Rod” is concerned. Furthermore, through computer simulation the author attempted to determine the striking distance, which is the protection radius that covers a structure, by utilizing as a method of protection the Franklin Rod. The results and conclusions that arose were compared with experimental measurements that took place in the lab. Below, the content of each chapter of this thesis is described. In the second chapter it is attempted a thorough analysis of the nature of lightning. Then there is a categorization of the phases that evolve to a lightning, from the ground to the clouds. The mechanism of atmospheric evacuation is also presented. Moreover, the upward connection leaders, the striking distance from the lightning rods and the downward leaders are described and explained. In the third chapter, the basic parameters and equations that apply to tall buildings are described. Some of these parameters are the attractive radius, the striking distance, the equivalent exposure area, the weighted average attractive area, the upward leaders from such tall buildings, the influence of the Franklin rod, the striking distance from positive flashes, the relation that the tall structures have with the striking distance and finally the influence of the surrounding structures. In addition, the CVM (Collection Volume Method) is described which deals with tall structures by utilizing protection levels and derating angles and risk analysis tables based on lightning’s statistics. Moreover, we see how the striking distance is affected by the structure geometry, by the geometry of the Franklin rod but also by the optimum tip radius of Franklin rod. In the fourth chapter the author attempted to determine the protection zone by using a computer model. Firstly, some stochastic models of dielectric breakdown are described. Furthermore, a detailed description of the computer simulations that we accomplished and the method of processing them are described. Moreover, the author determined the protection zone of the simulations for rod height: 80cm and 100cm with linear equations, by using measurement fitting to graphs where we show the respective elements for the two rods by raising 10 % of the Volts of the measurement. In the end, the data were processed and a comparison of this thesis’ findings and that of other authors were compared. The author also describes the results of the computer simulations and the conclusions that arose. In the fifth chapter the author revised the theoretical elements that apply to the tall structures and makes reflections on the findings. Moreover, useful conclusions arise from computer simulations that took place as far as the striking distance as well as the simulation is concerned.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη με την βοήθεια της τεχνικής Monte Carlo των φασμάτων εκτός πεδίου του γραμμικού επιταχυντή SL- 18 της ELEKTA. Η μελέτη έδειξε συσχέτιση μεταξύ δόσης και απόστασης από των άξονα της δέσμης. / The aim of this study was to investigate the energy spectrum outside the field limits of therapeutic high energy photon beams. Monte Carlo simulations were used in order to determine the dose and to confirm or to try to re-estimate the Energy correction factors used in off-field in-vivo dosimetry. The ELEKTA-SL18 medical accelerator was simulated for 6MV and 15MV, using the EGSnrc code. The simulation includes the regular jaws and the MLC. The output of each simulation was a square scoring plane at SSD 100cm. The energy spectrum, the mean energy, the energy fluence and other parameters were studied for annular areas centred on the Z axis, and for 1cm2 rectangular areas centred on both X and Y axis. These regions were selected every 1cm inside and outside the reference (10x10) cm2 field of the primary beam. The spectra and all the aforementioned parameters were found to be in relation to the position, and their comparison revealed differences, that exceeded the statistical error, between areas that had the same distance from the center but were located on different axes. These differences were more important for the lower energy (6MV), as the contribution from leakage radiation is relatively higher. Their comparison served to study the influence of the spectral differences on the measurements of this energy-dependent dosimetric system outside the treatment field. The ELEKTA SL-18 LINAC was simulated for photon beams of 6MV and 15MV with and without MLCs. The photon energies and the dose to the out-field areas close to treatment field are considerable and this should be taken into account when radiosensitive organs are close to the field limits. This could be more important to complicated IMRT treatments where the treatment time is altered.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση των βασικών διατάξεων από τις οποίες αποτελείται ένα μονοφασικό φωτοβολταϊκό σύστημα που συνδέεται στο δίκτυο, ο σχεδιασμός του καθώς επίσης και η εξομοίωσή του με χρήση του πακέτου MATLAB/SIMULINK. Το σύστημα περιλαμβάνει την φωτοβολταϊκή γεννήτρια, τον μονοφασικό αντιστροφέα, τον dc πυκνωτή στην είσοδο του αντιστροφέα, ένα L-C φίλτρο στην έξοδο του αντιστροφέα καθώς επίσης και φορτίο, το οποίο μεσολαβεί μεταξύ φίλτρου και δικτύου. Ο σχεδιασμός ενός συνδεδεμένου στο δίκτυο φωτοβολταϊκού συστήματος περιλαμβάνει: τον προσδιορισμό του αριθμού των κυττάρων ή πλαισίων που θα συνδεθούν σε σειρά και παράλληλα, της χωρητικότητας του dc πυκνωτή στην είσοδο του αντιστροφέα και του μεγέθους του L-C φίλτρου. Η εξομοίωση στο γραφικό περιβάλλον SIMULINK είχε σαν στόχο την απεικόνιση των κυματομορφών ρεύματος και τάσης σε διάφορα σημεία του κυκλώματος καθώς επίσης και την καταγραφή των αρμονικών μέχρι και 49ης τάξης της τάσης στο φορτίο και του ρεύματος στον κλάδο πριν το φορτίο. Οι συνθήκες που έπρεπε να πληρούνται κατά την εξομοίωση ήταν: 1) η dc τάση στην είσοδο του αντιστροφέα να κυμαίνεται κοντά στην τιμή της τάσης που αντιστοιχούσε στο σημείο μέγιστης ισχύος 2) η διαφορά φάσης μεταξύ τάσης στο φορτίο και ρεύματος στον κλάδο πριν το φορτίο να είναι σχεδόν μηδενική. / -

Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να εκτιμηθούν οι πιθανές οξείες μεταβολές των πνευμονικών λειτουργιών σε γυναίκες που υποβλήθηκαν σε μετεγχειρητική ακτινοθεραπεία για καρκίνο του μαστού μετά από συντηρητική επέμβαση διατήρησης του μαστού ή μετά από μαστεκτομή. Η μελέτη συμπεριλάμβανε 35 γυναίκες εκ των οποίων οι 21 από αυτές είχαν υποβληθεί και σε χημειοθεραπεία. Από το συνολικό δείγμα των 35 γυναικών, οι 14 υποβλήθηκαν και σε ακτινοθεραπεία της μασχαλιαίας και της υπερκλείδιας χώρας λόγω διηθημένων μασχαλιαίων λεμφαδένων. Όλες οι γυναίκες που έλαβαν μέρος στη μελέτη υποβλήθηκαν σε έλεγχο της πνευμονικής λειτουργίας με τη μέτρηση της βίαιης ζωτικής χωρητικότητας (FVC), του βίαιου εκπνεόμενου όγκου αέρα σε 1 sec (FEV1), της μέγιστης μεσοεκπνευστικής ροής (MMEF25-75), της μέγιστης κατανάλωσης οξυγόνου (VO2max), και της διαχυτικής ικανότητας μονοξειδίου του άνθρακα (DLCO). Όλες οι παραπάνω παράμετροι μετρήθηκαν πριν από την έναρξη της ακτινοθεραπείας και τρείς μήνες μετά από την ολοκλήρωσή της. Από την στατιστική ανάλυση προέκυψε στατιστικά σημαντική πτώση των τιμών των FVC, FEV1 και του DLCO, τρείς μήνες μετά την ολοκλήρωση της ακτινοθεραπείας, στις γυναίκες που έλαβαν τοπικοπεριοχική ακτινοθεραπεία και χημειοθεραπεία. Ωστόσο, στις γυναίκες που έλαβαν αποκλειστικά τοπική ακτινοθεραπεία δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική πτώση των παραπάνω τιμών. Συμπερασματικά, η τοπική ακτινοθεραπεία για τον καρκίνο του μαστού δεν συσχετίστηκε με στατιστικά σημαντική πτώση των τιμών των πνευμονικών λειτουργιών, ενώ η τοπικοπεριοχική ακτινοβόληση και η χορήγηση χημειοθεραπείας ανέδειξε στατιστικά σημαντική πτώση των FVC, FEV1 και του DLCO τρείς μήνες μετά την ολοκλήρωση της ακτινοθεραπείας. / The frequency and grade of pulmonary complications after radiotherapy for breast cancer are still debated. This study evaluated changes in pulmonary function tests (PFTs) after radiotherapy in women with breast cancer. Thirty five consecutive eligible women with breast cancer underwent pulmonary function testing before and 3 months after adjuvant radiotherapy. Twenty one of them also received chemotherapy. A significant decrease of forced vital capacity, forced expiratory volume in one second and carbon monoxide diffusing capacity was observed in the women treated with locoregional adjuvant radiotherapy and chemotherapy, whereas no decrease of the above parameters was evidenced in women treated exclusively with local adjuvant radiotherapy. Local adjuvant radiotherapy is not associated with any reduction in lung function parameters, however, locoregional adjuvant radiotherapy combined with chemotherapy shows a significant reduction in PFTs 3 months after radiotherapy completion.