- / -

Η geminin δρα ως ρυθμιστής του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης συμμετέχοντας στην οργάνωση της χρωματίνης και των μεταγραφικών προγραμμάτων των πρόγονων κυττάρων μέσω της αλληλεπίδρασης της με διάφορους παράγοντες. Ο αυστηρός έλεγχος του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και της διαφοροποίησης είναι βασικός για την παραγωγή του κατάλληλου αριθμού και τύπου κυττάρων που συμμετέχουν στην οργανογένεση. Επιπλέον η ικανότητα αυτό-ανανέωσης των πρόδρομων κυττάρων βασίζεται στον πολλαπλασιασμό τους, χωρίς διαφοροποίηση και είναι απαραίτητη για την ανανέωση των ιστών. Ωστόσο η απορρύθμιση των μηχανισμών που ελέγχουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό είναι επιζήμια για τον οργανισμό αφού είναι το πρώτο βήμα κατά την καρκινογένεση. Η κυτταρική γήρανση έχει προταθεί ότι είναι ένας ογκοκατασταλτικός μηχανισμός. Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε το ρόλο της geminin στην ρύθμιση των φυσιολογικών κυτταρικών διαδικασιών της διαφοροποίησης και της γήρανσης. Για αυτό το σκοπό, χρησιμοποιήσαμε ποντικούς στους οποίους η geminin απενεργοποιείται ειδικά στην λεμφοειδή κυτταρική σειρά. Δείξαμε ότι η απουσία της geminin οδηγεί σε μείωση του συνολικού αριθμού κυττάρων του θύμου και του σπλήνα. Επιπρόσθετα οι CD4 και CD8 Τ κυτταρικοί πληθυσμοί επηρεάστηκαν από την απενεργοποίηση της geminin. Για την εύρεση ενός πιθανού ρυθμιστικού ρόλου της geminin στην επαγωγή κυτταρικής γήρανσης χρησιμοποιήσαμε ινοβλάστες ποντικού που εκφράζουν μειωμένα επίπεδα της πρωτεΐνης. Δείξαμε ότι οι ινοβλάστες με μειωμένα επίπεδα της geminin παρουσιάζουν φαινότυπο γήρανσης νωρίτερα από τους ινοβλάστες αγρίου τύπου όπως καθορίστηκε από τη χρώση για σχετιζόμενη με γήρανση β-γαλακτοσιδάση. / Geminin acts as a coordinator of proliferation and differentiation by regulating the chromatin organization and transcription programs of progenitor cells through its interaction with several partners. The tight control of proliferation and differentiation, is essential in the generation of mature cells of the proper number and type necessary for organ formation. Moreover the self-renewing capacity of progenitor cells depends on proliferation without differentiation of the cells and is indispensable in tissue regeneration. However the deregulation of the mechanisms that control the proliferation capacity of a cell has deleterious effects for the organisms since it is the first step of carcinogenesis. Cellular senescence was proposed to be a tumour-suppressive mechanism. In the present study we addressed the role of geminin in the physiological processes of cellular differentiation and senescence. We have used a mouse line in which geminin is specifically inactivated in the lymphoid lineage. We showed that geminin’s absence leads to reductions in the thymic and splenic cellularities. In addition to that, CD4 and CD8 T cell populations of the thymus and the spleen of conditional KO animals, were affected by geminin’s ablation. To study a potential regulatory role of geminin in the induction of cellular senescence we used mouse fibroblasts that express reduced levels of the protein. We found that the fibroblasts with reduced levels of geminin’s expression present senescent phenotype earlier than the WT fibroblasts as determined by SA-β-gal staining. 9

Ο σχηματισμός του νευρικού συστήματος επιτυγχάνεται από αναπτυξιακούς μηχανισμούς που ελέγχουν τις διαδικασίες του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και της κυτταρικής διαφοροποίησης. Το χαρακτηριστικό αυτό υποδεικνύει ότι μόρια που συμμετέχουν και στις δύο παραπάνω διαδικασίες ενδεχομένως διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην πορεία της νευρογένεσης. Η Geminin είναι μία πρωτεΐνη που εμπλέκεται στους δύο προαναφερόμενους μηχανισμούς. Η Geminin ελέγχει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό ρυθμίζοντας τον παράγοντα αδειοδότησης της αντιγραφής του DNA Cdt1. Επίσης, η Geminin εμφανίζει και νευροεπαγωγική δράση, καθώς προάγει το σχηματισμό νευρικού ιστού στα έμβρυα του Xenopus laevis. Επιπρόσθετα, η Geminin αλληλεπιδρά με μεταγραφικούς παράγοντες και παράγοντες αναδιαμόρφωσης της δομής της χρωματίνης, όπως είναι τα μόρια Six3, Hox, Brg1, Brahma και Polycomb, επηρεάζοντας με αυτόν τον τρόπο την ισορροπία μεταξύ πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης. Μελετήσαμε το πρότυπο έκφρασης των πρωτεϊνών Geminin και Cdt1 στο αναπτυσσόμενο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ) εμβρύων ποντικού με τις τεχνικές του in situ υβριδισμού και της ανοσοϊστοχημείας. Η παρουσία της Geminin ανιχνεύτηκε στην κοιλιακή ζώνη του αναπτυσσόμενου ΚΝΣ, όπου εδρεύουν τα πρόδρομα νευρικά κύτταρα. Το πρότυπο έκφρασης της Cdt1 ήταν παρόμοιο με αυτό της Geminin. Τα κύτταρα που εκφράζουν τις Geminin και Cdt1 κατανέμονται μεταξύ των κυττάρων που εκφράζουν τον παράγοντα Sox2, έναν μοριακό δείκτη πρόδρομων νευρικών κυττάρων. Ανιχνεύσαμε ένα μερικώς αλληλεπικαλυπτόμενο πρότυπο έκφρασης των δύο πρωτεϊνών με το αντίστοιχο του μορίου Mash1, το οποίο καταδεικνύει πρόδρομα κύτταρα που έχουν αρχίσει να διαφοροποιούνται προς νευρώνες. Τέλος, η κατανομή των Geminin και Cdt1 είναι τελείως διακριτή από την κατανομή της πρωτεΐνης Τουμπουλίνη βΙΙΙ που εκφράζεται μόνο από τους ώριμους νευρώνες. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι οι πρωτεΐνες Geminin και Cdt1 εκφράζονται από τα πρόδρομα αδιαφοροποίητα κύτταρα του αναπτυσσόμενου νευρικού συστήματος. / Nervous system formation is accomplished through developmental mechanisms which integrate tight control of proliferation and differentiation. This feature indicates that molecules participating in both of these processes may have prominent roles during neurogenesis. Geminin is a protein involved in both of these mechanisms. It controls proliferation by negatively regulating the DNA replication licensing factor Cdt1 and, in addition, it acts as a neuralizing factor during early gastrulation of Xenopus embryos, defining in dorsal ectoderm a future nervous territory. Moreover, Geminin’s interaction with transcription and chromatin remodeling factors such as Six3, Hox, Brg1, Brahma and Polycomb proteins affects the balance between proliferation and differentiation. We performed a detailed analysis of the expression patterns of Geminin and Cdt1 in the central nervous system of mouse embryos by in situ hybridization and immunohistochemistry. We detected Geminin at the ventricular zone (VZ) of the developing CNS, where the proliferating progenitors reside, and its expression pattern overlapped that of Cdt1. Geminin and Cdt1 expressing cells defined a subpopulation of the Sox2 positive cells, which is a marker of neural progenitor cells. A partial co-localization was seen with Mash1, a marker of precursor cells committed towards a neuronal phenotype, whereas no overlap was detected with the neuronal marker TubulinβIII. Our results indicate that Geminin and Cdt1 are localized in progenitors/stem cells of the developing CNS.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε υλοποίηση και πειραματική αξιολόγηση μιας μεθοδολογίας η οποία έχει αναπτυχθεί στο Εργαστήριο Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και αφορά τη βελτιστοποίηση του Πολλαπλασιασμού Πίνακα επί Διάνυσμα (ΠΠΔ) σε μονοπύρηνους και πολυπύρηνους επεξεργαστές. Η μεθοδολογία εκμεταλλεύεται το σύνολο των χαρακτηριστικών της αρχιτεκτονικής που χρησιμοποιείται και συγκεκριμένα (α) την ιεραρχία της μνήμης, (β) το μέγεθος της κρυφής μνήμης, (γ) το βαθμό συσχέτισης κάθε επιπέδου της κρυφής μνήμης, (δ) την καθυστέρηση της μνήμης και (ε) το πλήθος των πυρήνων. Είναι η πρώτη φορά που λαμβάνεται υπόψη ο βαθμός συσχέτισης της μνήμης. Σκοπός της μεθοδολογίας είναι η βελτιστοποίηση με βάση όλες τις παραμέτρους μαζί και όχι καθεμία ξεχωριστά. Για να βελτιωθεί η απόδοση προτείνεται διαφορετικός χρονοπρογραμματισμός ανάλογα με το μέγεθος του πίνακα. Για την πειραματική αξιολόγηση χρησιμοποιήθηκαν οι επεξεργαστές γενικού σκοπού Intel Core 2 Duo E6065 και Τ6600, ο Intel i7-3930K και ο ενσωματωμένος επεξεργαστής ειδικού σκοπού Microblaze από το Virtex-5 FPGA (Xilinx). Τα αποτελέσματα συγκρίνονται με την state-of-the-art βιβλιοθήκη ATLAS (Automatically Tuned Linear Algebra Software) και παρουσιάζουν βελτίωση 30%. Από τα πειραματικά αποτελέσματα είναι φανερό ότι η κύρια μνήμη είναι το bottleneck του προβλήματος. Επίσης, η απόδοση βελτιώνεται όταν αλλάζει το layout του πίνακα τόσο σε μονοπύρηνες όσο σε πολυπύρηνες αρχιτεκτονικές. Όσον αφορά τη μέθοδο του tiling τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η μείωση των αστοχιών δεν βελτιώνει πάντα την απόδοση γιατί υπάρχει trade-off ανάμεσα στο μέγεθος του tile και στις εντολές διευθυνσιοδότησης. Επίσης, είναι φανερό ότι στις πολυπύρηνες αρχιτεκτονικές δεν υπάρχει γραμμική σχέση της απόδοσης και του πλήθους των πυρήνων που χρησιμοποιούνται. Αυτό οφείλεται στο περιορισμένο εύρος ζώνης της μνήμης. / The subject of this MSc Thesis is the implementation and the experimental evaluation of a methodology that has been developed at the Laboratory of Integrated Circuits and optimizes the Matrix Vector Multiplication (MVM) in single-core and multi-core processors. The methodology fully exploits the characteristics of the architecture. Specifically, it exploits (a) the hierarchy of the memory, (b) the cache size, (c) the cache associativity, (d) the memory latency and (e) the number of the cores. It is the first time that the cache associativity is taken into account. The methodology optimizes all the parameters together as one problem and not separately. A different scheduling is proposed according to the size of the matrix. The general purpose processors Intel Core 2 Duo E6065, Intel Core 2 Duo T6600 and Intel i7-3930K and the embedded processor Virtex-5 Microblaze have been used. The results have been compared with the state-of-the-art library ATLAS (Automatically Tuned Linear Algebra Software) and the performance is improved by 30%. According to the experimental results, it is obvious that the bottleneck is the memory latency. Moreover, the performance is increased when a new way of saving the matrix in the main memory (data array layout) is used in both single-core and multi-core architectures. As far as the tiling is concerned, the experimental results indicate that the decrease of the misses does not always improve the performance because there is a trade-off between the tile size and the addressing instructions. According to the experimental results, as far as multicore architectures are concerned, there is no linear relation between the performance and the number of the cores, because of the limited memory bandwidth.

Πολλές εφαρμογές ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων (DSP) και πολυμέσων μπορούν να ωφεληθούν από τη χρήση ενός αριθμητικού συστήματος υπολοίπων (RNS). Ανάμεσα στους πιο συχνά χρησιμοποιούμενους διαιρέτες σε τέτοια συστήματα είναι αυτοί της μορφής 2^n - 1 και 2^n + 1, ενώ ανάμεσα στις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες λειτουργίες βρίσκονται ο πολλαπλασιασμός και το άθροισμα τετραγώνων. Οι λειτουργίες αυτές προς το παρόν υλοποιούνται με τη χρήση ξεχωριστών μονάδων και συνεχόμενων κύκλων μηχανής. Στην παρούσα εργασία προτείνονται δύο αρχιτεκτονικές για μονάδες οι οποίες μπορούν να εκτελέσουν είτε το X * Y είτε το X^2 + Y^2, ανάλογα με την τιμή ενός σήματος ελέγχου. Εξετάζεται τόσο η modulo 2^n - 1, όσο και η ελαττωμένη κατά ένα modulo 2^n + 1 αριθμητική. / Digital signal processing (DSP) and multimedia applications often profit from the use of a Residue Number System (RNS). Among the most commonly used moduli in such systems are those of 2^n - 1 and 2^n + 1 form and among the most commonly used operations are multiplication and sum-of-squares. These operations are currently performed using distinct design units and consecutive machine cycles. In this paper, we propose two architectures for units that perform either the X * Y or the X^2 + Y^2 operation depending on the value of a control signal. Both modulo 2^n - 1 and diminished-1 2^n + 1 arithmetic is considered.

Στόχος της εργασίας είναι η μελέτη πιθανοτικών αλγορίθμων για προσεγγιστική επίλυση προβλημάτων του επιστημονικού υπολογισμού. Τα προβλήματα τα οποία θα μας απασχολήσουν είναι ο πολλαπλασιασμός μητρών, ο υπολογισμός της διάσπασης ιδιαζουσών τιμών (SVD) ενός μητρώου και ο υπολογισμός μιας "συμπιεσμένης" διάσπασης ενός μητρώου. / -

Το γλοιοβλάστωμα αποτελεί έναν από τους πιο θανατηφόρους τύπους καρκίνου για τον άνθρωπο δεδομένου ότι ο μέσος όρος επιβίωσης είναι 12-15 μήνες. Η συμβατική θεραπεία με τα κλασσικά χημειοθεραπευτικά σχήματα δεν έχει αποδώσει ιδιαιτέρως θετικά αποτελέσματα. Η εξέλιξη της μοριακής βιολογίας έχει «ρίξει φως» στην διερεύνηση και κατανόηση αρκετών μηχανισμών της κυτταρικής λειτουργίας που αφορούν τη μετανάστευση, τον πολλαπλασιασμό και την απόπτωση των κυττάρων. Στο γλοιοβλάστωμα έχει παρατηρηθεί αυξημένη δραστηριότητα πολλών υποδοχέων αυξητικών παραγόντων στην επιφάνεια των κυττάρων όπως ο EGFR, ο PDGFR και ο VEGFR. Ταυτόχρονα, υπάρχουν και άλλα μόρια επιφανείας με ιδιαίτερο ενδιαφέρον όπως οι ιντεγκρίνες λόγω της ιδιότητας τους να καθορίζουν τη μετανάστευση. Στη νέα εποχή των αναστολέων κινάσης τυροσίνης οι οποίοι δρουν έναντι των υποδοχέων των αυξητικών παραγόντων και θεωρούνται πολλά υποσχόμενα μικρά μόρια, πρέπει να διερευνηθεί αν μπορούν να έχουν θέση στην αντιμετώπιση του γλοιοβλαστώματος. Αρχικά έγινε εκτίμηση της επίδρασης των αναστολέων sunitinib και lapatinib ξεχωριστά αλλά και σε συνδυασμό, στο πολλαπλασιασμό και στο κυτταρικό θάνατο των κυττάρων γλοιβλαστώματος U87 και M059K σε συγκεντρώσεις 0,01, 0,1, 1 και 10μΜ. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος του 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 διμεθυλθειαζόλο βρωμιδίου και το ολοκληρωμένο σύστημα ανίχνευσης αννεξίνης V/προπιδίου (annexin V/propidium iodide), αντίστοιχα. Για τη διαδικασία της μετανάστευσης εφαρμόστηκε η μέθοδος μελέτης του χημειοτακτισμού. Η έκφραση μεταλλοπρωτεϊνασών MM-2 και MMP-9 εκτιμήθηκε με τη μέθοδο του ζυμογραφήματος. Περαιτέρω έγινε διερεύνηση της πιθανής εμπλοκής των φαρμάκων στο σχηματισμό συμπλόκων EGFR-υπομονάδα β1 ιντεγκρινών, PDGFR- υπομονάδα β3 ιντεγκρινών και VEGFR- υπομονάδα β3 ιντεγκρινών. Η μελέτη της δημιουργίας των συμπλόκων των β υπομονάδων των ιντεγκρινών με τους υποδοχείς αυξητικών παραγόντων έγινε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ανοσοκατακρήμνισης και της ανάλυσης κατά Western. Τα αποτελέσματα επαληθεύτηκαν και με τη μέθοδο του ανοσοφθορισμού. Με την ίδια μέθοδο μελετήθηκε και η επίδραση των φαρμάκων στη φωσφορυλιωμένη μορφή της FAK. Τα πειραματικά δεδομένα έδειξαν ότι και οι δύο αναστολείς sunitinib και lapatinib, μείωσαν τον πολλαπλασιασμό με δοσοεξαρτώμενο τρόπο 48 ώρες μετά την προσθήκη τους στα κύτταρα είτε μεμονωμένα είτε σε συνδυασμό. Τα αποτελέσματα της αναστολής του πολλαπλασιασμού συμβάδιζαν με τα αποτελέσματα της απόπτωσης όπου το ποσοστό των αποπτωτικών κυττάρων αυξήθηκε. Περαιτέρω η μετανάστευση των κυττάρων εμφανίστηκε μειωμένη μετά την προσθήκη των φαρμάκων είτε μεμονωμένα είτε σε συνδυασμό. Η έκφραση των μεταλλοπρωτεϊνασών MMP-2 και MMP-9 δεν επηρεάστηκε στα κύτταρα U87 μετά την προσθήκη και των 2 φαρμάκων. Αντίθετα, στα κύτταρα M059K το sunitinib αλλά και ο συνδυασμός του με το lapatinib ελαττώσαν την έκφραση των MMPs 48 ώρες μετά τη προσθήκη τους στο θρεπτικό μέσο. Στη συνέχεια βρέθηκε ότι το lapatinib μπορεί να αναστείλει την δημιουργία συμπλόκου του EGFR με την υπομονάδα β1 των ιντεγκρινών, έως και 30 λεπτά μετά την προσθήκη του φαρμάκου στα κύτταρα. Αντίστοιχα το sunitinib μπορεί να αναστέλλει το σχηματισμό συμπλόκου της υπομονάδας β3 των ιντεγκρινών με τον VEGFR εντός δύο ωρών από την προσθήκη των φαρμάκων, χωρίς επίδραση όμως στον σχηματισμό των συμπλόκων PDGFR – υπομονάδα β3 ιντεγκρίνης. Αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν και με την χρήση ανοσοφθορισμού. Συνοψίζοντας, οι δύο αναστολείς κινάσης τυροσίνης, sunitinib και lapatinib κατάφεραν να επιδείξουν αξιόλογα αποτελέσματα στις παραμέτρους του πολλαπλασιασμού και της μετανάστευσης των κυττάρων γλοιοβλαστώματος. Τα αποτελέσματα της έρευνας είναι πρωτοποριακά διότι, αναφορικά με την μετανάστευση στο γλοίωμα, αυτή φαίνεται να αναστέλλεται αποτελεσματικότερα με τον συνδυασμό των δύο φαρμάκων πιθανά μέσω του μηχανισμού διαταραχής της δημιουργίας του συμπλόκου ιντεγκρίνης- υποδοχέας αυξητικού παράγοντα. / Glioblastoma is considered to be one of the most fatal among the malignancies in human with median survival between 12-15 months. The conventional chemotherapy cannot change the fate of these patients. Recent advances in molecular biology have shed light in the various mechanisms recruited by malignant cells in order to proliferate, metastasize and escape apoptosis. Studies in glioblastoma have already shown up-regulation in the function of tyrosine kinase receptors such as EGFR, PDGFR and VEGFR. Besides this, in the more recent years, research supports the significant role of integrins in the migration process of glioblastoma cells. In the new era of tyrosine kinase inhibitors (TKIs), where their main mechanism of action is by blocking various growth factor receptors, it has to be determined a possible contribution in the fight against glioblastoma. Initially, it was estimated a possible effect of sunitinib and lapatinib applied either alone or in combination, on U87 and M059K glioma cells’ proliferation and apoptosis using doses of 0,01 μM, 0,1 μM, 1μM and 10 μM. The proliferation was estimated using the 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 dimethyltetrazolium bromide assay and apoptosis using annexin V/propidium iodide detection assay. Migration assay was performed using Boyden chamber assay. The release of MMP-2 and MMP-9 into the culture medium of U87 and M059K cells was measured by zymography. Furthermore, a possible implication of the tested agents in the formation of EGFR-integrin β1 complex, VEGFR-integrin β3 and PDGFR-integrin β3 complexes formation was studied. Immunoprecipitation and western blot analysis were used for studying the complex formation of EGFR, PDGFR and VEGFR with integrins. Validation of the results was made using immunofluorescence assay. Also, similar experiments were performed for the effect of sunitinib and lapatinib in FAK phosphorylation. The results showed that both tested agents decreased cell proliferation in a dose-dependent manner 48 h after their application in both cell lines either alone or in combination. The results in cell proliferation were in line with the increase in apoptotic cells after their treatment with the tested agents. Furthermore, the ability of U87 and M059K cells to migrate was inhibited either by each agent alone or in combination. Both agents did not affect MMP-2 and MMP-9 levels in U87 cells, however, MMPs levels were decreased in M059K cells, 48h after their treatment with sunitinib either alone or in combination with lapatinib. Additionally, a time course study for the effect of lapatinib on EGFR-integrin β1 complex revealed an inhibition in complex formation up to 30 min after agent application. Likewise, sunitinib inhibited complex formation of VEGFR-integrin β3 complex within 2h after its application without affecting PDGFR-integrin β3 complex. The previously-described interruption of complexes formation was confirmed with an immunofluorescence assay. Summarizing the results, sunitinib and lapatinib exerted significant effects on glioblastoma cell proliferation, apoptosis and migration. The preliminary results of the current study are the first to support the implication of a dual anti-EGFR/HER-2 agent, lapatinib and a multi-targeted agent, sunitinib in glioma cells migration, through a mechanism implying interruption of growth factor receptor - integrin complexes formation.

Αντικείμενο της διατριβής είναι η επίδειξη μεθόδων, που βρίσκουν εφαρμογή, τόσο ειδικότερα στην σχεδίαση πολύπλοκων ψηφιακών μικροηλεκτρονικών κυκλωμάτων μεγάλης ταχύτητας, για τηλεπικοινωνιακά δίκτυα οπτικών ινών, όσο και γενικότερα για την επίλυση θεμάτων χρονισμού, που προκύπτουν κατά την υλοποίηση πολύπλοκων ολοκληρωμένων συστημάτων πάνω σε chip. Όσον αφορά, τον χώρο των τηλεπικοινωνιακών κυκλωμάτων, παρουσιάζονται μέθοδοι, τόσο για την συνολική οργάνωση του ολοκληρωμένου κυκλώματος, όσο και για την κυκλωματική υλοποίηση λειτουργικών μονάδων κοινών σε τηλεπικοινωνιακά κυκλώματα, με απαιτήσεις υψηλής ταχύτητας, χαμηλής κατανάλωσης, και ταυτόχρονης συνύπαρξης πολλαπλών ρολογιών. Η επίδειξη των προτεινόμενων μεθόδων καθώς και η επαλήθευση της ορθότητά τους, πραγματοποιείται, μέσα από την υλοποίηση σε πυρίτιο, ενός πολύπλοκου τηλεπικοινωνιακού ολοκληρωμένου κυκλώματος, με υψηλές απαιτήσεις ταχύτητας λειτουργίας. Όσον αφορά, τον γενικότερο χώρο της σχεδίασης πολύπλοκων ολοκληρωμένων System-on-Chip (SoC), παρουσιάζονται μέθοδοι για την επίλυση προβλημάτων χρονισμού, στα σύγχρονα ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα, που σχετίζονται με την διάδοση και τον πολλαπλασιασμό της συχνότητας του ρολογιού, στο εσωτερικό των κυκλωμάτων αυτών. Πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζονται μέθοδοι που μπορούν να εφαρμοστούν, τόσο για την εξάλειψη της παρέκκλισης, μεταξύ των κόμβων των εσωτερικών ρολογιών, όσο και για την εξάλειψη της παρέκκλισης μεταξύ εξωτερικού και εσωτερικού ρολογιού, στα ολοκληρωμένα κυκλώματα. Όσον αφορά το δεύτερο, η συχνότητα του εσωτερικού ρολογιού δεν ταυτίζεται απαραίτητα με αυτήν του εξωτερικού, αλλά επιτρέπεται να έχει πολλαπλάσια τιμή από αυτήν. Για την ευθυγράμμιση του εσωτερικού με το εξωτερικό ρολόι, προτείνεται η συστηματική μέθοδος LCD-SMD, η οποία είναι κατάλληλη για χρήση σε ολοκληρωμένα όπου επικρατούν συνθήκες μακρύ οδηγού ρολογιού, παράγει εσωτερικό ρολόι πολλαπλάσιο του εξωτερικού με σταθερό 50% duty-cycle, έχει μικρό χρόνο κλειδώματος, και χρησιμοποιεί εξ’ ολοκλήρου ψηφιακές λογικές πύλες. Η επικύρωση της ορθότητας των προτεινόμενων μεθόδων για θέματα χρονισμού, γίνεται κατά ένα μέρος με υλοποίηση σε πυρίτιο, και κατά ένα άλλο μέρος με εξομοιώσεις. / This Thesis aims to demonstrate design methods that can be applied as much in the design of high complexity, high speed, digital integrated circuits for optical fiber networks, as more generally to resolve timing issues, arising during the implementation of integrated circuits (IC’s). Specifically, in this Thesis we present methods for the holistic organization of a digital integrated circuit (driven by the needs imposed by nowadays telecommunications area), as well as methods regarding circuit implementation of various common functional units in telecommunications circuits that require high speed, low power and multiple clocks. The proposed methods are demonstrated and validated through the silicon implementation of a complex telecom integrated circuit (SDH framer). The design of the here-above mentioned chips lie into the more general area of the complex integrated Systems-on-Chips (SoCs). The methods developed in the Thesis, concern the distribution and frequency multiplication of the clock signal, inside the chip. In particular, we address between others, methods to remove the skew between the internal clock nodes, as well as methods to remove the skew between the internal and external clock. The internal clock frequency is allowed to be a multiple of the external clock frequency. For the alignment of the internal with the external clock, the systematic open-loop method LCD-SMD has been proposed, which is applicable to IC’s with long clock driver conditions. Through this method, we accomplish the generation of an internal clock with multiple frequencies than the external, while preserving a constant 50% duty-cycle. The method results into a fast lock time, and employs only standard digital logic gates. The proposed methods are validated both by silicon implementation and by simulations.