The 21st century is considered as the era of mass communication and electronic information exchange. There is a dramatic increase in electronic communications and e-transactions worldwide. However, this advancement results in the appearance of many security issues, especially when the exchanged information is sensitive and/or confidential. A significant aspect of security is authentication, which in most of the cases is provided through a cryptographic hash function. As happens for the majority of security primitives, software design and implementation of hash functions is becoming more prevalent today. However, hardware is the embodiment of choice for military and safety-critical commercial applications due to the physical protection and increased performance that they offer. Hence, similarly to general hardware designs, regarding cryptographic hash function ones, three crucial issues, among others, arise: performance, reliability, and flexibility. In this PhD dissertation, hardware solutions regarding cryptographic hash functions, addressing the aforementionted three crucial issues are proposed. Specifically, a design methodology for developing high-throughput and area-efficient sole hardware architectures of the most widely-used cryptographic hash families, i.e. the SHA-1 and SHA-2, is proposed. This methodology incorporates several algorithmic-, system-, and circuit-level techniques in an efficient, recursive way, exploiting the changes in the design’s graph dependencies that are resulted by a technique’s application. Additionally, high-throughput and area-efficient hardware designs for the above families as well as new ones (e.g. JH and Skein), are also proposed. These architectures outperform significantly all the similar ones existing in the literature. Furthermore, a design methodology for developing Totally Self-Checking (TSC) architectures of the most widely-used cryptographic hash families, namely the SHA-1 and SHA-2 ones is proposed for the first time. As any RTL architecture for the above hash families is composed by similar functional blocks, the proposed methodology is general and can be applied to any RTL architecture of the SHA-1 and SHA-2 families. Based on the above methodology, TSC architectures of the two representatice hash functions, i.e. SHA-1 and SHA-256, are provided, which are significantlty more efficient in terms of Throughput/Area, Area, and Power than the corresponding ones that are derived using only hardware redundancy. Moreover, a design methodology for developing hardware architectures that realize more than one cryptographic hash function (mutli-mode architectures) with reasonable throughput and area penalty is proposed. Due to the fact that any architecture for the above hash families is composed by similar functional blocks, the proposed methodology can be applied to any RTL architecture of the SHA-1 and SHA-2 families. The flow exploits specific features appeared in SHA-1 and SHA-2 families and for that reason it is tailored to produce optimized multi-mode architectures for them. Based on the above methodology, two multi-mode architectures, namely a SHA256/512 and a SHA1/256/512, are introduced. They achieve high throughput rates, outperforming all the existing similar ones in terms of throughput/area cost factor. At the same time, they are area-efficient. Specifically, they occupy less area compared to the corresponding architectures that are derived by simply designing the sole hash cores together and feeding them to a commercial FPGA synthesis/P&R/mapping tool. Finally, the extracted knowledge from the above research activities was exploited in three additional works that deal with: (a) a data locality methodology for matrix–matrix multiplication, (b) a methodology for Speeding-Up Fast Fourier Transform focusing on memory architecture utilization, and (c) a near-optimal microprocessor & accelerators co-design with latency & throughput constraints. / Ο 21ος αιώνας θεωρείται η εποχή της μαζικής επικοινωνίας και της ηλεκτρονικής πληροφορίας. Υπάρχει μία δραματική αύξηση των τηλεπικοινωνιών και των ηλεκτρονικών συναλλαγών σε όλο τον κόσμο. Αυτές οι ηλεκτρονικές επικοινωνίες και συναλλαγές ποικίλουν από αποστολή και λήψη πακέτων δεδομένων μέσω του Διαδικτύου ή αποθήκευση πολυμεσικών δεδομένων, έως και κρίσιμες οικονομικές ή/και στρατιωτικές υπηρεσίες. Όμως, αυτή η εξέλιξη αναδεικνύει την ανάγκη για περισσότερη ασφάλεια, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις όπου οι πληροφορίες που ανταλλάσονται αφορούν ευαίσθητα ή/και εμπιστευτικά δεδομένα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η ασφάλεια θεωρείται αναπόσπαστο χαρακτηριστικό των εμπλεκομένων εφαρμογών και συστημάτων. Οι συναρτήσεις κατακερματισμού παίζουν έναν πολύ σημαντικό ρόλο στον τομέα της ασφάλειας και, όπως συμβαίνει στην πλειοψηφία των βασικών αλγορίθμων ασφαλείας, οι υλοποιήσεις σε λογισμικό (software) επικρατούν στις μέρες μας. Παρόλα αυτά, οι υλοποιήσεις σε υλικό (hardware) είναι η κύρια επιλογή οσον αφορά στρατιωτικές εφαρμογές και εμπορικές εφαρμογές κρίσιμης ασφάλειας. Η NSA, για παράδειγμα, εξουσιοδοτεί μόνο υλοποιήσεις σε υλικό. Αυτό γιατί οι υλοποιήσεις σε υλικό είναι πολύ γρηγορότερες από τις αντίστοιχες σε λογισμικό, ενώ προσφέρουν και υψηλά επίπεδα «φυσικής» ασφάλειας λόγω κατασκευής. Έτσι, όσον αφορά τις κρυπτογραφικές συναρτήσεις κατακερματισμού, όπως ίσχυει γενικά στις υλοποιήσεις υλικού, ανακύπτουν τρία (ανάμεσα σε άλλα) κύρια θέματα: Επιδόσεις, Αξιοπιστία, Ευελιξία. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι να παράσχει λύσεις υλοποίησης σε υλικό για κρυπτογραφικές συναρτήσεις κατακερματισμού, στοχεύοντας στα τρία κύρια ζητήματα που αφορούν υλοποιήσεις σε υλικό, τα οποία και προαναφέρθηκαν (Επιδόσεις, Αξιοπιστία, Ευελιξία). Συγκεκριμένα, προτείνονται μεθοδολογίες σχεδιασμού αρχιτεκτονικών υλικού (καθώς και οι αρχιτεκτονικές αυτές καθαυτές) για τις οικογένειες SHA-1 και SHA-2 οι οποίες επιτυγχάνουν υψηλή ρυθμαπόδοση με λογική αύξηση της επιφάνειας ολοκλήρωσης. Επίσης, προτείνονται αρχιτεκτονικές οι οποίες επιτυγχάνουν υψηλή ρυθμαπόδοση με λογική αύξηση της επιφάνειας ολοκλήρωσης για νέες κρυπτογραφικές συναρτήσεις, δηλαδή για τις JH και Skein. Ακόμα, προτείνονται μεθοδολογίες σχεδιασμού αρχιτεκτονικών υλικού (καθώς και οι αρχιτεκτονικές αυτές καθαυτές) για τις οικογένειες SHA-1 και SHA-2 οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να ανιχνέυουν πιθανά λάθη κατά τη λειτουργία τους ενώ επιτυγχάνουν υψηλή ρυθμαπόδοση με λογική αύξηση της επιφάνειας ολοκλήρωσης. Τέλος, προτείνονται μεθοδολογίες σχεδιασμού πολύ-τροπων αρχιτεκτονικών υλικού (καθώς και οι αρχιτεκτονικές αυτές καθ’αυτές) για τις οικογένειες SHA-1 και SHA-2 οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να υποστηρίξουν παραπάνω από μία συνάρτηση ενώ επιτυγχάνουν υψηλή ρυθμαπόδοση με λογική αύξηση της επιφάνειας ολοκλήρωσης.

Ενώπιον των συνεχών επίσημων εκκλήσεων του Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών προς τα κράτη μέλη του να υιοθετήσουν, σε όλες τις βαθμίδες εκπαίδευσής τους, την Εκπαίδευση για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα, η παρούσα διατριβή μελετά την ύπαρξη και τον τρόπο εφαρμογής της συγκεκριμένης εκπαίδευσης, ως ανεξάρτητου διδακτικού αντικειμένου, στα προγράμματα σπουδών των Πανεπιστημιακών Ελληνικών Παιδαγωγικών Τμημάτων Δασκάλων και Νηπιαγωγών. Τα ψηφίσματα του Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών για την εφαρμογή και περαίωση της Δεκαετίας για την Εκπαίδευση για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα, (1995-2004) και της πρώτης φάσης του Παγκόσμιου Προγράμματος της Εκπαίδευσης για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα (2005-2009), σε συνδυασμό με τις διαρκείς παραβιάσεις των Ανθρωπίνων Δικαιωμάτων ανά τον κόσμο, κρίνουν επιτακτική την υιοθέτηση της προαναφερόμενης εκπαίδευσης σε όλες τις εκπαιδευτικές βαθμίδες. Πολύ, δε, περισσότερο στα Παιδαγωγικά Τμήματα Δασκάλων και Νηπιαγωγών, που εκπαιδεύουν μελλοντικούς εκπαιδευτικούς, οι οποίοι με τη σειρά τους θα κληθούν να συμβάλουν στη διαπαιδαγώγηση αυριανών πολιτών. Σε αυτό το πλαίσιο, η συγκεκριμένη έρευνα εξετάζει, με ποιοτικές και ποσοτικές μεθόδους συλλογής δεδομένων (ανάλυση περιεχόμενου, συνεντεύξεις και ερωτηματολόγια), αφενός, την ύπαρξη της Εκπαίδευσης για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα στα ελληνικά Παιδαγωγικά Τμήματα Δασκάλων και Νηπιαγωγών και, αφετέρου, την εφαρμογή αυτού τους είδους εκπαίδευσης στα εν λόγω τμήματα, με βάση το μοντέλο της «γνωστικής πυραμίδας» στα επίπεδα γνώσεων, συνειδητοποίησης-ευαισθητοποίησης και ενεργοποίησης-μετασχηματισμού. Σε πρώτο επίπεδο, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, η Εκπαίδευση για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα διδάσκεται ως αυτόνομο διδακτικό αντικείμενο σε τρία Παιδαγωγικά Τμήματα από τα δεκαεννέα που υπάρχουν πανελλαδικώς. Σε δεύτερο επίπεδο, η διδασκαλία του συγκεκριμένου διδακτικού αντικειμένου φαίνεται να διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη βελτίωση του γνωστικού επιπέδου των φοιτητών/τριών. Εντούτοις, δεν φαίνεται να διαφοροποιεί ιδιαίτερα τόσο το επίπεδο συνειδητοποίησης- ευαισθητοποίησης των φοιτητών/τριών όσο και αυτό της ενεργοποίησης- μετασχηματισμού απέναντι σε παραβιάσεις και διεκδικήσεις υπέρ των Ανθρωπίνων Δικαιωμάτων. Αν και τα ευρήματα της έρευνας δεν παρουσιάζουν μια εικόνα που να συμβαδίζει απόλυτα με την πρακτική εφαρμογή της Εκπαίδευσης για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα στα ελληνικά Παιδαγωγικά Τμήματα, σύμφωνα με το μοντέλο της «γνωστικής πυραμίδας», εντούτοις εντοπίζεται η ύπαρξη θετικών ευρημάτων τόσο από τα μέλη του Διδακτικού Ερευνητικού Προσωπικού όσο και από τους φοιτητές/τριες, για την αναγκαιότητα και τη σημαντικότητα της ύπαρξης της Εκπαίδευσης για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα στο εκπαιδευτικό σύστημα, αλλά και τη θετική διάθεσή τους να συμβάλουν στην εδραίωσή της. / In light of the continuing formal appeals of the United Nations to its Member States to implement Education for Human Rights at all levels of education, this thesis studies the existence and implementation of this educational subject as an independent course in the curricula of Teacher and Preschool Educator Departments of Greek Universities. The resolutions of the United Nations for the application and implementation of the Decade of Education for Human Rights, (1995-2004) and the first phase of the World Programme of Education for Human Rights (2005-2009), in conjunction with the constant breaches of Human Rights around the world, deem it imperative to implement the aforementioned educational subject at all educational levels. Much more so, in the Teacher and Preschool Educator Departments, which educate future teachers who will be invited to shape the future citizens. In this context, this research work examines, using qualitative and quantitative data collection methods (content analysis, interviews and questionnaires), both the existence of Education for Human Rights in Greek Teacher and Preschool Educator Departments, and the application of this kind of education based on the model of the "cognitive pyramid, which consists of three levels of values- awareness, accountability and transformation. According to the results, at the first level, Education for Human Rights is taught as a separate subject in three of the nineteen Pedagogical Departments that exist in Greek Universities. At a second level, the teaching of this subject appears to play a key role in increasing the knowledge level of students. However, it does not seem to significantly affect the attitudes and perceptions of students in acting against violations and in support for Human Rights. Although the research findings do not present an image fully consistent with the practical application of Education for Human Rights in the Pedagogical Departments of Greek Universities, according to the model of the "cognitive pyramid", they reveal positive findings amongst both the members of Research Faculties and students who were questioned. To be more specific, they put emphasis on the necessity and importance of the existence of Education for Human Rights in the educational system and show a positive attitude to contributing to its consolidation.

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία εστίασε το ενδιαφέρον της στην ανίχνευση του QRS συμπλέγματος στα ηλεκτροκαρδιογραφήματα με σκοπό τον εντοπισμό χρόνιων ή μη παθήσεων της ανθρώπινης καρδιάς. Το σύστημα αυτό αποτελείται από ένα ζωνοπερατό φίλτρο 2ης-τάξης, ένα διαφοριστή, έναν τετραγωνιστή και ένα βαθυπερατό φίλτρο 1ης-τάξης. Η υλοποίηση του συστήματος γίνεται με χρήση MOS transistor τα οποία λειτουργούν στην περιοχή υποκατωφλίου. Η χρήση μικρών ρευμάτων πόλωσης επιτρέπει τη σχεδίαση συστημάτων με χαμηλή κατανάλωση ισχύος και ταυτόχρονα την υλοποίηση μεγάλων τιμών αντιστάσεων, οι οποίες είναι απαραίτητες για την πραγματοποίηση μεγάλων σταθερών χρόνου, που απαιτούνται για τη διαχείριση των χαμηλής συχνότητας βιοϊατρικών σημάτων. Στόχος της Διπλωματικής Εργασίας είναι η ανάπτυξη τοπολογίας για το αναλογικό τμήμα του συστήματος. Για το σκοπό αυτό προτείνεται η συστηματική σχεδίαση φίλτρων υψηλής τάξης στο πεδίο του υπερβολικού ημιτόνου, με χρήση ήδη υπαρχόντων μη-γραμμικών διαγωγών υπερβολικού ημιτόνου, συνημίτονου. Η συμπίεση-αποσυμπίεση του προς επεξεργασία σήματος επιτυγχάνεται με την κατάλληλη τοποθέτηση συμπληρωματικών τελεστών ενώ ταυτόχρονα διατηρείται γραμμική η συνολική συμπεριφορά των διατάξεων. Η εφαρμογή της μεθόδου του κατωφλίου, ωστόσο, αλλά και η επαλήθευση της λειτουργίας του αναλογικού μέρους, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού Matlab. Η σχεδίαση των κυκλωμάτων σε όλα τα επίπεδα ιεραρχίας πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού Cadence και με το Design Kit που παρέχεται από την τεχνολογία AMS CMOS C35 0.35μm. / This M.Sc. Thesis focused on proper detection of QRS complex on electrocardiograms to identify chronic or non-chronic diseases of human heart. This system consists of a 2nd-order bandpass filter, a differentiator, a squarer and a 1st-order low-pass filter. The system implementation is using MOS transistors operating in the subthreshold region. The use of low-level bias currents allows the design of systems with low power consumption and simultaneously implementing large resistance values , which are necessary for the realization of large time constants required for the management of low frequency biomedical signals. The aim of this thesis is to develop topology for the analog subsystem. For this purpose a systematic design of high order filters in the field of Sinh-Domain , using existing trims nonlinear hyperbolic sine and cosine. The compression - expansion of the signal to be processed is achieved by proper placement of additional constants while maintaining the total linear behavior of the devices. The application of the threshold, however, but also to verify the operation of the analog part , performed using the software Matlab. The design of circuits at all levels of hierarchy was performed using the software Cadence and the Design Kit provided by technology AMS CMOS C35 0.35μm.

Ο μεγάλος αριθμός των ταμείων Κύριας και Επικουρικής Ασφάλισης, η έλλειψη στοιχειώδους οργάνωσης και αρχειοθέτησης των ιατρικών πράξεων, των κλινικών δεδομένων και των συναλλαγών των ασθενών με τα Νοσοκομεία σε σχέση με τους ασφαλιστικούς τους φορείς, η απουσία ενιαίου ιατρικού φακέλου καθώς και η έλλειψη ενιαίας κωδικοποίησης των δράσεων και συναλλαγών που αφορούν την Υγεία ως προς το ασφαλιστικό πρόβλημα, καθιστούν τα ασφαλιστικά Ταμεία στην Ελλάδα ανοχύρωτα μπροστά την έξαρση της απάτης προς αυτά. Το πρόβλημα της εξαπάτησης των Ασφαλιστικών Φορέων αποτελεί θέμα μείζονος οικονομικής σπουδαιότητας στον τομέα της Υγείας, διότι οδηγεί σε οικονομικό μαρασμό τα Ταμεία και καθιστά ελλιπείς τις παροχές τους στους ασφαλισμένους. Από τις πιο βασικές αιτίες που οδηγούν σε εξαπάτηση των ασφαλιστικών φορέων είναι οι διαδικασίες υπερτιμολόγησης ιατρικών πράξεων(upcoding), η ύπαρξη ανεπαρκών ή πλήρως απόντων εγγράφων πιστοποίησης των αναγκαίων ιατρικών πράξεων, κοστολόγηση μη παρασχεθέντων ιατρικών υπηρεσιών, πώληση φαρμάκων από τους δικαιούχους ασφαλισμένους, κατάχρηση φαρμάκων, ακατάλληλη κωδικοποίηση, κ.ά. Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι το ποσοστό των διαδικασιών υπερτιμολόγησης ιατρικών πράξεωνpcoding) στις ΗΠΑ κυμαίνεται σε 7-13%.Η τεχνολογία με σύγχρονες λύσεις φαίνεται να μπορ να χειριστεί το πρόβλημα επαρκώς, καθότι σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες και στις ΗΠΑ, έχει αρχίσει να αποδίδει καρπούς. Το διαθέσιμο λογισικό εντοπίζει το αίτημα που φέρεται να είναι υπερτιμημένο, αναλύοντας ηλεκτρονικούς φακέλους λογαριασμών νοσοκομείων. Το λογισμικό αναγνωρίζει περιπτώσεις υπερτιμογησης ιατρικών πράξεων(upcoding) συνήθως μετά τη πληρωμή. Μεγάλο μέρος του διαθέσιμου λογισμικού είναι προς πώληση “off-the-shelf”, έτοιμο προς εγκατάσταση και χρήση με τον ελάχιστο επενδυτικό χώρο και χρόνο. Η αποδοτικόττα ενός προϊόντος λογισμικού μετράται ως προς δυοδιαστάσεις εκφραζόμενες ως ποσοστά, αναφερόμενες ως ευαισθησία και συγκεκριμενοποίηση. Η ευαισθησία μετρά το βαθμό στον οποίο το λογισμικό αναγνωρίζει όλες τις περιπτώσεις υπερκοστολόγησης ή άλλων περιπτώσεων απάτης. Η συγκεκριμενοποίηση μετρά την επάρκεια του λογισμικού, δηλαδή το βαθμό στον οποίο το λογισμικό αναγνωρίζει μόνον εκείνες τις περιπτώσεις που υπερτιμολοήθηκαν ή που γενικότερα κατά άλλον τρόπο έφεραν απάτη. Για την αύξηση της ευαισθησίας το λογισμικό πρέπει να συμπεριλάβει περιπτώσεις που δεν έφεραν απάτη (false positives). Για να πετύχει αύξηση της συγκεκριμενοποίησης , το λογισμικό ρισκάρει την απώλεια κάποιων περιπτώσεων που πραγματικά έφεραν απάτη (false negatives).Τα δεδομένα για κάθε εισαγωγή και παραμονή σε νοσοκομείο περιλαμβάνουν κωδικούς διάγνωσης, διαδικασίας, δημογραφικά, στοιχεία εισαγωγής-εξαγωγής ασθενών ,κοστολόγηση ιατρικών πράξεων. Αυτά συνήθως συνιστούν και τα χρησιμοποιούμενα προς επεξεργασία δεδομένα από το εκάστοτε λογισμικό. Απαιτείται μια ενιαία διεθνής βάση δεδομένων με τις καταγραφόμενες περιπτώσεις απάτης, μια διακρατική δυνατότητα μετακίνησης πληροφοριών, εκτενής πληροφόρηση των πολιτών και διαρκής ανατροφοδότηση των αποτελεσμάτων. Εξειδικευμένο προσωπικό με την υπευθυνότητα διεξαγωγής εσωτερικών ελέγχων δεν υφίσταται πάντοτε. Ωστόσο έχει διαπιστωθεί ότι όταν υπάρχουν δυναμικές προ-δράσεις και έλεγχοι τότε τα πράγματα είναι σαφώς καλύτερα στον τομέα της πρόληψης της απάτης. Ως απαραίτητα μέτρα καταστολής και αντιμετώπισης της απάτης θεωρούνται η καθιέρωση κοινών κατευθυντήριων γραμμών και οι δυναμικοί έλεγχοι με κατάλληλο λογισμικό. Βασική προϋπόθεση ωστόσο είναι η απρόσκοπτη και διαρκής συνεργασία όλων των εμπλεκόμενων φορέων( Υπουργεία Υγείας, Απασχόλησης και Δικαιοσύνης), η σύζευξη και με άλλα μέτρα –δράσεις κατά της απάτης, τόσο σε επίπεδο νομοθεσίας όσο σε επίπεδο κουλτούρας ώστε να εισαχθεί και να αξιοποιηθεί στην ελληνική πραγματικότητα η υπάρχουσα καινοτόμος τεχνολογία. Η βασική ιδέα πίσω από το χρησιμοποιούμενο λογισμικό είναι η τεχνολογία εκμάθησης μηχανών. Ο Επαγωγικός Λογικός Προγραμματισμός (ILP), αναπτύσσει λογισμικό βασισμένο σε τεχνικές εξόρυξης γνώσης από τεράστιες βάσεις δεδομένων και σε εκμάθηση μέσω εμπειρίας. Παρόλο που το επίπεδο αυτοματοποίηση είναι ψηλό, η εμπλοκή του ανθρώπινου παράγοντα θεωρείται σημαντική. Η ILP χρησιμοποιεί αλγόριθμους ανάλυσης σχέσεων ανάμεσα στις συναλλαγές και μπορεί να αναπαριστά εικονικά οτιδήποτε θέλει κάποιος ως μαθηματική συνάρτηση. Η γνώση του τρόπου δράσης των ατόμων που διαπράττουν την απάτη δεν μπορεί να είναι πάντα πλήρως διαθέσιμη, λόγω της εναλλασσόμενης φύσης της απάτης ,ωστόσο απαιτείται μια στοιχειώδης γνώση αυτών των «ύποπτων» δράσεων προκειμένου να κωδικοποιηθούν και να χρησιμοποιηθούν γιαεύρεση και καθοδήγηση του είδους των προτύπων που αναζητώνται κάθε φορά από το λογισμικό. / -

Οι μονάδες επεξεργασίας δεδομένων αποτελούν τις βασικές δομικές μονάδες όλων των μικροεπεξεργαστών. Κάποια από τα κυκλώματα αυτής της κατηγορίας υλοποιούν τις βασικές αριθμητικές πράξεις πάνω σε δεδομένα τόσο σταθερής όσο και κινητής υποδιαστολής, ενώ κάποια άλλα αναλαμβάνουν την αναδιοργάνωση των δεδομένων αυτών για την επιτάχυνση του υπολογισμού. Σε επεξεργαστές ειδικού σκοπού, όπως οι επεξεργαστές πολυμέσων και γραφικών, οι μονάδες επεξεργασίας δεδομένων καταλαμβάνουν περισσότερο από το 30% του ολοκληρωμένου και η αποτελεσματική σχεδίαση τους έχει άμεσο αντίκτυπο στην απόδοση ολόκληρου του συστήματος. Στο μέλλον, αναμένεται πως ακόμα και οι επεξεργαστές γενικού σκοπού, θα είναι εξοπλισμένοι από εξειδικευμένους επιταχυντές, οι οποίοι θα εκτελούν απ’ ευθείας σε υλικό σύνθετους αλγορίθμους με μεγάλες υπολογιστικές απαιτήσεις. Η βάση όλων των προτεινόμενων λύσεων σ’ αυτή τη διατριβή είναι η αναλυτική εύρεση ενός εγγενώς απλούστερου αλγορίθμου, ο οποίος θα επιτρέπει την αποτελεσματική υλοποίηση των αντίστοιχων κυκλωμάτων ανεξάρτητα από την τεχνολογία που θα χρησιμοποιηθεί και από τους επιπλέον περιορισμούς που τυχόν θα επιβληθούν στο μέλλον κατά την κατασκευή των κυκλωμάτων αυτών. Η ανάλυση και τα πειραματικά αποτελέσματα που συλλέξαμε βασίζονται τόσο σε υλοποιήσεις σε επίπεδο τρανζίστορ, που είναι η κύρια μέχρι τώρα πρακτική σχεδίασης των μικροεπεξεργαστών υψηλών επιδόσεων, όσο και σε πλήρως αυτοματοποιημένες υλοποιήσεις. Φυσικά, στη δεύτερη περίπτωση η απόδοση των κυκλωμάτων επιβαρύνεται, τόσο σε καθυστέρηση όσο και σε ενέργεια, εξαιτίας των περιορισμών των αυτοματοποιημένων εργαλείων και την αναγκαστική χρήση των προσχεδιασμένων βιβλιοθηκών βασικών πυλών. Η μελέτη που πραγματοποιήσαμε στοχεύει στην πλήρη εξερεύνηση του χώρου λύσεων των κυκλωμάτων αυτών. Η ανάλυση της συμπεριφοράς τους πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τις βέλτιστες καμπύλες της ενέργειας ως προς την καθυστέρηση, οι οποίες αποτελούν τον πιο έγκυρο τρόπο περιγραφής της απόδοσης ενός κυκλώματος. Τα κυκλώματα που παρουσιάζονται ανήκουν σε τρεις βασικές κατηγορίες. Στην πρώτη ανήκουν οι αθροιστές παράλληλου προθέματος, που χρησιμοποιούν τα κρατούμενα του Ling για την υλοποίηση της δυαδικής πρόσθεσης. Τα κρατούμενα που προτάθηκαν από τον Ling αποτελούν απλοποιημένες μορφές των κλασικών σχέσεων πρόβλεψης κρατουμένου και χρησιμοποιούνται αυτή τη στιγμή στην πλειοψηφία των εμπορικών επεξεργαστών. Το νέο κύκλωμα, που προτείναμε, αποτελεί ουσιαστικά τη γενίκευση των σχέσεων αυτών, επιτρέποντας την υλοποίηση τους με απλοποιημένες δομές παράλληλου προθέματος, με αποτέλεσμα τη μείωση τόσο της καθυστέρησης όσο και της απαιτούμενης ενέργειας. Η νέα τεχνική οδηγεί σε γρηγορότερα κυκλώματα ανεξάρτητα από τη λογική οικογένεια που θα χρησιμοποιηθεί (στατική ή δυναμική CMOS λογική) και το δένδρο παράλληλου προθέματος που θα επιλεγεί. Η δεύτερη κατηγορία αναφέρεται σε κυκλώματα αναδιάταξης των δεδομένων που είναι αποθηκευμένα μέσα στους καταχωρητές του επεξεργαστή. Η αποδοτική αναδιάταξη των δεδομένων καταλήγει να είναι σε πολλούς αλγορίθμους (κρυπτογραφία, ψηφιακή επεξεργασία σήματος, πολυμέσα) τόσο αναγκαία όσο και η γρήγορη υλοποίηση των βασικών αριθμητικών πράξεων, αλλά και η ταχεία επικοινωνία με τη μνήμη. H προσπάθεια μας εστιάστηκε στην αποδοτική υλοποίηση μιας γενικής εντολής αναδιάταξης δεδομένων, στοχεύοντας σε όσο το δυνατόν ταχύτερες υλοποιήσεις. Όλες οι εκδοχές που προτείναμε στηρίζονται σε μια νέα μορφή δικτύων ταξινόμησης, η οποία μας επιτρέπει να παρέχουμε λύσεις που είναι σημαντικά πιο αποδοτικές σε σχέση με τις ήδη υπάρχουσες. Τα κυκλώματα που προτείνουμε κατασκευάζονται με τη χρήση ενός μόνο κελιού υπολογισμού (διαφορετικό για κάθε δίκτυο ταξινόμησης) και διατηρούν μια πλήρως κανονική δομή. Το στοιχείο αυτό, συμβάλλει, πέρα από τη βελτίωση της απόδοσης, στην αποτελεσματικότερη χωροθέτηση του κυκλώματος και στη μείωση των αρνητικών επιδράσεων των γραμμών διασύνδεσης. Η τελευταία κατηγορία κυκλωμάτων αναφέρεται σε κυκλώματα που χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση της πρόσθεσης αριθμών κινητής υποδιαστολής. Τα κυκλώματα που προτείνουμε χρησιμοποιούνται στα πιο κρίσιμα στάδια, από πλευράς καθυστέρησης, του υπολογισμού του αθροίσματος και αφορούν στην πρόσθεση των μεγεθών και στην κανονικοποίηση του αποτελέσματος. Αρχικά, περιγράφουμε μια εναλλακτική προσέγγιση για την υλοποίηση των αθροιστών μεγέθους των αριθμών κινητής υποδιαστολής. Οι νέες μονάδες εκμεταλλεύονται την αναπαράσταση συμπληρώματος ως προς ένα και τις γρήγορες μονάδες υπολογισμού του κρατουμένου, που βασίζονται στην τεχνική παράλληλου προθέματος. Προτείνουμε μια ενοποιημένη μεθοδολογία για το πως μπορούμε να παράγουμε δομές παράλληλου προθέματος ανεξάρτητα από το μέγεθος της λέξης εισόδου, ενώ καταφέρνουμε να ενώσουμε για πρώτη φορά τις απλοποιημένες σχέσεις κρατουμένου του Ling με την πρόσθεση αριθμών που ακολουθούν την αναπαράσταση συμπληρώματος ως προς ένα. Στη συνέχεια, περιγράφεται ένας νέος απλός τρόπος για την υλοποίηση της πρόβλεψης και της μέτρησης των προπορευόμενων μηδενικών που εμφανίζονται στα αποτελέσματα των πράξεων αριθμών κινητής υποδιαστολής. Με τη χρήση των νέων κυκλωμάτων η κανονικοποίηση του αποτελέσματος μπορεί να πραγματοποιηθεί σε λιγότερο χρόνο και με σημαντικά μικρότερη ενέργεια. / Data processing units (or simply datapath) constitute a major part of all microprocessors. They take over the execution of all arithmetic operations either of fixed point or floating-point data, while they are also responsible for the execution of the needed data rearrangements in order to speed up the computation. In application-specific processors used for media and graphics applications, datapath circuits occupy more than one third of the processor’s core area and their efficient design directly affects the energy-delay behavior of the whole circuit. In the near future, it is expected that even general-purpose processors will be equipped we specialized accelerators that will execute directly in hardware complex algorithms with large computational demands. The basis of all circuits presented in this thesis is the derivation of an inherently simpler algorithm that would allow their efficient implementation irrespective the technology used and the constraints that would be imposed in the future, concerning the reliable and more predictable circuit fabrication in very deep submicron technologies. Our analysis relies on full-custom transistor-level designs that is the most common technique employed in high-performance microprocessor design. The performance of some of the presented circuits has also been investigated using an automated design flow. It is expected that, in these cases, the performance of the presented circuits will be aggravated due to the limitations imposed by the design automation tools and the available standard cell library. In this study, we aim at fully exploring the design space of our circuits. For this reason, we derived an optimal energy-delay curve for each one of the examined circuits in order to analyze its behavior. An energy-delay curve is the most reliable metric for presenting the performance of a circuit and allows the designer to perform a fair comparison among various design alternatives and circuit topologies. The new circuits presented in this thesis belong to three categories. In the first class, we find the parallel prefix adders that adopt the carries proposed by Ling. These carries are a simplified form of the classic carry lookahead equations and they are used at the moment in the majority of commercial high-speed microprocessors. The newly proposed circuits are based on a transformation of the Ling carries that leads to more efficient parallel prefix structures, which are better suited for Ling-carry computation. This new technique offers faster implementations irrespective the logic family used (either static or dynamic CMOS) and the prefix structure selected for the implementation. The second class refers to circuits that rearrange the data stored inside one or more of the processor’s registers. Efficient data rearrangement ends up being, in many cases, such as cryptography, digital signal processing, and multimedia applications, as essential as the fast implementation of basic arithmetic operations and the high bandwidth processor-memory communication. Our effort has focused on the efficient implementation of one of the most versatile permutation instruction, aiming to the reduction of the delay of the corresponding circuit. The design of the proposed permutation units is put under a common framework and their functionality resembles that of sorting networks. All the presented variants are designed using a single processing element (different for each sorting network) and have a very regular structure. This fact significantly contributes to the delay reduction because of the regular placement of the circuits’ cells that also alleviates the interconnect delay overhead. The last class of circuits is used for the implementation of high-speed floating-point units. The proposed circuits participate in two of the most time critical parts of any floating-point adder that is the significand (or fraction) adder and the result normalization unit. At first, we describe an alternative implementation of the significant adder that employs the one’s complement representation in order to reduce the delay of the circuit. The proposed parallel-prefix structures are derived using a general design methodology that leads to efficient designs irrespective the wordlength of the input operands. Also, we managed for the first time to produce simplified parallel-prefix carry computation units for the case of one’s complement addition that rely on the definition of Ling carries. Secondly, we describe a simple and practical algorithm for counting the number of leading zeros that may appear in the result of floating-point addition. New circuits are also presented that simplify the design of the corresponding leading zero anticipation logic. Using the proposed structures, normalization can be performed with less delay and significantly reduced power dissipation compared to already known implementations.

Ο όγκος των δεδομένων που απαιτούνται για τον έλεγχο της ορθής λειτουργίας ενός συστήματος που υλοποιείται σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι πάρα πολύ μεγάλος. Αυτό συνεπάγεται ότι ο χρόνος που απαιτείται για τον έλεγχο της ορθής λειτουργίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος μπορεί να είναι απαγορευτικά μεγάλος. Για τη μείωση του απαιτούμενου χρόνου χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές συμπίεσης των δεδομένων δοκιμής. Κάποιες από αυτές τις τεχνικές βασίζονται στην αποστολή κοινών δεδομένων δοκιμής ταυτόχρονα σε περισσότερες από μία μονάδες του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Στην εργασία αυτή υλοποιούμε μια από αυτές τις τεχνικές που βασίζεται στην ύπαρξη μονοπατιών ολίσθησης (scan paths) στις μονάδες του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Για την περαιτέρω μείωση του χρόνου που απαιτείται για τον έλεγχο της ορθής λειτουργίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος γίνεται χρονοπρογραμματισμός της σειράς με την οποία θα ελεγχθεί η ορθή λειτουργία των διαφόρων μονάδων του ολοκληρωμένου κυκλώματος. / The volume of data that is required to test a SoC is too much big. This means that the time that is required for testing can be prohibitorily big. For the reduction of required time are used various techniques of data compaction.Some of these techniques are based on broadcasting the same value to all of the cores on a SoC.In this work we use one of these techniques that are based on the existence of scan chains in the core (broadcast scan).For further reduction of time that is required for testing a circuit we use a core testing schedule algorithm.

Η συμφωνία TRIPS, υπό την ομπρέλα του Παγκόσμιου Οργανισμού Εμπορίου και εξυπηρετώντας τα συμφέροντα που την εμπνεύστηκαν και την επέβαλαν, συνέδεσε για πρώτη φορά την πνευματική ιδιοκτησία με το εμπόριο και έθεσε τα ελάχιστα επίπεδα για την προστασία της, συμπεριλαμβανομένου του τομέα των πατεντών στα φαρμακευτικά προϊόντα και τις διαδικασίες παραγωγής τους. Στην παρούσα εργασία, αφού αναλυθούν τα βασικότερα άρθρα που αφορούν στην προστασία των πατεντών και των αποτελεσμάτων δοκιμών, οι «TRIPS flexibilities», οι προσπάθειες περιορισμού του πεδίου εφαρμογής τους, σκιαγραφείται η νέα τάξη πραγμάτων που διαμορφώνεται κάτω από τις πιέσεις των κυρίαρχων συμφερόντων για πιο επεκτατική και αυστηρή προστασία της πνευματικής ιδιοκτησίας. Οι επιπτώσεις της TRIPS και των διμερών και περιφερειακών TRIPS-plus συμφωνιών στην πρόσβαση στα φάρμακα, περιγράφονται υπό το πρίσμα της διαμόρφωσης των τιμών τους και της αδυναμίας να καλυφθεί το χάσμα χρηματοδότησης R&D για ασθένειες που πλήττουν το 90% του παγκόσμιου πληθυσμού (10/90 gap), παρά τις προς του αντιθέτου υποσχέσεις του ανεπτυγμένου κόσμου. Συμπεραίνουμε ότι το μοντέλο “one-size-fits-all” για την προστασία της πνευματικής ιδιοκτησίας, παραβλέπει τις διαφορετικές ανάγκες και δομές κάθε κοινωνίας και ενισχύει τις ανισότητες του πλανήτη. Οι προτάσεις μας συντείνουν στην αναγκαιότητα ανάληψης συντονισμένων δράσεων εκ μέρους των κυβερνήσεων των κρατών, των διεθνών οργανισμών, της επιστημονικής κοινότητας και των πολιτών ώστε το αναπαλλοτρίωτο ανθρώπινο δικαίωμα στη ζωή και την υγεία, να τύχει του σεβασμού που του αξίζει. / --

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και εξομοίωση μιας ανεμογεννήτριας αξονικής ροής μόνιμου μαγνήτη. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η μελέτη μιας σύγχρονης ανεμογεννήτριας μόνιμων μαγνητών (PMSG), που θα παρέχει ισχύ 1kW, και θα πληρεί το κριτήριο του χαμηλού κόστους και των όσο το δυνατών μικρότερων διαστάσεων. Η ανεμογεννήτρια θα συνδέεται απευθείας με το δίκτυο χωρίς τη χρήση κιβώτιου ταχυτήτων. Όσον αφορά τις γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη αξονικής ροής (AFPM), που μελετούνται ειδικά σε αυτή τη διπλωματική, τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί έντονο επιστημονικό και κατασκευαστικό ενδιαφέρον σχετικά με τη βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών τους μεγεθών σε συνδυασμό με την υψηλή απόδοσή τους. Το κυριότερο χαρακτηριστικό αυτών των μηχανών είναι ότι η διέγερση προκαλείται από τους μαγνήτες που είναι τοποθετημένοι στο δρομέα, οι οποίοι με τη χρήση του υλικού NdFeB για την κατασκευή τους, έχουν προσφέρει αναβαθμισμένες δυνατότητες στην παραγωγή μαγνητικού πεδίου. Άλλο κύριο χαρακτηριστικό, είναι ότι οι μηχανές αυτές είναι ιδανικές για ανεμογεννήτριες που κινούνται με χαμηλό αριθμό ταχύτητας ανέμου και στροφών. Στην παρούσα διπλωματική έγινε μια μελέτη ώστε να μπορέσει να σχεδιαστεί μια τέτοια μηχανή (AFPM) που να συγκεντρώνει όσο το δυνατόν καλύτερες αναλογίες μεταξύ κόστους, μεγέθους και απλότητας κατασκευής. Η προσομοίωση της ανεμογεννήτριας ήταν το επόμενο βήμα για την επαλήθευση των θεωρητικών τιμών και την περαιτέρω μελέτη της μηχανής για την απόδοσή της, την επαγόμενη τάση και το μαγνητικό πεδίο που παράγει σε εν κενώ λειτουργία και σε λειτουργία υπό φορτίο. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα μοντελοποίησης ηλεκτρικών μηχανών της COBHAM, το οποίο καλείται Opera και πιο συγκεκριμένα η έκδοση R3 για τρισδιάστατη μοντελοποίηση μηχανών (3D Modeler). Το κεφάλαιο 1 πραγματεύεται εισαγωγικά ζητήματα σχετικά με τις ανεμογεννήτριες και τα βασικά χαρακτηριστικά τους μεγέθη. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται μια μελέτη σχετικά με το είδος της γεννήτριας καθώς και τα βασικά της στοιχεία. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται αναλυτικά ο σχεδιασμός της ανεμογεννήτριας αξονικής ροής μόνιμου μαγνήτη και ο υπολογισμός των μεγεθών της. Στο κεφάλαιο 4 περιγράφεται η διαδικασία του σχεδιασμού μηχανής με τη χρήση του προγράμματος opera. Στο κεφάλαιο 5 γίνεται εξομοίωση της μηχανής και παράθεση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν. Η ανάλυση της μηχανής πραγματοποιήθηκε με τη χρήση δύο επιλυτών της Opera, αυτόν της μαγνητοστατικής ανάλυσης και αυτόν της ανάλυσης της στρεφόμενης μηχανής. / This thesis is focused on study, design and analysis of a Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG). This work was elaborated in the laboratory of Electromechanical Energy Conversion, at the department of Electrical and Computer Engineering in the University of Patras, Greece. The purpose of this specific thesis is to study and analyze a synchronous permanent magnet wind generator (PMSG), providing power 1kW to the grid. The main pursuit is to design a machine of low cost and, as small as possible, geometric characteristics. Moreover, a basic requirement is easy construction. For this purpose, the wind generator is legitimate to be direct-driven, without the existence of a gearbox. The permanent magnet axial flux generators, which are specifically studied in this thesis, have met a large attention over the last years for wind system- low speed applications. The main characteristic of these machines is that their stimulation is caused by the magnets that are mounted at the rotor discs. The latest use, in magnets, of neodymium material (symbolized as NdFeB) has provided upgraded possibilities in magnetic field amplification. Another main characteristic is that these machines are ideal for low speed wind applications. In this thesis, an extended study was elaborated in order to design such a generator, which concentrates as better as possible quota between cost, size and simplicity in construction. The simulation of the machine’s operation was the next step for the verification of the theoretical calculations, as well as for further study on the various parameters and optimization of the machine. The simulation was held in conditions of load and short circuit operation. In order to achieve this, a simulation program by COBHAM called Opera, was used. In chapter 1, there is a reference concerning basic issues of wind energy and wind turbines, as well as, the highlights of a wind turbine. In chapter 2, a research is being carried out, concerning the wind turbine topologies, as well as their basic features. In chapter 3, is presented, analytically, the theoretical dimensioning of the axial flux permanent magnet and the calculation of its features. In chapter 4, the procedure of the design of the generator is being presented by using the designing program Opera. In chapter 5, the simulation of the machine is performed as well as the presentation of the basic results of the analysis. For this purpose, were used two solvers of Opera, the magnetostatic analysis (TOSCA) and the rotating machine analysis (CARMEN).

Στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης ο κτιριακός τομέας απορροφά περίπου το 40% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης, γεγονός που καθιστά απαραίτητο το λειτουργικό και φιλικό προς το περιβάλλον σχεδιασμό των κτιρίων, παράλληλα με τον περιορισμό των συνολικών ενεργειακών αναγκών τους για την εξοικονόμηση ενέργειας. Όσον αφορά τα ήδη υπάρχοντα κτίρια, μπορούν να γίνουν διάφορες παρεμβάσεις ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή εξοικονόμηση ενέργειας. Από την άλλη, η Ε.Ε.,στα πλαίσια της βιώσιμης ανάπτυξης και της προστασίας του περιβάλλοντος, έχει θέσει ως στόχο για το 2020 τα καινούρια κτίρια να είναι μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Για την υλοποίηση του στόχου αυτού, είναι αναγκαίος ο σχεδιασμός των κτιρίων σύμφωνα με τις αρχές της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής, για την ελαχιστοποίηση των ενεργειακών τους αναγκών αλλά και η εφαρμογή συστημάτων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας για την παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας και την ελαχιστοποίηση έτσι των εκπομπών CO2 στην ατμόσφαιρα από τα ορυκτά καύσιμα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, αναπτύσσονται στρατηγικές που αποσκοπούν στην αρμονική ένταξη των κτιρίων στο φυσικό περιβάλλον, παρουσιάζονται τα θέματα εξοικονόμησης ενέργειας στα κτίρια, διατυπώνονται οι βασικές παράμετροι για την επίτευξη ολιστικής ενεργειακής κάλυψης των κτιρίων και την προετοιμασία του επόμενου βήματος σχετικά με την ενέργεια στα κτίρια για το έτος 2020 και δίνονται νέες τεχνολογικές λύσεις που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο ηλιακής ενέργειας, με σκοπό την βέλτιστη αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας και των άλλων ΑΠΕ στα κτίρια. Στα πλαίσια της πλήρους κάλυψης των κτιριακών ενεργειακών αναγκών από ΑΠΕ και της προώθησης των κτιρίων σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης από συμβατικές ενεργειακές πηγές, μελετάται πειραματικά η συμβολή των φωτοβολταϊκών σε δυσμενή κλίση και προσανατολισμό. Εξετάζεται η συνεισφορά διάχυτων ανακλαστήρων στην ενεργειακή τους απόδοση, η επίδραση του υλικού της θερμομόνωσης και του περιορισμού των θερμικών απωλειών. Τέλος, εξετάζεται η αξιοποίηση κάθε τμήματος του κτιρίου που μπορεί να έχει θετική συμβολή στο ενεργειακό θέμα. Έτσι προτείνονται τρόποι τοποθέτησης φωτοβολταϊκών σε οριζόντιες και επικλινείς στέγες και στις προσόψεις των κτιρίων, με προσθήκη ανακλαστήρα όπου είναι δυνατό, που μπορούν να συνεισφέρουν στην επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου στα κτίρια. / In the countries of the European Union the building sector accounts for about 40% of the total energy consumption, so it is necessary that the buildings should be designed in a functional and environmentally-friendly way, in addition to the minimization of of the total energy needs to achieve energy savings. As for the existing buildings, they should be renovated so that maximum energy savings is achieved. On the other hand, the EU’s target for 2020 is that new buildings must be of zero carbon dioxide emissions. For the implementation of this goal, buildings should be designed according to the principles of bioclimatic architecture to minimize energy needs, but also systems of Renewable Energy Sources should be applied to produce thermal energy and electricity, in order to minimize carbon dioxide emissions from fossil fuels. In the present thesis, strategies aiming to harmonic integration of buildings in the natural environment are developed, holistic energy saving aspects for buildings are presented, aspects regarding the next step to the target for 2020 are given, and some new designs of building integrated RES, investigated at the Solar Energy Laboratory, are suggested. Approaching the holistic contribution of the renewable energy sources (RES) to buildings for total cover of their energy demand, and the achievement of nearly zero energy buildings, the contribution of photovoltaics in disadvantageous inclination and azimuth angle is experimentally studied. The contribution of diffuse reflectors to pV’s energy efficiency, the impact of thermal insulation materials and the impact of limitating the thermal losses to PV’s operation, are studied as well. Furthermore, the use of every single part of the building in order to contribute to its energy supply, is considered. Designs for photovoltaic integration on horizontal and inclined roofs and facades are suggested, combined with booster reflector if possible, aiming to achieve zero energy balance of buildings.

Γίνεται μια γενική ανφορά στο πρόβλημα της ενίσχυσης φέρουσας τοιχοποιίας με σύνθετα υλικά και παρουσιάζονται οι μέχρι τώρα τεχνικές και τρόποι εφαρμογής της μεθόδου. Στη συνέχεια αναπτύσεται λογισμικό το οποίο συνδιάζει την χρήση των πεπερασμένων στοιχείων και των προσομοιωμάτων θλιπτήρων-ελκυστήρων για την σύνθεση του τασικού πεδίου μεμονομένων δομικών στοιχείων Φ.Τ. Αντικειμενικός σκοπός είναι η σύνθεση ενός δικτυώματος από την επίλυση του οποίου να προκύπτει η τοπολογία των οπλισμών και η εκτίμηση του απαιτούμενου εμβαδού σύνθετου υλικού. Παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα που έχουν προκύψει απο δοκίμια περισφιγμένα διαφόρους τύπους σύνθετου υλικού, για διαφορετικά γεωμετρικέ χαρακτηριστικά και ποσότητες οπλισμού, καθώς και υλικό εμποτισμού. Βαθμονομείται ένα αναλτυικό προσομοίωμα για την περισφιγμένη τοιχοποιία με σύνθετα υλικά. Καταστρώνονται οι εξισώσεις σχεδιασμού Φ.Τ. ενισχυμένης με σύνθετα υλικά για τις κλασσικές περιπτώσεις καταπόνησης και συντίθεται λογισμικό που χρησιμοποιεί τις εξισώσεις αυτές. / Strengthening of masonry structures with FRPs. A general overview of the method and presentation of all the related topics that are known until today. Evaluation of a software that combines the finite element method with the strut-and -tie models in the composition of the stress field of a given load bearing masonry element. The purpose of the method is to compose a truss, from the given stress field, in order to identify the topology of the reinforcment (FRP strips), as well as the amount of the strips needed to be placed in the positions of the struts. Experimental investigation of the confined masonry with FRPs. Presentation of the experimental data using specimens with various b/h ratios confined with different type of fibers, layers of reinforcement, smoothening radious of the corners and with different type of impregnation materials. Synthesis of the equations governing the most important cases of strengthening masonry structures with FRPs and composition of a software for the design of such cases.