Pouzdanost računalnih sustava

Opis predmeta

Sveprisutnost računalnih sustava i oslanjanje na njihove usluge čini ih nezamjenjivim dijelom današnjeg života. Stoga je izuzetno važno smanjiti učestalost kvarova takvih sustava i njima uzrokovanih šteta na prihvatljiv nivo. U okviru kolegija proučavaju se koncepti, metode i tehnike oblikovanja, implementacija, analiza i vrednovanje pouzdanosti, raspoloživosti i neosjetljivosti na pogreške sklopovlja i programa s ciljem razumijevanja uzroka i posebnosti zatajenja računalnih sustava. Naglasak je na proučavanju pouzdanosti i neosjetljivosti na pogreške računalnih sustava, te razvijanje sposobnosti za primjenu osnovnih principa za izgradnju stvarnih sustava.

Opće kompetencije

Studenti su upoznati s osnovnim konceptima, metodama i tehnikama oblikovanja, implementacije i vrednovanje pouzdanosti sklopovlja i programa. Stječu razumijevanje modela kvarova u računalnim sustavima, postupaka otkrivanja i maskiranja kvarova, pristupa oporavku od pogreške i problematike testiranja. U stanju su primijeniti različite pristupe za poboljšanje i vrednovanje pouzdanosti, raspoloživosti i neosjetljivosti na pogreške, te imaju sposobnost samostalnog zaključivanja i primjene odgovarajućih tehnika na praktičnim problemima. Studenti proširuju teorijsko i praktično znanje iz područja kritičkim proučavanjem novih metoda.

Ishodi učenja

  1. Objasniti osnovne principe i teorijske postavke pouzdanosti sklopovlja i programa.
  2. Procijeniti kvarove računalnih sustava.
  3. Procijeniti svojstva oslonljivosti računalnih sustava.
  4. Upotrijebiti vjerojatnosne analize oslonljivosti računalnog sustava neosjetljivog na pogreške.
  5. Upotrijebiti tehnike programske pouzdanosti
  6. Dizajnirati i ocijeniti arhitekture računalnih sustava neosjetljivih na pogreške.

Oblici nastave

Predavanja

U tjednima nastave održava se tri 45 mintna predavanja. Naglask na predavanjima je prikaz osnovnih koncepata s primjerima, rješavanje zadataka i diskusije problema.

Provjere znanja

Kontinuirana provjera znanja obuvaća dvije provjere znanja (međuipit - 20% i završni ispit - 45%) te domaće zadaće, kratke provjere znanja i sudjelovanje u nastavi.

Konzultacije

Konzultacije će se održavati u definiranim terminima i sustavom e-učenja.

Stručni posjeti

Tijekom semestra bit će organiziran stručni posjet računalnim centrima s praktičnim upoznavanjem implementacije oslonljivosti.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Domaće zadaće 60 % 25 % 60 % 25 %
Kratke provjere znanja 0 % 4 % 0 % 0 %
Sudjelovanje u nastavi 0 % 6 % 0 % 0 %
Međuispit: Pismeni 50 % 20 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 50 % 45 %
Ispit: Pismeni 50 % 55 %
Ispit: Usmeni 20 %

Tjedni plan nastave

  1. Uvod. Osnovni principi, primjeri i terminologija. Definicije oslonljivosti, pouzdanosti i raspoloživosti. Kvarovi, pogreške i zatajenja.
  2. Modeli kvarova i pogrešaka. Procesi zatajenja, obrada kvarova.
  3. Testiranje digitalnih sustava. Simulacije. Projektiranje s naglaskom na testabilnost. Ugrađeno testiranje, samotestiranje.
  4. Teorija pouzdanosti. Metode vrednovanja pouzdanosti. Funkcija intenziteta kvara, srednje vrijeme do kvara, srednje vrijeme do popravka. Kombinatorni modeli. Blok dijagram pouzdanosti. Monte Carlo simulacija.
  5. Modeliranje pouzdanosti, raspoloživosti i sigurnosti Markovljevim modelima. Načini zatajenja i analiza efekata.
  6. Tehnike poboljšanja pouzdanosti. Tehnike oblikovanja sustava neosjetljivih na pogreške. Sklopovska redundancija.
  7. Provjera znanja
  8. Popravljivi sustavi. Sustavi s pričuvom. Diskusija.
  9. Vremenska redundancija. Otkrivanje i tolerancija prijelaznih i trajnih kvarova. Informacijska redundancija. Kodovi za otkrivanje i ispravak pogrešaka.
  10. Redundancija programa. Modeli pogrešaka programa. N-verzijsko programiranje, blokovi oporavka.
  11. Modeli i procjena programske pouzdanosti. Utjecaj programskih zatajenja na ponašanje sustava.
  12. Neosjetljivost na pogreške u raspodijeljenim sustavima. Bizantinski model zatajenja.
  13. Visoko raspoloživi računalni sustavi i usluge. Modeli održavanja.
  14. Eksperimentalna analiza pouzdanosti i raspoloživosti sustava. Metodologije oblikovanja sustava. Diskusija.
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Računalno inženjerstvo (profil)
Teorijski predmeti profila (2. semestar)
Računarska znanost (profil)
Predmeti specijalizacije profila (2. semestar)

Literatura

D.P. Siewiorek, R.S. Swarz (1998.), Reliable Computer Systems: Design and Evaluation, AK Peters, Ltd.
M.L. Shooman (2002.), Reliability of Computer Systems and Networks: Fault Tolerance, Analysis, and Design, J. Wiley & Sons
H. Pham (2000.), Software Reliability, Springer
M.Xie, J.S. Dai, K.L. Poh (2004.), Computing System Reliability: Models and Analysis, Kluwer Academic
M. Rausand, A. Hoyland (2004.), System Reliability Theory: Models, Statistical Methods, and Applications, J. Wiley & Sons

Izvedba

ID 34505
  Ljetni semestar
5 ECTS
R2 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
0 Auditorne vježbe
0 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe

Ocjenjivanje

85 izvrstan
72 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan