Detail předmětu

Systémy odolné proti poruchám

ÚSI-RTSOPAk. rok: 2020/2021

Algoritmy a principy návrhu systémů odolných proti poruchám, teorie opravných kódů.
1. Zadání projektů. ÚVOD: základní definice, spolehlivost, ukazatele spolehlivosti, bezpečnost, třídy aplikací SOPP. Metodika návrhu a provozu SOP, rekonfigurace, zotavení.
2. Způsoby dosažení OPP, typy redundance. OBVODOVÁ a SOFTWAROVÁ REDUNDANCE: statická - TMR, dynamická - zdvojení, rekonfigurace, časový hlídač, hybridní redundance - NMR, samočinné čištění, trojitý duplex. Tolerování chyb. SIFT, Byzantská dohoda. 3. INFORMAČNÍ REDUNDANCE: 3.1. Základní vlastnosti kódů, základní kódy - paritní kódy, dvourozměrná a vícerozměrná parita, rotující parita. 3.2. Bergerův kód. 3.3. Duplikační kódy. 3.4. Kontrolní součet.
4. ARITMETICKÉ KÓDY - AN, zbytkové, RNS.
5.1. HAMMINGOVY A PODOBNÉ KÓDY. 5.2. Kódy s detekcí slabikových chyb. 5.3. Řídké paritní kódy LDPC. 5.4. Kódové zabezpečení procesoru.
6. CYKLICKÉ KÓDY. Aritmetické obvody pro cyklické kódy. Cyklické kódy vytvářené dělením a násobením. Maticový popis cyklických kódů. Megittův dekodér. Tabulky primitivních polynomů.
7. VÝPOČTY CRC
8. FIREOVY KÓDY.
9. KONSTRUKCE KONEČNÝCH TĚLES GF(2p). Minimální polynomy. Tabulky minimálních polynomů.
10. BCH KÓDY. BCH kódy pro paměti FLASH.
11. REED-SOLOMONOVY KÓDY. RS kód pro CD a CD ROM, RS kód pro VCR.
12. KONVOLUČNÍ KÓDY a jejich aplikace, punkturované kódy, turbo-kódy.
13. ČASOVÁ REDUNDANCE: detekce přechodných a stálých chyb, alternující logika, opakování výpočtu RESO, RESWO, REDWC.
14. OPP NA ÚROVNI VLSI: zvyšování výtěžnosti a rekonfigurovatelná pole, paměťové čipy. Procesorová pole. Rekonfigurační MP čip.
15. RADIAČNÍ ODOLNOST POČÍTAČŮ, SEU.
16. KOMUNIKAČNÍ SÍTĚ OPP: Sběrnice. Propojení se sdílenou pamětí. Kruh. Strom. Krychle, superkrychle.
17. PRINCIP IZOLACE PORUCH.
18. ŘÍDICÍ SYSTÉM LETADLA.
19. ARCHITEKTURY SYSTÉMŮ OPP - historie.
20. SOP 80-90 let. Kosmický výzkum, letectví, doprava, telefonní ústředny, zpracování transakcí, řízení technologických procesů.
21. PROGRAMOVÉ VYBAVENÍ SYSTÉMŮ OPP: zotavení, (SIFT, Byzantská dohoda – viz kap. 2), rekonfigurace, odolné programování.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav soudního inženýrství (ÚSI)

Prerekvizity

Základní znalosti činnosti číslicového počítače, lineární algebra a maticový počet.

Způsob a kritéria hodnocení

Semestrální písemná zkouška
Vypracování individuálního projektu a jeho prezentace

Osnovy výuky

Algoritmy a principy návrhu systémů odolných proti poruchám, teorie opravných kódů.
1. Zadání projektů. ÚVOD: základní definice, spolehlivost, ukazatele spolehlivosti, bezpečnost, třídy aplikací SOPP. Metodika návrhu a provozu SOP, rekonfigurace, zotavení.
2. Způsoby dosažení OPP, typy redundance. OBVODOVÁ a SOFTWAROVÁ REDUNDANCE: statická - TMR, dynamická - zdvojení, rekonfigurace, časový hlídač, hybridní redundance - NMR, samočinné čištění, trojitý duplex. Tolerování chyb. SIFT, Byzantská dohoda. 3. INFORMAČNÍ REDUNDANCE: 3.1. Základní vlastnosti kódů, základní kódy - paritní kódy, dvourozměrná a vícerozměrná parita, rotující parita. 3.2. Bergerův kód. 3.3. Duplikační kódy. 3.4. Kontrolní součet.
4. ARITMETICKÉ KÓDY - AN, zbytkové, RNS.
5.1. HAMMINGOVY A PODOBNÉ KÓDY. 5.2. Kódy s detekcí slabikových chyb. 5.3. Řídké paritní kódy LDPC. 5.4. Kódové zabezpečení procesoru.
6. CYKLICKÉ KÓDY. Aritmetické obvody pro cyklické kódy. Cyklické kódy vytvářené dělením a násobením. Maticový popis cyklických kódů. Megittův dekodér. Tabulky primitivních polynomů.
7. VÝPOČTY CRC
8. FIREOVY KÓDY.
9. KONSTRUKCE KONEČNÝCH TĚLES GF(2p). Minimální polynomy. Tabulky minimálních polynomů.
10. BCH KÓDY. BCH kódy pro paměti FLASH.
11. REED-SOLOMONOVY KÓDY. RS kód pro CD a CD ROM, RS kód pro VCR.
12. KONVOLUČNÍ KÓDY a jejich aplikace, punkturované kódy, turbo-kódy.
13. ČASOVÁ REDUNDANCE: detekce přechodných a stálých chyb, alternující logika, opakování výpočtu RESO, RESWO, REDWC.
14. OPP NA ÚROVNI VLSI: zvyšování výtěžnosti a rekonfigurovatelná pole, paměťové čipy. Procesorová pole. Rekonfigurační MP čip.
15. RADIAČNÍ ODOLNOST POČÍTAČŮ, SEU.
16. KOMUNIKAČNÍ SÍTĚ OPP: Sběrnice. Propojení se sdílenou pamětí. Kruh. Strom. Krychle, superkrychle.
17. PRINCIP IZOLACE PORUCH.
18. ŘÍDICÍ SYSTÉM LETADLA.
19. ARCHITEKTURY SYSTÉMŮ OPP - historie.
20. SOP 80-90 let. Kosmický výzkum, letectví, doprava, telefonní ústředny, zpracování transakcí, řízení technologických procesů.
21. PROGRAMOVÉ VYBAVENÍ SYSTÉMŮ OPP: zotavení, (SIFT, Byzantská dohoda – viz kap. 2), rekonfigurace, odolné programování.

Základní literatura

Hlavička, J., Racek, S., Golan, P., Blažek T.: Číslicové systémy odolné proti poruchám, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1992, ISBN 80-01-00852-5 (CS)
Zvolené publikace z časopisů a konferencí (CS)

Doporučená literatura

Lin, S., Costello, D.J.: Error Control Coding: Fundamentals and Applications, Prentice-Hall, 1983, ISBN 0-13-283796-X (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program RRTES_P magisterský navazující

    specializace RRTS , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc.