Detail předmětu

Systémy odolné proti poruchám

FIT-SODAk. rok: 2024/2025

Principy odolnosti proti poruchám, datové a obvodové struktury, techniky kódování. Kódy pro zabezpečení a opravu informace, informační redundance. Lineárnání blokové kódy: Hammingovy kódy, paritní kódy. Maticový popis kódů. Princip a konstrukce konečných těles. Cyklické kódy: principy a vlastnosti, CRC, BCH a Reed-Solomonovy kódy. Architektury kódů pro paměti Flash a CDROM. Úvod do kvantového počítání, kvantově inspirované kódy pro opravu chyb. Odolnost na úrovni VLSI. Odolnost proti radiaci. Zabezpečení v komunikačních sítích, odolné distribuované systémy.

Okruhy otázek  k SDZ

  1. Principy, metody a parametry bezpečných a odolných systémů.
  2. Paritní kódy, vícerozměrné paritní kóody, řídké paritní kúody LDPC, aritmetické kódy. Kódy Raptor.
  3. Hammingovy kódy včetně slabikových, maticový popis kódování a dekódování.
  4. Cyklické kódy, základní a rychlý výpočet CRC.
  5. Konstrukce konečného tělesa GF(n), minimální polynomy.
  6. Konstrukce a použití BCH a RS kódů.
  7. Časová redundance, radiační odolnost.
  8. Odolnost ve VLSI strukturách (paměti a multiprocesory), rekonfigurace, izolace poruch a chyb.
  9. Odolnost v komunikačních strukturách.
  10. Základní přístupy k tvorbě odolného software, Byzantská shoda.

 

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Vstupní znalosti

Výstavba počítačů a jejich programového vybavení.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Výběr tématu projektu a průběžné konzultace při jeho vupracování. Použití náhradních termínů po konzultaci s přednášejícím.

Zkouška, prezentace a odevzdání projektu.

Učební cíle

Seznámit studenty s různými formami redundance a jejich využitím k vytvoření schopnosti počítačových systémů pracovat správně i za přítomnosti poruch nebo chyb v datech. Poskytnout studentům literární zdroje a principy nejnovějších tématických okrihů v disciplíně odolnosti proti poruchám a chybám pro výběr aktuálních výzkumných témat.

Zvládnuté přístupy k vytváření odolnosti proti poruchám obvodovými a kódovými prostředky, hledat nové techniky a jejich aplikace.
Zvládnutí nových přístupů k zabezpečení provozuschopnosti a bezpečnosti technických prostředků.

Doporučená literatura

Nicolaidis M.: Soft Errors in Modern Electronic Systems, Spribger, 2011
Shokrollahi A., Luby M.: Raptor Codes, NOW Publishers, 2011
Szefer J.: Principles of Secure Processor Architecture Design, Morgan & Claypool, 2019

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DIT doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DIT doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DIT-EN doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DIT-EN doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.

Osnova

  1. Principy odolnosti, struktury, techniky.
  2. Kódy pro zabezpečení a opravu informace, paritní a Hammingovy kódy, řídké paritní kódy, vícerozměrná parita,  residuální kódy. Raptor kódy.
  3. Cyklické kódy, Fireovy kódy.
  4. Konečná tělesa GF(n) a jejich konstrukce, kódy BCH a Reed-Solomonovy kódy.
  5. Časová redundance, alternující logika.
  6. Spolehlivostní modey, odhady a řízení spolehlivost, MIL-HDBK-217. Markovské spolehlivostní modely.
  7. Bezpečné systémy.
  8. Architektura odolných systémů.
  9. Odolnost na úrovni VLSI. Radiační odolnost.
  10. Odolnost v jednotkách počítačů, v pamětech, v počítačových systémech, v komunikačních sítích.
  11. Odolné a bezpečné řídicí systémy.
  12. Distribuované odolné systémy.
  13. Softwarově implementovaná odolnost proti poruchám a chybám.

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.