Detail předmětu

Systémy odolné proti poruchám

SPP Ak. rok 2022/2023 letní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

Principy odolnosti proti poruchám, datové a obvodové struktury, techniky kódování. Kódy pro zabezpečení a opravu informace, informační redundance. Lineární 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 opravy chyb. Odolnost na úrovni VLSI. Zabezpečení v komunikačních sítích, odolné distribuované systémy.

Garant předmětu

Drábek Vladimír, doc. Ing., CSc. (UPSY)

Koordinátor předmětu

Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D. (UPSY)

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zápočet+zkouška (písemná)

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 26 hod. projekty

Bodové hodnocení

  • 70 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
  • 30 bodů projekty

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Přednášející

Bidlo Michal, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)
Drábek Vladimír, doc. Ing., CSc. (UPSY)

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Zvládnuté přístupy k vytváření odolnosti proti poruchám obvodovými a softwarovými prostředky.

Cíle předmětu

Seznámit studenty s různými formami redundance a jejich využitím k vytváření počítačových systémů pracujících správně i za přítomnosti poruch nebo chyb v datech.

Proč je předmět vyučován

Zajištění správné funkce systému za přítomnosti poruchy nebo chyby v datech má mimořádnou důležitost zvýšení spolehlivosti a bezpečnosti moderních technologií. Studium bezpečnostních kódů umožňuje pochopit fungování řady pokročilých systémů každodenního života od nosičů CD / DVD, pamětí Flash až po moderní digitální vysílání nebo satelitní komunikaci. Bez samoopravných kódů by byly tyto technologie prakticky nepoužitelné.

Literatura studijní

  • Lin, S., Costello, D.J.: Error Control Coding: Fundamentals and Applications, 2. vyd., PEARSON, 2010
  • Koren, I., Krishna, C. M.: Fault-Tolerant Systems, 2. vyd., Morgan Kaufmann, 2020
  • Sanvicente, E.: Understanding Error Control Coding. Springer, 2019
  • Dumas, J.-G., Roch, J.-L., Tannier, E., Varrette, S.: Foundations of Coding: Compression, Encryption, Error Correction. Wiley-Blackwell, 2015
  • Jiang, Y.: A Practical Guide to Error-Control Coding Using MATLAB. Artech House, 2010

Literatura referenční

  • Lin, S., Costello, D.J.: Error Control Coding: Fundamentals and Applications, 2. vyd., PEARSON, 2010
  • Koren, I., Krishna, C. M.: Fault-Tolerant Systems, 2. vyd., Morgan Kaufmann, 2020
  • Sanvicente, E.: Understanding Error Control Coding. Springer, 2019
  • Dumas, J.-G., Roch, J.-L., Tannier, E., Varrette, S.: Foundations of Coding: Compression, Encryption, Error Correction. Wiley-Blackwell, 2015
  • Jiang, Y.: A Practical Guide to Error-Control Coding Using MATLAB. Artech House, 2010

Osnova přednášek

  1. Úvod, základní pojmy, struktury a techniky systémů odolných proti poruchám. Třídy aplikací.

  2. Způsoby dosažení odolnosti proti poruchám: obvodová, datová a smíšená redundance.

  3. Základní kódy pro zabezpečení dat a jejich vlastnosti: paritní kódy, kontrolní součet, kódy m z n, aritmetické kódy, zbytkové kódy.

  4. Lineární blokové kódy: Hammingovy kódy, řídké paritní kódy. Maticový popis kódů.

  5. Cyklické kódy: principy, obvodová realizace. Kódy CRC.

  6. Konečná tělesa pro pokročilé cyklické kódy.

  7. Pokročilé cyklické kódy: BCH kódy, Reed-Solomonovy kódy.

  8. Odolnost proti chybám v pamětech: Flash, CDROM. Kódy pro digitální vysílání DVB-T2. Princip RAID.

  9. Úvod do kvantového počítání: základní pojmy, matematické struktury, operátory, kvantová hradla a obvody.

  10. Oprava chyb v kvantových výpočtech.

  11. Programování a simulace kvantového výpočtu a kvantově inspirované opravy chyb.

  12. Odolnost na úrovni VLSI, radiační odolnost. Zabezpečení v komunikačních sítích, odolné distribuované systémy.

Osnova ostatní - projekty, práce

Studium a prezentace odborného článku formou přednášky v rozsahu cca 15 minut.

Průběžná kontrola studia

Vypracování projektu v podobě studia zvoleného článku a jeho presentace.

Kontrolovaná výuka

Vypracování a prezezntace projektu, závěrečná zkouška.

Podmínky zápočtu

Vypracování projektu a jeho presentace, dosažení minimálního ohodnocení projektu 10 bodů.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru