Detail předmětu
Systémy odolné proti poruchám
SOD Ak. rok 2023/2024 letní semestr
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
- Principy, metody a parametry bezpečných a odolných systémů.
- Paritní kódy, vícerozměrné paritní kóody, řídké paritní kúody LDPC, aritmetické kódy. Kódy Raptor.
- Hammingovy kódy včetně slabikových, maticový popis kódování a dekódování.
- Cyklické kódy, základní a rychlý výpočet CRC.
- Konstrukce konečného tělesa GF(n), minimální polynomy.
- Konstrukce a použití BCH a RS kódů.
- Časová redundance, radiační odolnost.
- Odolnost ve VLSI strukturách (paměti a multiprocesory), rekonfigurace, izolace poruch a chyb.
- Odolnost v komunikačních strukturách.
- Základní přístupy k tvorbě odolného software, Byzantská shoda.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 39 hod. přednášky
Bodové hodnocení
- 100 bodů závěrečná zkouška
Zajišťuje ústav
Cíle předmětu
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.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Výstavba počítačů a jejich programového vybavení.
Literatura studijní
- 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
Osnova přednášek
- Principy odolnosti, struktury, techniky.
- Kódy pro zabezpečení a opravu informace, paritní a Hammingovy kódy, řídké paritní kódy, vícerozměrná parita, residuální kódy. Raptor kódy.
- Cyklické kódy, Fireovy kódy.
- Konečná tělesa GF(n) a jejich konstrukce, kódy BCH a Reed-Solomonovy kódy.
- Časová redundance, alternující logika.
- Spolehlivostní modey, odhady a řízení spolehlivost, MIL-HDBK-217. Markovské spolehlivostní modely.
- Bezpečné systémy.
- Architektura odolných systémů.
- Odolnost na úrovni VLSI. Radiační odolnost.
- Odolnost v jednotkách počítačů, v pamětech, v počítačových systémech, v komunikačních sítích.
- Odolné a bezpečné řídicí systémy.
- Distribuované odolné systémy.
- Softwarově implementovaná odolnost proti poruchám a chybám.
Průběžná kontrola studia
Výběr tématu projektu a průběžné konzultace při jeho vupracování. Použití náhradních termínů po konzultaci s přednášejícím.
Zkouška, prezentace a odevzdání projektu.
Podmínky zápočtu
Zpracování, odevzdání a prezentace projektu.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program DIT, libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT, libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT-EN (anglicky), libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT-EN (anglicky), libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program VTI-DR-4, obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4, obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4 (anglicky), obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4 (anglicky), obor DVI4, libovolný ročník, volitelný