آدرس ایمیل:

mh.naderan@scu.ac.ir

مرتبه علمی:

استادیار

نام و نام خانوادگی استاد:

محمود نادران طحان

نیم‌سال تحصیلی:

97-98-2

گروه:

مهندسی کامپیوتر

دانشکده:

مهندسی

تعداد واحد:

3

نام درس:

طراحی سیستم‌­های تحمل پذیر اشکال

 دوره تحصیلی:

کارشناسی ارشد

جایگاه درس در برنامه درسی دوره:

بر طبق مصوبه شورای برنامه ریزی آموزش عالی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری اطلاعات مورخ 16/4/92 این درس 3 واحدی در درس‌­های گروه 1 تمرکز مدارهای مجتمع پرتراکم از گرایش معماری کامپیوتر تعریف شده است. دانشجویانی که این درس را اخذ می­‌کنند با مفاهیم جدیدی آشنا می‌­شوند که به طور کلی در درس­های دوره کارشناسی به آن­ها پرداخته نمی‌­شود. با این حال برخی از مفاهیم در درس‌­های معماری کامپیوتر، الکترونیک دیجیتال و شبکه‌­های کامپیوتری در این درس به کار گرفته می‌­شوند.

هدف کلی:

سیستم‌های کامپیوتری در امور روزمره ما دخالت  دارند  و  تاثیر  گذار  هستند.  مثال‌های  زیادی  می‌توان  بر  شمرد که  بدون  کمک  کامپیوتر، کارکرد آن سیستم مختل می‌شود که از جمله آنها می‌توان به کنترل نیروگاه، سیستم‌های هوانوردی و راه آهن، ارتباطات بانکی و ... اشاره کرد. بدیهی است کاربران و مدیران سیستم‌ها هنگامی از تجهیزات دیجیتال استفاده می‌کنند که به یک سطح اطمینان رسیده باشند و آگاه باشند که تجهیزات دیجیتال در صورت رخداد اشکال و خطا قادر به مدیریت آن هستند. در نتیجه سیستم‌های کامپیوتری باید به گونه‌ای نسبت به خطا و اشکال تحمل پذیری داشته باشند تا بتوانند خدمات یکپارچه و بدون وقفه ارائه دهند. این درس بیشتر به روش‌های سخت افزاری تحمل پذیری خطا می‌پردازند و به صورت محدود درباره روش‌های نرم افزاری مطالبی بیان خواهد شد. رئوس مطالب به صورت مختصر عبارتند از:

• چرا به تحمل پذیری اشکال نیاز داریم؟
• کاربردهای سیستم­‌های تحمل پذیر اشکال
• مفاهیم پایه، تعاریف، مشخصات و ویژگی­‌های اشکال
• مدل­‌های اشکال/خطا و نمایان شدن آن­ها
• روش‌­های ارزیابی

o روش­‌های کمی: تخمین تحمل پذیری، قابلیت اطمینان، زمان متوسط تا خرابی و ...
o مدل سازی قابلیت اطمینان: روش‌­های ترکیبی، مدل مارکوف و ...
o محاسبه قابلیت اطمینان با نرم افزار

• روش‌­های طراحی تحمل پذیری اشکال
  o افزونگی سخت افزاری: رای گیری n پیمانه­ای
  o افزونگی اطلاعات: کدهای توازن، m-of-n و ...

o افزونگی زمانی: اجرای مجدد و محاسبه مجدد و ...
o افزونگی نرم افزاری: چند نسخه برنامه نویسی و ...

• بررسی چند سیستم واقعی تحمل پذیر اشکال

اهداف یادگیری:

توجه و ترغیب مهندسان و طراحان سیستم‌­های کامپیوتری به حساسیت و اهمیت به کارگیری ساز و کارهای تحمل پذیری اشکال.

رفتار ورودی:

دانشجویان باید به مفاهیمی که در درس‌­های زیر پرداخته می‌­شود، مسلط باشند:

- معماری کامپیوتر

- شبکه‌­های کامپیوتری

- الکترونیک دیجیتال

مواد و امکانات آموزشی:

در اختیار داشتن کتاب­‌های آموزشی و سیستم کامپیوتری برای اجرای نرم افزار­های مربوطه

روش تدریس:

بیشتر مطالب درس به صورت تئوری در قالب اسلاید یا نوشتن بر روی تابلو ارائه می­‌شوند.

وظایف دانشجو:

- حضور به موقع و فعال در تمام جلسات درس

- آمادگی ذهنی در خصوص مطالب درسی قبل از ورود به کلاس

- انجام تکالیف مربوطه

- انجام پروژه درس در قالب پژوهش حول چند مقاله با موضوعاتی که تعیین می­‌شوند.

شیوه آزمون و ارزیابی:

ارزشیابی این درس شامل تمرین (10%)،  میان ترم (30%)، پایان ترم (40%) و ارائه سمینار (20% ) است.

منابع درس:

1- Elena Dubrova, "Fault Tolerant Design: An Introduction", Department of Microelectronics and
Information Technology, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 2008.
2- Johnson, B.W., "Design and Analysis of Fault Tolerant Digital Systems", Addison‐Wesley, 1989.
3- Pradhan, D.K., "Fault‐Tolerant Computer System Design", Prentice‐Hall International, 1996.
4- Trivedi, K.S., "Probability and Statistics with Reliability, Queuing and Computer Science
Application", Prentice‐Hall International, 1992.

هفته‌­ی یکم

- مقدمه‌­ای بر تحمل پذیری اشکال

- تاریخچه

- کاربردها و اهداف

- اتکاپذیری و تعاریف

هفته‌­ی دوم

- تعاریف اولیه از اشکال، خطا و شکست

- مدل­‌ها و انواع اشکال

- روش‌­های اتکاپذیری

هفته­‌ی سوم

- روش‌­های ارزیابی

- قابلیت اطمینان و روش‌­های اندازه گیری آن

هفته­‌ی چهارم

- مدل سازی اتکاپذیری

- مدل RBD برای سیستم‌­های سری و موازی

- مدل مارکوف

هفته‌­ی پنجم

- ادامه مدل مارکوف و محاسبه قابلیت اطمینان و دسترس پذیری

هفته‌­ی ششم

- افزونگی سخت افزاری شامل روش‌­های غیرفعال و فعال

- نحوه محاسبه قابلیت اطمینان

هفته‌­ی هفتم

- ادامه افزونگی سخت افزاری شامل روش‌­های هیبریدی

- نحوه محاسبه قابلیت اطمینان

هفته­‌ی هشتم

- افزونگی اطلاعات شامل مقدمات کد گذاری

- کدهای توازن

- نرخ اطلاعات

هفته‌­ی نهم

- معرفی کدهای خطی

- معرفی کدهای همینگ

هفته­‌ی دهم

- کدهای cyclic

- محاسبات پیمانه‌­ای و چند جمله‌­ای

- روش کدگذاری

هفته‌­ی یازدهم

- ادامه کدهای Cyclic (روش رمزگشایی)

- پیاده سازی سخت افزاری کدهای Cyclic

هفته­‌ی دوازدهم

- افزونگی زمانی و مفاهیم آن

- مقدمه‌­ای بر افزونگی نرم افزاری و مفاهیم آن

هفته­‌ی سیزدهم

- بررسی چند سیستم واقعی تحمل پذیری خطا

- مدل­‌های تجربی و بررسی Military Handbook در محاسبه قابلیت اطمینان

هفته­‌ی چهاردهم

- سمینار دانشجویان

هفته‌­ی پانزدهم

- سمینار دانشجویان

هفته­‌ی شانزدهم

- سمینار دانشجویان