Міністерство освіти і науки України Національний університет водного господарства та природокористування Навчально-науковий інститут Автоматики, кібернетики та обчислювальної техніки Кафедра комп’ютерних наук ЗАТВЕРДЖУЮ Проректор з науково-педагогічної, методичної та виховної роботи ___________О.А. Лагоднюк “____”____________ 2017 р. 04-05-22 РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ Надійність комп’ютерних систем (назва навчальної дисципліни) PROGRAM OF THE DISCIPLINE Reliability of computer systems (name of the discipline) спеціальність 122 " Комп’ютерні науки " (шифр і назва спеціальності) specialty 122 " Computer science" (code and name of the specialty) Рівне – 2017
Transcript
Міністерство освіти і науки України Національний університет водного господарства
та природокористування Навчально-науковий інститут Автоматики, кібернетики
та обчислювальної техніки Кафедра комп’ютерних наук
ЗАТВЕРДЖУЮ
Проректор з науково-педагогічної, методичної та виховної роботи ___________О.А. Лагоднюк “____”____________ 2017 р.
04-05-22
РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
Надійність комп’ютерних систем (назва навчальної дисципліни)
PROGRAM OF THE DISCIPLINE
Reliability of computer systems (name of the discipline)
спеціальність
122 " Комп’ютерні науки " (шифр і назва спеціальності)
specialty 122 " Computer science"
(code and name of the specialty)
Рівне – 2017
2
Робоча програма навчальної дисципліни "Надійність комп’ютерних систем " для студентів, які навчаються за спеціальністю 122 "Комп’ютерні науки". – Рівне: НУВГП, 2017 – 13 с.
Розробник: Тулашвілі Ю. Й., д. пед. н., професор кафедри комп’ютерних наук
Робочу програму схвалено на засіданні кафедри комп’ютерних наук Протокол від “____” ______________ 2017 року № __ Завідувач кафедри _______ __ Ю.Й. Тулашвілі ____
(підпис) (ініціали та прізвище)
Схвалено науково-методичною комісією за спеціальністю 122 "Комп’ютерні науки" Протокол від “____” ______________ 2017 року № __ Голова науково-методичної комісії _______ __ І.М. Карпович ____
(підпис) (ініціали та прізвище)
3
ВСТУП Дисципліна «Надійність комп’ютерних систем» має за мету дати студентам
теоретичні знання і практичні навички з основ надійності та ефективності комп’ютерних систем, розглядаються методи проведення розрахунків показників надійності, діагностування відновлювальних та невідновлювальних систем, технічного обслуговування та ремонту, які направлені на підтримання високого коефіцієнта готовності.
Навчальна дисципліна відноситься до циклу навчальних дисциплін вільного вибору. Вивчення дисципліни потребує наявності у студентів основних знань із загальнотеоретичних та загально-інженерних дисциплін. Дисципліна «Надійність комп’ютерних систем» базується на знаннях з дисциплін: «Операційні системи», «Теорія ймовірності, ймовірнісні процеси та математична статистика», «Технології розробки програмних систем».
Вимоги до знань та умінь визначаються галузевими стандартами вищої освіти України.
Анотація
Вивчаються теорія надійності і ефективності комп’ютерних систем та програмних засобів з погляду відновлювальних та невідновлювальних об’єктів. Розглядаються показники безвідмовності, ремонтопридатності, довговічності та зберігаємості елементів та систем, комплексні показники надійності. Вивчаються методи побудов структурних схем надійності та дерев відмов. Розглядаються методи оцінювання надійності систем без відновлення та з відновленням, з резервуванням. Вивчаються основні поняття технічної діагностики, принципи організації систем технічної діагностики та використання автоматизованих систем діагностування.
Ключові слова: комп’ютерні системи, показники надійності, структурна схема надійності, дерева відмов.
Аbstract
The theory of reliability and efficiency of computer systems and software in terms of restorative and non-renewable objects is being studied. The indicators of reliability, maintainability, durability and storage of elements and systems, complex reliability indicators are considered. Methods for constructing structural reliability schemes and failure trees are being studied. Methods for evaluating the reliability of systems without recovery and with recovery, with redundancy are considered. The basic concepts of technical diagnostics, principles of organization of technical diagnostics systems and use of automated diagnostic systems are studied.
Примітка. Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної та індивідуальної роботи
становить (%): - для денної форми навчання – 34,28% до 65,72%.
5
2. Мета та завдання навчальної дисципліни
Мета дисципліни – є отримання студентами знань з області теорії надійності,
методів забезпечення надійності функціонування комп’ютерних систем.
Отримані знання з даної дисципліни дозволять реалізовувати основні
розрахункові моделі оцінки показників надійності апаратних і програмних
засобів комп’ютерних систем.
Завдання вивчення дисципліни. В результаті вивчення курсу майбутній
фахівець зможе застосовувати знання, які отримав при вивченні цієї
дисципліни, як при подальшому навчанні, так і після отримання вищої освіти
у своїй професійній діяльності.
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен
знати:
– основні поняття теорії надійності;
– елементи та функції комп’ютерних систем;
– класифікацію відмов інформаційних систем;
– методи забезпечення надійності КС ;
вміти:
– досліджувати характеристики при миттєвих і поступових відмовах;
– визначати комплексні показники надійності КС;
– проводити діагностику і контроль на надійність обробки, передачі і
зберігання інформації;
– реалізовувати методи забезпечення надійності функціонування КС.
6
3. Програма навчальної дисципліни
Змістовий модуль 1. Основи теорії надійності комп’ютерних систем
Тема 1. Основні поняття надійності комп’ютерних систем. Терміни і визначення. Відмова об’єкта. Класифікація відмов. Показники надійності. Функція надійності.
Тема 2. Теоретичне розподілення напрацювання. Найбільш широко використовувані теоретичні закони розподілення. Усічене нормальне розподілення, експоненційне розподілення, розподілення Релея, розподілення Вайбулла. Тема 3. Показники надійності об’єктів, що не відновлюються. Напрацювання Т об’єкту від початку його експлуатації до першої відмови. Функція надійності. Властивості функції надійності. Густина розподілу напрацювання до відмови. Інтенсивність відмов. Числові показники випадкового напрацювання до відмови.
Тема 4. Показники надійності об’єктів, що відновлюються. Напрацювання між відмовами. Характеристики потоку відмов. Показники надійності об’єктів, що відновлюються без припинення процесу застосування. Функція готовності. Коефіцієнт готовності.
Змістовий модуль 2. Методи аналізу надійності об’єктів.
Тема 5. Фунціонально-вартісний аналіз надійності. Послідовність проведення
фунціонально-вартісного аналізу. Організаційні форми спрямовані на підвищення надійності. Аналіз і синтез процесів формування міроприємств з підвищення надійності.
Тема 6. Метод аналізу надійності об’єктів за допомогою послідовно-паралельних логічних схем. Способи приєднування елементів на схемі: послідовне, паралельно-навантажене та паралельно не навантажене приєднування. Знаходження та уточнення значення показників надійності елементів системи. Розрахунок показника надійності для системи.
Тема 7. Розрахунок показників надійності за методом диференційних рівнянь. Граф станів об’єкту, що відновлюється. Система диференційних рівнянь графу. Перехід від логічної схеми до графа станів систем.
Тема 8. Метод ймовірнісної оцінки надійності програмного забезпечення. Оцінка прогнозування надійності програм на основі математичних моделей. Визначення параметрів моделей надійності.
Тема 9. Аналіз надійності об’єкта методом побудови дерев відмов і таблиць рішень.
7
4. Структура навчальної дисципліни
Назви
змістових модулів і тем
Кількість годин денна форма Заочна форма
усього у тому числі усього у тому числі л п лаб інд с.р. л п лаб інд с.р.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Змістовий модуль 1. Основи теорії надійності комп’ютерних систем
Тема 1. Основні поняття надійності комп’ютерних систем. Терміни і визначення. Класифікація відмов. Показники надійності.
11 2 - 2 - 7 - - - - - -
Тема 2. Теоретичне розподілення напрацювання Найбільш широко використовувані теоретичні закони розподілення.
11 2 - 2 - 7 - - - - - -
Тема 3. Показники надійності об’єктів, що не відновлюються. Напрацювання Т об’єкту від початку його експлуатації до першої відмови.
11 2 - 2 - 7 - - - - - -
Тема 4. Показники надійності об’єктів, що відновлюються. Напрацювання між відмовами. Характеристики потоку відмов.
11 2 - 2 - 7 - - - - - -
Разом за змістовим модулем 1
44 8 - 8 - 28 - - - - - -
8
Змістовий модуль 2. Методи аналізу надійності об’єктів Тема 5. Фунціонально-вартісний аналіз надійності. Послідовність проведення фунціонально-вартісного аналізу. Організаційні форми
12 2 - 2 8 - - - - - -
Тема 6. Метод аналізу надійності об’єктів за допомогою послідовно-паралельних логічних схем.
12 2 - 2 8 - - - - - -
Тема 7. Розрахунок показників надійності за методом диференційних рівнянь.
12 2 - 2 8
Тема 8. Методи ймовірнісної оцінки надійності програмного забезпечення
14 2 - 4 8
Тема 9. Аналіз надійності об’єкта методом побудови дерев відмов і таблиць рішень.
11 2 - - 9
Разом за змістовим модулем 2
61 10 - 10 - 41 - - - - - -
Усього годин 105 18 18 69
9
5. Теми лабораторних занять
№ з/п
Назва теми Кількість Годин с/з
1 семестр 1. Розрахунок показників надійності системи 2/-
2. Знаходження моделі розподілу надійності програмної продукції
2/–
3. Оцінка надійності не відновлювальних комп’ютерних систем
2/–
4. Дослідження методів резервування не відновлювальних комп’ютерних систем
2/–
5. Розрахунок показників надійності резервованих відновлювальних систем
2/–
6. Метод ймовірнісної оцінки надійності програмного забезпечення
2/–
7. Оцінка прогнозування надійності програм на основі математичних моделей
2/–
8. Визначення параметрів моделей надійності 4/–
Разом 18/–
6. Самостійна робота
*Розподіл годин самостійної роботи для студентів денної форми навчання: Підготовка до аудиторних занять – 0,5 год/1 год. занять. Підготовка до контрольних заходів – 6 год. на 1 кредит ЄКТС. Опрацювання окремих тем програми або їх частин, які не викладаються на лекціях.
Розподіл самостійної роботи студента
Опрацювання лекційного матеріалу 0,5*18= 9 годин Підготовка до лабораторних робіт 0,5*18= 9 годин Підготовка до контр. заходів 3,5*6= 21 годин Всього 39 години Резерв 30 годин
10
6.1. Завдання для самостійної роботи
№ з/п
Назва теми Кількість годин денна форма
заочна форма
1. Статистичне моделювання надійності програм.
6
2. Методи структурної надлишковості. Часова надлишковість.
6
3. Класифікація методів контролю комп’ютерних систем. Резервування. Самодіагностика і автоматизоване технічне обслуговування на виходах цифрового пристрою.
6
4. Поняття інформаційної надлишковості. Кодові методи функціонального контролю. Здатність виявлення або виправлення помилок. Апаратні витрати для виявлення і корекції помилок.
6
5. Забезпечення відмовостійкості систем. Реалізації багатопроцесорної обробки. Моделі розподіленої пам’яті. Принцип «швидкого прояву несправності» (fail fast design). Міжмодульна синхронізація
6
Разом 30
7. Методи навчання
При викладанні навчальної дисципліни використовуються інформаційно-ілюстративний та проблемний методи навчання із застосуванням:
• сучасної комп’ютерної техніки; • лекцій з використанням проекційного матеріалу; • складання алгоритмів обчислювальних процесів; • використання інтерактивних навчальних програм; • виконання індивідуальних навчально-дослідних завдань.
8. Методи контролю
Для визначення рівня засвоєння студентами навчального матеріалу використовуються такі методи оцінювання знань:
• поточне тестування після вивчення кожної теми; • оцінка за підготовку до роботи; • оцінка за виконання та захист індивідуального завдання з самостійної
роботи; • оцінка підсумкового контролю (Залік).
Для діагностики знань використовується 100-бальна шкала оцінювання.
11
9. Розподіл балів, які отримують студенти
Модуль 1. Поточне тестування та СРС
Зага
льна
кі
лькі
сть
балі
в
Змістовий модуль 1 Змістовий модуль 2
100
44 66
Т1
Т2
ТЗ
Т4
Т5
Т6
Т7
Т8
Т9
11 11 11 11 14 14 14 14 10
Т-4 4 4 4 4 4 4 4 5
Л-5 5 5 5 7 7 7 7 0
С-2 2 2 2 3 3 3 3 5 Т1, Т2...Т9 – теми змістових модулів, Т - теоретичні знання, Л - виконання завдань на лабораторних заняттях, С - самостійна робота
Шкала оцінювання
Сума балів за всі види навчальної діяльності
Оцінка за національною шкалою
для екзамену
90–100 відмінно
82–89 добре
74–81
64–73 задовільно
60–63
35–59 незадовільно з можливістю повторного складання
0–34 незадовільно з обов’язковим повторним вивченням
дисципліни
12
10. Методичне забезпечення
1. 01-02-113 Методичні вказівки до практичних занять та самостійної роботи
із дисципліни «Надійність інженерних систем та споруд» для студентів спеціальності 263 «Цивільна безпека» освітньо-кваліфікаційного рівня «спеціаліст» та освітнього ступеня «магістр» всіх форм навчання. [Методичне забезпечення] / Кір’янов, В. М. ,Дацишина, І. Б. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://ep3.nuwm.edu.ua/4277/
2. 02-01-340 Методичні вказівки до виконання практичних робіт з дисципліни “Теорія експлуатаційної надійності машин” для студентів спеціальності 8.05050308 “Підйомно-транспортні, дорожні, будівельні, меліоративні машини і обладнання” денної та заочної форм навчання. [Методичне забезпечення] / Голотюк, М. В., Кирикович, В. Д. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://ep3.nuwm.edu.ua/1783/
11. Рекомендована література
Базова
1. Половко А. М., Основы теории надежности / А.М.Половко, С.В.Гуров. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 704 с.
2. Вишнівський В.В. Основи надійності та діагностики телекомунікаційних і радіотехнічних систем. [Електронний ресурс] Конспект лекцій підготовлено для самостійної роботи студентів вищих навчальних закладів / В. В. Вишнівський. – Київ: ННІТІ ДУТ, 2015. – 142 с. – Режим доступу: http://www.dut.edu.ua/uploads/l_1092_31009342.pdf/
3. Бабчук С. М. Надійність комп'ютерних систем: практикум / С. М. Бабчук. – Івано-Франківськ : ІФНТУНГ, 2015. – 105 с.
Допоміжна
1. Бабчук, С. М. Надійність комп'ютерних систем і мереж [Електронний ресурс] : конспект лекцій / С. М. Бабчук. – Івано-Франківськ : ІФНТУНГ, 2017. – 83 с. – Режим доступу: http://194.44.112.13/chytalna/5417/index.html/
2. Надежность систем. Справочник. Под ред. Ушакова. - М.: Радио и связь, 1985. - 608 с.
3. Пацюра, И.В. Надежность электронных систем / И.В. Пацюра, В.И. Корнейчук, Л.В. Довбыш. – К. : Світ, 1997. – 128 с.
13
12. Інформаційні ресурси 1. Національна бібліотека ім. В.І. Вернадського / [Електронний ресурс]. –
Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/ 2. Рівненська обласна універсальна наукова бібліотека (м. Рівне, майдан
Короленка, 6) / [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.libr.rv.ua/ 3. Рівненська централізована бібліотечна система (м. Рівне, вул. Київська, 44)
/ [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://cbs.rv.ua/ 4. Наукова бібліотека НУВГП (м. Рівне, вул. Олекси Новака, 75) /
[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://nuwm.edu.ua/naukova-biblioteka http://lib.nuwm.edu.ua/
