[ 1
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт математики и компьютерных наук Кафедра информационных систем ГРИГОРЬЕВ М.В., ГРИГОРЬЕВ А.В.
НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
Учебно-методический комплекс.Рабочая программа для студентов очной и заочной формы обучения, специальности 220501.65 – «Управление качеством»
Тюменский государственный университет Григорьев М.В., Григорьев М.В. Надежность технических и программных средств. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения специальности 220501.65 – «Управление качеством». Тюмень, 2013. 13 стр.
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ:
Надежность технических и программных средств [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru, свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой информационных систем.
Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: П.К. Моор, к.ф.-м.н., доцент © Тюменский государственный университет, 2013.
© Григорьев М.В., Григорьев А.В., 2013.
1. Пояснительная записка 1.1 Цели и задачи дисциплины Цель изучения данной дисциплины – приобретение студентами знаний о понятиях оценки и расчета надежности вычислительных машин и систем на основе статистических, структурных и эксплуатационных моделей, о вопросах надежности программного обеспечения, методы контроля и диагностирования вычислительных машин и систем.
Задачи дисциплины:
- познакомить студентов с методами анализа и современными инструментальными средствами исследования для оценки и обеспечения надежности информационных систем;
- рассмотреть технологии построения математических моделей надежности информационных систем;
- рассмотреть технологии разработки средств обнаружения, локализации и восстановления отказавших элементов информационных систем.
1.2 Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате изучения дисциплины студенты должны Знать: способы оценки и расчета надежности вычислительных машин и систем; основные методы диагностирования вычислительных систем;
Уметь: применить методы расчета надежности вычислительных машин и систем; строить контрольные тесты; строить диагностические тесты;
диагностировать многопроцессорные ВС;
Иметь представление: о современном состоянии рынка программных продуктов для оценки надежности информационных систем;
Владеть навыками проектирования и построения вариантов тестирования.
2. Структура и трудоемкость дисциплины Таблица 1.
Вид учебной работы Всего Семестры часов Аудиторные занятия (всего) 34 В том числе: - Лекции 17 Лабораторные работы (ЛР) 17 Самостоятельная работа (всего) 36 Контрольные работы + Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) зачет Общая трудоемкость 3. Тематический план Понятие надежности ВС и пути Элементы теории надежности вычислительных систем Надежность взаимосвязанных Методы расчета надежности вычислительных систем Надежность систем с учетом Проектирование систем контроля Организация системы диагностирования Назначение и свойства отказоустойчивых ВС Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля семестр Планирование самостоятельной работы студентов самостоятельной работы студентов.
Обязательные:
конспектирование материала на лекционных занятиях;
выполнение заданий лабораторных работ;
выполнение тестовых и контрольных работ.
Дополнительные:
написание дополнительных программ;
изучение дополнительной литературы.
Кроме того, по отдельным темам предусмотрены специальные виды самостоятельной работы студентов:
Модуль 1. Основы надежности технических и программных средств Т1: Работа с учебной литературой.
Т2: Работа с учебной литературой. Изучение методов выполнения обхода графа, методов составления ДНФ.
Т3. Работа с учебной литературой.
Модуль 2. Методика расчета надежности ВС.
Т1. Работа с учебной литературой.
Т2. Работа с учебной литературой. Изучение теории Марковских процессов.
Т3. Работа с учебной литературой. Изучение методов построения тестов для определения надежности систем.
Модуль 3. Разработка систем определения надежности технических и программных средств.
Т1. Работа с учебной литературой. Изучение основных приемов при проектировании систем определения надежности.
Т2. Работа с учебной литературой. Изучение методов диагностирования в многопроцессорных системах.
Т3. Работа с учебной литературой. Рассмотрение примеров реализации отказоустойчивых ВС.
обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами обеспечение, базы Модуль 1. Основы надежности технических и программных средств Тема 1. Понятие надежности ВС и пути ее обеспечения.
Понятие и определение теории надежности. Зависимость надежности от времени. Надежность элементов ЭВМ.
Тема 2. Элементы теории надежности.
Основные функции распределения вероятностей случайных величин.
Показатели надежности ВС. Специфика ИС как объекта исследования надежности.
Тема 3. Расчет надежности вычислительных систем.
Расчет нерезервированных восстанавливаемых ВС. Расчет резервированных восстанавливаемых ВС.
Модуль 2. Методика расчета надежности ВС.
Тема 4. Надежность взаимосвязанных элементов системы.
Марковские процессы в теории надежности. Взаимосвязь показателей экономической эффективности и надежности.
Тема 5. Методы расчета надежности вычислительных систем.
Методы оценки надежности технической и технологической составляющих.
Автоматизация расчетов надежности технической и технологической составляющих.
Тема 6. Надежность систем с учетом влияния контролирующих устройств.
Контроль по модулю. Построение контрольных тестов.
Модуль 3. Разработка систем определения надежности технических и программных средств.
Тема 7. Проектирование систем контроля.
Техническая реализация системы контроля. Проектирование системы контроля.
Тема 8. Организация системы диагностирования.
Методы построения диагностических тестов. Диагностирование в многопроцессорных системах.
Тема 9. Назначение и свойства отказоустойчивых ВС.
Примеры реализации отказоустойчивых ВС. Надежность отказоустойчивых ВС.
6. Планы семинарских занятий Не планируется 7. Темы лабораторных работ Задания лабораторного практикума выполняются с использованием среды разработки Microsoft Visual Studio.
Тема 1. Преобразование принципиальной схемы системы к структурной форме. Применение методов алгебры логики для оценки надежности программных средств и информационных систем.
Тема 2.1. Методы расчета надежности вычислительных систем. Алгоритм разрезания.
Тема 2.2. Надежность систем с учетом влияния контролирующих устройств.
Использование подхода, основанного на теории вероятностей для оценки надежности.
Тема 3.1. Разработка программы, для осуществления диагностирования надежности системы. Реализация табличного метода расчета надежности системы.
8. Примерная тематика курсовых работ Не планируются 9. Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости Контроль качества подготовки осуществляется путем проверки теоретических знаний и практических навыков с использованием промежуточной аттестации в виде зачета в конце 7-го семестра.
Вопросы к зачету:
1. Понятие надёжности. Основные термины 2. Классификация отказов 3. Обеспечение надёжности на этапах ЖЦ изделий 4. Критерии и показатели надёжности 5. Показатели надёжности невосстанавливаемых элементов 6. Показатели надёжности восстанавливаемых элементов 7. Выбор показателей надёжности 8. Факторы, влияющие на надёжность АПК 9. Математические модели надёжности 10. Модели восстанавливаемости 11. Надёжность элементов ЭВМ 12. Логиковероятностные методы расчёта надёжности 13. Структурные схемы надёжности 14. Рекуррентный метод расчёта надёжности 15. Определение функции надёжности по дереву отказов 16. Граничные оценки показателей надёжности 17. Построение контрольных тестов 18. Надёжность систем с учётом влияния контролирующих устройств 19. Проектирование систем контроля 20. Методы диагностирования. Классификация 21. Методы построения диагностических тестов 22. Направления исследований и разработок диагностирования 23. Проведение диагностических тестов 24. Надёжность программного обеспечения. Факторы 25. Основные направления обеспечения надёжности ПО 26. Способы обеспечения и повышения надёжности программ 27. Модели надёжности программ 28. Прогнозирование надёжности программ на ранних этапах разработки 29. Введение структурной избыточности в программы 30. Виды контроля программ. Цели тестирования 31. Принципы тестирования 32. Виды тестирования. Этапы тестирования программных комплексов 33. Структурное тестирование 34. Совместное тестирование модулей 35. Пошаговое тестирование 36. Функциональное тестирование 37. Модульное тестирование – методологии 38. Модульное тестирование – Разработка с проведением тестов 39. Модульное тестирование – процесс тестирования для модулей приложения 40. Модульное тестирование – просмотр дизайна 41. Модульное тестирование – просмотр кода 42. Модульное тестирование – тестирование «чёрного ящика»
43. Модульное тестирование – тестирование «белого ящика»
44. Модульное тестирование – тестирование производительности 45. Модульное тестирование – стрессовое тестирование 46. Модульное тестирование – интеграционное тестирование 47. Системы высокой готовности и отказоустойчивые системы 48. Правила обеспечений отказоустойчивости 49. Уровни деградации, парируемые неисправности и ошибки 50. Уровни защиты от неисправностей. Методы обеспечения отказоустойчивости 10. Образовательные технологии Сочетание традиционных образовательных технологий в форме лекций, компьютерных лабораторных работ и проведение контрольных мероприятий (контрольных работ, промежуточного тестирования, экзамена).
лекционные и компьютерные лабораторные занятия; на лабораторных занятиях контроль осуществляется при сдаче лабораторного задания в виде программы (на одном из используемых языков программирования) и пояснительной записки к задаче. В течение семестров студенты выполняют задачи, указанные преподавателем к каждому занятию.
активные и интерактивные формы компьютерное моделирование и анализ результатов при выполнение дополнительных заданий разного типа и уровня сложности при выполнении лабораторных работ, подготовка к аудиторным занятиям, изучение отдельных тем и вопросов учебной дисциплины в соответствии с учебно-тематическим планом, составлении конспектов. Подготовка индивидуальных заданий: выполнение самостоятельных и контрольных работ, подготовка ко всем видам контрольных испытаний: текущему 11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Основная литература:
1. Пятибратов А. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации:
учеб. пособие для студ. вузов – М.: КноРус, 2013 - 376 с.
2. Ефимов В. В. Улучшение качества продукции, процессов, ресурсов: учеб.
пособие для студ. вузов – М.: КноРус, 2010. - 240 с.
3. Бройдо В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учеб.
пособие для студ. вузов – СПб.: ПИТЕР, 2008. - 766 с.
Дополнительная литература:
4. Шелобаев С.И. Математические методы и модели в экономике, финансах и биз-несе: учеб. пособие для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 367 с.
5. Северцев Н. А., Дедков В. К. Системный анализ и моделирование безопасности: учеб. пособие для студ. вузов - Москва: Высшая школа, 2006. - 462 с.
12. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) При освоении дисциплины для проведения лекционных занятий требуются учебные аудитории, оснащённые мультимедийным оборудованием. Для выполнения лабораторных работ необходимы классы персональных компьютеров с набором базового программного обеспечения разработчика – системы программирования на языке С#.
«