  シラバス参照
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| 科目名／Course: 高信頼性システム／ | |
| 科目一覧へ戻る | 2023/11/02 現在 |
| 科目名（和文） ／Course |
高信頼性システム |
|---|---|
| 科目名（英文） ／Course |
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| 時間割コード ／Registration Code |
62110501 |
| 学部（研究科） ／Faculty |
情報系工学研究科 博士前期課程 |
| 学科（専攻） ／Department |
システム工学専攻 |
| 担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors |
○佐藤 洋一郎 |
| オフィスアワー ／Office Hour |
佐藤 洋一郎(毎週木曜日の６限目に設定するので，来室してください． これ以外の時間帯について，在室していれば対応しますが，メール等で予約してくれた方が確実です．) |
| 開講年度 ／Year of the Course |
2023年度 |
| 開講期間 ／Term |
前期 |
| 対象学生 ／Eligible Students |
1年,2年 |
| 単位数 ／Credits |
2.0 |
| 更新日 ／Date of renewal |
2023/02/26 |
|---|---|
| 使用言語 ／Language of Instruction |
日本語 |
| オムニバス ／Omnibus |
該当なし |
| 授業概略と目的 ／Cource Description and Objectives |
コンピュータには極めて高い信頼性が要求されるようになっている。コンピュータの高信頼化は、近年、障害の原因となる故障（LSIの故障、雑音等）を抑制する技術と、故障が発生したとしても障害の発生を抑制する技術とを併用する形式で実現されている。前者の技術を Fault Avoidance、後者の技術を Fault Tolerance と言う。本講義では、Fault Tolerance の基本概念を理解するとともに、その概念に基づくコンピュータの実現法について学ぶ。 |
| 履修に必要な知識?能力?キーワード ／Prerequisites and Keywords |
計算機アーキテクチャ、論理回路、符号理論、確率統計等の知識を前提とするので、該当する学部専門科目の復習をしておくことが望ましい。 キーワード：耐故障性、ハードウェア冗長、情報冗長、時間冗長、ソフトウェア冗長、符号、ディペンダビリティ、ディペンダブルシステム |
| 履修上の注意 ／Notes |
特になし |
| 教科書 ／Textbook(s) |
プリントを使用する |
| 参考文献等 ／References |
「フォールトトレラントシステムの構成と設計」，当麻，南谷，藤原著，槇書店 |
| 自主学習ガイド ／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework |
英文の資料を用いて輪講形式で行うが、担当箇所の資料（パワーポイントファイル）を作成する際には、単なる和訳ではなく、キーとなる項目を整理し、他の文献等を調べることにより、より充実した内容にすることに重要を置くこと。また、不明点，疑問点については、積極的に質問し，授業中に解決しておくこと。 |
| 資格等に関する事項 ／Attention Relating to Professional License |
該当なし |
| アクティブラーニングに関する事項 ／Attention Relating to Active Learning |
ミニッツペーパーによる振り返り，課題等のアクティブラーニングを採用する． |
| 実務経験に関する事項 ／Attention Relating to Operational Experiences |
民間企業で画像配信システムのコンピュータ部の開発を担当していたことから，計算機に関する基礎的な知識の必要性について，その経験を活かして説明する． |
| 備考 ／Notes |
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| No. | 単元（授業回数） ／Unit (Lesson Number) |
単元タイトルと概要 ／Unit Title and Unit Description |
時間外学習 ／Preparation and Review |
配付資料 ／Handouts |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | [授業の概要，進め方の説明] 本講義の主題であるFault Toleranceの概念について概説した後、輪講形式による授業の進め方を説明する。 |
高信頼とFault Toleranceとの相違をまとめ、次回の授業の予習をしておくこと。 | この授業で使用するプリントをすべて配布する。 |
| 2 | 2 | [Fault Tolerance が目指すもの] Fault Toleranceの詳細な概念とFault Toleranceの最終的な到達目標を理解する。 |
Physical region、Information rigion、Environment regionの相違をまとめるとともに、具体例を調査し、次回の授業の予習をしておくこと。すること。 | なし |
| 3 | 3 | [Fault Tolerance の応用分野] Fault Toleranceが特に重要な技術的要素を占める5つの応用分野について学ぶ。 |
5つの応用分野の具体的なシステムを調査し、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 4 | 4 | [Fault Tolerance に関する専門用語] Fault Tolerance技術を理解する上で重要となる特有の専門用語の意味を理解する。 |
授業で述べた専門用語のほかに紹介した用語の意味を調べ、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 5 | 5 | [Fault Model と Error Model] Fault Toleranceで極めて重要な概念であるFault（故障）モデル及びError（誤り）モデルについて学ぶ。 |
2つのモデルのまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 6 | 6 | [ハードウェア冗長 （TMR，NMR）] Fault Toleranceの一形式であるFault Maskingを実現するためのハードウェア方式について学ぶ。 |
Fault Maskingのまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 7 | 7 | [ハードウェア冗長 （Voting）] 多重化において信頼度向上のキーとなるVoting機能の実現方法について理解する。 |
Votingのまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 8 | 8 | [ハードウェア冗長 （Duplication，Standby）] Fault Toleranceの一形式である再構成を実現するためのハードウェア方式の1つとして、2重化及び待機方式について学ぶ。 |
2重化及び待機方式のまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 9 | 9 | [ハードウェア冗長 （Pair and A Spare）] 再構成を実現するためのハードウェア方式の一つとして、2重化を単位とした階層的な多重化手法について学ぶ。 |
階層的な多重化手法のまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 10 | 10 | [ハードウェア冗長 （Self-Purging）] 再構成を実現するために必須のテクニックである誤りの生じたモジュールの切り離し手法について学ぶ。 |
切り離し手法のまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 11 | 11 | [ハードウェア冗長 （Shift-Out，Triple-Duplex）] アナログ信号を対象とした再構成を実現するための手法について学ぶ。 |
アナログ信号を対象とした再構成手法のまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 12 | 12 | [情報冗長 （Coding Theory，Parity）] Fault Toleranceの一形式である情報冗長の基本的な概念である符号の概念を理解する。 |
符号の概念のまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 13 | 13 | [情報冗長 （m-of-n，Berger）] Fault Toleranceの分野で利用されている誤り検出符号として、単方向誤りに対して高い能力をもつ符号の性質を学ぶ。 |
m-of-n符号，Berger符号のまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 14 | 14 | [情報冗長 （Cyclic）] Fault Toleranceの分野で利用されている誤り検出訂正符号として、巡回符号の性質及びハードウェア的な生成法を理解する。 |
巡回符号のまとめを行い、次回の授業の予習をしておくこと。 | なし |
| 15 | 15 | [時間冗長とソフトウェア冗長] 過渡的な故障に対して高い耐性を有する時間冗長の実現手法と近年重要となるソフトウェアのバグに対するFault Tolerance手法を学ぶ。 |
時間冗長とソフトウェア冗長のまとめを行い、次回の試験の準備をしておくこと。 | なし |
| 16 | 16 | [定期試験] これまでの講義内容に関する試験を実施する。 |
なし | なし |
| No. |
到達目標 ／Learning Goal |
知識?理解 ／Knowledge & Undestanding |
技能?表現 ／Skills & Expressions |
思考?判断 ／Thoughts & Decisions |
伝達?コミュニケーション ／Communication |
協働 ／Cooperative Attitude |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | コンピュータシステムの高信頼化の必要性を説明することができる（A-1） | ○ | ○ | |||||
| 2 | Fault Tolerance の基本的な概念を理解できる（A-1） | ○ | ○ | |||||
| 3 | ハードウェア冗長による基本的な高信頼化設計技術を利用できる（A-1） | ○ | ○ | |||||
| 4 | 情報冗長による高信頼化設計技術に利用する各種符号の特徴を理解して利用できる（A-1） | ○ | ○ |
| No. |
到達目標 ／Learning Goal |
定期試験 ／Exam. |
発表 | レポート | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | コンピュータシステムの高信頼化の必要性を説明することができる（A-1） | ○ | ○ | ○ | |||
| 2 | Fault Tolerance の基本的な概念を理解できる（A-1） | ○ | ○ | ○ | |||
| 3 | ハードウェア冗長による基本的な高信頼化設計技術を利用できる（A-1） | ○ | ○ | ○ | |||
| 4 | 情報冗長による高信頼化設計技術に利用する各種符号の特徴を理解して利用できる（A-1） | ○ | ○ | ○ | |||
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評価割合（％） ／Allocation of Marks |
20 | 50 | 30 | ||||