Прикладной системный анализ

Магистратура 2019/2020

Статус: Курс обязательный (Системное программирование)

Направление: 09.04.04. Программная инженерия

Кто читает: Базовая кафедра «Системное программирование» Института системного программирования им. В.П. Иванникова РАН (ИСП РАН)

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Зеленов Сергей Вадимович

Прогр. обучения: Системное программирование

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 64

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

В курсе излагаются методы анализа программно-аппаратных систем. Курс состоит из трех частей: методы анализа сетей передачи данных; методы анализа надежности; методы анализа построения расписаний для периодических задач.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины является изучение основных принципов моделирования и анализа программно-аппаратных систем, а также получение навыков моделирования систем, анализа сетевых ресурсов, анализа рисков, анализа построения расписаний для встроенных операционных систем реального времени.

Планируемые результаты обучения

Анализирует AADL-модель программно-аппаратного комплекса.
Вычисляет входящие кривые и максимальные задержки на оконечной системе и в коммутаторе AFDX методом сетевого исчисления.
Строит графики функции отставания и функции задержки для данных функций входящей кривой и обслуживающей кривой.
Вычисляет задержки в коммутаторе методом Trajectory.
Вычисляет вероятность безотказной работы последовательно-параллельной расчетно-логической схемы.
Анализирует EMV2-модель ошибок программно-аппаратного комплекса.
Вычисляет минимальные сечения и меры значимости для данного дерева неисправностей.
Строит FTA-деревья для данной EMV2-модели ошибок программно-аппаратного комплекса.
Производит анализ FMEA для данной EMV2-модели ошибок программно-аппаратного комплекса.
Строит марковскую цепь для данной EMV2-модели ошибок программно-аппаратного комплекса.

Содержание учебной дисциплины

Моделирование систем. Язык AADL.
Система. Модель. Ранняя валидация. Виды моделей. Формализация. Компоненты AADL, их семантика. Свойства. Соединение компонентов.
Тема 2. Сетевое исчисление. Сеть AFDX. Применение сетевого исчисления для анализа сетей AFDX.
Функция потока. Входящая кривая, обслуживающая кривая. Максимальная задержка. Максимальное количество необработанной информации. Поток на выходе из узла. Виртуальный канал. Оконечная система. Коммутатор. Регулирование трафика в AFDX. Резервирование в AFDX. Входящие и обслуживающие кривые в узлах AFDX. Техника группировки в сетевом исчислении. Вычисление максимального размера очередей.
Подход Trajectory и его применение для анализа сетей AFDX.
Сценарий «худшего случая». Интервал занятости. Техника группировки. Вычисление времени доставки пакета. Оценка верхних границ размеров очередей.
Введение в анализ рисков. Error Model Annex.
Отказ. Опасное состояние. Безопасность. Надежность. Живучесть. Показатели надежности. Модель сбоев. Состояния компонентов. Распространение отказов. Композиция.
Логико-вероятностный анализ. Анализ дерева неисправностей.
Структурное резервирование. Метод свертки. Минимальный путь. Минимальное сечение. Функция работоспособности. Дерево неисправностей. Построение дерева неисправностей по модели сбоев. Ранжирование первичных событий дерева неисправностей. Меры значимости первичных событий.
Анализ видов и последствий отказов. Применение марковских цепей для анализа рисков.
Анализ видов и последствий отказов. Проведение анализа видов и последствий отказов на основе модели сбоев. Восстанавливаемые системы. Метод дифференциальных уравнений расчета надежности. Марковские модели. Построение марковской цепи на основе модели сбоев.
Системы реального времени. Планирование периодических задач. Классические алгоритмы построения расписаний.
Системы реального времени. Периодические задачи. Постановка проблемы планирования периодических задач. Алгоритм Rate-monotonic. Алгоритм Earliest deadline first.
Построение расписаний для строго периодических задач.
Строго периодические задачи. Постановка проблемы планирования строго периодических задач. Бесконфликтное расписание. Необходимое условие существования бесконфликтного расписания. Анализ существования бесконфликтного расписания посредством раскрасок графов. Граф делимости и совместность раскрасок. Теорема о существовании бесконфликтного расписания.

Элементы контроля

Лабораторные работы (ЛР)
Экзамен (Э)
Оценка за дисциплину выставляется в соответствии с формулой оценивания от всех пройденных элементов контроля. Экзамен не проводится.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.7 * Лабораторные работы (ЛР) + 0.3 * Экзамен (Э)

Программа дисциплины