Detail předmětu

Systémy odolné proti poruchám

FIT-SPPAk. rok: 2024/2025

Principy odolnosti, struktury a techniky pro zvýšení odolnosti systémů proti poruchám. Kódy pro zabezpečení a opravu informace. Lineární blokové kódy. Řídké paritní kódy. Maticový popis kódů. Cyklické kódy. Konstrukce Galoisových těles pro cyklické kódy. BCH a RS kódy. Kódy pro zabezpečení informace v pamětech typu Flash a CDROM. Úvod do kvantového počítání, oprava chyb v kvantových systémech.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Vstupní znalosti

Základy lineární algebry a diskrétní matematiky, základy návrhu číslicových systémů.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Vypracování projektu a dosažení minimálního hodnocení 10 bodů za jeho prezentaci pro získání zápočtu a připuštění ke zkoušce. Složení závěrečné písemné zkoušky a dosažení celkového minimálního hodnocení v součtu za hodnocené aktivity předmětu 50 bodů.

Učební cíle

Seznámit studenty s různými formami redundance a jejich využitím k vytváření počítačových systémů pracujících správně i za přítomnosti poruch nebo chyb v datech. Zvládnuté přístupy k vytváření odolnosti proti poruchám obvodovými a softwarovými prostředky.

Motivace:

Pokud bychom měli zvolit matematický objev s největším dopadem za posledních 50 let, samoopravný kód by byl jistým kandidátem. Takový kód chrání digitální informace, které jsou přenášeny nebo ukládány, před náhodnými chybami. Předmět SPP mimo jiné ukazuje, že řada objektů abstraktní algebry - např. matice, prvočísla, polynomy, grupy nebo konečná tělesa - mají významné praktické aplikace, protože se používají při návrhu a analýze kódů pro opravu chyb. Bez nich by zařízení jako CDROM, paměti Flash nebo prostředky digitální komunikace, nefungovala.

Základní literatura

Dumas, J.-G., Roch, J.-L., Tannier, E., Varrette, S.: Foundations of Coding: Compression, Encryption, Error Correction. Wiley-Blackwell, 2015
Jiang, Y.: A Practical Guide to Error-Control Coding Using MATLAB. Artech House, 2010
Koren, I., Krishna, C. M.: Fault-Tolerant Systems, 2. vyd., Morgan Kaufmann, 2020
Lin, S., Costello, D.J.: Error Control Coding: Fundamentals and Applications, 2. vyd., PEARSON, 2010
Sanvicente, E.: Understanding Error Control Coding. Springer, 2019

Doporučená literatura

Dumas, J.-G., Roch, J.-L., Tannier, E., Varrette, S.: Foundations of Coding: Compression, Encryption, Error Correction. Wiley-Blackwell, 2015
Jiang, Y.: A Practical Guide to Error-Control Coding Using MATLAB. Artech House, 2010
Koren, I., Krishna, C. M.: Fault-Tolerant Systems, 2. vyd., Morgan Kaufmann, 2020
Lin, S., Costello, D.J.: Error Control Coding: Fundamentals and Applications, 2. vyd., PEARSON, 2010
Sanvicente, E.: Understanding Error Control Coding. Springer, 2019

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NGRI , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NADE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NISD , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NMAT , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NSEC , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NISY do 2020/21 , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NNET , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NMAL , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NCPS , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NHPC , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NVER , 0 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NIDE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NISY , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NEMB do 2023/24 , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NSPE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NEMB , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NBIO , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NSEN , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program RRTES_P magisterský navazující

    specializace RRTS , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod, přehled a kategorie systémů odolných proti poruchám.
  2. Techniky zajištění odolnosti systémů proti poruchám.
  3. Detekce a oprava chyb v datech. Paritní kódy. Kontrolní součet.
  4. Lineární blokové kódy: Hammingovy kódy a řídké paritní kódy.
  5. Maticová algebra pro popis kódů.
  6. Cyklické kódy: princip, obvodová realizace, CRC.
  7. Algebra pro pokročilé kódy: Galoisova tělesa.
  8. Pokročilé cyklické kódy: BCH a Reed-Solomonovy kódy.
  9. Zabezpečení v reálných systémech: paměti Flash a CDROM.
  10. Úvod do teorie kvantového počítání.
  11. Kvantové operátory, kvantová hradla, kvantové obvody.
  12. Základní principy zabezpečení kvantových výpočtů.
  13. Programování a simulace kvantového výpočtu.

Projekt

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.

Osnova

Individuálně zadávaná témata projektů.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz