计算机容错技术及诊断技术大纲.doc

课程教学大纲课程编号04202310开课学院四院开课系八系课程名称中 文计算机容错技术与诊断技术课程类别本科选修英 文Computer Fault Tolerance & Diagnostics课程学时总学时理论教学实验教学上 机课程设计3232 2. 无课程简介：简要描述课程的性质及专业地位，培养目标（理论、能力和技能） 随着数字计算机日益广泛的应用，数字系统的可靠性越来越显得重要，容错设计和故障诊断是提高数字系统可靠性的两个主要途径。容错技术经过近四十年的发展，在理论上已日趋完善，并产生了许多成功的设计。故障诊断技术近年来也有很大发展。本课程主要讲述容错系统设计的理论基础和主要技术手段，以及故障诊断的各种方法及算法，为学生设计高可靠的计算机应用系统打下基础。前修课程、能力和知识结构要求： 明确学生学习本门课程的先修课程，主要能力和知识结构。1. 概率论与数理统计,特别是马尔可夫过程的有关内容.2. 数字电路3. 计算机组成原理4. 操作系统课程结构说明： 对课程的组织结构进行简要说明，即明确课程所述内容由几个大的部分构成，每个部分的教学由哪几个环节或单元组成（如：理论授课、实验教学，上机实习，课外作业，随堂考试，讨论会，总结报告等）整个课程由原来独立的两门课程:容错和诊断组成.容错部分的内容可分以下几个部分:1. 基本概念:包括可靠性及可靠性的分析.以理论授课和课外作业为主2. 冗余技术: 以理论授课和上机作业为主3. 容错系统设计：以理论授课为主（容错单独作为30学时的一门课时，此部分曾安排课程设计）诊断部分的内容可分以下几个部分：1 基本概念: 以理论授课和课外作业为主2 诊断方法：以理论授课和和课堂练习为主（诊断单独作为30学时的一门课时，此部分曾安排课程设计）课程知识结构说明：明确课程涉及的学科知识领域、知识单元，每个知识单元由哪些知识点构成以及每个知识单元的学习目标，明确核心知识点（用“*”标示）和扩展性知识点（用“”标示）、必讲要求和选讲及自学要求。课程学时分布（按知识单元说明，并对核心知识点与较大的知识点进行必要的学时标注）。课程如包含实验或实践性等环节，还需要说明该部分的学时要求以及内容、方案和作用。* 第一章 可靠性理论基础 （本章内容为可靠性的定量描述，是入门知识）第一节 容错技术与非容错技术 （1学时，必讲）* 第二节 衡量系统可靠性的指标 （1.5-2学时，必讲） 学生必须弄清掌握这些指标的定义和计算方法，这些指标有： * 可靠度（Reliablity）与不可靠度 * 失效密度f与失效率 * 平均故障间隔时间 MTBF(Meantime Between Failures) 平均修复时间MTTR(Meantime to Repair)和修复率 可用度A(Avilability)* 第三节 可靠性系统模型（1学时，必讲）这节内容是学习下面内容的基础。 串联系统并联系统* 第二章 冗余技术（本章内容是容错技术的核心，介绍提高系统可靠性的手段）*第一节 硬件冗余 （1.5-2学时，必讲） 静态冗余 动态冗余 混合冗余*第二节 软件冗余 (2、3节共1学时，必讲)*第三节 时间冗余第四节 信息冗余（1学时，选讲）* 第三章 可靠性系统分析（本章提供系统可靠性分析的方法，是设计容错系统和对容错系统进行比较的必备知识，也是本课程的核心章节）*第一节 组合模型分析法 （1.5-2学时，必讲）*用组合模型分析计算系统的可靠度*故障覆盖率及其对系统可靠度的影响用网络图分析计算系统的可靠度*第二节 马尔可夫模型分析法 （2.5-3学时，必讲） *马尔可夫模型 *用马尔可夫模型分析实际系统* 第四章 软件容错技术（本章提供实现软件容错的方法，是软件冗余技术的深入讨论） *第一节 恢复块技术 （1.5-2学时，必讲）*第二节 n版编程技术 （1学时，必讲）* 第五章 容错系统设计（本章讲解设计容错的方法，是对前面内容的综合） *第一节 容错系统设计步骤（1-1.5学时，必讲）*第二节 容错系统设计举例（1-1.5学时，必讲） 第六章 著名的容错系统简介（扩展性知识点，2学时） 自检测自修复计算机系统（STAR）容错多处理机系统（FTMP）软件实现容错系统（SIFT）注：部分内容的学时给出一个范围，在容错技术单独作为24学时的课程时，取学时数的上界，并讲授扩展性知识点的内容。在容错技术与诊断技术合并为一门课时，取学时数的下界，不讲授扩展性知识点的内容以下是诊断技术内容*第七章 故障诊断技术概述 （本章讲解测试技术的发展过程和主要方法是诊断技术内容的入门引导 学习这部分内容要求有扎实的数字电路基础）*第一节 概述 （1-1.5学时，必讲）*第二节、故障和故障模型 （1-1.5学时，必讲）*第八章、组合逻辑电路的测试 （本章内容是诊断技术的核心，介绍经典的诊断技术）*第一节 伪穷举法 （1.5-2学时，必讲）第二节 故障表法 （2-3学时，选讲）*第三节 布尔差分法 （2.5-3学时，必讲）*第四节 通路敏化法 （2.5-3学时，必讲）*第五节 D算法 （2.5-3学时，必讲）第九章、时序电路的测试 （本章内容较繁琐，尚未发展完善，可作为扩展性知识讲解）*第一节 时序电路的功能测试（1.5-2学时，必讲）*第二节 同步时序电路的测试生成（2.5-3学时，必讲）第十章、混合电路的测试（本章内容很琐碎，且完全依赖具体电路，尚无这方面的教材，可作为扩展性知识讲解）第一节 混合电路测试的特点 （1学时）第二节 混合电路的测试 （2-3学时）第二节 混合电路的故障定位 （3-4学时，选讲）第十一章、可测性设计 *第一节 可测性度量 （2-3学时，必讲） 史蒂文森可测性度量高尔德斯泰可测性度量 可测性度量的应用 第二节 改善可测性的方法 （2-3学时，选讲）课程考核形式与要求： 明确课程考核成绩由几个部分构成，考核的侧重点，相对于知识单元（或课程的各个构成部分）大致的分数分配。考核形式（如开卷考试、闭卷考试、面试、停课考试、随堂考试、总结报告等）。 考核由4次作业(共占总成绩60%)和一个课程设计(占总成绩40%)构成.4次作业为:1) 可靠性计算和组合模型分析法2) 马尔可夫过程3) 布尔差分法和通路敏化法4) D算法课程设计可以是以下内容之一:软件容错简单的分布式容错系统模型用D算法生成中等规模的数字电路的测试矢量课程教授方法说明： 指出课程教学中的难点、建议的应对策略、方法以及教学手段。1. 使学生获得容错系统的感性认识是比较困难的.可以利用计算机仿真的方法,建立典型容错系统的数学模型,将仿真结果用动画显示,应能收到较好的效果.2. 诊断部分内容较枯燥,是否设法用动画显示测试过程.课程能力培养说明： 明确以知识为载体进行能力训练和素质培养的观点，对课程教学中所传授的学科（课程所属学科）所特有的思维方法、研究手段进行说明，要能够说明课程教学中如何通过知识单元或若干个知识点的传授过程来达到何种素质的培养和何种能力的训练，先修课程概率论、数字电路、计算机组成原理、操作系统使用教材计算机容错与诊断讲稿(电