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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Engenharia de Comp e Sist Digitais
 
Disciplina: PCS3578 - Sistemas Tolerantes a Falhas
Fault Tolerant Systems

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2018 Desativação:

Objetivos
Apresentar os conceitos relacionados com tolerância a falhas: disponibilidade, mantenabilidade, confiabilidade e segurança crítica em sistemas elétrico-eletrônicos e programáveis (SEEP). Apresentar diversas técnicas de projeto visando obter um sistema tolerante a falhas, além de diversas técnicas de avaliação do projeto do sistema, quantitativa e qualitativa.
 
To present fault tolerant concepts: availability, maintainability, reliability and safety related to Electric-Electronic and Programmable Systems (EEPS). To present design techniques to achieve fault tolerant systems. to present qualitative and quantitative design evaluation techniques.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
61200 - João Batista Camargo Júnior
1075607 - Jorge Rady de Almeida Junior
61194 - Paulo Sergio Cugnasca
 
Ementa
1.	Conceitos de confiabilidade, disponibilidade, manutenabilidade, testabilidade, segurança crítica e dependabilidade.
2.	Técnicas de projeto para alcançar tolerância a falhas: Redundância de Hardware, Redundância de Informação, Redundância de Software e Redundância Temporal.
3.	Técnicas de avaliação de projetos tolerantes a falhas: Modelos Combinatórios, Modelos Analíticos, Árvores de Falhas e Redes de Petri.
4.	Estudo de casos em sistemas eletro-eletrônicos e programáveis.
 
1. Concept of Reliability, Availability, Maintainability, Testability, Safety and Dependability. 2. Design Techniques to achieve Fault Tolerance: Hardware Redundancy, Information Redundancy, Software Redundancy and Temporal Redundancy. 3. Evaluation Techniques of Fault Tolerant Design: Combinatory Models, Analytical Models, Fault Tree and Petri Nets. 4. Case Studies of Electric-Electronic and Programmable Systems.
 
 
Conteúdo Programático
1.	Conceitos de confiabilidade, disponibilidade, manutenabilidade, testabilidade, segurança crítica e dependabilidade. Conceito de taxa de falhas, função confiabilidade, tempo médio entre falhas - MTBF, tempo médio para falhar - MTTF e tempo médio para reparo - MTTR . Conceito dos termos fault, error, failure. Falhas de modo comum. Conceito de computação tolerante a falha. Tipos de falha. Conceito de redundância.
2.	Técnicas de projeto para alcançar tolerância a falhas - redundância de hardware: redundância de hardware passiva, ativa e híbrida.
3.	Técnicas de projeto para alcançar tolerância a falhas - redundância de informação: Códigos separáveis e não separáveis; códigos de paridade, códigos m de n, códigos duplicados, checksums, códigos cíclicos (separáveis e não separáveis), códigos aritméticos, códigos de Berger, códigos de Hamming de correção de erro.
4.	Técnicas de projeto para alcançar tolerância a falhas - redundância de software: verificação de consistência, verificação de capacidade, blocos de recuperação (forward, backward), N-versões, computação robusta.
5.	Técnicas de projeto para alcançar tolerância a falhas - redundância temporal: detecção de falha transiente e detecção de falha permanente.
6.	Técnicas de avaliação de projetos tolerantes a falhas: Modelos combinatórios (série, paralelo, misto), Modelos analíticos markovianos (sem reparo, com reparo), Árvores de falha (construção e avaliação qualitativa e quantitativa), Redes de Petri (avaliação qualitativa), Análise dos efeitos dos modos de falhas (Críticas) - FEMECA.
7.	Estudo de casos em sistemas eletro-eletrônicos e programáveis: palestras convidadas, análise de artigos científicos, projeto e avaliação de sistemas experimentais.
 
1. Concept of Reliability, Availability, Maintainability, Testability, Safety and Dependability. Definition of Failure Rate, Reliability Function, Mean Time Between Failures – MTBF, Mean Time To Failure – MTTF and Mean Time To Repair – MTTR. Concepts of Fault, Error and Failure. Common Mode Failure. Concepts of Fault Tolerance Computing. Types of Failures. Concept of Redundancy. 2. Design Techniques to achieve Fault Tolerance – Hardware Redundancy: passive, active and hybrid. 3. Design Techniques to achieve Fault Tolerance – Information Redundancy: separable and non-separable codes; parity codes; m of n codes; duplicate codes; checksums; cycle redundancy codes (separable and non-separable); arithmetic codes; Berger Codes; Hamming Error Correction Code. 4. Design Techniques to achieve Fault Tolerance – Software Redundancy: consistency verification, capacity verification, Recovery Blocks (forward, backward), N-version, Robust Programming. 5. Design Techniques to achieve Fault Tolerance – Temporal Redundancy: Transient Fault Detection and Permanent Fault Detection. 6. Evaluation Techniques for Fault Tolerant Design: Combinatory Models (series, parallel and mixed), Markov Analytical Models (without repair and with repair), Fault Tree (Construction and Qualitative and Quantitative Evaluation), Petri Nets (Qualitative Evaluation) and Failure Mode Effect and Criticality Analysis - FEMECA. 7. Case Studies of Electric-Electronic and Programmable Systems: invited talks, scientific papers analysis, design and evaluation of experimental systems.
 
 
Instrumentos e Critérios de Avaliação
     
Método de Avaliação
Aplicação de técnicas de avaliação contínua, com pesos diferentes, ao longo da disciplina para avaliar o aprendizado do aluno.
Critério de Avaliação
A média ponderada das avaliações aplicadas de forma contínua deve ser maior ou igual a 5,0.
Norma de Recuperação
Prova escrita
 
Bibliografia Básica
     
1.	Reliability of Computer Systems and Networks. Fault Tolerance, Analysis and Design. Martin L. Shooman. John Wiley & Sons, 2002.
2.	Self-Checking and Fault-Tolerant Digital Design, Parag K. Lala, Morgan Kaufmann Publishers, 2001.
3.	Safety-Critical Computer Systems. Neil Storey. Addison-Wesley, 1996.
4.	Apostila do Prof. João Batista Camargo Jr.
5.	Artigos Científicos/ Scientific Papers.
 

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