高信頼回路工学

High-Reliable Digital Circuits

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電子情報工学専攻科目

工学研究科

1年

HETMN5MCA1

2.00単位

講義 (Lecture)

2024年度前期

上浦 尚武

工学研究科

日本語

目標3／目標4／目標5／目標9

木曜　10：40〜12：10 6202号室

kamiura@eng.u-hyogo.ac.jp

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1◎／2◎／3〇

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【講義目的】
ディジタル情報の伝送または処理系を取り扱うための基礎的学力の充実および応用的知識の習得を目的として、論理回路、符号回路、演算回路および順序回路を専門的な見地から解説する。さらに、以上の基本回路により構成された情報処理装置群に対する高信頼化技術として、故障検出、故障診断、フェールセーフ等を講義する。
【達成目標】
本講義の到達目標は、１）ディジタル回路に対する故障検出や診断について基礎的知識を理解し，説明できること、２）被検査回路の構成が比較的複雑であっても、各故障検出アルゴリズムを適切に応用できること、３）フェールセーフやディペンダビリティの基礎的事項を理解し、高信頼システム構築に活用できること、３）基礎的知識（故障検出、診断）に関わる演習問題を解けること、また高信頼システム構築についてレポートやプレゼンテーションで明瞭に報告できること、である。

サブタイトル：高度情報社会を支えるディペンダブル技術
キーワード：ディペンダブル技術、誤り検出・訂正、故障検出、万能テスト方式、ランダムテスト方式、テスト容易化設計、組込み自己テスト、テスタビリティ解析、ネットワーク信頼性評価、フェールセーフ

【講義内容】
ディペンダブル技術を適用して構築されたシステムには、フォールト（故障）発生に際してもそれに耐えて稼働し続ける頑健な特性が付与されている。コンピュータネットワークシステムの大規模化・広域化が進むにつれて、その信頼性向上に対する要請は高まる一方であり、これからの高度情報化社会ではディペンダビリティがますます重要なものとなることは間違いない。本講では、ディジタル回路レベルにおけるディペンダブル技術を主に学ぶ。特に、論理回路に対する故障検査・診断、故障補償については、これまで発表されている重要な学術報告を、簡単な例題を多用しつつ詳述する。
【授業計画】
１．高度なディジタル回路（その１）（口述による講義、キーワード：算術演算回路）　　　　　　
２．高度なディジタル回路（その２）（口述による講義、キーワード：記憶回路）
３．高度なディジタル回路（その３）（口述による講義、キーワード：インターフェース回路）　 　
４．システム高信頼化概説（口述による講義、キーワード：ディペンダブル技術）
５．故障検査技術（その１）（テキスト第２章、キーワード：誤り検出、誤り訂正） 　　　　　　
６．故障検査技術（その２）（テキスト第２章、キーワード：誤り制御）
７．故障検査技術（その３）（口述による講義、キーワード：ENF、SPOOF、経路活性化法） 　　
８．高カバレッジな検出アルゴリズム（口述による講義、キーワード：ブール微分、Dアルゴリズム、FANアルゴリズム）
９．テスト容易化設計（その１）（テキスト第５章、キーワード：万能テスト方式）　
10．テスト容易化設計（その２）（テキスト第５章、キーワード：ランダムテスト方式）
11．テスト容易化設計（その３）（テキスト第５章、キーワード：スキャン方式）　 　
12．組込み自己テスト（テキスト第５章、キーワード：擬似ランダムテスト、全数テスト、シグネチャ解析）
13．テスタビリティ解析（テキスト第５章、キーワード：計算複雑度、テスト複雑度）　　　　　 　
14．ネットワークの信頼性評価（テキスト第６章、キーワード：階層ルーティング、高信頼ルーティング、メッシュネットワーク、リンク故障）　
15．安全性とフェールセーフ（テキスト第８章、キーワード：安全制御、フェールセーフ信号処理、フェールセーフ論理演算）
 
生成系AIの利用：
生成系AIの利用については教員の指示に従うこと。生成系AIによる出力結果をそのまま課題レポートとして提出してはいけない。生成系AIによる出力をそのまま提出したことが判明した場合は単位を認定しない、又は認定を取り消すことがある。

向殿政男編、フォールト・トレラント・コンピューティング、丸善株式会社

①当麻喜弘編著、フォールトトレラントシステム論、電子情報通信学会編、コロナ社
②樹下行三、藤原秀雄共著、ディジタル回路の故障診断(上)、工学図書
（②は姫路書写学術情報館にあり）

【予習】授業に際して指示するテキスト教材の部分を事前読み込み（10ｈ），プレゼンテーションの準備(3回、15h)
【復習】レポート作成（5回、15ｈ）、講義内容の理解を深め定着させるためにテキスト教材を読み直し（20ｈ）

採用しない

講義目的・到達目標に記載する事項について十分習得した者に単位を授与する。同事項に関する到達度に応じてSからCまで成績を与える。レポートおよびプレゼンテーションを課す。レポート(30%)、プレゼンテーション(70%)を基準として、100点満点で採点し、60点以上を合格とする。

レポートは、ユニバーサルパスポートのクラスプロファイル機能を使って講評を返す。
プレゼンテーションは、プレゼンテーション内容について議論をする。

大学において論理数学、ディジタル回路、集積回路、システム設計言語に関する十分な知識を修得しておくことが望ましい。なお、出席、受講態度も採点時に参考とするので、積極的に講義に参加するとともに、予習・復習を怠らないことを望む。

該当しない

論理ゲートに対するトランジスタレベルの動作解析に関する基礎知識を最低限の準備学習課題とする。