Informatikai rendszertervezés

A tantárgy angol neve: IT System Design

Adatlap utolsó módosítása: 2021. június 9.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Mérnökinformatikus szak

BSc képzés

Rendszertervezés specializáció

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIMIAC01 5 2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Molnár Vince,
A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/VIMIAC01
4. A tantárgy előadója
Név: 
Beosztás:
Tanszék, Intézet:
Dr. Molnár Vince
adjunktus
Méréstechnika és Információs Rendszerek T.
Dr. Micskei Zoltánegyetemi docensMéréstechnika és Információs Rendszerek T.
Dr. Vörös András
adjunktusMéréstechnika és Információs Rendszerek T.

 

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Rendszermodellezés, Szoftvertechnológia, Objektum-orientált programozás 
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
(Szakirany("AMINrendsztervAUT", _) VAGY
Szakirany("AMINrendsztervIIT", _) VAGY
Szakirany("AMINrendsztervMIT", _) )

VAGY Training.code=("5NAA8")

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
Rendszermodellezés
7. A tantárgy célkitűzése

A tárgy célkitűzése, hogy bemutassa a modellalapú rendszertervezés alapvető folyamatait és eszközeit. Ismerteti a specifikáció- és követelménymodellezés alapjait, a funkcionális és extrafunkcionális nézőpontokat integráló modellalkotást, a platform/infrastruktúra modellezést, a modellalapú telepítést, a verifikáció és validáció folyamatát és technikáit (pl. statikus analízis, tesztelés), valamint az automatikus modelltranszformációk és kódgenerátorok szerepét (teszt-, kód/kódkeret-, konfiguráció-, telepítési leíró, dokumentáció-, monitor-generálás). A tárgy alkalmazási példáit az üzleti rendszerek, illetve az intelligens komponensek integrációján alapuló beágyazott rendszerek területéről veszi.

A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgató képes lesz:

  1. felsorolni az informatikai rendszerek követelményeik, működési környezetük, struktúrájuk és viselkedésük, architektúrájuk, valamint a futtatóplatformjaik modellezési feladatait,
  2. megfogalmazni az informatikai rendszerekkel szembeni követelményeket szabatos formában,
  3. használni a rendszertervezés legfontosabb szabványos rendszermodellező nyelveinek eszközkészletét,
  4. alkalmazni a rendszertesztelés során a specifikációalapú teszttervezési technikákat.
8. A tantárgy részletes tematikája

1-2. hét: Rendszertervezési alapok és követelménymodellezés

A modellalapú tervezés alapfogalmai (fejlesztési folyamatok, követelmény nyelvek, modellek, platformok, verifikáció és validáció), rendszerfejlesztési folyamatok (V modell vs. agilis módszerek), szolgáltatásbiztonság fogalma. A SysML nyelv.

Funkcionális és extrafunkcionális követelmények modellezése és analízise. Nyomonkövethetőség fogalma.

3-4. hét: Strukturális modellek

Strukturális modellek: architektúra ill. logikai komponens tervezés. Építkezés funkcionális blokkokból. Interfész és adattípus tervezés, komponensek közötti kommunikációs útvonalak, kódgenerátorok strukturális modellekhez.

Logikai és fizikai adatok modellezése: Jólformáltsági kényszerek. Profilok. Fizikai paraméterek modellezése (Modelica).

5-6. hét: Szolgáltatásbiztonság és hibatűrés

Hibatűrés alapfogalmak: hiba, hibaok, hibajelenség, rendelkezésre állás vs. megbízhatóság redundancia fajtái szerepe, tervezési minták.

Szolgáltatásbiztonság kiértékelése: kockázat analízis, hibafa, hibamód és hatás analízis (FMEA), megbízhatósági analízis.

7-8. hét: Viselkedési modellek

Viselkedési modellek: adatfolyammodellek (aktivitás diagram), forgatókönyvek (interakció diagram), viselkedési modellek szemantikája.

Reaktív rendszerek: komponensek állapot alapú viselkedésmodellje; kódgenerátor viselkedési modellekhez.

9-10. hét: Platform modellezés és telepítés

Platform és infrastruktúra modellek: Komponens integrációs technológiák, partícionált alkalmazások, infrastruktúra modellek, elosztott architektúrák. Modern platformok (kitekintés): AUTOSAR, MARTE, Cloud.

Modellvezérelt telepítés: extrafunkcionális követelmények kielégítése (teljesítmény, átbocsátóképesség, kapacitásbecslés és erőforrás-allokálás, időbeliség: WCET, ütemezhetőség rendelkezésre állás, memória, optimalizálás,), robosztus partícionálás, konfigurációs leírók automatikus generálása.

11-12. hét: Rendszerverifikáció és validáció

V&V áttekintés: tipikus V&V feladatok áttekintése és helye fejlesztési folyamatban. Követelmény-alapú tesztek definiálása. Specifikáció-alapú teszttervezési technikák.

Modellalapú teszttervezés (integrációs, funkcionális, extra-funkcionális): modellalapú tesztelés és tesztgenerálás. Tesztelési célok, architektúra és tesztesetek specifikálása. UML2 Testing Profile.

13. hét: Automatizálási technikák

Modelltranszformáció és kódgenerátorok: feladata és csoportosítása, főbb megközelítések, gráfalapú technikák, sablon alapú kódgenerátorok (pl. Acceleo / Xtend).

14. hét: Esettanulmányok

Ipari alkalmazások: Modellvezérelt tervezés kritikus beágyazott rendszerekben (pl. autóipar/ repülőgépipar, kiberfizikai rendszerek). Szolgáltatásbiztos üzleti rendszerek tervezés és telepítése.

A gyakorlati órák tartalma:

A hallgatók az alábbi témákból végeznek el (számítógépes vagy tantermi) gyakorlatot egy komplex rendszer tervezése kapcsán:

  • Követelményanalízis: követelmények rögzítése és nyomonkövethetősége.
  • Rendszermodellezés: strukturális modellek.
  • Szolgáltatásbiztonság analízise
  • Viselkedési modellek
  • Platform modell és allokáció
  • Modellalapú rendszertesztelés.
  • Kódgenerátorok, modelltranszformációk.

Emellett a gyakorlati órákon biztosítunk lehetőséget házi feladat konzultációra.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) 14*2 óra előadás és 7*2 óra kiscsoportos gyakorlati foglalkozás a félévben egyenletesen elosztva.
10. Követelmények
  • A szorgalmi időszakban: a hallgatóknak 3-4 fős csapatokban egy több fázisból álló, összetett rendszertervezési feladatot kell elkészíteni házi feladatként, amely fázisonként külön kerül beadásra és értékelésre.
    • Egy fázisból a lehetséges pontok legalább 40%-át el kell érni az adott fázis elfogadásához.
    • Az aláírás feltétele, hogy a fázisok legalább (lefelé kerekített) kétharmada el legyen fogadva.
    • A házi feladatra kapott pontszám az elfogadott fázisok a hallgató számára legkedvezőbb - lefelé kerekített - kétharmadára kapott pontjainak összege [normál pontok].
    • A minimálisan teljesítendő számú fázisokon túli elfogadott házi feladat fázisokra kapott, megadott limit feletti pontok javíthatják a végleges jegyet, ha az legalább elégséges [extra pontok].
  • A vizsgaidőszakban: a kurzus létszámától függően írásbeli vagy szóbeli vizsga.
    • A tantárgy teljesítéséhez a vizsgát is külön legalább 40%-os szinten teljesíteni kell.
    • Írásbeli vizsga esetén a vizsga két részből áll, melyeket külön-külön is 40%-os szinten teljesíteni kell.
  • A vizsgajegy a vizsga (50%) és a házi feladat (50%) súlyozásából áll elő, legalább elégséges teljesítés esetén az esetleges extra pontok [max. 15%] jóváírásával.
11. Pótlási lehetőségek

A házi feladat egyes fázisai nem javíthatók, nem pótolhatók és nem adhatók be késedelmesen.

12. Konzultációs lehetőségek

A féléves házi feladattal kapcsolatban a félév során konzultációs lehetőséget biztosítunk. Ezen felül a gyakorlatok során lehetőség lesz a tárggyal kapcsolatos kérdések megválaszolására.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

A tárgy honlapján elérhető segédanyagok. A kitett anyagok az annotált előadás fóliákon kívül tartalmaznak a legfontosabb részekre szöveges és esetenként eszközhasználathoz kapcsolódóan videóalapú eszközkezelési útmutatókat.

Ajánlott irodalom:

M. Brambilla, J. Cabot, M. Wimmer: Model driven software engineering in practice. Morgan & Claypool, 2012.

Sebastien Gerard; Jean-Philippe Babau; Joel Champeau (eds): Model Driven Engineering for Distributed Real-Time Embedded Systems. Wiley, 2005.

Tim Weilkiens: Systems Engineering with SysML/UML: Modeling, Analysis, Design. Morgan Kaufmann, 2008.

Sanford Friedenthal, Alan Moore, and Rick Steiner: A Practical Guide to SysML: The Systems Modeling Language , Second Edition,   Morgan Kaufmann, 2011.

Kapcsolódó OMG szabványok: SysML, UML MARTE profile

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés előadásra7
Félévközi készülés gyakorlatra
7
Házi feladat elkészítése32
Vizsgafelkészülés32
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Intézet:

Dr. Varró Dániel

egyetemi tanár

MIT

Dr. Pataricza András

egyetemi tanár

MIT

Dr. Majzik István

egyetemi docens

MIT

Dr. Micskei Zoltán

adjunktus

MIT

Dr. Molnár Vince

adjunktus

MIT

Dr. Horváth Ákos

tudományos mts.

MIT

Dr. Ráth István

tudományos mts.

MIT

Dr. Bergmann Gábor

tudományos mts.

MIT

  


IMSc tematika és módszer

A tananyag mélyebb megértésére a házi feladat egyes részfázisaihoz kapcsolódó extra részfeladatok megoldásával nyílik lehetőség. Ezek az extra részfeladatok segítenek jobban megérteni az előadáson kevésbé részletezett ismereteket is.

IMSc pontozás

IMSc pontokat csak a jelest elért hallgatók szerezhetnek. IMSc pontok a következő módon szerezhetők:

  • azokért a házi feladatokra kapott extra pontokért, amik nélkül is jelest szerezne a hallgató,
  • kiegészítő feladatok a házi feladat egyes részfázisaihoz,
  • az oktatókkal egyeztetett opcionális otthoni feladat.

A tárgyban összesen 20 IMSc pont szerezhető a fenti tevékenységekkel a félév elején hirdetett megoszlásban.

Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.