РОЗПОДІЛЕНІ СИСТЕМИ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти Перший (бакалаврський)
Галузь знань 12 Інформаційні технології
Спеціальність 126 Інформаційні системи та технології
Освітня програма Інформаційні управляючі системи та технології
Статус дисципліни Обов’язкова (нормативна)
Форма навчання очна(денна)/заочна/дистанційна
Рік підготовки, семестр 3 курс, осінній семестр
Обсяг дисципліни 4,5 кредити ECTS /135 годин (36 годин лекцій, 36 годин лабораторних робіт, 63 години – СРС)
Семестровий контроль/ контрольні заходи Іспит, МКР, захист лабораторних робіт
Розклад занять 4 години на тиждень: 1 лекція (2 години); 1 лабораторна робота (2 години) кожного тиждня
Мова викладання Українська
Інформація про керівника курсу / викладачів

Лектор: к.т.н., доцент, Тимошин Юрій Афанасійович, e-mail: y.timoshin@gmail.com, viber: +38(096) 387 51 74

Лабораторні: к.т.н., доцент, Ковальов Микола Олександрович, viber: +38(067) 680 20 09
Розміщення курсу http://tc.kpi.ua/content/ RIE; GOOGLE Disc викладача
  1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Силабус освітнього компонента «Розподілені системи обробки інформації» (ПО16) складено відповідно до освітньої програми підготовки бакалаврів «Інформаційні управляючі системи та технології*»* спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології».

Метою навчальної дисципліни є формування та закріплення у студентів компетентностей: (ФК 3) здатність до проєктування, розробки, налагодження та вдосконалення системного, комунікаційного та програмно-апаратного забезпечення інформаційних систем та технологій, Інтернету речей (ІоТ), комп’ютерно-інтегрованих систем та системної мережної структури, управління ними; (ФК 10) здатність вибору, проєктування, розгортання, інтегрування, управління, адміністрування та супроводжування інформаційних систем, технологій та інфокомунікацій, сервісів та інфраструктури організації; (ФК 20) здатність використовувати технології розподілених обчислень, віртуалізації серверних систем, проєктувати корпоративні обчислювальні системи, застосовувати кластерні та гетерогенні розподілені обчислювальні системи для розв’язання прикладних задач і проведення наукових досліджень, розв'язувати проблеми масштабованості, проєктування та експлуатації розподілених інформаційних систем; (ФК 23) здатність розробляти інформаційні управляючі системи з використанням паралельних обчислень.

Предмет навчальної дисципліни – поглиблені знання щодо здатності вирішувати складні задачі і практичні проблеми розподілених систем обробки інформації та здійснювати професійну діяльність з проектування, реалізації, вибору технологій та адміністрування розподілених систем обробки інформації.

Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна: (ПРН-6) Демонструвати знання сучасного рівня технологій інформаційних систем, практичні навички програмування та використання прикладних і спеціалізованих комп’ютерних систем та середовищ з метою їх запровадження у професійній діяльності; (ПРН-17) Знати методології та технології проєктування та реалізації інформаційних управляючих систем та технологій підтримки прийняття рішень, вміти використовувати існуючі засоби, компоненти та технології для побудови інформаційних управляючих систем та технологій підтримки управлінських рішень.

  1. Пререквізити та постреквізити дисципліни

Пререквізити: Для успішного засвоєння дисципліни «Розподілені системи обробки інформації» студент повинен володіти освітніми компонентами «Вища математика», «Спеціальні розділи математики», «Програмування», «Теорія алгоритмів», «Проектування інформаційних систем», «Бази даних», «Комп’ютерні мережі».

Постреквізити: Компетенції, знання та уміння, одержані в процесі вивчення освітнього компонента «Розподілені системи обробки інформації» є необхідними для подальшого вивчення освітніх компонентів «Аналіз даних в інформаційно-управляючих системах», «Інфраструктура інформаційно-управляючих систем», «Безпека інформаційних систем».

  1. Зміст навчальної дисципліни

Розділ 1. Основні поняття інформаційної архітектури, локальні та розподілені структури.

Тема 1.1. 4-и фактори розподілу обробки даних та інформації в комп’ютерних мережах.

Тема 1.2. Три аспекти роботи з даними. Варіанти задач для розподіленої обробки даних та інформації в комп’ютерних мережах.

Розділ 2. Варіанти процесу розпаралелювання обробки даних та інформації.

Тема 2.1. Технології розпаралелення процесів обробки додатків.

Тема 2.2. Технологія клієнт-сервер. Трьохрівнева архітектура клієнт-сервер для створення розподілених додатків. Достоїнства та недоліки.

Тема 2.3. «Розподілене обчислювальне середовище» - DCE та його складові.

Тема 2.4. Технології МОМ для обробки повідомлень. Обробка застосунків на базі технологій з брокерами. Технології на базі операцій “серелізація - десерелізація”

Розділ 3. Технології розподіленої обробки даних, що використовують сховище даних та оперативні БД.

Тема 3.1. Особливості використання сховищ та БД у багато вузлових структурах обробки.

Тема 3.2.Технологія ORB, її основна функція та завдання. Базові служби технології ORB. Технологія розподілених обчислень – DCE, функції її служб. Монітори транзакцій та їх призначення.

Тема 3.3.Технологія RPC для віддаленого виклику процедур. Особливості застосування технологій RPC та їх проблеми.

Розділ 4. Технології розподіленої обробки з брокерами.

Тема 4.1. Брокери запитів. Особливості технології CORBA та її застосувань. Компоненти з яких складається об'єктна модель CORBA. Багатоплатформеність CORBA.

Тема 4.2. Технологія MSMQ, її призначення та базові компоненти для багато вузлової обробки даних. Функції брокера черги повідомлень MSMQ. Менеджер безпеки і його функції в технології MSMQ

Розділ 5. Технології розподіленої обробки даних апаратного рівня.

Тема 5.1. Призначення мережної ОС, мультипроцесорної ОС та розподіленої ОС. Особливості мультикомп’ютерних ОС.

Тема 5.2.Системи проміжного рівня для розподіленої обробки. Протокол розподілених даних DDP та його прикладні служби для підтримки роботи.

Тема 5.3.Комп’ютерні кластери та їх основні різновиди та типи. Призначення відмово стійких кластерів, їх властивості. Кластери для балансування навантаження в багато вузловій архітектурі. Методи забезпечення надійності кластерного вузла. Вимоги до додатків, які повинні працювати в кластерному середовищі.

Розділ 6. Технології для систем з розподіленою обробкою даних. Тема 6.1.Складові сховищ даних та їх призначення. Відмінності сховищ даних від оперативних БД реляційного типу. Технології синхронного та асинхронного виклику віддалених процедур, їх вади та плюси для РСОІ.

Тема 6.2.Система для розподіленої обробки даних та система обробки розподілених додатків, їх відмінності. Моделі розподіленої обробки, які призначені для використання віддалених об’єктів. Моделі використання віддалених об’єктів та їх відмінності.

Розділ 7. Відмінності архітектур клієнта та сервера в технологіях обробки віддалених об’єктів.

Тема 7.1.Застосування операції «серелізації-десерелізації» для обробки програмних компонент на різних комп’ютерах. Обробка «розподілених подій».Їх відмінність за рівнем зв’язаності.

Тема 7.2.Технології «розподілена транзакція» та її якості. Категорії з взаємодії розподілених компонент для технології обміну повідомленнями.

Розділ 8. Організація багато вузлової РСОІ системи.

Тема 8.1.Типи архітектур розподілених систем. . Основні характеристики розподілених систем. Принципи організації віддалених викликів процедур при взаємодії компонент РСОІ. Синхронний та асинхронний виклики процедур для РСОІ.

Тема 8.2.Відмінності гетерогенної РСОІ від гомогенної. Особливості їх використання для моделі розподіленої обробки даних та повідомлень. Використання віддалених об’єктів для трьохрівневої архітектури «клієнт-сервер».

Тема 8.3.Поняття проміжного середовища в РСОІ та його функції. Недоліки, обмеження та проблеми для РСОІ, які повинні враховувати їх розробники.

Розділ 9. Технології розподіленої обробки рівня програмних систем.

Тема 9.1. Технологія SOAP та особливості застосування. Технологія DCOM Майкрософт для РСОІ.

Тема 9.2. Призначення та особливості технології Enterprise JavaBeans (EJB). Системні сервіси, які забезпечує технологія EJB для серверів РСОІ. EJB-контейнер, його функції. Компоненти базової структури EJB. Служби, що забезпечують функціонування серверного середовища EJB. Вимоги до транзакцій, які вимагає застосування технології EJB. Переваги та недоліки при застосуванні технології Enterprise Java Beans.

Тема 9.3.Програмний інтерфейс викликів віддалених методів RMI та його функції. Особливості застосування технології RMI. Модель Java-RMI.

Розділ 10. Технології багато вузлової обробки для Інтернету речей (ІоТ).

Тема 10.1.Призначення Бездротових сенсорних мереж (БСМ) та їх особливості. Компоненти БСМ, їх основні функції. Обмеження для вузлів БСМ і їх причини. Переваги БСМ та що вони визначають для ІС.

Тема 10.2.Розподілена архітектура платформи AggreGate. Особливості застосування AggreGate платформи для створення РСОІ. Функціонал двох типів серверів для побудови архітектури AggreGate. Функціональність компонентів мультісегментної мережі на платформі AggreGate. Роль центрального сервера, функції вторинних і спеціалізованих серверів. Компоненти розподіленої системи моніторингу в архітектурі AggreGate. Групи серверів для організації масштабної хмарної IoT-платформи.

Розділ 11. Сервісні технології SOA.

Тема 11.1.Призначення SOA технологій. Моделі, які використовують в SOA. Особливості монолітної моделі першого покоління SOA. Відмінності моделі другого покоління SOA на основі контейнерів та мікросервісів. Особливості застосування для координації веб-сервісів «оркестровки» та «хореографії».

Тема 11.2.Сервісна шина підприємства Enterprise Service Bus (ESB), її особливості та структура. Яких трьох функціональних серверів вона потребує для реалізації? Функції інтеграції та розподілу ESB. Сервіси, які забезпечує ESB в якості проміжного ПЗ (middleware) в SOA архітектурі. Функція забезпечення балансування навантаження для компонентів ІС.

Тема 11.3.Використання контейнерів для мінімізації обчислювальних ресурсів, їх ефективність. Проблеми реалізації мікросервісів. Порівняння процесів віртуалізації і контейнеризації в SOA. Особливості реалізації хмарних контейнерів.

Розділ 12. Властивості розподілених додатків.

Тема 12.1.Загальна архітектура розподіленого додатка та функції його складових. Функції рівня управління даними в архітектурі розподіленого додатку. Проміжний рівень розподілених додатків та його підрівні. Їх функціональне призначення.

Тема 12.2.Основні принципи і вимоги до сучасних додатків масштабу виробничого підприємства для структур РСОІ. Загальні властивості, що мають розподілені обчислювальні системи на рівні розподілених додатків. Логічні шари обробки даних, що складають архітектуру розподілених додатків.

Тема 12.3. Розподіл бізнес-логіки за рівнями розподіленого додатка. Використання вбудованих процедур для зменшення коду прикладної програми. Додаткові програмні рівні для збільшення варіантів базової архітектури розподіленого додатка. Розширення базових рівнів розподіленого додатка з використанням рівня бізнес-інтерфейсу та рівня доступу до даних. Основні переваги та недоліки розподілених додатків.

Розділ 13.Технологія Грід.

Тема 13.1.Рівні архітектури Грід. Базовий, зв’язуючий, ресурсний, колективний і прикладний рівні, їх призначення та ресурси. Служби та функції. Стандарти Грід технології. Стандарт архітектури Open Grid Services Architecture – відкрита архітектура грід-сервісів.

Тема 13.2. Ізольованість сервісів. Використання сервісно-орієнтованої моделі. Стандартні інтерфейси грід-сервісів. Тема 13.3. Система Globus - проект з розробки та надання інфраструктури для грід-обчислень. Схема взаємодії компонентів Globus Toolkit 4.0. Контейнери та сервіси. Базові сервіси та протоколи системи Globus.

Тема 13.4. Віддалений доступ до даних за допомогою послідовних та паралельних інтерфейсів. Система UNICORE та її структура. Доступ користувачів до грід-ресурсів через інтернет-портали.

Тема 13.5. Інфраструктура безпеки GRID (GRID Security Infrastructure – GSI). Параметричні моделі продуктивності Грід. Використання цифрових сертифікатів відкритих ключів. Інфраструктура захисту GRID (GSI). Суперкомп’ютерний Грід України.

Розділ 14. Технології організації розподіленого зберігання та обробки даних.

Тема 14.1. RAID (Redundant Array of Independent Disks) – технологія програмно-апаратного призначення. Базові рівні RAID, їх прикладне застосування та призначення. Логічна архітектура RAID масивів, їх характеристики та параметри управління. Контролери RAID. Апаратна архітектура кластера з RAID масивом.

Тема 14.2. Розподілена база даних (РБД). Розподілена система управління базами даних (РСУБД). Розподілена система баз даних (РСБД). Властивості архітектури. Різновиди архітектури.

Тема 14.3. Архітектура однорангової мережі. Архітектура з багатьма незалежними серверами. Архітектура із взаємодіючими серверами. Клієнт-серверна архітектура.

Тема 14.4. Принципи розподілу даних. Механізми доступу до даних. Розподілене зберігання даних. Горизонтальна, вертикальна та змішана фрагментація. Розподіл даних за вузлами мережі.

Тема 14.5. Декомпозиція та реплікація даних. Моделі реплікацій та їх механізми. Обробка розподілених транзакцій. Властивості розподілених баз даних. Архітектура РБД, її переваги і недоліки. Переваги і недоліки РБД.

  1. Навчальні матеріали та ресурси

Основна література

  1. КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ, РОЗПОРЯДЖЕННЯ № 386-р від 15 травня 2013

    р. “Про схвалення Стратегії розвитку інформаційного суспільства в Україні”.

  2. Tripathy B. Іnternet of Things (IoT): TeChnologies, AppliCations,

    Challenges and Solutions (англ.) / B. Tripathy, J. Anuradha. – Florida: CRC Press, 2017. – 334 с.

  3. Бир Стаффорд. Наука управления. ЛКИ, 2007. - 120 с.

  4. Мартин Фаулер. Архитектура корпоративных приложений.- М., изд.

    «Вильямс», 2007г., 541с.

  5. Муромцев Д. Ю. , Грибков А.Н., Тюрин И.В., Шамкин В.Н.Проектирование

    базы знаний интеллектуальной информационно-управляющей системы для многомерных технологических объектов. ж.«Информационно-управляющие системы», № 4 (2018),с. 24-30

DOI: https://doi.org/10.31799/1684-8853-2018-4-24-30

  1. Архитектуры, модели и технологии программного обеспечения

    информационно-управляющих систем: монография / Ткачук Н. В., Шеховцов В. А., Кукленко Д. В., Сокол В. Е. Под ред. М. Д. Годлевского.— Харьков: НТУ «ХПИ»,2005,274 с.

  2. Автоматизація виробничих процесів: підручник./І.В.Ельперін,

    О.М.Пупена, В.М.Сідлецький, С.М.Швед.- К.Видавництво Ліра-К. 2015 – 378 с.

  3. Еталонні архітектури MSA.- К., Майкрософт Україна; К.: Видавнича

    група BHV, 2005.- 352c.

  4. Асадуллаев С. «Архитектуры хранилищ данных – II», 19.10.2009,

    www.lanit.ru

  5. Бондарчук А. П. Основи інфокомунікаційних технологій: навчальний

    посібник [Електронний ресурс] / А. П. Бондарчук, Г. С. Срочинська, М. Г. Твердохліб // Київ, ДУТ. – 2015. – 76 с. – Режим доступу до ресурсу: http://www.dut.edu.ua/ua/lib/1/category/1090/view/840.

  6. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного

    анализа. – СПб.: СПбГТУ, 1997. – 510 с.

  7. The 2nd Annual Internet of Things 2010 (англ.) [ЕлектроЕлектронний

    ресурс]. - Режим доступу: https://eu-ems.Com/summary.asp?event_id=55&page_id=342

  8. Интернет вещей в научных исследованиях // електрон. текст. Дані URL:

    https://cyberleninka.ru/article/v/internet-veschey-v-nauchnyh-issledovaniyah (дата звернення: 01.06.2019)

  9. АНАЛИЗ ТРАФИКА УСТРОЙСТВ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ // електрон. текст. дані

    URL: https://cyberleninka.ru/article/v/analiz-trafika-ustroystv-interneta-veschey (дата звернення: 01.06.2019)

  10. История появления технологии LoRa // електрон. текст. дані URL:

    https://nekta.tech/technology/

  11. Технология NFC принципы работы и преимущества // електрон.текст.

    дані URL: http://www.fotokomok.ru/texnologiya-nfc-principy-raboty-i-preimushhestva/

  12. Антоненко В. М. Сучасні інформаційні системи і технології:

    управління знаннями : навч. посібник / В. М. Антоненко, С. Д. Мамченко, Ю. В.Рогушина. – Ірпінь : Нац. університет ДПС України, 2016. – 212 с.

  13. Воронін А. М. Інформаційні системи прийняття рішень: навчальний

    посібник. / Воронін А. М., Зіатдінов Ю. К., Климова А. С. − К. : НАУ-друк,2009. − 136с.

  14. Морзе Н.В. Інформаційні системи. Навч. посібн. /за наук. ред. Н. В.

    Морзе; Морзе Н.В., Піх О.З. – Івано-Франківськ, «ЛілеяНВ», – 2015. – 384 с.

  15. Павлиш В. А., Гліненко Л. К. Основи інформаційних технологій і

    систем:Навчальний посібник. / Павлиш В. А., Гліненко Л. К. - Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2013. − 500 с.

  16. Б. Ю. Жураковский. Комп’ютерні мережі. Частина 2 Навчальний посібник

    [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ім. Ігоря Сікорського. – 2020.–372с.–Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/36641

  17. Інтернет речей і сучасні технології А. Й. Наконечний , З. Є. Верес.

    Національний університет “Львівська політехніка” кафедра комп’ютеризованих систем автоматики, 2016, УДК 551.568.85.

  18. Технологии и средства консолидации информации: Учебное пособие.

    Деревянко А.С., Солощук М.Н. - Харьков: НТУ "ХПИ", 2008. - 432c. Глава 4. «Интеграция приложений: сервисно-ориентированная архитектура» (http://khpi-iip.mipk.kharkiv.edu/library/index.html)

  19. А.В. Данилин, А.И. Слюсаренко. Архитектура предприятия Лекция 7

    «Сервис-ориентированная архитектура (SOA) и архитектура, управляемая моделями (MDA)», INTUIT.ru

  20. Хмарні обчислення. Електронний ресурс:

    http://integritysys.com.ua/solutions/pricatecloud-solution/

  21. Big Data. Електронний ресурс:

    https://www.it.ua/ru/knowledge-base/technology-innovation/big-data-bolshie-dannye

  22. BIG DATA. ВЕЛИКІ ДАНІ – ВЕЛИКІ МОЖЛИВОСТІ. Електронний ресурс:

    https://vtgstudy.com/news/ru-big-data-bolshie-dannye-bolshie-vozmozhnosti/

  23. Гужва В.М. Інформаційні системи і технології на підприємствах. К.:

    КНЕУ, 2001. – 158 с.

  24. [The industrial internet of things (IIoT): An analysis

    framework](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166361517307285) (англ.) // Computers in Industry. — 2018-10-01. — Vol. 101. — P. 1–12. — ISSN 0166-3615. — doi:10.1016/j.compind.2018.04.015

  25. Батура Т.В., Мурзин Ф.А., Семич Д.Ф. Облачные технологии: основные

    понятия, задачи и тенденции развития // ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ:ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ, СИСТЕМЫ И АЛГОРИТМЫ – 2014. doi: 10.15827/2311-6749.10.141

  26. Петренко А.И., Застосування GRID технологій в науці та освіті:

    роздатковий матеріал до вивч. курсу для студ. спец. «Інформаційні технології проектування». − К.: НТУУ «КПІ», 2008. − 144 С. Режим доступу: http://moodle.ntu-kpi.kiev.ua (дата звернення 30.05.2016)

  27. Петренко А.И., Вступ до GRID технологій в науці та освіті:

    навчальний посібник. - К.: НТУУ «КПІ», 2008. − 120 с. Режим доступу: http://moodle.ntu-kpi.kiev.ua (дата звернення 30.05.2016)

  28. Пономаренко В.С., Листровой С.В., Минухин С.В., Знахур С.В., Методы

    и модели планирования ресурсрв в GRID системах. – Х.:ВД. «ІНЖЕК», 2008.– 408 с.

  29. Introduction to GRID Computing, December 2005. – IBM Redbook, −

    241 c. [Електронний ресурс] Режим доступу: www.ibm.com/redbooks (дата звернення 30.05.2016)

Додаткова

  1. Жураковський Б. Ю. Комп’ютерні мережі. Частина 2 Навчальний посібник [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ім. Ігоря Сікорського. – 2020. – 372 с. – Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/36641

  2. Жураковський Б.Ю. Способи стиснення даних при архівації / Б.Ю. Жураковський// Сучасний захист інформації. – 2013. - №2. – С. 65-68. http://journals.dut.edu.ua/ index.php/dataprotect/issue/view/12

  3. Increasing the efficiency of information transmission in communication channels / [B. Zhurakovskyi, Y. Boiko, V. Druzhynin та ін.]. // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science.–2020.– Vol 19, №3 - С. 1306–1315. DOI:http://doi.org/10.11591/ijeecs.v19.i3.pp1306-1315

  4. Олійник А.В., Шацька В.М. Інформаційні системи і технології у фінансових установах - Навчальний посібник / А.В.Олійник, В.М.Шацька // - Львів: "Новий Світ-2000", 2006 - 436 с.

  5. Жураковський Б. Ю. Розробка та реалізація мережних протоколів. Навчальний посібник [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ім. Ігоря Сікорського. – 2020. – 462 с. Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/38946

  6. Сергиевский М.В. Беспроводные сенсорные сети. – [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://www.compress.ru/Article.aspx?id=17950

  7. Жураковський Б.Ю. Комп’ютерні мережі. Навчальний посібник для виконання лабораторних робіт [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ім. Ігоря Сікорського. – 2020. – 213 с. – Режим доступу до ресурсу: https://classroom.google.com/u/0/c/MTQ1MDk5NzA3OTQ1?hl=ru

  8. Еталонні моделі сервіс орієнтованої архітектури за рекомендаціями OASIS (http://soa.skatin.ru/soa-rm-csru.pdf);

  9. Проектування ІоТ [ Електронний ресурс ]: https://www.slideshare.net/ssuserf405bc/iot-79608563

  10. Беркман Л.Н. Теорія передачі та обробки даних в інфокомунікаціях: навчальний посібник / Л.Н. Беркман, Б.Ю. Жураковський, А.О. Макаренко//. − К.: ДУТ, 2015. – 160 с. – Режим доступу до ресурсу: http://www.dut.edu.ua/ru/lib/1/category/1090/view/859

  11. James Manyika, Michael Chui, Peter Bisson, Jonathan Woetzel, Richard Dobbs, Jacques Bughin, Dan Aharon. Unlocking the potential of the Internet of Things (Report McKinsey Global Institute June 2015). URL: http://www.mckinsey.com/business-functions/business-technology/our-insights/the-internet-of-things-the-value-of-digitizing-the-physical-world/

  12. The Next Industrial Revolution: A Manufacturing Leadership White Paper Sponsored by Microsoft How the Internet of Things and Embedded, Connected, Intelligent Devices will Transform Manufacturing — A Manufacturing Leadership White Paper, Frost&Sullivan.—2016. — P. 1–12.

  13. Електронний ресурс: http://www.aiportal.ru/articles/ multiagent-systems/agent-classification.html

  14. Розподілені бази даних (стаття на scientificpapers.org) [Архівовано 15 квітня 2018 у Wayback Machine.](англ.)

  15. Конспект з розподілених баз даних. [Архівовано 24 березня 2017 у Wayback Machine.]

  16. Datbase Systems [Архівовано 28 листопада 2016 у Wayback Machine.]

      1. Özsu and P. Valduriez, Principles of Distributed Databases (3rd edition)

  18. Мейер Д. Теорія реляційних баз даних: пров. з англ. — М., 2005.

  19. Ревунков Г.І., Самохвалов Е.Н., Чистов В.В. Бази і банки даних і знань. Підручник для вузів / / Під ред. В. Н. Четверікова. — М., 2003.

  20. Фаронов В.В., Шумаков П.В. Керівництво розроблювача баз даних. — М.: Нолидж, 2000.

  21. Конноли Т. Базы данных : проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика: учеб. пособие / Томас Конноли, Каролин Бегг. — 3-е изд. ; [пер. с англ.]. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. — 1440 с. : ил. — Парал. тит. англ.

  22. Спирли Э. Корпоративные хранилища данных. Планирование, разработка, развитие. / Эрик Спирли. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. — 400 с.

  23. Что такое корпоративная сервисная шина? Електронний ресурс: https://www.netinbag.com/ru/internet/what-is-an-enterprise-service-bus.html

  24. Індустрія 4.0. Цена вопроса для Украины. Електронний ресурс: https://inventure.com.ua/news/ukraine/industriya-4.0-cena-voprosa-dlya-ukrainy

  25. Яремко І.М. Імовірнісні характеристики центрів обробки даних і резервування / І.М. Яремко, В.В. Турупалов, І.О. Молоковский // Наукові праці інституту проблем модулювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова «Моделювання та інформаційні технології».– Київ,2011р. – Випуск 60.– C.141-146.

  26. Литвинов О.А., Хандецький В.С. Розподілена обробка інформації : [моногр.] / О.А. Литвинов., Л64 В.С. Хандецький − Д.: ТОВ «Баланс-Клуб», 2013.− 314 с.

Навчальний контент

  1. Методика опанування навчальної дисципліни(освітнього компонента)

Лекційні заняття

№

з/п

Назва теми лекції та перелік основних питань

(дидактичні матеріали: презентація Power Point, відеолекції.)

1

 2
1

Розділ 1. Основні поняття інформаційної архітектури, локальні та розподілені структури обробки даних та інформації.

Тема 1.1. 4-и фактори розподілу обробки даних та інформації в комп’ютерних мережах – на апаратному рівні, на рівнях даних, програм та сервісів.

Тема 1.2. Три аспекти роботи з даними. Варіанти задач для розподіленої обробки даних та інформації в комп’ютерних мережах.

Література: Основна: 1-3,7,9,23; Додаткова: 1-3,20,21

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
2

Розділ 2. Варіанти процесу розпаралелювання обробки даних та інформації.

Тема 2.1. Технології розпаралелення процесів обробки додатків.

Тема 2.2.Технологія клієнт-сервер. Трьохрівнева архітектура клієнт-сервер для створення розподілених додатків. Достоїнства та недоліки.

Тема 2.3. «Розподілене обчислювальне середовище» - DCE та його складові.

Тема 2.4. Технології МОМ для обробки повідомлень. Обробка застосунків на базі технологій з брокерами. Технології на базі операцій “серелізація - десерелізація”.

Література:Основна:1-3,7;13,22,23;Додаткова:1-2,23,32 Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
3

Розділ 3. Технології розподіленої обробки даних, що використовують багато вузлів обробки.

Тема 3.1. Особливості використання сховищ та БД у багато вузлових структурах обробки.

Тема 3.2.Технологія ORB, її основна функція та завдання. Базові служби технології ORB. Технологія розподілених обчислень – DCE, функції її служб. Монітори транзакцій та їх призначення.

Тема 3.3.Технологія RPC для віддаленого виклику процедур. Особливості застосування RPC та їх проблеми.

Література: Основна: 2,7,9,11-13; Додаткова:1-3,8,20-25

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
4

Розділ 4. Технології розподіленої обробки з брокерами.

Тема 4.1. Брокери запитів. Особливості технології CORBA та її застосувань. Компоненти з яких складається об'єктна модель CORBA. Багатоплатформеність CORBA.

Тема 4.2. Технологія MSMQ, її призначення та базові компоненти для багато вузлової обробки даних. Функції брокера черги повідомлень MSMQ. Менеджер безпеки і його функції в технології MSMQ

Література:Основна:16,25-26,32 Додаткова:10,15-18,29,32

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
5

Розділ 5. Технології розподіленої обробки рівня ОС, middleware та кластерних вузлів.

Тема 5.1. Призначення мережної ОС, мультипроцесорної ОС та розподіленої ОС. Особливості мультикомп’ютерних ОС.

Тема 5.2. Системи проміжного рівня для розподіленої обробки. Протокол розподілених даних DDP та його прикладні служби для підтримки роботи.

Тема 5.3.Комп’ютерні кластери та їх основні різновиди та типи. Призначення відмово стійких кластерів, їх властивості. Кластери для балансування навантаження в багато вузловій архітектурі. Методи забезпечення надійності кластерного вузла. Вимоги до додатків, які повинні працювати в кластерному середовищі.

Література: Основна:2,5,9,11,13,20,23; Додаткова:2,5,20

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
6

Розділ 6. Технології для систем з розподіленою обробкою даних та додатків.

Тема 6.1.Складові сховищ даних та їх призначення. Відмінності сховищ даних від оперативних БД реляційного типу. Технології синхронного та асинхронного виклику віддалених процедур, їх вади та плюси для РСОІ.

Тема 6.2.Система для розподіленої обробки даних та система обробки розподілених додатків, їх відмінності. Моделі розподіленої обробки, які призначені для використання віддалених об’єктів. Моделі використання віддалених об’єктів та їх відмінності.

Література:Основна:11,23,26,31,34;Додаткова:1,8,21,31-32

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
7

Розділ 7. Відмінності архітектур клієнта та сервера в технологіях обробки віддалених об’єктів.

Тема 7.1.Застосування операції «серелізації-десерелізації» для обробки програмних компонент на різних комп’ютерах. Обробка «розподілених подій».Їх відмінність за рівнем зв’язаності.

Тема 7.2.Технології «розподілена транзакція» та її якості. Категорії з взаємодії розподілених компонент для технології обміну повідомленнями.

Література: Основна: 1,7,9; Додаткова:1-2,8,20,23,27

Самостійна робота: Підготовка до 1 атестац. контрольної.
8

Розділ 8. Організація багато вузлової РСОІ системи.

Тема 8.1.Типи архітектур розподілених систем. . Основні характеристики розподілених систем. Принципи організації віддалених викликів процедур при взаємодії компонент РСОІ. Синхронний та асинхронний виклики процедур для РСОІ.

Тема 8.2.Відмінності гетерогенної РСОІ від гомогенної. Особливості їх використання для моделі розподіленої оброби даних та повідомлень. Використання віддалених об’єктів для трьохрівневої архітектури «клієнт-сервер».

Тема 8.3.Поняття проміжного середовища в РСОІ та його функції. Недоліки, обмеження та проблеми для РСОІ, які повинні враховувати їх розробники.

Література: Основна: 26,32,34 Додаткова:5,10,21,29,31-32

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
9

Розділ 9. Технології розподіленої обробки рівня програмних систем.

Тема 9.1. Технологія SOAP та особливості застосування. Технологія DCOM Майкрософт для РСОІ.

Тема 9.2.Призначення та особливості технології Enterprise JavaBeans (EJB). Системні сервіси, які забезпечує технологія EJB для серверів РСОІ. EJB-контейнер,його функції. Компоненти базової структури EJB. Служби, що забезпечують функціонування серверного середовища EJB. Вимоги до транзакцій, які вимагає застосування технології EJB. Переваги та недоліки при застосуванні технології Enterprise Java Beans.

Література: Основна:1,5,13,21-23,25 Додаткова:4,7,10,16,18,32

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
10

Тема 9.3.Програмний інтерфейс викликів віддалених методів RMI та його функції. Особливості застосування технології RMI. Модель Java-RMI.

Література:Основна:5,9,25;Додаткова:7,10,16

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
11

Розділ 10. Технології багато вузлової обробки для Інтернету речей (ІоТ).

Тема 10.1.Призначення Бездротових сенсорних мереж (БСМ) та їх особливості. Компоненти БСМ, їх сновні функції. Обмеження для вузлів БСМ і їх причини. Переваги БСМ та що вони визначають для ІС.

Тема 10.2.Розподілена архітектура платформи AggreGate. Особливості застосування AggreGate платформи для створення РСОІ. Функціонал двох типів серверів для побудови архітектури AggreGate. Функціональність компонентів мультісегментної мережі на платформі AggreGate. Роль центрального сервера, функції вторинних і спеціалізованих серверів. Компоненти розподіленої системи моніторингу в архітектурі AggreGate. Групи серверів для організації масштабної хмарної IoT-платформи.

Література: Основна:1,18,29-32 Додаткова:2,4,7,15,17,19

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
12

Розділ 11. Сервісні технології SOA.

Тема 11.1.Призначення SOA технологій. Моделі, які використовують в SOA. Особливості монолітної моделі першого покоління SOA. Відмінності моделі другого покоління SOA на основі контейнерів та мікросервісів. Особливості застосування для координації веб-сервісів «оркестровки» та «хореографії».

Тема 11.2.Сервісна шина підприємства Enterprise Service Bus (ESB), її особливості та структура. Яких трьох функціональних серверів вона потребує для реалізації? Функції інтеграції та розподілу ESB. Сервіси, які забезпечує ESB в якості проміжного ПЗ (middleware) в SOA архітектурі. Функція забезпечення балансування навантаження для компонентів ІС.

Тема 11.3.Використання контейнерів для мінімізації обчислювальних ресурсів, їх ефективність. Проблеми реалізації мікросервісів. Порівняння процесів віртуалізації і контейнеризації в SOA. Особливості реалізації хмарних контейнерів.

Література: Основна:11,13,26-27,31,34 Додаткова:10,16,18,29,32

Самостійна робота: Підготовка до 2-ї атестаційної контрольної.
13

Розділ 12. Особливості застосування розподілених додатків.

Тема 12.1.Загальна архітектура розподіленого додатка та функції його складових. Функції рівня управління даними в архітектурі розподіленого додатку. Проміжний рівень розподілених додатків та його підрівні. Їх функціональне призначення.

Тема 12.2.Основні принципи і вимоги до сучасних додатків масштабу виробничого підприємства для структур РСОІ. Загальні властивості, що мають розподілені обчислювальні системи на рівні розподілених додатків. Логічні шари обробки даних, що складають архітектуру розподілених додатків.

Література: Основна:1,3,9,23 Додаткова:5,10,17-18,28,32

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
14

Тема 12.3.Розподіл бізнес-логіки за рівнями розподіленого додатка. Використання вбудованих процедур для зменшення коду прикладної програми. Додаткові програмні рівні для збільшення варіантів базової архітектури розподіленого додатка. Розширення базових рівнів розподіленого додатка з використанням рівня бізнес-інтерфейсу та рівня доступу до даних. Основні переваги та недоліки розподілених додатків.

Література:Основна:1,3,9,23,32;Додаткова:5,10,17,28,32

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
15

Розділ 13.Технологія розподіленої обробки даних Грід.

Тема 13.1.Рівні архітектури Грід. Базовий, зв’язуючий, ресурсний, колективний і прикладний рівні, їх призначення та ресурси. Служби та функції. Стандарт архітектури Open Grid Services Architecture–відкрита архітектура грід-сервісів.

Тема 13.2. Ізольованість сервісів. Використання сервісно-орієнтованої моделі. Стандартні інтерфейси грід-сервісів.

Література: Основна:2,35-40; Додаткова: 11-13,32

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
16

Тема 13.3. Система Globus - проект з розробки та надання інфраструктури для грід-обчислень. Схема взаємодії компонентів Globus Toolkit 4.0. Контейнери та сервіси. Базові сервіси та протоколи системи Globus.

Тема 13.4. Віддалений доступ до даних за допомогою послідовних та паралельних інтерфейсів. Система UNICORE та її структура. Доступ користувачів до грід-ресурсів через інтернет-портали.

Тема 13.5. Інфраструктура безпеки GRID (GRID Security Infrastructure – GSI). Моделі продуктивності Грід. Використання цифрових ключів. Інфраструктура захисту GRID (GSI). Суперкомп’ютерний Грід України.

Література: Основна:2,35-40; Додаткова: 11-14,32

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
17

Розділ 14. Технології організації зберігання RAID та обробки на рівні Розподіленої БД. Фрагментація, декомпозиція та реплікація даних.

Тема 14.1. RAID (Redundant Array of Independent Disks) – технологія програмно-апаратного призначення. Базові рівні RAID, їх прикладне застосування та призначення. Логічна архітектура RAID масивів, їх характеристики та параметри управління. Контролери RAID. Апаратна архітектура кластера з RAID масивом.

Тема 14.2. Розподілена база даних (РБД). Розподілена система управління базами даних (РСУБД). Розподілена система баз даних (РСБД). Властивості архітектури. Різновиди архітектури.

Література: Основна:9,26,29-32 Додаткова:2,4,16,20-23,26

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
18

Тема 14.3.Архітектура однорангової мережі. Архітектура з багатьма незалежними серверами та з взаємодіючими серверами. Клієнт-серверна архітектура. 

Тема 14.4. Принципи розподілу даних. Механізми доступу до даних. Розподілене зберігання даних. Горизонтальна, вертикальна та змішана фрагментація. Розподіл даних за вузлами мережі.

Тема 14.5.Декомпозиція та реплікація даних. Моделі реплікацій та їх механізми. Обробка розподілених транзакцій. Властивості розподілених баз даних. Архітектура РБД, її переваги і недоліки.

Література: Основна:9,26,29-32 Додаткова:2,4,16,20-23,26

Самостійна робота: Підготовка до лабораторної роботи.
  1. Лабораторні роботи

№

з/п

 Назва лабораторної роботи (комп'ютерного практикуму)

Кількість

ауд. годин
1

Лабораторна робота 1.

Знайомство з САПР Intel Quartus Prime.

 12
2

Лабораторна робота 2

Синтез перемикальних функцій.

 12
3

Лабораторна робота 3.

Типові комбінаційні цифрові пристрої.

 12
  1. Самостійна робота студента

№

з/п

 Вид самостійної роботи

Кількість

годин СРС
1 Підготовка до лабораторних робіт 36
3 Підготовка до МКР 8
4 Підготовка до екзамену 19
  1. Контрольна робота

Метою контрольної роботи є закріплення та перевірка теоретичних знань із освітнього компонента, набуття студентами практичних навичок самостійного вирішення задач щодо структури, протоколів та обмежень розподілених систем обробки інформації, даних, програм та сервісів у гетерогенному середовищі багато вузлової архітектури.

1-а Модульна контрольна робота (МКР) виконується після вивчення Розділів 1-7. Друга МКР виконується після вивчення Розділів 8-13. Атестаційна контрольна робота проводиться через телеграм канал «ІС-1х РСОІ». Кожен студент отримує індивідуальне завдання з 2-х питань, відповідно до якого необхідно скласти відповіді у форматі файлу Word, який пересилається на пошту викладача для перевірки. Дедлайн складає 1,5 години.

Ваговий бал кожної контрольної – 15. Максимальна кількість балів за всі контрольні роботи дорівнює 15*2 = 30 балів.

В контрольній роботі містяться по 2 завдання, які при правильному виконанні оцінюються до 7-8 балів кожне. Максимальна кількість балів за завдання зменшується на 2 бали, якщо дано правильну, але неповну відповідь; зменшується на 1 бал, якщо дано правильну відповідь, але допущено несуттєву помилку. Контрольна робота не зараховується, якщо відповідь по одному з завдань чи по обох завданнях не зараховано або відсутня.

2. Робота на комп’ютерних практичних заняттях

Ваговий бал кожної лабораторної роботи – 10. Всього виконується 3 завдання. Максимальна кількість балів на всіх практичних заняттях дорівнює 10*3= 30 бали.

Штрафні та заохочувальні бали за:

- присутність на лекції +1 бал /за лекцію, але в сумі не більше (5 балів);

- виконання завдань із удосконалення дидактичних матеріалів з дисципліни надається до 7 заохочувальних балів.

Умови позитивної проміжної атестації

Для отримання “зараховано” з першої проміжної атестації (8 тиждень) студент повинен мати не менше ніж 22 бали (на початок 8 тижня згідно з календарним планом контрольних заходів треба виконати 1 практичне завдання та модульну контрольну).

Для отримання “зараховано” з другої проміжної атестації (14 тиждень) студент повинен мати не менше ніж 36 балів (на початок 14 тижня згідно з календарним планом контрольних заходів треба виконати 3 практичні завдання та 1 модульну контрольну чи 2 практичні завдання та 2 модульні контрольні).

  1. Політика та контроль

Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які викладач ставить перед студентом:

правила відвідування занять: заборонено оцінювати присутність або відсутність здобувача на занятті он-лайн, в тому числі нараховувати заохочувальні або штрафні бали. Відповідно до РСО даної дисципліни бали нараховують за відповідні види навчальної активності на лекційних та практичних заняттях.

Правила поведінки на заняттях: студент має можливість отримувати бали за відповідні види навчальної активності на лекційних та практичних заняттях, передбачені РСО дисципліни. Використання засобів зв’язку для пошуку інформації на гугл-диску викладача, в Інтернеті, в лекційних матеріалах у вигляді відео файлів в телеграм каналі з дисципліни здійснюється за умови вказівки викладача;

політика дедлайнів та перескладань: якщо студент не проходив або не з’явився на МКР (без поважної причини), його результат оцінюється у 0 балів. Перескладання результатів МКР не передбачено;

політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» https://kpi.ua/files/honorcode.pdf встановлює загальні моральні принципи, правила етичної поведінки осіб та передбачає політику академічної доброчесності для осіб, що працюють і навчаються в університеті, якими вони мають керуватись у своїй діяльності, в тому числі при вивченні та складанні контрольних заходів з дисципліни «Системи автоматизації»;

при використанні цифрових засобів зв’язку з викладачем (мобільний зв’язок, електронна пошта, переписка на форумах та у соцмережах тощо) необхідно дотримуватись загальноприйнятих етичних норм, зокрема бути ввічливим та обмежувати спілкування робочим часом викладача.

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Поточний контроль: МКР, виконання та захист лабораторних робіт.

Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.

Семестровий контроль: екзамен.

Умови допуску до семестрового контролю: виконані та захищені лабораторні роботи, виконані завдання з атестаційних контрольних, семестровий рейтинг більше 30 балів.

Форма семестрового контролю – екзамен

Максимальна сума балів за роботу у семестрі складає 60. Необхідною умовою допуску до екзамену виконані та захищені лабораторні роботи, виконані завдання з атестаційних контрольних, семестровий рейтинг не менше 30 балів.

Екзамен містить 4 питання, які направлені на перевірку набутих в результаті вивчення освітнього компонента знань студентів у вигляді тестування за лекційним матеріалом семестру. Максимальна кількість балів за питання складає 10 балів.

*
*

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

Кількість балів Оцінка
95-100 Відмінно
85-94 Дуже добре
75-84 Добре
65-74 Задовільно
60-64 Достатньо
Менше 60 Незадовільно
Менше 30 Не допущено

Загальна рейтингова оцінка студента після завершення семестру складається з балів, отриманих за:

  • виконання та захист 3-х лабораторних робіт;

  • виконання 2-х модульних контрольних робіт (МКР);

  • відповіді на екзамені.

Лабораторні роботи МКР Екзамен
30 30 40

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):

Складено доцентом кафедри інформаційних систем та технологій ФІОТ, к.т.н., Тимошиним Ю.А.

Ухвалено кафедрою інформаційних систем та технологій ФІОТ (протокол № 21 від 29.06.2023 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 11 від 29.06.2023 р.)