情報システム構成論

科目名
Course Title
授業コード 単位数 配当年次 開講期間
Term
科目分類 ナンバリング
コード
曜日
コマ
教室 担当教員氏名
Instructor
情報システム構成論
Architecture of Information Systems
B100170001 2 2 後期授業 専門科目 AKKIS2210-J1 月4 A5-大 菅野 正嗣

オフィスアワー

原則として、火 12:10-12:55にZoom等のオンラインで実施する。

授業目標

本講義では、コンピュータシステムやネットワークの集合体である大規模な情報システム構成の基本的な特徴を理解することを目標とする。具体的には、以下の能力を身に付けることを達成目標とする。

1. 情報システムとその構成要素について理解できる。
2. 情報システムの処理形態について理解できる。
3. 情報システムの性能評価手法について理解できる。
4. 待ち行列理論の基礎について理解できる。
5. シミュレーションによる性能評価について理解できる。
6. システムの信頼性について理解できる。

教科書

用いない

参考書

[1] 伊藤直也 他著, “[24時間365日]サーバ/インフラを支える技術”技術評論社, 2008
[2] Tony Bourke著, 鍋島・上谷・横山訳,“サーバ負荷分散技術”オライリー・ジャパン, 2001
[3] 高橋・吉野・山本・戸田著“わかりやすい待ち行列システム―理論と実践―”電子情報通信学会, 2003
[4] その他「ITパスポート試験」に関する問題集など

関連科目

理系基礎科目「統計学基礎I」「統計学基礎II」「情報ネットワーク」「コンピュータアーキテクチャ」

授業時間外の学習(準備学習等について)

この授業では、関連科目である「情報ネットワーク」「コンピュータアーキテクチャ」の内容が理解できているという前提で講義を行うため、事前にこれらの科目について十分に復習しておくこと。また、ポアソン分布・指数分布などの基本的な確率分布、分散や標準偏差などのデータの散布度についての知識も必要となるため「統計学基礎I」「統計学基礎II」の内容を振り返っておくことも重要である。毎回の講義で提示する演習問題の解答を授業支援システムによって配布するので、それを見直すことで復習をすることで、より深く理解することができる。

授業の概要

情報システムには、分散処理や並列処理などのさまざまな処理形態があることを理解させ、その構成要素について講義する。また、情報システムの性能評価手法や評価指標について解説する。さらに、情報システムの信頼性についての基本的な事項について解説する。


【他学類専門科目として受講する場合】

この科目の内容は、「オペレーティングシステム」「情報セキュリティ」と関連がある。

授業計画

第1回 導入、情報システムとは
(目標)本講義で対象とする情報システムとは何かについて理解する。
準備学習等
第2回 情報システムを構成する要素
(目標)情報システムを構成する要素として、主にプロセッサについて理解する。
準備学習等 前回の目標に併せて、「コンピュータアーキテクチャ」で学んだ内容についても復習しておく。
第3回 情報システムを構成する要素(続き)
(目標)情報システムを構成する、その他のハードウェア、および2進数や16進数について理解する。
準備学習等 前回の目標について復習しておく
第4回 プロセッサの性能向上手法
(目標)仮想記憶、キャッシュメモリについて理解する。
準備学習等 前回の目標について復習しておく
第5回 情報システムの処理形態
(目標)集中処理と分散処理、クライアントサーバシステム、ピアツーピアシステムについて理解する。
準備学習等 前回の目標に併せて、「情報ネットワーク」で学んだ内容についても復習しておく
第6回 情報システムの性能評価
(目標)システムの性能指標、シミュレーションによる性能評価、解析による性能評価について理解する。
準備学習等
第7回 ポアソン分布と指数分布、待ち行列理論
(目標)待ち行列理論の基本と、前提となるポアソン過程、および指数分布について理解する。
準備学習等 前回の目標に併せて、「統計学基礎I」で学んだポアソン分布、指数分布について復習しておく
第8回 M/M/1待ち行列の解析
(目標)最も基本的な待ち行列であるM/M/1について、その解析の基本的な考え方を理解する。
準備学習等 前回の目標について復習しておく
第9回 さまざまな待ち行列システムの解析
(目標)窓口が複数ある場合、システム内人数に制限がある場合、即時系システムなどについて理解する。
準備学習等 前回の目標に併せて、「情報ネットワーク」で学んだ回線交換方式について復習しておく
第10回 M/G/1待ち行列による性能評価
(目標)サービス時間の分布が指数分布ではない場合の性能評価手法について理解する。
準備学習等 前回の目標に併せて、「統計学基礎I」で学んだ不偏分散、変動係数について復習しておく
第11回 待ち行列ネットワークによる性能評価
(目標)複数の待ち行列が連結されている待ち行列ネットワークの解析手法について理解する。
準備学習等 前回の目標について復習しておく
第12回 通信ネットワークの性能評価
(目標)通信ネットワークを待ち行列ネットワークとしてモデル化し、解析的に性能を導出する方法について理解する。
準備学習等 前回の目標に併せて、「情報ネットワーク」で学んだパケット交換方式について復習しておく
第13回 シミュレーションによる性能評価
(目標)情報システムを、乱数を用いたモンテカルロ法によってシミュレーションすることで性能を導出する手法を理解する。
準備学習等 前回の目標に併せて、「統計学基礎II」で学んだ区間推定について復習しておく
第14回 システムの信頼性
(目標)システムの信頼性、MTTR、MTBFについて理解する。
準備学習等
第15回 複雑なシステムの信頼性評価手法
(目標)複数の要素からなるシステムの信頼性、フェイルセーフ、フールプルーフについて理解する。
準備学習等 前回の目標について復習しておく

成績評価

授業目標(達成目標)の1~6の達成度で成績評価を行う。C(合格)となるためには1~6の全ての項目で基本的な問題(講義中に提示する演習問題)が解けることが必要である。成績を評価する手段として、演習およびミニレポート、期末レポートを用いる。成績評価に占める割合は、演習およびミニレポートが50%、期末レポートが50%とする。

備考(実務経験の活用を含む)

授業開始前日までに受講申請を終えておくこと。本授業の内容は、授業担当者の実務経験を活用したものである。