A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Rendszermodellezés
System Modeling
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIMIAA00 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | félévközi érdemjegy | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
DR. Gönczy László
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
gonczy.laszlo@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszék
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
1-2. hét: Modellezési alapok
Célkitűzés: az alapvető fogalomkészlet és kontextus megadása
Alapfogalmak: Modellezés célja, modellek felhasználása rendszertervezésben. Szöveges, grafikus és formális specifikáció. Kezdeti modellek megalkotása, követelmény, tervezési, analízis, konfigurációs modellek.
Modell szemantika és szintaxis. Modellezés alapműveletei, modellfinomítás. Többaspektusú modellezés. Hierarchia, taxonómia fogalma, szerepe a rendszertervezésben. Bonyolultságkezelés (Hierarchikus modellezés, absztrakció). Eszköz: MindMap modellező.
3-4. hét: Strukturális modellek, adatmodellezés
Meta-modellek és modellek kapcsolata. Koncepció/példány kérdése, öröklés, polimorfizmus. Modellstruktúrák vizualizációja, Modellhelyesség kritériumai, típushelyesség, példányosítás/alosztályok, tranzitív kapcsolatok. Eszköz: MindMap + Táblázatkezelő.
5-6. hét Állapotmodellezés
Állapotgráfok, állapottérképek. Hierarchia modellezése, konkurencia kezelése. Üzenetkezelés és várakozási sor fogalma. Determinisztikus/nem-determinisztikus modellezés. Eszköz: Egyszerű állapotgráf-állapottér eszköz.
7-8. hét: Viselkedésmodellek (állapot/szekvencia/protokollok)
Discrete Event System Specification (DEVS) megközelítés. Adatfolyam modellezés. Folyamatmodell, szekvencia/trace modell, idődiagram. Felhasználási területek: protokoll definíció, tesztesetek, forgatókönyvek. Modellellenőrzés intuitív bevezetése. Eszköz: DEVS eszköz.
9-10. hét: Modellek fejlesztése
Esemény/folyamatorientált modellezés, időzítés-fogalom. Szimuláció alapjai. Modellek tesztelése/javítása, alapvető teljesség/helyességellenőrzés. Paraméterek hangolása, iteratív modellezési folyamat. Felépítési és viselkedési kritériumok megfogalmazása (pl. invariánsok).
Benchmarkok használata. Legyűjtendő adatok, logelemzés, méréstervezés. Folyamatok erőforráshasználata. QoS, extra-funkcionális aspektusok. Eszköz: Egyszerű szimulátor.
11. hét: Vizuális adatelemzés és modellalkotás
Vizuális analízis célja, eszközei, alapvető statisztikai fogalmak informális bevezetése.
Méréskiértékelés és rendszermodellezés kapcsolata, átmenet minőségi/mennyiségi modellek közt. Vizuális elemzés felhasználása rendszer magas szintű modelljének megalkotásakor. Eszköz: drag and drop vizuális elemző.
12-13. hét: Mennyiségi analízis, teljesítménymodellezés
Teljesítménymodellek fogalmai. Szimulációs eredmények értelmezése. Felhasználási területei: teljesítménymérések, szoftverhangolás, rendszer kiépítésének (deployment) tervezése.
14. hét Kitekintés: Konstruktív modellezés, kódgenerálás, fejlesztési módszerek
Általános célú és szakterület-specifikus nyelvek. Végrehajtható modellek, fUML, Alf. Szemantika jelentése, bemutatása gyakorlati példákon (kódgenerálás Yakinduban).
Szakterületi modellek/modellezési nyelvek használata. Miből áll egy modellezési nyelv, mi a szerepe a szakterületspecifikus támogatásnak. UML profilok.
DSE példák: Verilog, Matlab. Tervezési környezetek, fejlesztési támogatás (validáció, kódgenerálás, tervezőeszköz, modellkezelés, perzisztencia, stb.). Tervezési minták.
Szabályalapú modellek. Következtetés, szabályformák, alkalmazási területek (üzleti, monitorozás, stb.). Szabályok fejlesztése, döntési táblák.
A gyakorlati órák tartalma:
A hallgatók az alábbi témákból végeznek el (számítógépes vagy tantermi) gyakorlatot:
Szöveges specifikációtól a modellig: Modellezés, modellfinomítás, követelmények leírása
Adatséma modellezés.
Állapotmodellezés.
Komplex dinamikus rendszermodell elkészítése.
Modellek fejlesztése, statikus és dinamikus ellenőrzések, szimuláció bevezetése.
Teljesítményelemzés analitikus módszerekkel, feltáró vizuális adatelemzés használata a teljesítményelemzésben.
Emellett a gyakorlati órákon biztosítunk lehetőséget házi feladat konzultációra.
Célkitűzés: az alapvető fogalomkészlet és kontextus megadása
Alapfogalmak: Modellezés célja, modellek felhasználása rendszertervezésben. Szöveges, grafikus és formális specifikáció. Kezdeti modellek megalkotása, követelmény, tervezési, analízis, konfigurációs modellek.
Modell szemantika és szintaxis. Modellezés alapműveletei, modellfinomítás. Többaspektusú modellezés. Hierarchia, taxonómia fogalma, szerepe a rendszertervezésben. Bonyolultságkezelés (Hierarchikus modellezés, absztrakció). Eszköz: MindMap modellező.
3-4. hét: Strukturális modellek, adatmodellezés
Meta-modellek és modellek kapcsolata. Koncepció/példány kérdése, öröklés, polimorfizmus. Modellstruktúrák vizualizációja, Modellhelyesség kritériumai, típushelyesség, példányosítás/alosztályok, tranzitív kapcsolatok. Eszköz: MindMap + Táblázatkezelő.
5-6. hét Állapotmodellezés
Állapotgráfok, állapottérképek. Hierarchia modellezése, konkurencia kezelése. Üzenetkezelés és várakozási sor fogalma. Determinisztikus/nem-determinisztikus modellezés. Eszköz: Egyszerű állapotgráf-állapottér eszköz.
7-8. hét: Viselkedésmodellek (állapot/szekvencia/protokollok)
Discrete Event System Specification (DEVS) megközelítés. Adatfolyam modellezés. Folyamatmodell, szekvencia/trace modell, idődiagram. Felhasználási területek: protokoll definíció, tesztesetek, forgatókönyvek. Modellellenőrzés intuitív bevezetése. Eszköz: DEVS eszköz.
9-10. hét: Modellek fejlesztése
Esemény/folyamatorientált modellezés, időzítés-fogalom. Szimuláció alapjai. Modellek tesztelése/javítása, alapvető teljesség/helyességellenőrzés. Paraméterek hangolása, iteratív modellezési folyamat. Felépítési és viselkedési kritériumok megfogalmazása (pl. invariánsok).
Benchmarkok használata. Legyűjtendő adatok, logelemzés, méréstervezés. Folyamatok erőforráshasználata. QoS, extra-funkcionális aspektusok. Eszköz: Egyszerű szimulátor.
11. hét: Vizuális adatelemzés és modellalkotás
Vizuális analízis célja, eszközei, alapvető statisztikai fogalmak informális bevezetése.
Méréskiértékelés és rendszermodellezés kapcsolata, átmenet minőségi/mennyiségi modellek közt. Vizuális elemzés felhasználása rendszer magas szintű modelljének megalkotásakor. Eszköz: drag and drop vizuális elemző.
12-13. hét: Mennyiségi analízis, teljesítménymodellezés
Teljesítménymodellek fogalmai. Szimulációs eredmények értelmezése. Felhasználási területei: teljesítménymérések, szoftverhangolás, rendszer kiépítésének (deployment) tervezése.
14. hét Kitekintés: Konstruktív modellezés, kódgenerálás, fejlesztési módszerek
Általános célú és szakterület-specifikus nyelvek. Végrehajtható modellek, fUML, Alf. Szemantika jelentése, bemutatása gyakorlati példákon (kódgenerálás Yakinduban).
Szakterületi modellek/modellezési nyelvek használata. Miből áll egy modellezési nyelv, mi a szerepe a szakterületspecifikus támogatásnak. UML profilok.
DSE példák: Verilog, Matlab. Tervezési környezetek, fejlesztési támogatás (validáció, kódgenerálás, tervezőeszköz, modellkezelés, perzisztencia, stb.). Tervezési minták.
Szabályalapú modellek. Következtetés, szabályformák, alkalmazási területek (üzleti, monitorozás, stb.). Szabályok fejlesztése, döntési táblák.
A gyakorlati órák tartalma:
A hallgatók az alábbi témákból végeznek el (számítógépes vagy tantermi) gyakorlatot:
Szöveges specifikációtól a modellig: Modellezés, modellfinomítás, követelmények leírása
Adatséma modellezés.
Állapotmodellezés.
Komplex dinamikus rendszermodell elkészítése.
Modellek fejlesztése, statikus és dinamikus ellenőrzések, szimuláció bevezetése.
Teljesítményelemzés analitikus módszerekkel, feltáró vizuális adatelemzés használata a teljesítményelemzésben.
Emellett a gyakorlati órákon biztosítunk lehetőséget házi feladat konzultációra.
A tantárgy tematikusan az informatikai rendszerek tervezési folyamatának modell alapú megközelítését tárgyalja.
Célkitűzése a későbbi tantárgyak által megtanítandó specializált modellezési paradigmák előkészítése, az alapvető modellezési feladatok és eszközök bemutatásával. Egyúttal bemutat néhány olyan fogalmilag tiszta és egyszerűen kezelhető eszközt is, amelyek segítségével a tervezés alapvető aspektusait a hallgatók készség szinten elsajátíthatják és egyszerű, működő alkalmazásokat is tudnak tervezni.
A hallgatók megismerik a magas szintű, grafikus eszközökre épülő, folyamat alapú rendszermodellezés, a helyességbizonyítás, teljesítményanalízis és szolgáltatásbiztonság alapfogalmait és megjelenésüket a modellezésben. A korábbi automataelméleti és rendszertechnikai ismereteikre építve megismerik a szabatos rendszertervezés alapjait. A hallgatók a modellezés munkafolyamatain keresztül elsajátítják az informatikai rendszerek implementációjának egyes munkafogásait. Jártasságot szereznek a szimulációs rendszervizsgálatokban és a mérési adatok vizuális elemzésében.
A tárgy kiemelt didaktikai célja a hallgatók absztrakciós készségének fejlesztése és a későbbi szakmai tárgyak fogalmi és motivációs előkészítése.
A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatók:
megismerik a modellalkotás folyamatát és a modellalapú tervezés alapjait, képesek az informatikai rendszerekkel szembeni követelmények szabatos megfogalmazására, működési környezetük és architektúrájuk modellezésére,jártasságot szereznek a diszkrét rendszerek szimuláció alapú helyességbizonyításában, képesek a tervezett rendszerek szűk keresztmetszeteinek feltárására, megoldási alternatívák összehasonlító elemzésére, betekintést nyernek a számítógéprendszerek gyakorlati méréstechnikájának alapjaiba, képesek egyszerű alkalmazások automatikus kódgenerálással történő modell alapú fejlesztésére.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
14*2 óra előadás és 7*2 óra kiscsoportos gyakorlati foglalkozás a félévben egyenletes elosztva.
A hallgatóknak lehetőségük van az alap szintű gyakorlat helyett emelt szintű gyakorlat elvégzésére
Tanulástámogató anyagok
Online források
A tárgy honlapján elérhető segédanyagok (http://www.inf.mit.bme.hu/edu/courses/remo/). Az elérhető anyagok az előadás-fóliákon kívül tartalmaznak a legfontosabb részekre szöveges és esetenként eszközhasználathoz kapcsolódóan videóbázisú eszközkezelési útmutatókat.; Ajánlott irodalom:; Kocsis Imre: Vizuális adatanalízis (jegyzetfejezet, Antal; Péter - Antos András - Horváth Gábor - Hullám Gábor - Kocsis Imre - Marx Péter; - Millinghoffer András - Pataricza András - Salánki Ágnes: Intelligens; adatelemzés, ISBN-13 978-963-2791-71-5, Typotex, 2014.); D. A. Menasce: Capacity Planning for Web Services: metrics, models, and methods, Prentice Hall, 2002.; A. Pataricza, A. Balogh, L. Gönczy: Verification and validation non-functional aspects in enterprise modeling, in Peter Rittgen (Szerk.:): Enterprise Modeling and Computing with UML. Idea Group, 2006.; B. Braswell, M. Siegel, L. G. Wu: High Available Architectures and Capacity Planning…, IBM Redbook SG24-7184-01, ISBN- 0738489751, 2006.; M. Theus, S. Urbanek, Interactive Graphics for Data Analysis Principles and Examples, (Chapman & Hall/CRC Computer Science & Data Analysis), ISBN-13: 978-1584885948, 2008.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Állapotgépek fogalmai, Boole algebra, programozás alapfogalmai, adatstruktúrák, strukturált dokumentálás ismerete
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Állapotgépek fogalmai, Boole algebra, programozás alapfogalmai, adatstruktúrák, strukturált dokumentálás ismerete
Általános szabályok
Követelmények:
A szorgalmi időszakban: egy zárthelyi
és egy házi feladat leadása.
A jegy megszerzésének feltétele a zárthelyi (beleértve a pótló zárthelyit is: lásd a következő pontban)
legalább elégséges szintre történő megírása és a házi feladat legalább
elégséges elkészítése. A zárthelyi dolgozat összetett: tesztkérdésekből
és megoldandó nagyfeladatokból áll. Mindkét rész elégséges szintre történő
teljesítése feltétele a teljes zárthelyi sikeres teljesítésének. Akinek
a tesztkérdések alapján sikertelen a dolgozata, annak nagyfeladatait külön
kérésre javítjuk ki.
Pótlási lehetőségek:
A zárthelyi pótlására a pótlási
héten lehetőséget biztosítunk. A zárthelyi dolgozat egy alkalommal
pótolható.
A házi feladat pótlására a pótlási
héten van lehetőség. A házi feladat pótlása különeljárási díj ellenében
lehetséges.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
IMSc program:
Az IMSc képzés számára a tárgy a következő kiegészítő oktatási formákat
biztosítja:
1. Előadás: Az IMSc képzés
részére önálló előadáskurzust indítunk, amely (a több példát és ismétlést
igénylő fő előadáskurzushoz képest) fokozottabb ütemben halad, és így
kiegészítő anyagrészeknek is időt tud szentelni.
2. Gyakorlat: Az IMSc
tankörök számára emelt szintű gyakorlati foglalkozásokat tartunk. Az emelt
szintű gyakorlatokon alaposabb elemzéseket, kiegészített gyakorlati feladatok
bemutatását tervezzük.
3. Segédanyagok: Az IMSc
hallgatóktól elvárt többletismeretek bizonyos anyagrészeihez szöveges
segédanyagokat teszünk közzé, amelyek a tárgy elektronikus jegyzetének
kiegészítő fejezeteiként valamennyi hallgató számára elérhetőek.
Az IMSc programban résztvevőknek szánt kiegészítő tudásanyag elsődleges
célja a modellezés és a formális matematika kapcsolatának példacentrikus
bemutatása, a modellek, követelmények, és a rajtuk végezhető elemzések
szemantikai alapjainak ismertetése, szoftvereszközökkel való szemléltetése. A
kiegészítő anyagrészek a matematika középiskolából ismert fogalmaira építve
előkészítik és motiválják a téma későbbi részletes tárgyalását és alkalmazását
(Felsőbb Matematika, Adatbázisok, Formális módszerek, Informatikai
rendszertervezés, Modell alapú rendszertervezés c. tárgyakban).
IMSc pontok:
A tárgy teljesítése során a tárgy kreditszámának megfelelő 20 IMSc pontot a
következőképpen lehet megszerezni: a tárgy mindkét zárthelyije kiegészítő IMSc
feladatokat fog tartalmazni, valamint a félév során folyamatosan, több
részletben szorgalmi jelleggel teljesíthető EXTRA házi feladatokat adunk ki (a
kötelező házi feladaton felül). A zárthelyi IMSc feladatai és az EXTRA házi feladatok
teljesítéséért a félév folyamán külön-külön bizonyos mennyiségű IMSc pont
szerezhető (a félév elején hirdetett megoszlásban), mindösszesen 20 pont.
A zárthelyikhez kapcsolt IMSc feladatok értékelése csak abban az esetben
történik meg, ha az adott számonkérésen a jeles szintet elérte a hallgató. Az
EXTRA feladatok értékelése a kötelező számonkérések legalább elégséges
teljesítése esetén történik meg.
Mind a zárthelyihez kapcsolt IMSc feladatok, mind az EXTRA feladatok eredménye
csak akkor írható jóvá IMSc pontként, ha a tárgy kötelező számonkérésein a
félév során elért összesített eredmény eléri a jeles szintet. Az egyes pontok
megszerezhetősége nem függ a tárgykövetelmények teljesítésének módjától
(pótzárthelyi, pótlásként beadott kötelező házi feladat), az IMSc pontok minden
esetben megszerezhetők. Maga az EXTRA feladat viszont a határidő letelte után
nem adható be.
Amennyiben a hallgató összesített féléves eredménye nem éri el a
jeles szintet, a zárthelyihez kapcsolt IMSc feladatokon és az EXTRA feladatokon
elért eredmény nem írható jóvá IMSc pontként, azonban (a kötelező számonkérések
legalább elégséges teljesítése esetén) bónuszpontként az érdemjegy javítására
fordítható.
Az IMSc pontok megszerzése az IMSc programban részt nem vevő hallgatók
számára is biztosított.
Ajánlott tantárgyak
Programozás alapjai 1.,
Dokumentáció és prezentáció
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.