2. Показатели надежности компьютерных систем

2.1. Общие сведения

Показатели надежности – это количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

КС и их подсистемы могут работать в режиме, когда восстановление со стороны ремонтного персонала возможно и в режиме, когда это невозможно. Поэтому показатели надёжности можно условно разделить на показатели надёжности невосстанавливаемых объектов и восстанавливаемых объектов.

Под восстановлением объекта понимается процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного состояния.

Под невосстанавливаемыми объектами понимают объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния не предусмотрено нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Примеры невосстанавливаемых объектов, которые не могут быть отремонтированы: метеорологические ракеты, транзисторы, микросхемы и т.д. Но к невосстанавливаемым объектам относятся не только те объекты, которые не могут ремонтироваться. В первую очередь понятие невосстанавливаемый объект характеризуется не видом аппаратуры, а её специфическим назначением. Поэтому в основном к невосстанавливаемым объектам относятся те объекты, отказ которых в процессе функционирования приводит к непоправимым последствиям, т.е. восстановление которых не приводит к ликвидации последствий отказа.

Пример: компьютер, управляющий технологическим комплексом, для которого любые перерывы в нормальном технологическом процессе приводят к срыву всей работы. В тоже время, сам компьютер после ремонта становится годным для дальнейшего использования.

Т.к. время до отказа, время между отказами, а также время восстановления объекта являются случайными величинами, то показатели надежности объекта являются вероятностными показателями.

Многие показатели надёжности понятнее определяются в вероятностных терминах, а не в статистических. Кроме того, априорные расчёты надёжности на стадии проектирования приходится делать в виде вероятностных расчётов.

При рассмотрении статистических показателей надёжности невосстанавливаемых объектов будем рассматривать такую схему испытаний или эксплуатации этих объектов, когда несколько образцов этих объектов работают до полного отказа. При этом статистические показатели с ростом числа испытания будут сходиться (по вероятности) к аналогичным вероятностным показателям, которые являются математической абстракцией.

2.2. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов

Невосстанавливаемые объекты работают до первого отказа. Показатели надежности являются характеристиками случайной величины Т – наработки объекта до отказа.

Случайная величина (СВ) – величина, в результате опыта принимающая значение, которое заранее неизвестно.

2.2.1. Вероятность безотказной работы

Вероятность безотказной работы P(t) выражает вероятность того, что невосстанавливаемый объект не откажет к моменту времени t, т.е. в течение заданной наработки (0, t).

P(t) = P { T³ t },

где T – случайная величина наработки до отказа.

Свойства показателя P(t):

1) P(0) =1,

т.е. до начала работы объект работоспособен;

2) ,

т.е. предполагается, что объект не может сохранить свою работоспособность неограниченно долго;

3) ,

т.е. предполагается, что объект не может после отказа спонтанно восстанавливаться (для восстанавливаемых объектов этот показатель не используется).

На рис.2.1 представлена зависимость вероятности безотказной работы от времени.

В качестве показателя надёжности неудобно использовать функциональную зависимость P(t). Поэтому в технических условиях обычно оговаривают отдельные ординаты функции P(t) при значениях t, выбираемых из нормированного ряда: t =100; 500; 1000; 2000; 5000; 10000.

Иногда P(t) называют функцией надёжности.

Рис. 2.1. Зависимость вероятности безотказной работы от времени