23. Пути повышения надежности

Задачи:

1. Максимизация производительности

2. Обеспечение высокой надежности

а) Улучшение элементной базы

б) Распараллеливание вычислений

в) Создание эффективного взаимодействия

а) Предотвращение отказов и сбоев

б) Повышение технического уровня компьютера

в) Минимизация ошибок обслуживания персонала и пользователей­­­

Направления:

1. 1) Минимизация отказов и сбоев

2) Человеческий фактор­­­­­­­

2. Допускают отказы и сбои

Все методы повышения надежности для технических средств в зависимости от области их применения обычно делят на три группы: производственные, схемно-конструкторские и эксплуатационные.

Производственными считаются методы, определяющие пути повышения надежности в процессе создания элементов ЭВМ и ВС. К ним обычно относят:

1. Получение однородной продукции.

2. Стабилизация технологии.

3. Анализ дефектов и механизмов отказов.

4. Исключение известных видов отказов.

5. Разработка методов испытаний. Определение зависимостей показателей надежности от интенсивности внешних воздействий.

6. Проведение ускоренных испытаний и тренировки изделий.

7. Повышение культуры производства.

8. Контроль качества изделий на всех участках технологического процесса.

Схемно-конструкторские методы повышения надежности используются инженерами-разработчиками на стадии проектирования ЭВМ и ВС. К ним относятся:

1. Выбор подходящих уровней нагрузки.

2. Унификация элементов и узлов. Входной контроль элементов и узлов.

3. Разработка схем с широкими допусками на отклонение параметров элементов.

4. Резервирование.

5. Контроль работы оборудования и введение избыточности по времени.

6. Использование корректирующих кодов.

Эксплуатационные методы обеспечивают повышение надежности за счет организации технического обслуживания ЭВМ и ВС:

1. Сбор информации по надежности ЭВМ и ВС.

2. Коррекция рабочих режимов ЭВМ и ВС.

3. Проведение профилактических мероприятий.

4. Обучение обслуживающего персонала.

24. Методы и средства отказоустойчивости коиу

Отказоустойчивость это свойство, которое позволяет система для продолжения нормальной работы в случае отказа (или одной или нескольких неисправностей в пределах) некоторых из его компонентов.

Последовательность этапов вычислительных процессов:

1. Обработка данных

2. Появляется ошибка

3. Выявляется её место возникновения

4. Реконфигурация с целью изоляции отказавшего компонента

5. Восстановление данных, потерянных во время отказа

6. Восстановление вычислительного процесса

Классификация ошибок:

1. По времени действия

а) Постоянные (отказ компонента)

б) Временные (неустойчивая работоспособность компонента)

в) Случайные (случайное воздействие среды на рабочий процесс)

2. По количественному признаку

а) Одиночные

б) Множественные

Средства функционального контроля

Методы управления барьера

а) Временный барьер - отслеживание времени выполнения задания

б) Пространственный барьер - установления контроля над распространением информации

в) Метод подтверждения результатов вычислений (метод контрольных сумм)

4. Методы и средства устранения ошибок

1. Простейшие методы - повторение вычислений (времязатратный)

2. Метод планирования ошибочных действий (схемные решения)

По принципу действия:

а) Корректирующие коды

б) Схемы с голосованием

3. Методы реконфигурации:

а) Статическая реконфигурация (отключение неисправного компонента)

б) Динамическая (замещение компонентов, дублирование)

5. Методы и средства восстановления рабочего (вычислительного) процесса:

Уровни:

а) Аппаратный (ремонт, замена)

б) Программный

1. Автоматическое восстановление

2. Восстановление информации о системе, необходимой для функционирования

3. Повторение операции (для случайных или временных ошибок)

4. Возврат к контрольной точке

5. Повторное выполнение программы (много поврежденной информации)

Случаи:

а) Когда ошибки отразились на большей части системы

б) Другие методы плохо работают

Основным средством повышения отказоустойчивости является внесение избыточности в конфигурацию аппаратных и программных средств, поддерживающей инфраструктуры и персонала, резервирование технических средств и тиражирование (дублирование) информационных ресурсов (программ и данных).

Известны три основных подхода к созданию отказоустойчивых систем:

• простое резервирование;

• помехоустойчивое кодирование информации;

• создание адаптивных систем.

Любая отказоустойчивая система обладает избыточностью. Одним из наиболее простых и действенных путей создания отказоустойчивых систем является простое резервирование. Простое резервирование основано на использовании устройств, блоков, узлов, схем только в качестве резервных. При отказе основного элемента осуществляется переход на использование резервного. Резервирование осуществляется на различных уровнях: На уровне устройств, на уровне блоков, узлов и т.д.

Помехоустойчивое кодирование основано на использовании информационной избыточности. Рабочая информация в компьютерных системах дополняется определенным объемом специальной контрольной информации. Наличие этой контрольной информации (контрольных двоичных разрядов) позволяет путем выполнения определенных действий над рабочей и контрольной информацией определять ошибки и даже исправлять их.

Наиболее совершенными системами, устойчивыми к отказам, являются адаптивные системы. В них достигается разумный компромисс между уровнем избыточности, вводимым для обеспечения устойчивости (толерантности) системы к отказам, и эффективностью использования таких систем по назначению.

В адаптивных системах реализуется так называемый принцип элегантной деградации. Этот принцип предполагает сохранение работоспособного состояния системы при некотором снижении эффективности функционирования в случаях отказов ее элементов.