- •Оглавление
- •3.3. Математические модели надежности аппаратуры ис 36
- •4.Расчет аппаратурной надежности ис на этапе проектирования 45
- •4.5. Расчет надежности ремонтируемых систем 57
- •5. Методы обеспечения контроля и диагностики аппаратуры ис 66
- •1. Основные понятия, термины и определения
- •1.1. Система и ее элементы
- •1.2. Понятия надежности и отказа системы (элемента)
- •1.3 Основные определения в области качества и надежности программного обеспечения (по) ис
- •1.4. Основные определения в области надежности подсистемы человек - оператор ис
- •1.5. Проблема стандартизации в области надежности и качества
- •2. Факторы, влияющие на надежность информационных систем
- •2.1. Общая характеристика факторов, влияющих на надежность ис
- •2.2. Влияние внешних воздействующих факторов при эксплуатации ис
- •2.3. Общие принципы обеспечения надежности сложных технических систем
- •Показатели надежности аппаратуры ис и используемые модели надежности
- •Основные показатели надежности невосстанавливаемых объектов
- •3.1.1. Вероятность безотказной работы
- •3.1.2. Вероятность отказа
- •3.1.3. Средняя наработка до отказа
- •3.1.4. Интенсивность отказов
- •3.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов
- •3.2.1. Показатели безотказности восстанавливаемых объектов
- •3.2.1.1. Параметр потока отказов
- •3.2.1.2. Средняя наработка на отказ объекта
- •3.2.2. Показатели ремонтопригодности
- •3.2.2.1. Вероятность восстановления
- •3.2.2.2. Среднее время восстановления
- •3.2.2.3. Интенсивность восстановления
- •3.2.3. Показатели долговечности
- •3.2.3. Комплексные показатели надежности
- •3.2.3.1. Коэффициент готовности
- •3.2.3.2. Коэффициент оперативной готовности
- •3.2.3.3. Коэффициент технического использования
- •3.2.3.4. Коэффициент сохранения эффективности
- •3.3. Математические модели надежности аппаратуры ис
- •3.3.1. Модели потоков событий
- •3.3.1.1. Простейший поток отказов
- •3.3.1.2. Потоки Эрланга
- •Законы распределения дискретных случайных величин
- •3.3.2.1. Биномиальный закон распределения числаn появления событияАвmнезависимых испытаниях.
- •3.3.2.2. Пуассоновское распределение появления n событий за время наблюдения t
- •3.3.3. Законы распределения непрерывных случайных величин
- •3.3.3.1. Экспоненциальное распределение
- •3.3.3.2. Нормальное распределение
- •3.3.3.3. Гамма - распределение
- •3.3.4. Марковские процессы
- •Расчет аппаратурной надежности ис на этапе проектирования
- •4.1. Составление логических схем
- •4.2. Расчет надежности нерезервированной невосстанавливаемой системы
- •4.3. Учет влияния режимов работы элементов на надежность систем
- •4.4. Расчет надежности невосстанавливаемых резервированных систем
- •4.4.1. Резервирование с целой кратностьюk с постоянно включенным резервом или нагруженное резервирование замещением с абсолютно надежными переключателями
- •4.4.1.1. Общее резервирование
- •4.4.1.2 Раздельное резервирование
- •4.4.1.3. Общее резервирование с дробной кратностью
- •4.4.2. Резервирование замещением ненагруженное и облегченное с абсолютно надёжными переключателями.
- •4.4.2.1.Общее ненагруженное резервирование замещением
- •4.4.2.2. Облегченное резервирование замещением
- •4.4.3. Резервирование с учетом надежности переключателей.
- •4.4.4. Скользящее резервирование
- •4.5. Расчет надежности ремонтируемых систем
- •4.5.1. Общая характеристика методов расчета надежности ремонтируемых систем
- •4.5.2. Вычисление функций готовности и простоя нерезервированных систем
- •4.5.3. Особенности расчета резервированных восстанавливаемых систем
- •4.5.3.1. Ненагруженное резервирование с восстановлением
- •4.5.3.2. Нагруженное резервирование замещением с восстановлением
- •4.5.4. Расчет надежности восстанавливаемых систем, перерывы, в работе которых в процессе эксплуатации недопустимы
- •4.5.5. Примеры решения типовых задач
- •5. Методы обеспечения контроля и диагностики аппаратуры ис
- •5.1. Контроль технического состояния ис в процессе эксплуатации
- •5.1.1. Основные определения в области контроля ис
- •Методы контроля аппаратуры ис
- •5.1.2.1. Оперативные методы контроля аппаратуры
- •5.1.2.2. Тестовый контроль аппаратуры
- •5.2. Основы диагностирования информационных систем
- •5.2.1. Метод построения квазиоптимальных тестов Шеннона – Фано
- •5.2.2. Организация тестирования персонального компьютера
- •6. Основы моделирования и расчета надежности программного обеспечения
- •6.1. Модель анализа надежности программных средств
- •6.2. Статистика ошибок по ис
- •6.3. Количественные характеристики надежности по ис
- •Модели надежности программного обеспечения
- •6.4.1. О возможности построения априорных мнп
- •6.4.2. Непрерывные эмпирические модели надежности по (нэмп)
- •6.4.3. Дискретные эмпирические модели надежности по (дэмп)
- •6.5. Способы обеспечения и повышения надежности по
- •6.5.1. Основы организации тестирования программ
- •6.5.1.1. Особенности тестирования « белого ящика»
- •6.5.1.2. Особенности функционального тестирования по ( методы тестирования «черного ящика»)
- •6.5.1.3. Организация процесса тестирования программного обеспечения
- •6.5.2. Способы повышения оперативной надежности по
- •7. Основы организации испытаний ис на надежность
- •7.1. Виды испытаний на надежность
- •7.2. Принципиальные особенности организации испытаний на надежность ис
- •Основы организации определительных испытаний на надежность
- •7.3.1. Точечные оценки показателей безотказности и ремонтопригодности
- •7.3.2. Оценка показателей надежности доверительным интервалом
- •7.3.2.1. Определение доверительного интервала для средней наработки на отказ
- •7.3.2.2. Определение доверительного интервала для вероятности безотказной работы по числу обнаруженных при испытаниях отказов
- •7.4. Основы организации контрольных испытаний
- •Основы надежности подсистемы «человек-оператор» ис
- •Основные понятия и определения
- •8.2. Влияние человека - оператора на надежность ис
- •Показатели безошибочности человека-оператора
- •8.2.2. Способы борьбы с ошибками оператора
- •Заключение
5. Методы обеспечения контроля и диагностики аппаратуры ис
5.1. Контроль технического состояния ис в процессе эксплуатации
Одним из основных факторов, влияющих на надежность ИС, является контроль состояния системы. В сочетании с методами по включению резерва, ремонта отказавшей аппаратуры и корректировке ошибок ПО контроль является одним из самых эффективных средств повышения надежности ИС.
5.1.1. Основные определения в области контроля ис
Под контролем ИС понимаются процессы, обеспечивающие обнаружение ошибок в работе информационной системы, вызванных отказами или сбоями аппаратуры, программного обеспечения или ошибками человека-оператора [5.1].
Важным показателем качества контроля является полнота контроля. Количественно полнота контроля оценивается отношением, показывающим относительное число элементов схемы (количество команд программы), охваченных данным способом контроля.
По типу применяемых средств контроль ИС разделяется на аппаратный, программный и смешенный, осуществляемый совместно аппаратными и программными средствами.
Аппаратный контрольотличается большим быстродействием, но требует дополнительной аппаратуры.
Программный контрольтребует дополнительного объема памяти для размещения программ контроля и связан с некоторым расходом дополнительного процессорного времени для выполнения программ контроля. Как правило, программный контроль обладает большей полнотой, чем аппаратный.
По выполняемым функциямконтроль делится на оперативный и тестовый.
Оперативный контрольосуществляется в ходе решения функциональных задач ИС и позволяет немедленно обнаруживать ошибку в ее работе. Оперативный контроль в принципе не является полным.
Тестовый контрольосуществляется в специально отведенные промежутки времени при помощи специальных тестовых задач. Он основан на тестах, которые могут обеспечить полный контроль объекта (элементов аппаратуры или команд программы) за минимальное время. Недостаток тестового контроля – потеря процессорного времени, расходуемого на тесты. Тестовый контроль, как правило, не позволяет обнаруживать сбои аппаратуры в процессе ее эксплуатации, так как обычно к моменту проведения теста имевший место сбой спонтанно исчезает. Тестовый контроль программ рассматривается в 6.5.1.
По способу организацииразличают контроль прямой, обратный, смешанный.
При прямом контроле основной вычислительный процесс Ос определенными исходными даннымиХ сопровождается параллельным процессомП. В случае безошибочной работы системы результаты этих процессов должны совпадать (это определяется сравнивающим устройствомМ). Метод позволяет выявить отказы и сбои аппаратуры, если процессыОиПвыполняются по одной и той же программе. Если эти процессы выполняются с помощью разных программ, то можно определить ошибки и в программах (см. п. 6.5.2). Основной недостаток прямого контроля – большая трата аппаратных средств (обычно его проводят на резервированной аппаратуре). Если же процессыОиП выполнять последовательно, то потребуется избыток времени, при этом будут выявлены только сбои аппаратуры.
Для некоторых задач, характеризуемых взаимно однозначным соответствием между исходными данными и результатами, эффективнее применять обратный контроль.При таком контроле параллельный процессП1 с исходными данными У и результатомХ осуществляют обратное преобразование контролирующего процессаО. Например, если осуществляется операция извлечения квадратного корня, то проще осуществить контроль возведением полученного результата в квадрат и сопоставлением его с исходной величиной. Недостаток обратного контроля, кроме ограниченности класса решаемых задач, расход дополнительного времени.
Иногда используется смешанный контроль, при котором как исходные данные, так и результаты подвергаются некоторым преобразованиям П2 иП3 , подобранных так, чтобы в случае безошибочных результатов процессов получались сопоставимые данные.
По объекту контроля различают контроль аппаратуры, программного обеспечения и человека-оператора.
Методы оперативного и тестового контроля программного обеспечения информационных систем изложены в разделе 6.