- •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
Методы контроля аппаратуры ис
5.1.2.1. Оперативные методы контроля аппаратуры
В качестве оперативных методов контроля аппаратуры используетсякодовый контроль, который основан на том факте, что коды, циркулирующие в ЭВМ, во многих случаях могут быть разделены на допустимые (правильные) и неправильные. Так можно выявить недопустимые коды операций, адресов. Для несложных цифровых устройств применяется такжеконтроль по модулю[5.1]:числовой и цифровой, которые позволяют выявить ошибки в работе аппаратуры преобразования данных, например, сумматоров и ошибки аппаратуры передачи и хранения данных (при этом методе на уровне интегральных схем вводится дополнительные схемы контроля).
Суть контроля по модулюсостоит в группировании чисел в классы эквивалентности. Представим целое неотрицательное число в виде:
A= aq+ra, (5.1)
где a– целая часть от деленияAнаq,q– делитель (модуль),ra – остаток от деления. В случае, если числа А1 и А2 имеют одинаковые остаткиr1=r2 от деления наq, то говорят, что А1 и А2 сравнимы по модулюq, что записывается в виде:
A1≡ A2 mod q (5.2)
Как следует из ( 2.2), А≡ ramodq. (5.3)
Отсюда следует общее свойство контроля по модулю:чем больше q, тем больше классов эквивалентности, тем меньше мощность каждого класса и тем меньше вероятность того, что в результате некоторой ошибки число останется в том же классе эквивалентности ( и вследствие этого ошибка не обнаружится). Следовательно, большие значенияqдают большую полноту контроля. В качестве модуля не следует применять основание применяемой системы счисления и кратные ему . Рекомендуется выбиратьq=r , гдеr– основание системы счисления.
Покажем для примера (см рис. 5.1) схему контроля по модулю для хранения или передачи информации по каналу связи.
Рис. 5.1 Схема устройства хранения или передачи числа с контролем по модулю.
Пусть число А передается по каналу связи или записывается в запоминающее устройство ( ЗУ) – М. При помощи преобразователя Мп2 образуется остаток от деленияra, который передается по дополнительному каналу ( или записывается в дополнительное ЗУ Мд). Пропускная способность дополнительного канала ( или объем дополнительного ЗУ Мд) при этом значительно меньше пропускной способности основного канала ( или соответственно объема основного ЗУ М), так разрядность остаткаra значительно меньше разрядности числа А. Принятое из канала число А*, содержащее возможно искажения , также подвергается преобразованию Мп1 с образованием остатка от деленияra*. Сравнение остатковraиra* дают возможность обнаружить большинство ошибок по признаку несовпадения Н.
Для оперативного контроля выполнения арифметических операций используется числовой контроль по модулю, возможность которого основывается на двух теоремах, которые приводятся без доказательств.
Теорема 1 Сумма чисел Аi ( i=1…n) сравнимо по модулю q с суммой остатков rai этих же чисел, то есть
Теорема 2 Произведение чисел Аi ( i=1…n) сравнимо по модулю q с суммой остатков rai этих же чисел, то есть
Эти виды контроля не являются полными. Полный контроль возможен при дублировании аппаратуры(см. п. 4.4). Тогда необходимо использовать схемы сравнения на выходе дублированной структуры.
Для дальнейшего упрощения контрольных операций широко применяется цифровой контроль по модулю, который основан на контроле по модулю суммы цифр, образующих число. Поскольку разрядность суммы цифр большого числа значительно меньше разрядности самого числа, операции вычисления остатка упрощаются, хотя дополнительно требуется операция для образования суммы цифр числа. Однако аналогов теорем 1 и 2 для суммы цифр операндов не существует, поэтому цифровой контроль применим только для контроля операций хранения и передачи чисел. Особенно просто цифровой контроль реализуется для модуляq=2. Такой контроль называетсяконтролем по четности. При таком контроле остаток суммы цифр равен либо 0, либо 1 в зависимости от четности числа единиц в исходном двоичном коде. В качестве контрольного остатка достаточно иметь один дополнительный разряд, называемыйконтрольным разрядом.
Четность единиц в сумме кода не находится в однозначной зависимости от четности единиц в кодах слагаемых, однако для контроля правильности сложения двух чисел может использоваться следующее правило: четность суммы двух двоичных чисел сравнима по модулю 2 с суммой четности слагаемых и вспомогательного числа, код которого образуется из четности переносов: ,
где rs– четность суммы чисел, rx , ry - четности слагаемых х и у,rp– четность числа переносов суммы.