- •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
5.1.2.2. Тестовый контроль аппаратуры
Тестовый контроль аппаратуры обеспечивает проверку правильности работы аппаратуры при помощи специальных тестовых последовательностей, записываемых на внешних накопителях ЭВМ вместе с правильными результатами. Расхождение между записанными и полученными результатами тестов являются признаками отказов. Тестовый контроль может быть полным или почти полным. Известны логические методыпостроения контрольных тестов [5.1] для комбинационных схем, которые выявляют отказы типапостоянный нольилипостоянная единица, но для современной сложной аппаратуры ИС задача построения системы тестов строгими логическими методами становится громоздкой и трудновыполнимой.
В настоящее время, учитывая широкое использование в аппаратуре ИС больших интегральных схем (БИС и СБИС), получили распространение вероятностные методы тестирования, при которых проверка правильности работы аппаратуры достигается с большой долей вероятности. К таким методам относятся методыкомпактного тестирования [5.2](например, сигнатурного анализа). При компактном тестировании на вход схемы при помощи генератора тестов, который выдает псевдослучайные последовательности, подается некоторая последовательность тестов. Количество необходимых тестов может быть очень большим. Выходные сигналы необходимо сравнивать с эталонными выходными последовательностями, которые известны для исправного устройства. Чтобы сократить объем запоминаемой информации, в качестве результата тестирования используется не вся выходная информация, а некоторая «сжатая» характеристика, например, число единиц или число переходов 0-1 и 1-0 в последовательности выходных сигналов. Такая «сжатая» характеристика называетсясигнатурой.Сигнатуру выходной последовательности определяет специальный прибор, подключаемый к выходу схемы - сигнатурный анализатор. Полученный результат сравнивается с эталонной сигнатурой, которая должна быть на выходе, когда схема полностью исправна.
Метод сравнения с эталоном[5.1, 5.2] заключается в том, что тестовые последовательности подаются одновременно на контролируемое устройство и эталонное. Далее проводится сравнение выходных последовательностей. Признаком неисправности может служить несовпадение выходных сигналов. Применение псевдослучайных последовательностей обеспечивает повторение эксперимента, поэтому при тестировании одинаковых объектов на выходном анализаторе появляется одна и та же сигнатура.
5.2. Основы диагностирования информационных систем
Под диагностированием понимается процедура локализации неисправности объекта контроля [5.1, 5.2]. Иногда контроль рассматривается как частный случай диагностирования. Одним из параметров процедуры диагностирования является глубина диагностирования. Например, метод диагностирования обладает глубиной на уровне элементов, плат, блоков и т.д.
Задачи диагностирования могут быть решены как аппаратными, так и программными методами (тестированием). В целях быстрого восстановления системы и при наличии резервных устройств целесообразно ограничиться сначала установлением отказавшего устройства. Эта задача решается методами аппаратного контроля. Резервное устройство позволит использовать систему при отказе основного, а отказавшее устройство может быть подвергнуто дальнейшему диагностированию (обычно тестированию) в автономном режиме.
Возможные способы тестирования – комбинационный и последовательный. В первом случае анализируется лишь комбинация результатов всех элементарных тестов, порядок исполнения которых может быть произвольным. Во втором случае анализируется исход каждого очередного теста. Процедура тестирования заканчивается, как только накопленной информации окажется достаточно для локализации неисправности. Последовательное тестирование может быть упорядоченным, когда отдельные элементарные тесты используются в некоторой заранее фиксированной последовательности, и условным, когда выбор каждого следующего теста зависит от результатов предыдущего. Во всех названных случаях задача построения допустимой системы тестов сводится к построению дерева тестов, представляющего собой граф, показывающий, как в результате выполнения каждого теста происходит разделение всего множества технических состояний объекта на два подмножества: подмножество состояний успешной реализации теста и подмножество состояний, при которых тест выдает ошибочный результат ( см. рис. 5.2).
Критерием оптимальности системы диагностических тестов, реализуемой программными средствами является либо время, затраченное на тестирование, либо необходимый объем памяти, либо трудоемкость проведения диагностики, либо некоторый экономический критерий. Ниже приводится один из подходов построения тестов.