книги из ГПНТБ / Дроздов Е.А. Основы построения и функционирования вычислительных систем

заданные задачи) за время испытания системы Ти, к ве­ личине Ти. Следовательно,

чиваемое на проведение ѵго цикла профилактического

Коэффициент эффективности ЦФК представляет со­ бой отношение показателя эффективности ВС без ЦФК Wi к показателю эффективности ВС с ЦФК W

где Lei — множество параметров ВС без ЦФК. Определение численного значения Кф .к — задача весь­

ма сложная и трудоемкая. Она выполняется на этапах эскизного и технического проектирования ВС, когда ре­ шается вопрос, какой должна быть система — с ЦФК или без нее. С помощью коэффициента Кф.к можно оценивать эффективность ФК не всей системы, а некоторых ее под­ систем, таких как входной тракт ВС, включающий аппа-

240

ратуру сопряжения ВС с источниками информации (на­ пример, с радиотехническими станциями), системная опе­ ративная память, состоящая из нескольких однотипных блоков ОЗУ, выходной тракт, включающий аппаратуру сопряжения ВС с каналами связи, и т. п.

Показатель достоверности функционирования ВС к ЦФК представляет собой вероятность события, заклю­ чающегося в том, что в обработанной системой за время т информации не содержится ошибки.

Оценка эффективности применения ЦФК может осу­ ществляться с помощью одного или нескольких показа­ телей из числа указанных.

Задача оценки времени полезной работы ВС с ЦФК с помощью коэффициента Кв неизбежно связана с не­ обходимостью решения задачи оценки работоспособности системы, в результате которой определяются время вос­ становления и закон распределения этого времени для элементов типов ß, т), Ь, а также определяются параме­ тры надежности ВС. Более того, величина Кв может быть выбрана в качестве одного из показателей работо­ способности ВС заданной структуры с известной органи­ зацией ЦФК и реализуемым режимом профилактическо­ го контроля. Другим показателем работоспособности ВС может служить коэффициент готовности системы Кт- Эти показатели в наибольшей степени отражают, с одной сто­ роны, готовность системы к выполнению своих основных функций и, с другой стороны, эффективность, рациональ­ ность принятых схем организации профилактического и функционального контроля.

Что касается режимов профилактического контроля ВС, то в зависимости от назначения и условий эксплуата­ ции системы принципиально возможны и реально могут быть использованы три режима:

режим 1—поэлементный аварийно-профилактический контроль. В этом режиме профилактический контроль каждого элемента системы проводится непосредственно после его ремонта, вызванного очередным отказом;

режим 2-—периодический профилактический контроль всей системы;

режим 3 — поэлементный периодический профилакти­ ческий контроль. В этом режиме для каждого у-го эле­ мента системы в соответствии с его параметрами надеж­ ности определяются оптимальные значения продолжи­ тельности и длительности профилактического контроля.

Могут использоваться и смешанные режимы профи­ лактического контроля. В рассматриваемой задаче пред­ полагается реализация поэлементного аварийно-профи­ лактического контроля.

Задача оценки времени полезной работы ВС с ЦФК формулируется следующим образом. Заданы:

1) структура системы, т. е. ее состав и связи между элементами для передачи функциональной и управляю­ щей информации;

2) параметры, характеризующие систему по типам ее элементов в соответствии с вышеуказанной классифи­ кацией элементов. При этом предполагается, что элемен­ ты типа А в системе имеются;

3) множество параметров, характеризующих систему

тракту, порядок опроса трактов в очередном цикле контроля;

4) множество параметров, характеризующих выбран­ ный режим профилактического контроля ВС;

2) закон распределения и числовые характеристики времени безотказной работы и времени восстановления ВС;

3) значение показателя Кв- Оценку времени полезной работы ВС целесообразно

проводить аналитико-статистическим методом, так как:

1)данные по работоспособности элементов системы,

ееподсистем (если оказывается необходимым их выделе­ ние) и системы в целом (поскольку они необходимы для

определения величины Кв) получаются наиболее полны­ ми и достоверными, если воспроизводятся реальные про­ цессы возникновения отказов, их обнаружения и ремонта аппаратуры;

2) наличие аналитических блоков, включенных в схе­ му общего аналитико-статистического моделирующего алгоритма (в дальнейшем просто моделирующего алго­ ритма), сокращает затраты машинного времени на про­ ведение исследований;

242

3) в исследованиях могут быть использованы реаль­ ные законы распределения случайных величин;

4) при наличии в системе элементов типа ß, т) или b только с помощью метода статистического моделирова­ ния, реализованного в общей схеме MA, удается найти законы распределения времени восстановления этих эле­ ментов , , и их числовые характеристики, учиты­ вая при этом наиболее полно реальный процесс функцио­ нирования системы;

5) при реализации MA необходимые данные (имеются в виду значения т* , т®, т*) для получения частных зна­ чений параметров надежности всей системы определя­ ются в ходе моделирования. При реализации аналитиче­ ских методов приходится задаваться законом распреде­ ления времени восстановления элементов или получать их в результате натурных испытаний.

Допущения и условия, принимаемые при оценке вре­ мени полезной работы ВС:

1. Отказы элементов возникают независимо друг от друга, т. е. отказ одного элемента не влияет на надеж­ ность других элементов. Исключение составляют элемен­ ты типа Ь: каждый из них переходит в неработоспособное состояние в случае отказа любого из элементов соответ­ ствующего приоритетного комплекса. Зависимость со­ стояния (и вообще параметров надежности) элементов типа Ъ от отказов элементов приоритетных комплексов учитывается статистически при реализации MA.

2. Время восстановления элементов типов ß, г) и b зависит от состояния элементов соответствующих кон­ тролирующих и приоритетных комплексов.

На каждый элемент ВС заводится формуляр (паспорт элемента), в котором имеются следующие данные:

признаки, характеризующие принадлежность элемен­ та к определенным типам;

р т — порядковый номер у-го элемента в си­ стеме;

Ptl — порядковый номер "f-ro элемента в /-м тракте ФК;

/к- /ц — номера контролирующего и приоритет­ ного комплексов, соответствующих данному элементу;

t— время на функциональный контроль у-го элемента;

Fz — параметр, характеризующий закон рас­ пределения величины т ;

Рассмотрим последовательность операций, которые раскрывают сущность методики решения задачи оценки времени полезной работы ВС с ЦФК.

1.Все элементы системы заданной структуры класси­ фицируются по указанным выше признакам. Устанавли­ вается принадлежность каждого элемента к определен­ ным типам. Для каждого элемента устанавливается ранг, определяющий его функциональную значимость.

2.Устанавливаются и нумеруются тракты функцио­ нального контроля.

3.На каждый элемент системы составляется фор­ муляр, содержащий вышеуказанные данные.

4.Устанавливается порядок проверки элементов во время очередного цикла функционального контроля. Вы­ числяется время, затрачиваемое на ФК по каждому трак­

ту к . а также общее время на ФК Т ф . к .

5. Выделяются подсистемы ВС и производится ана­ литическая оценка их работоспособности. При форми­ ровании подсистем необходимо соблюдать следующие условия:

1) каждый у-й элемент подсистемы должен распола­ гать собственными средствами контроля работоспособно-

244

сти, и его функционирование не должно зависеть от со­ стояния других элементов. Это условие записывается так:

а(Ма).

В противном случае, т. е. если у-й элемент подси­ стемы относится хотя бы к одному из типов ß , Т] или Ь:

аналитически оценить работоспособность такой подси­ стемы либо вообще не представляется возможным, либо эта оценка становится нецелесообразной из-за допуще­ ний и ограничений, которые приходится принимать и ко­ торые снижают точность результатов оценки;

2) каждый у-й элемент подсистемы должен занимать последнее место в соответствующей цепи ФК- В против­ ном случае, т. е. если после у-го элемента подсистемы в данной цепи ФК имеются еще элементы, включение их в общий МА оценки времени полезной работы В,С ста­ новится невозможным. Необходимо иметь в виду, что в общем МА подсистема, для которой показатели рабо­ тоспособности уже определены аналитически, будет фи­ гурировать как единый элемент.

В качестве подсистемы ВС могут выделяться: аппа­ ратура сопряжения с источниками информации, накопи­ тели на магнитных лентах, накопители на магнитных ба­ рабанах, блоки буферного ЗУ, аппаратура отображения

идр.

Вотдельную подсистему могут быть объединены так­ же элементы, для которых справедлива запись

(телдм т еж)Л(те/и 0 ),

т. е. каждый у-й элемент такой подсистемы является изменяющим ( y G ^ ) , имеет собственные средства конт­ роля ( Ï G A I J И его функционирование не зависит от со­ стояния других элементов (yŒMa). Поскольку все эле­ менты подсистемы относятся к типу А (отказ любого элемента приводит к отказу всей системы), их можно представить в виде цепи с последовательно соединенны-

245

ми элементами, параметры надежности которой вычис­

жестко не определены, ориентировочное их значение мо­

ТП.ф

Здесь •с^ф — среднее время профилактического конт­ роля у-го элемента (выбирается на основе опыта эксплуа­ тации элементов подобного типа); Т — среднее время восстановления у-го элемента; A(t) — коэффициент харак­ тера отказов элемента

где р.в і(г), (Хвг(0 —интенсивность восстановления эле­ мента, отказы которого носят соответственно постепен­ ный или внезапный характер; и — относительная погреш­ ность аппаратуры прогнозирования (выявления неисправностей)

где axi — среднеквадратичная ошибка при измерении про­ гнозируемого параметра элемента; x(t)—значение про­ гнозируемого параметра в момент измерения t; to—-при­ веденная частота проведения профилактического кон­ троля

Й46

ПОЛЕЗНОЙ РАБОТЫ ВС С ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ КОНТРОЛЕМ

Структурная схема моделирующего алгоритма оценки времени полезной работы ВС при поэлементном аварийно-профилактическом контроле приведена на рис. 5-2. Функции блоков MA заключаются в следующем.

247

Блок / формирует очередную совокупность параметров системы

Рис. 5-2. Структурная схема моделирующего алгоритма оценки вре­ мени полезной работы ВС.

248

В данном случае для каждого у-го элемента ВС период про­ филактического контроля — величина случайная, определяемая из соотношения

тоспособности выделенных подсистем, в результате которой для каждой подсистемы определяются числовые характеристики случай­

состояния элементов и подсистем ВС, в результате которого опре­ деляются моменты возникновения первых отказов для всех элементов

SІ с £СІс)2 -

іI

Операторы блока VIII сначала производят обработку результатов,

249