14.4. Временное резервирование
Суть: использование запаса времени для восстановления технических характеристик системы и для выполнения заданной функции.
Система с временным резервированием (ВР) может рассматриваться как совокупность исходного объекта и резерва времени (рис. 5.6); при этом резерв времени задействуется после отказа объекта.
Рис. 14.6. Структура системы с временным резервированием
Резерв времени может быть использован для восстановления работоспособности объекта (системы) следующим образом:
переключением структурного резерва;
путем выявления отказавшего элемента и его замены;
повторением выполнения задания.
Простой пример из военной области: цель, не уничтоженная первым выстрелом из-за отказа оружия или человека, может быть уничтожена следующим выстрелом при наличии запаса времени.
Резерв времени может создаваться за счет:
- увеличения выделяемого оперативного времени;
- увеличения производительности системы и ее отдельных устройств;
- функциональной инерционности протекающих в системе процессов (отказ элемента системы управления не сразу приведет к аварии управляемого объекта).
Как и при структурном резервировании, системы с временным резервированием могут быть с последовательным, параллельным, последовательно-параллельным и параллельно-последовательным соединением элементов [1].
Резервирование времени часто используется для повышения эффективности других видов резервирования (структурного, функционального, информационного) и является предпосылкой применения этих видов резервирования.
14.5. Функциональное резервирование
Это – резервирование, при котором используются способности элементов выполнять дополнительные функции или выполнять данную функцию дополнительными средствами.
Другими словами, здесь работоспособность (способность выполнить задачу) при отказе некоторых элементов обеспечивается за счет перераспределения функций оставшихся элементов и их более интенсивной работы.
Иллюстрирующих это примеров – множество, из области функционирования как технических, так и многих других систем. Если, например, вышел из строя специализированный процессор, его программа может выполняться основным процессором. Или: у человека, потерявшего зрение, развивается способность “видеть” пальцами…
Применение функционального резервирования связано обычно с введением временной и информационной избыточности.
14.6. Информационные методы повышения надежности
Как и в рассмотренных ранее методах, основой повышения надежности является введение избыточности. Здесь избыточность – информационная.
Самый простой случай – введение дополнительного бита контроля нечетности. Несколько сложнее – введение в блок записываемых данных символа продольного резервного контроля LRC (Longitudinal Redundancy Check), позволяющего выявить двойные ошибки [2].
Примером введения весьма большой информационной избыточности является применение кодов, исправляющих пакетоподобные ошибки (коды Рида-Соломона). Для исправления t ошибочных символов требуется 2t контрольных символов [3]. При записи на CD с применением этих кодов избыточность составляет примерно четверть всего объема информации.
Повышению надежности записи информации на магнитные носители способствует избыточность алгоритма кодирования тока записи. Поэтому для записи информации на дорожки магнитных карт применяют способы с избыточным количеством переключений тока, что позволяет точно декодировать записанный бит даже при нестабильной скорости носителя.
К информационным методам повышения надежности непосредственное отношение имеет голографическая запись информации. Голография – метод получения объемного изображения предмета, основанный на интерференции двух лучей – от источника и от предмета. Голограмма представляет собой запись информации в виде волновой интерференционной картины (кодограммы).
Важное достоинство голографической памяти – ее избыточность: разделив голограмму на две части, можно получить не две части одного изображения, а два идентичных изображения (то есть случайный дефект носителя не приведет к потере информации). Даже достаточно мелкий кусочек голограммы содержит всю информацию о предмете.
В заключение рассмотрения различных видов резервирования (структурного, функционального, информационного) – еще один пример. Одним из наиболее интересных современных РЭС является фазированная антенная решетка (ФАР) – система излучателей с эл5ектрически управляемым амплитудным и фазовым распределением возбуждения сигнала, применяемая в качестве остронаправленной сканирующей антенны сверхвысоких частот. Повышение надежности достигается благодаря параллельной работе многих элементов антенной системы. Выход из строя до 10…20% элементов ФАР не приводит к отказу системы, а только ухудшает ее характеристики.
Литература
Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов. – СПб.: Питер, 2005. – 479 с.
Гелль П. Магнитные карты и ПК. – М.: ДМК Пресс, 2001. – 128 с.
Скляр Б. Цифровая связь. – М.: Изд. Дом “Вильямс”, 2003. – 1104 с.