3.1.2 Резервирование на уровне устройств

На более низких уровнях иерархии универсальных ЭВМ резервируются периферийные устройства (несколько устройств памяти, печатающих устройств и т.д.).

Достаточность устройств ПО с учетом возможных отказов целесообразно оценить через эффективную производительность или показатель надежности системы в целом.

3.1.3 Резервирование с использованием к-кодов

Получили широкое применение коды с обнаружением и с исправлением ошибок. Например, код Хемминга. Применение этих К-кодов дает возможность исправлять однократные ошибки в каналах передачи данных или восстанавливать информацию в случае отказа некоторых ячеек в ОЗУ или дисковых накопителях (например, кодирование с ограниченной длиной промежутка – 2.7 RLL).

Надежность таких устройств оценивается как надежность резервированных систем со скользящим резервом.

3.1.4 Резервирование в специализированных эвм

Специализированные ЭВМ применяют в космической пилотируемой и не пилотируемой аппаратуре. Общий ущерб из-за отказа специализированной ЭВМ может быть огромным.

Поэтому, в этих ЭВМ резервирование применяется значительно шире в связи с требованиями высокой надежности. Применяют следующие виды резервирования:

- резервирование на уровне ЭВМ;

- нагруженный и не нагруженный резерв;

-резервирование на уровне узлов и каналов (троирование с мажоритированием или логика с переплетениями);

-коды с обнаружением одиночных и кратных ошибок;

-резервирование с автоматической реконфигурацией системы и программ;

3.2 Представление резервированных объектов

Резервированная система может быть наглядно представлена в виде связанного графа – графа надежности, где вершины соответствуют подсистемам, а дуги – соединениям между подсистемами. При этом, отказу i-й подсистемы соответствует обрыв i-го ребра графа, а отказу системы – потеря связанности между двумя выделенными вершинами графа – полосами. Обычно они соответствуют входным и выходным устройствам.

Рисунок 3.1-Граф надежности системы с резервированием

Передача информации и ее обработка ведется (рисунок 3.1) по пути от вершины А к В. Прерывания ребер (15)(27) приводит к отказу системы. Иногда, для большей наглядности, дуги графа дополняют прямоугольниками с названием устройств. В этом случае речь идет оструктурной схеме надежности систем.

Отметим, что структурная схема надежности не всегда соответствует функциональной структуре системы.

3.3 Параметры НаДёжносТи при нагруженном резерве

В общем случае все элементы схемы изделия считаются включенными последовательно друг за другом, если нет резервирования, и параллельно друг другу, если они резервируются. Наша задача определить зависимость основных параметров надежности при разном подключении элементов.

3.3.1 Расчет показателя безотказной работы

Для схемы изделия без резервированных элементов, граф надежности выглядит в виде последовательно включенных ребер соединенных вершинами между собой. Отказ любого элемента, приводит к прерыванию этого ребра, и отказу изделия. Такие отказы рассматриваются как независимые случайные события.

В общем случае, показатель надежности - вероятность безотказной работы неизбыточной схемы изделия определяется как произведение надежностей входящих в него элементов:

,

где p_i- вероятность безотказной работы элемента (узла, подсистемы) и определяется для момента времени p_i(t) по выбранной модели распределения, например экспоненциальной

Интенсивность отказов , где λ_i – табличная (справочная) интенсивность отказов элемента определенной группы N_i.

Для резервированных, нагруженных систем, характерно параллельное включение n-подсистем и тогда вероятность отказа выражается как произведение отказов элементов:

Отсюда, вероятность безотказной работы изделия с нагруженным резервированием

При расчете параллельно-последовательных структур надежности, как правило, ведут постепенное преобразование, упрощая схему.

Рассмотрим пример упрощения схемы представленной на рисунке 3.2. Заменим сначала параллельные подсистемы 2 и 3 новой подсистемой 23. Тогда . Теперь заменим последовательные системы 1 и 23, 4 и 5 на 123 и 45, определим вероятность безотказной работы,. Наконец заменим структуру 123 и 45 на 12345 (рисунок 3.2., г), получим вероятность безотказной работы системы.