25. Отказоустойчивые структуры аппаратно-программных средств, оценка их эффективности.

Для обеспечения надежности программно-управляемых средств целесообразно использовать структурный и функциональный резервы. Структуры систем, обеспечивающих такой резерв, приведены на рисунке, где обозначены: П - программные средства, А - аппаратные средства (процессоры), СС - схема сравнения, УУ - устройство управления. Схема сравнения обеспечивает прерывание работы в случае несовпадения сигналов от обоих аппаратных средств, а программные средства (по команде от схемы сравнения) - независимую диагностику для поиска места отказа, а также перераспределение функций обработки и обрабатываемых данных.

а) зарезервированы аппаратные средства.

б) зарезервированы программные и аппаратные средства.

Обозначим через Р_а и Р_п соответственно вероятности безотказной работы аппаратных и программных средств. В схеме на рис.А отказа не будет, если не откажут программное и оба аппаратных средства. Это условие математически запишется так:

Р_с=Р_п*Р_ар=Р_п[1-(1-Р_а)2].

где Р_ар - вероятность безотказной работы зарезервированных аппаратных средств, в данном случае по способу нагруженной резерва.

В схеме на рис.Б отказа не будет, если не откажут оба программных средства. Математически это условие запишется так:

Р_с=Р_пр*P_ap =[ 1 -(1-Р_п)2][ 1 -(1-Р_а)2].

Или

Р_с = 1 +(1 - Р_п)2( 1 - Р_а)2-( I - Р_п)2-( 1 - Р_а)2 . где Р_пр , Р_ар - вероятности безотказной работы зарезервированных программных и аппаратных средств, в данном случае по способу нагруженного резерва.

Если переключающее устройство реагирует на отказы, то возможно создание резерва, который, обеспечит изменение структуры объекта в случае отказов. Такие перестроения применяются в сетях передачи данных, в системах обработки информации, где по мере возникновения отказов или занятости узлов коммутации изменяются пути движения информации.

26. Применение принципа голосования для повышения достоверности передачи и обработки данных. Оценка эффективности мажоритарных схем. Методы реализации схем 2 из 3-х.

В системах передачи и обработки информации, резервированных по способу ненагруженного резерва, необходимо сравнение выходных сигналов, с целью выявления достоверного. Для этого используются специальные логические устройства - схемы голосования.

Схемы голосования по простому большинству (мажоритарные схемы)

Объект, достоверность информационных процессов которого или его надежность требуется повысить структурно, резервируется двумя или более такими же объектами, как показано на рисунке.

Сигналы с выходов каждого объекта поступают на вход специального логического элемента ЛЭ – органа голосования. Последний работает по определенному правилу: сигнал на его выходе совпадает с простым большинством одинаковых сигналов на его входах. На рисунке выше приведена схема голосования два из трех, когда имеются основной объект и два резервных. Выходной сигнал может быть определен логическими условиями из таблиц истинности:

Для реализации голосования по простому большинству количество объектов должно быть нечетным. Очевидно, их минимальное количество равно трем.

Оценка эффективности:

Схемы голосования особенно эффективны в системах передачи при наличии помех в канале связи и обработки данных при наличии сбоев, приводящих к искажению сигналов - сбойным ошибкам. С помощью схем голосования можно также организовать систему паролей для защиты данных от постороннего доступа. В этом случае на входы ЛЭ поступают пароли. По такому же принципу организуются коллегиальное принятие ответственных управленческих решений и их экспертиза при подготовке.

Введение в систему передачи или обработки данных схемы голосования обеспечивает резкое уменьшение вероятности

ошибочного приема (обработки), формируемого на выходе органа голосования.