4 Оценка показателей надежности иис

Важным показателем надежности системы является среднее время безотказной работы.

Многоступенчатая иерархическая структура системы приводит к возрастанию числа объектов и, следовательно, к возрастанию числа объектов системы в целом. При оптимальном распределении функций между ее ступенями надежность функционирования объектов управления возрастает.

Определим зависимость среднего времени Т₀ безотказной работы системы от надежности объектов ступеней.

Обозначим интенсивность отказов объектов каждой ступени соответственно λ₁, λ₂, λ₃. Определим Т₀ по методике оценивания надежности многокомпонентных систем. Будем считать, что объекты ступеней иерархической структуры могут находится в двух состояниях: 1 – рабочее состояние ступени; 0 – отказ ступени. При этом условии трехступенчатая иерархическая система может находится в семи состояниях. Для этих состояний имеем:

; ;;

; ;

;

Учитывая, что , получим:

(12)

Центральный орган управления представляет собой III ступень иерархии и более надежен, чем объекты нижестоящих ступеней.

Полагаем, что λ₁=aλ₂, λ₂=aλ₃, формула (12) принимает вид:

(13)

где λ_y0= λ₃ – интенсивность отказов ЦОУ.

График зависимости относительного времени безотказной работы иерархической ИИС от значения коэффициента а, построенной по формуле (13), представлен на рис. 4.

Рисунок 4 – График зависимости относительного времени безотказной работы иерархической ИИС от значения коэффициента а

Из графика видно, что наиболее сильно время безотказной работы ИИС снижается при возрастании интенсивности отказов нижних ступеней в два – четыре раза по сравнению с интенсивностью отказов ЦОУ. При а=6 время безотказной работы снижается незначительно.

Время безотказной работы для данной ИИС T₀ = 6,992*10⁸ ч.

5. Оценка эффективности иерархической ИИС

Для оценки эффективности иерархической структуры сравним надежность этой структуры с надежностью централизованной системы.

В качестве показателя надежности принимаем вероятность безотказной работы:

(14)

где λ – интенсивность отказов системы.

Если в системе имеется n₁ объектов управления I ступени, то централизованная система содержит n₁ линий связи и ЦОУ. Надежность работы этой системы:

,

где P_ЦО(t) – вероятность безотказной работы ЦОУ;

P_Л(t) – вероятность безотказной работы линий связи.

Иерархическая структура содержит n_П.О. промежуточных объектов и n_П.Л. промежуточных линий связи. Надежность ее работы оценивается выражением

Формально по критерию надежности иерархическая структура эффективна при выполнении условия:

(15)

Определим показатели элементов иерархической структуры, при которых условие (12) будет выполнятся.

С учетом (11) имеем

Количество промежуточных линий связи

(16)

Количество промежуточных объектов управления

(17)

Наибольшей надежностью обладает ЦОУ, поэтому примем допущение

т.е. интенсивность отказов промежуточных объектов в а раз больше интенсивности отказов ЦОУ.

Промежуточные линии связи более короткие, чем линии связи централизованной системы, поэтому их надежность выше: .

Из условия (15) определяются требования к надежности промежуточных объектов и линий связи иерархической структуры:

;

a = 16,011 b = 1,364

Графики зависимостей a=f1(K), b=f2(K), a=f1(p), b=f2(p) представлены на рис. 5 и 6.

Рисунок 5 – Графики зависимостей a=f1(K) и b=f2(K)

Рисунок 6 – Графики зависимостей a=f1(p) и b=f2(p)

Анализ графиков показывает, что с ростом коэффициента ветвления иерархической структуры допускается снижение требований к надежности промежуточных объектов и линий связи, а с увеличением числа ступеней надежность промежуточных объектов и линий связи необходимо повышать.

Заключение

В данной курсовой работе была произведена оценка показателей эффективности ТВС. Существует несколько путей повышения этих показателей.

1. Рациональное сочетание различных организационных форм использования средств вычислительной техники и информатики (СЕТИ) в рамках ТВС. Речь идет о повсеместном подключении к сетям мощных, средних и малых вычислительных центров, которые использовались бы в ТВС как центры обработки и хранения информации, а также о массовом подключении к сети персональных компьютеров, находящихся в индивидуальном пользовании граждан в домашних условиях. Такое сочетание трех организационных форм использования СВТИ (распределенной, централизованной и индивидуальной) способствует существенному повышению эффективности ТВС и увеличивает возможности по расширению перечня предоставляемых услуг, их качества и оперативности.

2. Совершенствование технологии предоставления информационно-вычислительных услуг в рамках распределенной формы использования СВТИ, когда формируются иерархические структуры сетей различного уровня. Развитие сетевых технологий, направленное на повышение эффективности использования общесетевых ресурсов, является предметом постоянного внимания разработчиков аппаратного и программного обеспечения ТВС.

3. Увеличение объемов работ по выпуску новых программных средств (сетевых операционных систем, прикладного программного обеспечения), созданию баз данных и баз знаний, экспертных и других интеллектуальных систем. Здесь основными мероприятиями являются: совершенствование системы планирования и разработки программных средств, БД и БЗ, интеллектуальных систем, обеспечение координации разработки и внедрения этих средств и систем; расширение сети государственных и коммерческих предприятий, занимающихся разработкой, фондированием, производством (тиражированием) и поставкой пользователям программных средств; увеличение числа квалифицированных специалистов по программным средствам, особенно системных программистов.

4. Совершенствование организационных форм технического обслуживания СВТИ, используемых в сетях. Повышение эффективности обслуживания СВТИ осуществляется за счет соответствующих организационных и технологических мероприятий. Организационные мероприятия предусматривают создание более совершенных форм обслуживания СВТИ. Технологические мероприятия направлены на повышение уровня механизации и автоматизации эксплуатационных работ (контроль работоспособности аппаратных и программных средств, диагностика, устранение причин сбоев и отказов и т.д.).

Существуют две организационные формы технического обслуживания СВТИ - индивидуальная и централизованная. При индивидуальной форме обслуживания СВТИ каждое предприятие, имеющее аппаратные и программные средства, используемые в рамках ТВС, сосредоточивает у себя весь штат специалистов по эксплуатации этих средств, большое количество дополнительного оборудования (ЗИП, сервисное оборудование для контроля и ремонта). Как правило, это отрицательно сказывается на экономической эффективности использования СВТИ. Положение усугубляется еще и тем, что при большом количестве СВТИ трудно обеспечить их эксплуатацию высококвалифицированными специалистами. Практически единственное преимущество индивидуальной формы обслуживания по сравнению с централизованной состоит в том, что при отказах ЭВМ и других средств можно оперативно (не затрачивая времени на ожидание ремонтной бригады, как это имеет место при централизованном обслуживании) приступить к поиску неисправностей и ремонту. Более прогрессивным и эффективным является комплексное централизованное обслуживание СВТИ, осуществляемое сервисными предприятиями фирмы, отрасли, подотрасли.

Под комплексным централизованным обслуживанием (КЦО) понимается выполнение комплекса работ, связанных с обеспечением эксплуатации аппаратных, программных и информационных средств ТВС. Эти работы осуществляются централизованно и направлены на повышение эффективности использования этих средств. В состав сервисных предприятий и подразделений, реализующих функции КЦО, входят производственные, научные, учебные предприятия и подразделения, располагающие необходимой материально-технической базой.

Основные функции КЦО;

• техническая подготовка ВЦ сетей, т.е. проектирование размещения СВТИ на ВЦ, а также типового внутреннего оформления помещений ВЦ;

• ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание аппаратных средств сетей в гарантийный и послегарантийный периоды, т.е. проведение пусконаладочных, профилактических и ремонтно-восстановительных работ;

• фондирование базового и прикладного программного обеспечения сетей, поставка его пользователям, ввод в эксплуатацию и сопровождение;

• тиражирование ОС, ППС, технической и учебно-методической документации по СВТИ ТВС;

• подготовка и переподготовка специалистов-эксплуатационников СВТИ ТВС.

Главная задача, которую постоянно решают сервисные предприятия по КЦО, заключается в создании устойчивых предпосылок для повышения эффективности использования СВТИ ТВС. Что же касается реализации этих предпосылок, т.е. решения всех вопросов, непосредственно обеспечивающих достижение и поддержание высокого уровня эффективного применения СВТИ, то это задача самих эксплуатационников и пользователей сетей.

Указанные выше предпосылки создаются:

• обеспечением максимального значения производительного машинного времени ТПВ ЭВМ сетей, что достигается своевременным и квалифицированным выполнением работ по их плановому техническому обслуживанию, сопровождению базового программного обеспечения, вводу в эксплуатацию ЭВМ, восстановлению и ремонту машин при неплановом техническом обслуживании;

• поставкой пользователям, вводом в эксплуатацию и сопровождению необходимых программных средств, прежде всего наиболее совершенных версий операционных систем, ППС общего пользования;

• оперативным и квалифицированным выполнением всех работ по технической подготовке ВЦ, функционирующих в составе ТВС;

• своевременной подготовкой и переподготовкой специалистов по эксплуатации СВТИ ТВС.

Годовой экономический эффект при КЦО обусловлен следующими факторами:

• увеличением производительного машинного времени ЭВМ ТВС за счет сокращения времени их простоев из-за ремонтно-восстановительных и профилактических работ, что достигается квалифицированным выполнением планового и непланового технического обслуживания машин и сопровождения базового программного обеспечения;

• увеличением Тпв благодаря сокращению сроков ввода в эксплуатацию ЭВМ ТВС и повышению качества пусконаладочных работ;.

• сокращением численности производственного персонала, занятого вводом в эксплуатацию, техническим обслуживанием и ремонтом СВТИ, а также сопровождением программных средств;

• сокращением состава ЗИП, специального и сервисного оборудования, эксплуатационной документации, необходимых для технического обслуживания СВТИ ТВС.

Годовой экономический эффект КЦО можно определять отдельно для сервисных предприятий и для предприятий, пользующихся услугами сервисных предприятий. Если и те, и другие являются предприятиями одной и той же фирмы (организации, отрасли, подотрасли), годовой экономический эффект оценивается с учетом всех затрат на создание, внедрение и функционирование системы КЦО и всех видов экономии, получаемой за счет КЦО. Следовательно, учитываются затраты и экономия по всем предприятиям, которые держат свои СВТИ на централизованном обслуживании, и по всем сервисным предприятиям, осуществляющим КЦО СВТИ сетей.

5. Повышение эргономичности ТВС. Любая телекоммуникационная вычислительная сеть, так же как и ее отдельные крупные компоненты (телекоммуникационная подсеть в целом или ее отдельные узлы связи, центры коммутации цепей, сообщений или пакетов, абонентские системы, центры обработки и хранения информации), относится к категории человеко-машинных систем, эффективность функционирования которых определяется всеми составляющими: человеком, машиной, производственной средой. Пользователь сети непосредственно взаимодействует с ЭВМ в составе абонентской системы. Поэтому, рассматривая эргономичность ТВС в целом, необходимо прежде всего оценить эргономичность ЭВМ абонентской системы.

Одним из действенных путей повышения эффективности функционирования СЧМ (в том числе ЭВМ, ВЦ, ТВС) является обеспечение необходимого уровня их эргономичности путем оптимизации трудовой деятельности операторов (пользователей) системы и условий ее осуществления. Организация эффективного взаимодействия человека и техники за счет внедрения различных эргономических мероприятий и разработок, составляющих систему эргономического обеспечения разработки и эксплуатации (СЭОРЭ) СЧМ, зачастую дает больший эффект, чем аналогичные по масштабам чисто технические решения.

Эргономичность ЭВМ (сетей ЭВМ) — это совокупность эргономических свойств машины. Следовательно, это обобщенное, интегральное свойство ЭВМ, определяющее степень учета эргономических требований при ее разработке, производстве и эксплуатации. Эргономические требования к ЭВМ определяются свойствами человека-оператора и характеристиками среды использования. Они предъявляются к ЭВМ с целью повышения эффективности взаимодействия человека с машиной. Эргономические свойства ЭВМ - это свойства, которые проявляются в системе «человек - машина» для удовлетворения эргономических требований.

Если эргономичность ЭВМ достаточно высока, то это означает, что она обладает совокупностью свойств, обеспечивающих возможность эффективного динамического взаимодействия человека-оператора и ЭВМ в целях выполнения системой «человек — машина» поставленных задач. Поскольку эффективность СЧМ существенно зависит от ее эргономичности, понятие эргономичности имеет еще и такую интерпретацию: эргономичность — это свойство системы изменять свою эффективность в зависимости от степени учета возможностей человека в процессе создания и эксплуатации системы.

Достигнутый уровень эргономичности ЭВМ - результат реализации эргономических мероприятий и разработок, предусмотренных в системе ее эргономического обеспечения. СЭОРЭ ЭВМ — это совокупность взаимосвязанных организационных мероприятий, научно-технических и проектных работ, реализующих эргономическое обеспечение машины. В свою очередь эргономическое обеспечение ЭВМ есть установление эргономических требований и формирование эргономических свойств ЭВМ на стадиях ее разработки и использования. Эргономическое обеспечение рассматривается как неотъемлемая часть процесса создания и эксплуатации ЭВМ. Его цель — повышение качества ЭВМ и эффективности ее использования путем рационального учета возможностей человека.

6. Организация обслуживания очередей запросов пользователей сети.

При функционировании ТВС и ее звеньев нередки ситуации, когда по той или иной причине (отказы элементов сети, недостаточная пропускная способность сети, высокая интенсивность запросов на обслуживание, превышающая возможности сети) запросы пользователей не могут быть немедленно удовлетворены и из них формируются очереди (рассматриваются системы без потерь заявок на обслуживание). В таких случаях приходится решать задачу определения дисциплин обслуживания запросов (ДОЗ). Выбор ДОЗ оказывает существенное влияние на эффективность функционирования сети в целом или отдельных ее подсистем, звеньев и узлов. Вопросы выбора ДОЗ ниже рассматриваются применительно к случаю, когда обслуживающей системой является ЭВМ. Это типичный случай, так как в любом звене ТВС формирование и рассасывание очередей запросов пользователей осуществляются с помощью ЭВМ.

Дисциплина обслуживания — это правила, согласно которым запросы выбираются из очереди для обслуживания. Вопрос о выборе дисциплины обслуживания возникает в тех случаях, когда запросы не идентичны: они различаются по времени, затрачиваемому на обслуживание, по допустимому времени ожидания обслуживания, по размерам штрафа за каждую единицу времени пребывания в очереди и т.д.

Обслуживание запросов может осуществляться с учетом или без учета их приоритетов. Приоритет запроса - его характеристика, определяющая место запроса в очереди на обслуживание.

Приоритет назначается либо в соответствии с характером задачи, решаемой по этому запросу, либо в соответствии с той ролью, которую играет в обслуживающей системе источник запроса (абонент). В связи с этим может оказаться, что два запроса на решен; одной и той же задачи относятся к различным уровням приоритета, если они исходят от различных абонентов. В то же время запросы HI решение различных задач, поступающие от одного и того же абонента, могут иметь различный приоритет в зависимости от характера задач.

При выборе дисциплины обслуживания запросов необходимо удовлетворить ряд требований:

• обслуживать запросы высшего приоритета в кратчайшее время;

• обслуживать запросы низшего приоритета в приемлемые для абонентов сроки (во всяком случае в такие сроки, которые бы не дали повода абонентам отказаться от услуг обслуживающей системы);

• полнее загружать ЭВМ полезной работой, т.е. выполнением программ абонентов (от того, какая будет принята дисциплина обслуживания, зависит частота переключения ЭВМ с выполнения одной программы на другую, а значит, и суммарная потеря времени на эти переключения);

• уменьшить среднее время реакции ЭВМ на запрос и среднее числе запросов, ожидающих обслуживания;

• обеспечить относительную простоту реализации выбранной дисциплины обслуживания.

Первые два требования являются взаимоисключающими, так как предоставление льготных условий срочным запросам осуществляется за счет запросов более низких приоритетов. И наоборот, стремление уменьшить среднее время обслуживания запросов низких приоритетов неизбежно связано (при прочих равных условиях) с необходимостью сокращения перечня запросов, принадлежащих высшему приоритету. В связи с этим при выборе дисциплины обслуживания возникает задача нахождения компромиссного решения, удовлетворяющего в той или иной степени указанным требованиям. Разработка оптимальной дисциплины обслуживания - задача исследования операций, требующая для своего решения привлечения методов математической статистики, теории очередей, а также учета ряда соображений инженерного характера. Оценка качества такой дисциплины производится обычно с помощью стоимостной функции, или функции штрафа за ожидание обслуживания.

31