3. Расчет надежности программной части.

Основной целью курсового проекта является практическое освоение методики оценки надежности представления запрашиваемых данных пользователями систем автоматического сбора и обработки информации.

Надежность представления запрашиваемой пользователем ССОИ выходной информации и вероятность надежного представления является одной из важнейших интегральных характеристик программно-технических комплексов различного назначения. При подготовке исходных данных для расчета надежности проводится комплексное испытание всех компонентов ССОИ: прикладных и системных программных средств, ЭВМ и периферийных устройств, средств коммуникации.

Для представления точности и надежности оценки какого-либо параметра в математической статистике используют понятия доверительный интервал и доверительная вероятность.

Доверительной вероятностью называется вероятность попадания значения некоторой случайной величины в определенный интервал, также получивший название доверительного интервала.

Центром доверительного интервала является математическое ожидание (среднее значение) случайной величины, а его границами ее максимальное и минимальное значения, то есть , , где – максимально возможное (с указанной вероятностью ) отклонение значения случайной величины от ее среднего значения , – доверительный интервал.

Как правило, значение доверительной вероятности задается достаточно высоким (), следовательно вероятность выхода значения параметра за пределы доверительного интервала будет пренебрежимо мала. Другими словами, доверительный интервал – интервал значений параметра , совместимых с опытными данными и не противоречащих им.

Границы доверительного интервала определяют пределы изменения случайной величины (пределы, в которых находится фактическое значение параметра с заданной вероятностью), и вычисляются по формулам: , . Коэффициенты и определяют при помощи таблиц по значениям доверительной вероятности и количества экспериментов .

Качество ССОИ и сложных программных средств описывается совокупностью показателей, отражающих их свойства и определяющих возможность и эффективность их применения по прямому назначению, – критериев, для каждого из которых должны быть определены количественные показатели (метрики) и методы их измерения. Эти критерии и метрики программ позволяют описывать их свойства как конечного продукта независимо от способа их достижения.

От качества разработки зависит функциональная пригодность системы, которая определяется в виде набора атрибутов, определяющих назначение и основные функции, заданные техническими требованиями заказчика или потенциального пользователя.

В наибольшей степени функциональная пригодность проявляется в надежности ССОИ. В теории надежности работоспособным называется такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. В качестве показателей надежности регистрируются только такие искажения, которые приводят к потере работоспособности ССОИ или их крупных компонент. Надежность является внутренним свойством систем, проявляющимся только во времени.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении хотя бы одного из требований к качеству выполнения одной или нескольких функций, установленных в нормативно-технической и (или) конструкторской документации на систему.

Сбой отличается от «отказа» временным показателем длительности восстановления после соответствующего нарушения функционирования ССОИ, после сбоя время восстановления меньше, чем после отказа. После сбоя возможно автоматическое восстановление работоспособного состояния системы при устранении его причины.

Устойчивость ССОИ характеризует способность к безотказному функционированию при наличии сбоев и прямо зависит от свойства восстанавливаемости.

Восстанавливаемость – характеризуется полнотой восстановления функционирования ССОИ после перезапуска (рестарта). Перезапуск должен обеспечивать возобновление нормального функционирования ССОИ, на что требуются ресурсы и время, поэтому полнота и длительность восстановления функционирования после сбоев отражают качество ССОИ и возможность ее использования по прямому назначению.

Наработка на отказ – время работоспособного состояния ССОИ между последовательными отказами или началами нормального функционирования ССОИ после них.

Коэффициент готовности – обобщает характеристики отказов и восстановлений и отражает вероятность получения восстанавливаемой ССОИ в работоспособном состоянии в произвольный момент времени. Значение коэффициента готовности соответствует доле времени полезной работы ССОИ на достаточно большом интервале, содержащем отказы и восстановления.

Современные системы сбора и обработки информации представляют собой комплекс программно-технических средств, информационного обеспечения (баз данных) и средств коммуникации, обеспечивающий обработку запросов и представление выходной информации для ее функционального использования.

Под надежностью представления запрашиваемой пользователями ССОИ выходной информации понимается свойство ССОИ обеспечивать прием, автоматическую обработку запроса и предоставление (выдачу) выходной информации согласно реализованному алгоритму при соблюдении эксплуатационных условий применения и технического обслуживания ССОИ.

Для оценки надежности представления запрашиваемой пользователями системы выходной информации применяется следующая модель.

В любой момент времени ССОИ (с точки зрения пользователя) находится в одном из двух чередующихся состояний: работоспособном и неработоспособном.

Математическое ожидание времени пребывания ССОИ в работоспособном состоянии равно средней наработке на отказ. Математическое ожидание времени пребывания ССОИ в неработоспособном состоянии равно среднему времени восстановления работоспособного состояния после отказа.

В случайный момент времени пользователь осуществляет запрос на представление выходной информации (на экран дисплея, в файл на магнитном носителе или на печать). Возможны три варианта:

- запрос, поступивший в момент времени t функционирования системы застает ее в работоспособном состоянии, и ССОИ находится в этом состоянии все время, необходимое для обработки запроса и выдачи соответствующей ему выходной информации;

- запрос, поступивший в момент времени t функционирования системы, застает ее в работоспособном состоянии, но ССОИ находится в этом состоянии меньше времени, необходимого для обработки запроса и выдачи соответствующей ему выходной информации;

- запрос, поступивший в момент времени t функционирования ССОИ, застает ее в неработоспособном состоянии.

В первом случае происходит надежное представление информации, во втором и третьем случаях запрошенная информация не предоставляется.

Полученные в ходе проведения испытаний оценки средней наработки на отказ, среднего времени восстановления, среднего времени представления выходной информации (время реакции ССОИ на запрос), являются исходными данными для проведения расчетов надежности представления запрашиваемой пользователями ССОИ выходной информации.

В процессе работы оцениваются следующие показатели по выдаче i-ой выходной информации:

Среднее время наработки на отказ системы, участвующей в обработке i-го запроса на выдачу выходной информации, .

Суммарное число отказов системы .

Суммарное (общее) время пребывания системы в работоспособном состоянии .

Суммарное за период испытаний количество прерываний работоспособного функционирования системы .

Момент времени фактического начала работы после наступления (L-1)-го прерывания .

Момент времени фактического окончания работы при наступлении L-го прерывания .

Среднее время восстановления ССОИ, участвующей в обработке i-го запроса на выдачу выходной информации, в работоспособное состояние после отказа .

Количество отказов .

Время восстановления системы после j-го отказа .

Коэффициент готовности ССОИ, участвующей в обработке i-го запроса на выдачу выходной информации, .

Вероятность надежного представления запрашиваемой выходной информации при обслуживании i-го запроса .

Среднее время реакции системы (обработки запроса) на выдачу выходной информации по i-му запросу .

Количество замеров времени обработки запросов i-го типа .

Время обработки s-го запроса на выдачу выходной информации по i-му запросу .

Доверительная вероятность .

Коэффициенты и .

Нижняя доверительная граница для показателя наработки на отказ .

Верхняя доверительная граница для показателя наработки на отказ .

Нижняя доверительная граница для показателя времени восстановления работоспособности системы .

Верхняя доверительная граница для показателя времени восстановления работоспособности системы .

Нижняя доверительная граница для показателя коэффициента готовности ССОИ .

Верхняя доверительная граница для показателя коэффициента готовности ССОИ .

Нижняя доверительная граница вероятности надежного представления запрашиваемой выходной информации .

Верхняя доверительная граница вероятности надежного представления запрашиваемой выходной информации .

Исходные статистические данные о работе системы.

Вариант	Начало работы Конец работы	Номера прерываний и восстановлений работоспособности системы
		1	2	3	4	5
7	, чч.мм.сс	14.00.00	15.00.00	16.02.15	16.19.00	17.31.00
	, чч.мм.сс	14.56.00	15.55.51	16.09.45	17.29.45	18.00.00
	, с	3360	3351	450	4245	1740
	, с	–	240	384	555	75

Номер запроса	Время обработки запроса	Номера s-го замера времени обработки i-го запроса
		1	2	3	4	5	6	7
7	, мм.сс	00.13	00.14	00.12	00.15	00.14	00.15	00.14

Доверительная вероятность .