Групповое занятие. Факторы и методы обеспечения устойчивости вычислительного процесса в асу.

Вопросы:

1. Устойчивость сложных систем.

2. Факторы, определяющие устойчивость вычислительного процесса в АСУ.

3. Методы обеспечения устойчивости вычислительного процесса в АСУ.

Учебная цель: Изучить основные факторы и методы обеспечения устойчивости вычислительного процесса в АСУ военного назначения.

Литература:

В.Ф. Шпак Основы автоматизации управления. Ч.2, стр. 3-13. Петродворец, ВМИРЭ, 1998 г.

1. Устойчивость сложных систем.

В любой системе критические условия функционирования, вызванные ее коренными структурными преобразованиями, вы­двигают на первый план вопросы обеспечения выживания сис­темы при внутренних и внешних структурных и пара­метрических воздействиях на нее.

Из теории управления известно, что, если изменение пара­метров сложной системы происходит в определенных границах, система способна адаптироваться. Если же изменение превыша­ет возможности ее адаптивного развития, теряется устойчивость системы. Следовательно, адаптируемость сложной системы является не только ее внутренним свойством, но и зависит от характера возмуще­ния.

Способность системы парировать (поглощать) возмуще­ния определенного вида говорит о ее адаптивности к такого рода возмущениям без потери устойчивости. Если же харак­тер возмущения превышает возможности адаптивного развития, любая из рассматриваемых систем теряет устойчивость. При этом, если затем устанавливается периоди­ческий режим, отмечают мягкую потерю устойчивости. Если же система переходит на другой режим движения скачком, то наблюдается жесткая потеря устойчивости,

Таким образом, в зависимости от механизмов развития и ха­рактера устойчивости выделяют три типа кризисов:

• критические ситуации (адаптивное развитие);

• собственно кризисы (мягкая потеря устойчивости);

• катастрофы, или жесткая потеря устойчивости.

Если при критической ситуации нарушение устойчивости системы преодолевается путем приспособления, или адаптации, а при кризисах ситуация еще не приводит к распаду системы, то при катастрофе система разрушается. В последнем случае элементы системы сохраняются, но системообразующие признаки исчезают. Если своевременно не принять меры, то далее могут возникнуть потеря устойчивости и развал, катастрофа.

2. Факторы, определяющие устойчивость вычислительного процесса в асу.

При разработке и использовании АСУ военного назначения огромное значение приобретает задача обеспечения устойчивости ее функциониро­вания в реальных условиях обстановки.

Актуальность проблемы отказоустойчивости АСУ обуслов­лена тем, что:

цена последствий срыва вычислительного процесса в усло­виях ведения современного боя достаточно велика;

ни одна АСУ не существует в своей первоначальной модификации без сложно переплетающихся ошибок проектирования; это связано с тем, что в процессе проектирования сложных систем, к которым относится АСУ, не удается заранее исследовать, промоделировать и рассчитать основные характеристики и логику функционирования системы адекватно реально протекающим процессам.

В этих условиях необходимо создавать внутри АСУ специальные средства и системы, обеспечивающие повышение отказо­устойчивости АСУ.

Повышение отказоустойчивости всегда связано с применени­ем различных видов избыточности (аппаратной, алгоритмиче­ской, программной). На практике часто применяется резервирование аппаратной части вычислительных комплексов АСУ. Различают горячее и холодное резервирование. При горячем резервировании обработку информации одновременно ведут два вычислительных комплекса: основной и резервный, а данные в систему поступают только от основного. В случае выхода из строя основного, данные начинают автоматически поступать от резервного комплекса. При холодном резервировании резервный комплекс находится в выключенном состоянии. В случае выхода из строя основного, резервный запускается в работу обслуживающим персоналом. Горячее резервирование обеспечивает отсутствие сбоев в работе АСУ даже при выходе из строя основного или резервного комплекса, но приводит к неэкономному расходованию ресурсов.

Для повышения отказоустойчивости в АСУ применяются также системы оперативной диагностики и поиска неисправностей аппаратной части (в том числе с использованием экспертных систем), контроль правильности работы программного обеспечения, избыточное кодирование данных, циркулирующих в АСУ. также средств управления резервными ресурсами (контроль параметров, системы диагностики, экс­пертные системы).

Рассмотрим основные факторы устойчивости вычисли­тельного процесса. Устойчивость вычислительного процесса определяется:

• живучестью и надёжностью технических средств АСУ;

защищенностью информации;

надежностью программного обеспечения;

квалификацией операторов AСУ.

На данном занятии мы в основном рассмотрим основные методы обеспечения живучести и надежности технических средств АСУ. Остальные составляющие будут рассмотрены позже.

В таблице 1 представлена эволюция взглядов на обеспече­ние надежности и живучести АСУ

Таблица 1.