2.12 Расчет показателей безотказности и безопасности систем мпц

2.12.1 Дублированная и мажоритарная структуры мпц

Дублированная система является одной из самых распространенных систем резервирования.

Схема работает следующим образом. На входы микропроцессорных комплектов М1 и М2 от генераторов тактовых импульсов синхронизировано поступают кодовые комбинации. Микропроцессорные комплекты их обрабатывают по одной программе, и на выходе осуществляется сжатие этих сигналов в последовательный поток.

На вход элемента М2 синхронно поступают либо «0», либо «1». Он работает как сумматор инверсный по модулю два. На выходе элемента сигнал подается на ключ К. Если данные совпадают, то ключ разрешает всей системе выдачу обработанного сигнала дальше («1» – К открывается, «0» – К заперт, выдает информацию об ошибке).

Мажоритарная структура является вторым типом наиболее распространенных на практике систем. Она построена на трех одинаковых микропроцессорных комплектах М1, М2 и М3, работающих синхронно и синфазно по одной программе. На их входы поступает одинаковая кодовая комбинация. В микропроцессорных комплектах выполняется обработка сигналов, на выходах А осуществляется сжатие выходного сигнала до одного разряда (последовательного потока «0» и «1»). Далее сигнал подают на элементы М2, работающие как сумматоры инверсные по модулю два.

С элементов сигнал поступает на входы элементов сравнения, которые работают по схеме «ИЛИ».

С элементов сравнения сигнал поступает на ключи К1 и К2. Если на входах Б ключей К будет «0», тот ключ К – запирается, если «1» – открывается и разрешается выдача информации с выходов В.

2.12.2 Сравнительный расчет показателей безотказности и безопасности дублированной и мажоритарной структуры МПЦ

Вероятность безотказной работы дублированной системы определяется по формуле:

(2.1)

где Р_мп1 - вероятность безотказной работы М1 элемента;

Р_мп2 - вероятность безотказной работы М2 элемента;

Если вероятности безотказной работы М1 и М2 равны, то можно записать формулу:

(2.2)

Вероятности безотказной работы мажоритарной структуры МПЦ если вероятности безотказной работы микропроцессоров М1, М2 и М3 равны, определяется по формуле для случая, когда М1, М2 и М3 все работоспособны:

(2.3)

Тогда для случая, когда один из микропроцессорных комплектов отказал можно записать:

(2.4)

В итоге для троированной системы запишем формулу вероятности безотказной работы, сложив формулы (2.3) и (2.4):

(2.5)

Если вероятность отказа одного микропроцессора в дублированной структуре

(2.6)

то вероятность опасного отказа

(2.7)

а вероятность отсутствия опасного отказа

(2.8)

Аналогично составляется формула для вероятности отсутствия опасного отказа для мажоритарной структуры. В конечном виде она выглядит так

(2.9)

Результаты расчетов вероятности отсутствия отказа и вероятности отсутствия опасного отказа в виде двух таблиц графиков. На основании таблиц и графиков можно сделать вывод:

Дублированные структуры обеспечения безопасности систем МПЦ по сравнению с мажоритарными обладают более высокими показателями безопасности, но менее высокими показателями безотказности.