Разработка методов синтеза информационно-управляющих систем специального назначения со структурным резервированием

Разработка методов синтеза информационно-управляющих систем специального назначения со структурным резервированием

Автор: Глухих, Михаил Игоревич

Шифр специальности: 05.13.15

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2006

Место защиты: Санкт-Петербург

Количество страниц: 186 с. ил.

Артикул: 3308967

Автор: Глухих, Михаил Игоревич

Стоимость: 250 руб.

Разработка методов синтеза информационно-управляющих систем специального назначения со структурным резервированием  Разработка методов синтеза информационно-управляющих систем специального назначения со структурным резервированием 

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ТЕРМИНОВ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.
ВВЕДЕНИЕII
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
1.1. Анализ требований к надежности и безопасности систем.
1.1.1. Терминология надежности и безопасности.
1.1.2. Основные показатели качества резервированных вычислительных систем.
1.2. Основные методы повышения надежности вычислительных систем.
1.2.1. Классификация методов резервирования.
1.2.2. Методы структурного резервирования.
1.2.3. Методы голосования.
1.3. Основные методы анализа надежности вычислительных систем и устройств.
1.3.1. Потоки отказов, используемые при анализе надежности
1.3.2. Логиковероятностные методы расчета показателей надежности.
1.3.3. Определение показателей надежности с использованием теории случайных процессов.
1.4. Архитектуры вычислительных систем со структурным резервированием.
1.4.1. Отказоустойчивый вычислительный кластер
1.4.2. Архитектура с раздельным резервированием процессора
1.5. Основные методы решения задачи синтеза вычислительной системы
1.5.1. Применение точных методов для решения задачи синтеза.
1.5.2. Применение эвристических методов для решения задачи синтеза
1.6. Этапы решения задачи синтеза вычислительной системы с резервированием
ГЛАВА 2. ФОРМАЛИЗОВАННАЯ МОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИХ
СИСТЕМ СО СТРУКТУРНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ.
2.1. Анализ функциональной организации системы
2.1.1. Основные задачи ииформационноуиравляющей системы со структурным резервированием.
2.1.2. Функциональный состав системы и ее окружения.
2.1.3. Принципы функционирования подсистемы коммутации и контроля.
2.2. Основные предпосылки и принципы построения модели структуры
. ииформационноуправляюшей системы со структурным резервированием в виде
динамического типизированного графа
2.2.1. Идея использования модели. Требования к модели, основные принципы ес построения.
2.2.2. Иллюстрация представления структуры вычислительной системы графом.
2.2.3. Разбиение вершин на классы и типы.
2.2.4. Изменение состояний вершин и графа
2.3. Правила построения и модификации динамического типизироваимого графа
2.3.1.1 равила представления системы в виде динамического типизированного графа группа I.
2.3.2. Правила соединений вершин динамического типизированного графа группа II
2.3.3. Правила введения типов вершин группа III
Ъ 2.3.4.1 равила изменения состояний вершин группа IV.
2.3.5. Правила распространения отказа группа V.
2.3.6. Правила изменения состояния динамического типизированного графа г руппа VI
2.4. Задача синтеза информационноуправляющей системы специального назначения с использованием динамических типизированных графов
2.4.1. Общая постановка задачи синтеза.
2.4.2. Представление задачи синтеза в терминах динамических типизированных графов.
2.4.3. Необходимость упорядочения динамических типизированных графов при синтезе
Выводы.
ГЛАВА 3. УПОРЯДОЧЕНИЕ МНОЖЕСТВА ДИНАМИЧЕСКИХ ТИПИЗИРОВАННЫХ ГРАФОВ ПО КРИТЕРИЯМ НАДЕЖНОСТИ, БЕЗОПАСНОСТИ И СТОИМОСТИ.
ДОМЕННЫЕ СТРУКТУРЫ РЕЗЕРВИРОВАННЫХ СИСТЕМ
3.1. Отношения порядка на множестве динамических типизированных графов.
3.1.1. Отношения порядка на множестве типов вершин.
3.1.2. Принципы построения графов состояний системы по динамическому типизированному графу
3.1.3. Определение отношений порядка на множестве динамических типизированных графов
3.2. Упорядочение множества динамических типизированных графов по критерию безопасности.
3.2.1. Распространение отказа из решающих вершин, лемма
3.2.2. Состояние динамического типизированного графа при аварии решающей вершины, лемма.
3.2.3. Распространение отказа из формирующих вершин, лемма.
3.2.4. Максимальные элементы по критерию безопасности, теорема.
3.2.5. Динамические типизированные графы с несколькими решающими вершинами .
3.3. Упорядочение множества динамических типизированных графов по критериям надежности и стоимости.
3.3.1. Устранение избыточных дуг, лемма
3.3.2. Устранение связей между однотипными вершинами, лемма
3.3.3. Устранение связей между независимыми участками графа, лемма.
3.3.4. Разбиение на узлы доменов, теорема
3.3.5. Параметризация доменных структур
3.3.6. Распространение отказа из парных вершин, лемма
3.3.7. Распространение отказа из вершин одного типа, теорема
3.3.8. Варианты оптимальных структур
3.3.9. Упорядочение множества динамических типизированных графов по комбинированному критерию.
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ. МЕТОДИКА СИНТЕЗА СТРУКТУР
РЕЗЕРВИРОВАННЫХ СИСТЕМ
4.1. Программа расчета вероятности безотказной работы по динамическому типизированному графу.
4.1.1. Принцип автоматизированного расчета вероятности безотказной работы
4.1.2. Краткое описание программы расчета.
4.1.3. Расчет показателей надежности варианта масштабируемой системы с резервированием.
4.1.4. Расчет показателей надежности двухдоменной системы.
4.2. Сравнительный анализ вариантов доменной организации резервированных систем
4.2.1. Зависимость показателей надежности и стоимости устройств коммутации и контроля от числа их входов.
4.2.2. Сравнительный анализ структур с изменяющейся устойчивостью доменов
4.2.3. Сравнительный анализ структур с изменяющимся размером доменов
4.2.4. Сравнительный анализ структур с изменяющимся числом доменов
4.2.5. Сравнительный анализ структур с различным распределением устройств между доменами
4.3. Синтез структуры системы с доменной организацией.
4.3.1. Сводка полученных при анализе рекомендаций.
4.3.2. Методика синтеза структур вычислительных систем с доменной организацией
ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРНОГО МЕТОДА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ НА ПРИМЕРЕ СИСТЕМЫПРОТОТИПА
5.1. Функциональный состав и надежностные характеристики узлов системыпрототипа
5.1.1. Относительные надежностные характеристики компонентов вычислительной системы.
5.1.2. Функциональный состав системыпрототипа
5.1.3. Подсистема коммутации и контроля.
5.1.4. Функциональный состав высоконадежной платы.
5.2. Синтез структуры системы с использованием разработанного подхода.
5.2.1. Выбор количества доменов в системе.
5.2.2. Распределение устройств между доменами.
5.2.3. Структура системы с одним доменом
5.2.4. Структура системы с двумя доменами.
5.2.5. Обобщенная структура системы с большим количеством доменов.
5.2.6. Структурная схема системыпрототипа
5.3. Требования к устройствам системыпрототипа.
5.3.1. Доменная шина
5.3.2. Доменный коммутатор.
5.3.3. Контроллер связи
5.4. Основные проблемы доменной организации системы и подходы к их решению.
5.4.1. Проблема синхронизации вычислений.
5.4.2. Проблема конфигурации и реконфигурации системы
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Поэтому требуется разработка модели вычислительных систем, обладающей полнотой порождения множества вариантов структуры ИУССН. В модели должна существовать возможность на уровне функциональной организации рассматривать процессы распространения отказов и определять
условия, обеспечивающие свойства надежности и безопасности. На базе такой модели можно разработать методику синтеза структур вычислительных систем с требуемыми свойствами. Объектом исследования является информационноуправляющая система специального назначения ИУССН. В соответствии с распределенностью в пространстве оборудования технических систем ИУССН строятся как системы распределенной обработки данных, реализуемые в виде локальной вычислительной сети. Обычно сеть содержит пульт управления, приборы, распределенные по отдельным объектам, и, возможно, встраиваемые системы интеллектуальные датчики и исполнительные устройства. Это ограничивает класс г рассматриваемых в данной работе вычислительных систем. Безопасность. Вероятность возникновения необнаруженного отказа должна быть не выше определенного уровня поскольку наличие необнаруженного отказа может привести к ошибкам в результатах на выходе системы и, как следствие к критическим последствиям для окружения системы. Безотказность. Система должна обеспечивать требуемый уровень безотказности. Типовые элементы. Невосстанавливаемость элементов. Во время работы системы, отказавшие элементы не могут быть восстановлены. Цель работы. Сокращение времени проектирования и повышение качества разработки системы со структурным резервированием путем автоматизации синтеза. Задачи исследования. Разработка модели для представления произвольных вариантов структуры системы с резервированием, позволяющей анализировать процессы распространения отказов. Разработка правил построения и модификации модели. Разработка методики сравнительного анализа характеристик ИУССН по предложенной модели и отбрасывания заведомо бесперспективных структур с последующей параметризацией оставшихся структур. Разработка функциональной схемы системыпрототипа с целью г иллюстрации методики и решения последующих задач. Методы и средства исследования. Для теоретических исследовании применяются методы теории отношений, теории графов, теории надежности, логиковероятностные методы, теории случайных процессов, математического моделирования, математического программирования. Для построения моделей устройств использовались системы автоматизированного проектирования X II, II и среда программирования i Vi i. Положения, выносимые на защитг. Выделение подмножества структур ИУССН, оптимальных по комбинированному критерию надежности, безопасности и стоимости доменных структур, включающих множество независимых узлов доменов с голосующим устройством на входе каждого. Методика синтеза структур ИУССН с доменной организацией. Научная новизна работы. Разработана модель структуры ИУССН динамический типизированный граф. Модель обладает возможностью рассматривать на функциональном уровне процессы распространения отказов и полнотой представления множества вариантов структуры ИУССН. Разработана программа расчета вероятности безотказной работы системы по динамическому типизированному графу. С применением методики упорядочения структур выделено подмножество оптимальных структур и доказана возможность разделения структуры из данного множества на домены наборы не связанных друг с другом узлов с голосующим устройством на входе и ациклической структурой. Выделен новый класс из множества доменных структур ИУССН масштабируемые структуры с резервированием. Главное преимущество данного класса структур заключается в возможности увеличения надежности системы путем увеличения числа однотипных устройств без изменения структуры голосующих устройств. Достоверность результатов. Достоверность методики упорядочения структур и тезис о возможности разбиения оптимальной структуры на домены подтверждается доказательствами утверждений, положенных в основу методики, а также включением в полученное множество оптимальных структур известного множества последовательнопараллельных систем. Практическая значимость работы.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.245, запросов: 244