Исследование и разработка средств обеспечения отказоустойчивости в бортовых вычислительных системах

• Автор: Душутина, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 311 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Раздел 1. Сравнительный анализ основных принципов построения
отказоустойчивых бортовых ВС и методов анализа их качества
1.1. Основные понятия и опр еделения
1.2. Классификация ВВС с учетом их применения и управления процессом обеспечения отказоустойчивости
1.3. Анализ и особенности организации вычислительного процесса в ОБВС
с различными структурами управления отказоустойчивостью
1.4. Методы анализа характеристик ВВС
1.5. Постановка задачи диссертационной работы
Раздел 2. Основные этапы и задачи системного подхода к проектированию
программно-аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости
2.1. Формирование состава программных средств обеспечения отказоустойчивости
2.2. Определение базовых функций и структуризация программных
средств обеспечения отказоустойчивости
2.3. Формализация процесса разработки гипервизора отказоустойчивых бортовых ВС
2.4. Система показателей для оценки качества
средств обеспечения отказоустойчивости
2.4.1. Оценка показателей вычислительной сложности
2.4.2. Оценка показателей отказоустойчивости и надежности
Выводы к разделу
Раздел 3. Разработка средств моделирования для анализа качества
отказоустойчивых ВС
3.1. Общие принципы разработки средств моделирования для анализа качества отказоустойчивых ВС
3.2. Разработка проблемно-ориентированной библиотеки для проектирования средств обеспечения отказоустойчивости
3.2.1. Построение элементарных моделей проблемно-
ориентированной библиотеки в среде РЕТЛПЧ
3.2.2. Построение элементарных моделей проблемно-
ориентированной библиотеки в среде СОУЕИВЗ.О
3.3 Формирование целостных моделей функционирования отказоустойчивых
ВС и проверка их достоверности

Выводы к разделу
Раздел 4. Разработка гипервизора в комплексах со структурной избыточностью и распределенным управлением восстановлением ВП
4.1. Многоуровневое представление гипервизора
4.2. Формирование локального гипервизора
4.3. Построение моделей для выбора локального гипервизора
Выводы к разделу
Раздел 5. Разработка средств обеспечения отказоустойчивости для ВВС
с заданными архитектурой и операционной системой
5.1. Анализ свойств и особенностей организации ВП заданной ВВС
5.2. Функционально-структурная организация ПО ВВС с дополнительными
программными средствами обеспечения отказоустойчивости
5.3. Моделирование процесса функционирования ВВС
5.4. Моделирование механизмов управления ВП с учетом заданной ОС
5.5. Оценка качества и сравнительный анализ ВВС с различными
средствами повышения отказоустойчивости
Выводы к разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
Приложения
Список сокращений
БВС -бортовая вычислительная система ВК - вычислительный канал
ВН - возврат назад в ходе вычислительного процесса
ВП - вычислительный процесс
ВС - вычислительная система
КПР - комплекс с постоянным резервированием
КРЗ - комплекс с резервированием замещением
КСР - комплекс со смешанным резервированием
КТ - контрольная точка
МФО - метод формального описания
ОВС - отказоустойчивая вычислительная система
ОС - операционная система
ОУ и К - объект управления и контроля
ПВ - переход вперед в ходе вычислительного процесса
ПО - программное обеспечение
РОС - резидентная ОС
СМО - средства межмашинного обмена
СОО - средства обеспечения отказоустойчивости
СП - сети Петри
СПО - системное программное обеспечение
ССУ - системные средства управления
СУ - система управления
СУРЗ - средства управления решением задач
ЯВУ - язык высокого уровня (УЯВУ - универсальный ЯВУ)
Специальные сокращения см. раздел

ресурсов, «полудинамической» структурой межкомплексных и статической структурой внутрикомплексных связей, распределенной или распределенно-сосредоточенной структурой управления обменом, постоянным резервированием внутри комплекса, позволяющим реализовать стратегию локализации неисправности, с возможностью дальнейшей автоматической реконфигурации на двух уровнях комплекса и системы, при общем количестве уровней деградации, равном [т(п-1)-1], где п - кратность резервирования в комплексе, а т - количество комплексов с второстепенными функциями. Такие ВС соответствуют обычно классам 2 и частично 3 (см. п. 1.2) в соответствии с классификацией по применению.
Второй тип рассматриваемых систем - отказоустойчивые ВС с сосредоточенной структурой управления диагностированием и реконфигурацией (рис. 1.1), детерминированным распределением ресурсов, статической структурой связей, функционально и структурно выделенным сегментом диагностирования со следующими характеристиками:
- сегмент содержит функционально ориентированные одно- или многопроцессорные ЭВМ (в зависимости от требований к быстродействию);
- распределение ресурсов на уровне ЭВМ - недетерминированное с распараллеливанием вычислительного процесса при недостаточной производительности одного процессора;
- механизм диспетчеризации - списковый в сочетании с внешними прерываниями;
- резервирование - двухкратное постоянное;
- общая стратегия восстановления - маскирование сбоев и локализация отказов диагностируемого оборудования с целью замены отказавшего на исправный дублирующий (если такой имеется).
Принципы разработки такого диагностического сегмента представляют интерес в соответствии с двумя из указанных в п. 1.2 применений: для ВС с жесткими ограничениями на временную избыточность (класс применения 1), а также для оценки и обеспечения работоспособности специального оборудования объекта в ВС с распределенно-сосредоточенным управлением диагностированием и реконфигурацией (класс применения 3).