Комплексные модели анализа и обеспечения отказоустойчивости бортовых вычислительных систем

• Автор: Камлех Харб
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. + Прил. (1 CD)

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ГАРАНТОСПОСОБНОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

1.1. Анализ гарантоспособности вычислительных систем

1.1.1. У грозы гарантоспособности вычислительных систем

1.1.2. Атрибуты гарантоспособности вычислительных систем

1.1.3. Способы достижения гарантоспособности вычислительных систем

1.2. Оценка надежности вычислительных систем

1.2.1. Сравнительные оценки надежности вычислительных систем

1.2.2. Вероятностные оценки надежности вычислительных систем

1.2.3. Внесение неисправностей

1.3. Математическая модель оценки надежности вычислительных систем

1.4. Выводы
ГЛАВА 2. КОМПЛЕКСНЫЕ МОДЕЛИ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ ВС
2.1. Выбор числа процессоров
2.2. Методы, использующие программную и аппаратную избыточности
2.3. Интегрированные модели надежности мультипроцессорной ВС с несколькими версиями программ
2.3.1. Описание модели
2.3.2. Оценка надежности различных вариантов построения системы
2.3.3. Анализ влияния сбоев на надежностные характеристики систем
2.3.4. Влияние программной избыточности на поведения системы
2.3.5. Зависимость надежности системы от интенсивностей ошибок ПО и отказов аппаратуры
2.3.6. Зависимость надежности системы от вероятности обнаружения сбоев второго элемента трех элементной системы
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ ГОЛОСОВАНИЯ И МОДЕЛИ ПОСТРОЕНИЯ РЕШАЮЩИХ БЛОКОВ
3.1. Учет характеристик средств контроля в случае резервирования
3.2. Методы голосования
3.3. Исследование характеристик решающих блоков
3.3.1. Возможности реализации рассмотренных алгоритмов
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ ВС

4.1. Методы обеспечения устойчивости к программным сбоям
4.1.1. Блоки восстановления
4.1.2. Ы-вариантное программирование
4.1.3. М-самопроверяемое программирование
4.2. Анализ методов обеспечения отказоустойчивости
4.2.1. Анализ блоков восстановления
4.2.2. Анализ Ы-самопроеряемого программирования
4.2.3. Анализ Ы-вариантного программирования
4.2.4. Сравнение вариантов программ БВ, >ШП и ЫСПП
4.3. Анализ надежности отказоустойчивых систем
4.3.1. Критерии структурирования отказоустойчивых систем
4.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Широкий диапазон применения вычислительных средств приводит к разнообразию задач, возлагаемых на их программное обеспечение (ПО). Для систем реального времени, особенно со строгими требованиями к работоспособности, требуется системная архитектура, обеспечивающая отказоустойчивость вычислительной системы. Примерами систем, которым необходим такой вид системной архитектуры, является самолетные системы, которые должны сохранять работоспособность в течение всего времени полета.
Разработке методов обеспечения отказоустойчивости вычислительных систем (ВС) посвящено достаточно много работ российских и зарубежных исследователей. Большой вклад в развитие этих методов вносят как российские ученые - К. А. Иыуду [1-7], В. В. Липаев [8,9] и др., так и зарубежные -Ж. К. Лапри [10-14], Ж. Д. Мусса [15], А. Авижиенис [11,16], Б. Ранделл [11,17], и др. [18-27].
Результаты анализа методов и средств, развившихся за последнее сорокалетие, показывают, что существующее положение дел в области создания отказоустойчивых вычислительных систем (ОУВС) может быть описано следующим образом.
В настоящее время имеются различные автоматизированные модели прогнозирования надежности, такие как автоматизированная система оценки надежности CARE III — (computer-aided reliability estimation, Version III) и no-лумарковский алгоритм оценивания диапазона ненадежности ВС как SURE (Semi-Markov Unreliability Range Estimator). Основным недостатком этих моделей является то, что они направлены на исследование оперативных аппаратных неисправностей и не занимаются исследованием программных неисправностей.
В области программного обеспечения (ПО) появились в последнее время различные методики и средства обеспечения надежности ПО на всех этапах

Если после этого следует отказ или сбой последнего процессора с суммарной интенсивностью Х+у, то тогда следует отказ системы. При переходе в состояние “11” необходимо правильно определить, какой из двух продолжающих работать в состоянии “1” процессоров отказал или допустил сбой. Правильно работающий процессор определяется путем сравнения между собой версий программы.
Если результаты двух версий, полученные на каком-либо процессоре, совпадают, то это означает, что процессор работает правильно. Полагаем, что правильное сравнение результатов осуществляется с вероятностью с. Следовательно, из состояния “11” система попадает в состояние отказа ‘Т”, в случае отказа или сбоя третьего процессора с интенсивностью Х+у, а в случае отказа одной из трех версий программы система попадает в состояние “111” с интенсивностью т£, а возвращается обратно с интенсивностью спонтанного восстановления работы программы г|. Если за время пребывания системы в состоянии “111” следует отказ еще одной из двух версии программы с интенсивностью (ш-1)§ и с вероятностью с система попадает в состояние “1111” и возвращается оттуда в состояние “111” с интенсивностью тр В случае отказа или сбоя третьего процессора или отказа последней версии следует отказ системы.
Судить о правильности результатов версии можно путем приемочных тестов каждой версии. Отказ системы следует также в случае, когда описанный выше механизм не срабатывает с вероятностью (1-с). Тогда система попадает сразу в состояние отказа “Е”, с интенсивностью (п-1)Л.(1-с).
Аналогичная картина имеет место также в случае, когда после перехода в состояние “1” следует сбой с интенсивностью (п-1)у одного из работающих процессоров. Однако, здесь возможен возврат из состояния “12” в состояние “1” с интенсивностью восстановления работы процессора после аппаратного сбоя р.
В случае, когда после отказа одного процессора (состояние “1”) следу-