Герт-анализ мультиверсионных программных архитектур информационно-управляющих систем

• Автор: Ковалев, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.
1. ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ВЕРОЯТНОСТНОВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОКОНАДЕЖНЫХ ПРОГРАММНОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1. Надежностная характеристика трограммного модуля

1.2. Обеспечение надежности программ с помощью введения избыточности

1.3. Мультиверсионное программирование

1.4. Моделирование при помощи сетей Петри и их расширений.

1.5. Марковские цепи и стохастические сети

1.6. Различные подходы к оценке вероятностновременных характеристик

информационно управляющих систем

1.7. Выводы.
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТОХАСТИЧЕСКОЙ ГЕРТСЕТИ.
2.1. Математическая модель ГЕРТсети
2.1.1. Основные термины и обозначения.
2.1.2. Стохастическая ГВРТсеть.
2.1.3. Структурные ограничения ГЕРТсети
2.1.4. Методы расчета ГЕРТсети.
2.2. Методика представления мультиверсио шого программного обеспечения в
виде ГЕРТсети
2.3. Алгоритм расчета ГЕРТсети описывающей мультиверсионные архитектуры
программного обеспечения
2.4. Выводы.
3. МОДЕЛИ ГЕРТСЕТЕЙ, ОПИСЫВАЮЩИЕ РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОЛОГИИ МУЛЬТИВЕРСИЙ.
3.1. Необходимое и достаточное условие фу кцио ирования
мультиверсионного модуля
3.2. Применения методологии мультиверсий в виде базовых ГЕРТсетевых
МОДЕЛЕЙ.
3.2.1. ЫВЕРСИО П ЮЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
3.2.2. Блоки ВОССТАНОВЛЕНИЯ
3.2.3. 1МВБРСИШОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ С САМОКОНТРОЛЕМ
3.2.4. М
ВЕРСИОННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ С САМОКОНТРОЛЕМ ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ СРАВНЕНИЕ
3.2.5. БЛОКИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ С СОГЛАСОВАНИЕМ
3.3. Выводы
4. АНАЛИЗ ВЕРОЯТНОСТНОВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МУЛЬТИВЕРСИОННЫХ АРХИТЕКТУР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ ГЕРТСЕТЕЙ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ СЕИТИЕТООНК.
4.1. СРЕДА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ОЕКТЫЕТУ1К.
4.2. А1 ЗАЛИЗ ВЕРОЯТНОСТНОВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МУЛЬТИВЕРСИОННЫХ АРХИТЕКТУР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ ГЕРТСЕТЕЙ
4.2.1. ГЕРТСЕТИ МОДЕЛИРУЮЩИЕ РЕЖИМЫ ЗАПУСКА ЗАДАЧИ С РЕЗЕРВНЫМ КОПИРОВАНИЕМ И БЕЗ НЕГО
4.2.2. Результаты.
4.3. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Хранение программ на магнитных пли иных носителях при отсутствии внешнего вмешательства характеризуется очень высокой надежностью. Доминирующим для надежности ПО ИУС является второй фактор — ошибки проектирования. Программа любой сложности и назначения при строго фиксированных исходных данных и абсолютно надежной аппаратуре исполняется по однозначно определенному маршруту и дает на выходе строго определенный результат. Однако случайное изменение исходных данных и накопленной при обработке информации, а также множество условных переходов в программе создают огромное количество различных маршрутов исполнения для каждой программной системе. Источниками ненадежности являются непроверенные сочетания исходных данных, при которых ПО дает неверные результаты или отказы. Для последующего изложения следует уточнить фундаментальные понятия теории надежности и особенности их использования для изучения характеристик функционирования программ. Понятие отказа связано с нарушением работоспособности изделия и его соответствия требованиям технической документации. Во всех случаях программные отказы приводят к прекращению выдачи пользователям информации и управляющих воздействий или к значительному искажению ее содержания и темпа выдачи. Понятие "сбой" в теории надежности трактуется как самоустраняющийся отказ, не требующий внешнего вмешательства для замены отказавших компонент. Таким образом, понятия сбой и отказ применительно к аппаратуре отличаются степенью физического разрушения компонент и необходимостью их замены. В процессе обработки данных обычно отсутствует физическое разрушение программ и не требуется замена или ремонт каких-либо материальных компонент. Основной принцип классификации сбоев и отказов - разделение по временному показателю длительности восстановления после любого искажения программы, данных или вычислительного процесса. При длительности восстановления, меньшей заданного порога, аномалии при функционировании программ следует относить к сбоям. При восстановлении, превышающем по длительности пороговое значение и нарушающем работоспособность программ, искажения соответствуют отказу. Ниже учитываются только значительные искажения программ, данных или вычислительного процесса, достаточные для нарушения работоспособности. ЭВМ от момента поступления исходных данных до момента выдачи обработанных результатов. Инерционность объекта управления или потребителя информации, обрабатываемой данными КП, является первичным показателем, используемым для установления необходимого времени реакции программ. Снижение темпа решения задач управления ведет к ухудшению характеристик функционирования, и при некотором низком темпе работоспособность нарушается, что соответствует отказу. Понятие правильной (корректной) программы может рассматриваться статически вне временного функционирования. Степень некорректности программ можно характеризовать вероятностью попадания в область исходных данных, которая предусматривалась требованиями спецификации, однако не была проверена при тестировании и испытаниях. Надежная программа, прежде всего, должна обеспечивать низкую вероятность отказа в процессе реального функционирования. Быстрое реагирование на искажения программ, данных или вычислительного процесса и восстановление работоспособности за время меньшее, чем порог между сбоем и отказом, позволяют обеспечить высокую надежность программы. При этом неправильная программа может функционировать в принципе абсолютно надежно. Действительно, если при каждом появлении реальных исходных данных стимулирующих неправильные результаты, они не приводят к событиям, соответствующим отказу, то такая программа функционирует безотказно и надежно, хотя и не всегда правильно. В реальных условиях по различным причинам исходные данные могут попадать в область, не проверенную при отладке и не соответствующую требованиям спецификации или технического задания. Если восстановление происходит за время меньшее, чем пороговое время между отказом и сбоем, то такие события не влияют на основной показатель надежности — наработку на отказ.