Мультиверсионная среда исполнения для отказоустойчивых программных комплексов систем управления

• Автор: Котенок, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Отказоустойчивые системы управления.

1.1. Программная составляющая критичных по надежности систем

управления

1.1.1. Надежностная характеристика программного модуля

1.1.2. Обеспечение надежности программ с помощью введения избыточности

1.2. Описание объекта исследования и его анализ.

1.3. Методы повышения надежности программных систем.

1.3.1. Моноверсионные модели

1.3.2. Модели восстанавливающихся блоков

1.3.3. Мультиверсионное программирование
1.3.4. Мультиверсионное программирование с самопроверкой
1.3.5. Модель согласованных восстанавливающихся блоков
1.3.6. 1п1версионное программирование
2. Мультиверсионная среда исполнения оптимизационных алгоритмов
программная реализация.
2.1. Анализ требований к среде мультиверсионного исполнения.
2.2. Применение мультиверсионной методологии к системе управления .
2.3. Выбор способа реализации программных модулей и их
взаимодействия со средой исполнения
2.3.1. Конструирование программной модели.
2.4. Реализация общих алгоритмов функционирования среды исполнения
2.5. Реализация алгоритма выявления отказов программных модулей
2.6. Реализация алгоритмов принятия решения о корректности или
ошибочности состояний мультиверсий.
2.6.1. Алгоритм голосования абсолютным большинством ГАБ
2.6.2. Алгоритм голосования согласованным большинством ГСБ
2.6.3. Алгоритм нечеткого голосования согласованным большинством НГСБ.
2.6.4. Медианное голосование
3. Программный комплекс среды мультиверсионного исполнения
3.1. Теоретическое исследование предельной надежности мультиверсионных моделей проектирования отказоустойчивых систем
3.2. Исследование результатов работы реализованной среды исполнения
3.2.1. Выводы
3.3. Применение методологии мультиверсионного программирования к оптимизационным алгоритмам отказоустойчивых систем.
3.4. Методология выбора наилучшего алгоритма оптимизации.
3.4.1. Классы тестовых функций
3.5. Анализ результатов.
Заключение.
Список использованных источников


Однако сейчас развитие техники достигло того уровня, когда вычислительная мощность выпускаемых микропроцессоров значительно превосходит требования отдельных задач. В связи с этим возникает техническая проблема, заключающаяся в создании программных средств разработки отказоустойчивого программного обеспечения. Это требует развития процедур проектирования отказоустойчивого программного комплекса систем управления, что является актуальной научной проблемой. Объектом исследования является программный комплекс критичной по надежности системы управления. Предмет исследования — среда исполнения программного комплекса системы управления. Основной задачей данной работы является применение методологии проектирования отказоустойчивого программного обеспечения для повышения качества работы алгоритмов в системах управления. Проанализировать- существующие модели проектирования отказоустойчивого программного обеспечения. Разработать методику применения моделей для реализации программного комплекса системы управления. Оценить эффективность различных моделей проектирования отказоустойчивого программного обеспечения и алгоритмов мультиверсионного голосования. Реализовать и протестировать мультиверсионную среду программного комплекса системы управления. Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы теории систем управления, проектирования отказоустойчивых программных систем и системного анализа. Ряд результатов получен на основе имитационного моделирования. Разработана универсальная среда мультиверсионного исполнения программных модулей, позволяющая повысить отказоустойчивость программного комплекса систем управления за счет использования мульгиверсионных методологий. Предложены и реализованы модифицированные варианты алгоритмов мультиверсионного голосования, обладающие более высокой устойчивостью к межверсионным ошибкам программных модулей, по сравнению с не взвешенными аналогами. Предложена процедура оценки эффективности основных мультиверсионных моделей, позволяющая осуществить выбор модели для реализации в программных комплексах. Разработан подход к выбору методов мультиверсионного голосования, позволяющий оценить эффективность алгоритмов мультиверсионного голосования по характеристикам системы. Практическая ценность. Реализация результатов работы. В диссертационной работе были разработаны две профаммные системы, предназначенные для внедрения мультиверсионного подхода при проектировании профаммного комплекса системы управления. В рамках системы «СМВИ VI. О» предложена методика оценки эффективности мультиверсионных моделей в зависимости от количества мультивсрсий, вероятностей их безотказной работы и качества проверочною модуля. Разработанная имитационная система «ИС-СМВИ VI. О» помогает выбрать мультиверсионную модель и наилучший алгоритм мультиверсионного голосования. Профаммные системы прошли экспертизу и зарегистрированы в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП), что делает их доступными широкому кругу специалистов в области архитектуры, проектирования и разработки профаммного обеспечения отказоустойчивых информацией I»ю-управляющих систем. На основе материалов диссертационной работы был разработан учебный курс, читаемый магистрам на кафедре «Системный анализ и исследование операций» Сибирского государственного аэрокосмического университета. Апробация работы. Решетневские чтения» (), «Инновационные технологии» (). Диссертационная работа в целом обсуждалась на научных семинарах Сибирского государственного аэрокосмического университета, а также НИИ Систем управления, волновых процессов и технологий. Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ, включая публикации в журналах но Перечню ВАК РФ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов и списка литературы из 1 наименования. Содержание работы изложено на 9 страницах. Современные системы управления строятся на базе универсальных или специализированных ЭВМ, при этом сложность процесса и объекта управления определяет сложность программных средств автоматизированной системы. В связи с этим рассмотрим особенности программных средств как сложных систем [9, ].