Исследование производительности и надежности бортовых вычислителей в пилотажно-навигационных комплексах самолетов

• Автор: Барбашов, Евгений Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень сокращений.

Введение

1. Анализ составляющих проблемы и методики

проектирования ВВС.

1.1 Общая структура и характер задач, решаемых ВВС, этапы проектирования.

1.2 Анализ существующих перспективных структур ВВС.

1.3. Показатели качества функционирования ВВС ПНК.

1.4 Методы исследования показателей качества

2. Методика формализации исходных данных для анализа показателей производительности и надежности имитационный и аналитический подход

2.1 Построение базового набора структур ВВС современных и перспективных ПНК.

2.2 Анализ характеристик программ на уровне операций
ассемблера.
2.3. Представление данных по программам функционального математического обеспечения
2.4 Описание операционных систем с помощью схем межпроцессных связей
2.5 Формализованное описание для построения модели надежности ВВС с учетом данных, полученных из
эксплуатации.
2.6. Структуризация принципов обеспечения
отказоустойчивости ВВС.
3. Организация пакета прикладных программ ППП для исследования производительности и надежности ВВС
3.1. Основные принципы организации пакета
прикладных программ.
3.2. Структура ППП для исследования показателей производительности и надежности.
3.3. Обеспечение достоверности результатов
моделирования.
4. Применение разработанного пакета для решения задач
проектирования ВВС.
4.1 Определение коэффициентов изменения
производительности
4.2. Анализ результатов исследований вариантов распараллеливания навигационных алгоритмов
4.3 Исследование вариантов самоконтроля ВВС.
4.4 Сравнительный анализ вариантов повышения надежности при различных законах распределения времени наработки
до отказа.
4.4.1. Законы распределения вероятностей наработки до
отказа элементов ВВС.
4.4.2. Построение эмпирических распределений вероятностей наработки до отказа. Оценка вида закона распределения. Критерии согласия
4.4.3 Расчет показателей надежности на основе данных из эксплуатации. Выбор закона распределения
4.4.3.1 Выбор программных средств для обработки статистических данных.
4.4.3.2 Результаты анализа статистических данных
по отказам систем
4.4.3.3 Проверка полученных результатов
4.4.4 Исследование влияния вида закона распределения на характеристики надежности отказоустойчивых
кластеров.
4.5. Структура и организация аналитических моделей
4.5.1. Расчет характеристик надежности для систем с параллельнопоследовательной структурой.
4.5.2. Общий алгоритм работы аналитической модели
4.5.3. Вычисление вероятностей отказа элементов системы
4.5.4. Вычисление вероятности отказа системы
4.6. Структура имитационных моделей.
4.7 Выбор варианта организации ВВС
Заключение.
Список использованной литературы


Дано определение новой формы кусочнолинейного агрегата, используемой для верификации имитационных моделей. Представлено описание ППП. Определена методика обеспечения достоверности при проведении имитационного моделирования. В четвертой главе предложена методика использования коэффициента изменения производительности с целью исследования временных характеристик. На основании проведенных исследований определены рекомендации по организации ВВС как кластера, состоящего из трех ЭВМ, объединенных общей шиной на очередном этапе развития ВВС и четырех ЭВМ на следующем этапе. Структура действующей БВС ПНК представлена на рис. Каждая ЭВМ, входящая в ее состав может включать два процессора. Времена выполнения различных операций задаются при описании программ функционального математического обеспечения. Основным назначением пульта оператора является задание режима функционирования БВС. Каждый режим характеризуется определенным набором выполняемых программ функционального математического обеспечения. Алгоритм функционирования БВС носит циклический характер. При этом набор программ, выполняемых на различных циклах, может меняться, так как меняются режимы полета, а также задачи и функции, выполняемые управляемыми подсистемами в различные моменты системного времени. Рисунок 1 Структура ВВС. КМ контроллер магистрали. Имеется ограничение на время цикла решения задач, определяемое типом самолета, фазой полета, характеристиками точности самолетовождения. Так как число сочетаний программ, выполняемых при различных условиях, велико, то возможность составления какоголибо единого оптимального расписания на все случаи мало вероятна. Составление расписания для каждого конкретного сочетания может привести к существенному усложнению операционной системы. Поэтому наиболее перспективным представляется разработка направления исследования, связанного с определением эффективных дисциплин диспетчеризации вычислений, позволяющих в определенной степени улучшить временные характеристики вычислительного процесса для заданного множества сочетаний программ. Такие дисциплины могут быть легко реализованы с помощью программных и аппаратных средств, имеющихся в рассматриваемом комплексе. В процессе функционирования системы наблюдаются сбои и отказы. Отказы и сбои в свою очередь могут быть обнаруженными и необнаруженными. С целью обнаружения отказов и сбоев в БВС введены средства самоконтроля, среди которых могут быть выделены аппаратные, обеспечивающие обнаружение отказов и сбоев с помощью встроенных в устройства аппаратных средств программные, позволяющие произвести обнаружение сбоев и отказов с помощью специальных подпрограмм системные, позволяющие произвести обнаружение сбоев или отказов с использованием структурного резервирования. Учитывая, что данная работа в основном направлена на исследование характеристик функционирования БВС при наличии отказов, каждое устройство может быть охарактеризовано с помощью пары КоХВ, Робн Где К0Хв отношение интенсивности отказов части оборудования устройства, охваченного контролем, к общей интенсивности отказов устройства , Р0бнвероятность обнаружения отказа средствами аппаратного контроля устройства. Анализ представленного описания процесса функционирования БВС позволяет сделать вывод о необходимости исследования временных показателей функционирования БВС и надежности на различных этапах ее проектирования. Обоснование выбора структуры, варианта организации, архитектуры БВС. Обоснование выбора состава технических средств. Исследование вариантов организации БВС с учетом временных характеристик, надежности. Обоснование выбора системы самоконтроля БВС. Своевременное решение данных задач может быть обеспечено только с использованием набора частных моделей, позволяющих произвести расчет указанных классов показателей с учетом выбранного критерия качества. Модели должны быть реализованы в виде пакета прикладных программ. Исследование временных характеристик возможных вариантов конкретной технической реализации БВС. Исследование показателей надежности возможных вариантов конкретной технической реализации БВС.