Приближенный метод расчета надежности восстанавливаемых КС

 

Рассмотрим простой приближенный метод расчета установившихся значений показателей надежности восстанавливаемых КС. Метод основан на следующих допущениях:

1. Время восстановления намного меньше времени безотказной работы;

2. Интенсивности отказов и восстановлений системы – постоянные величины;

3. Отказы и восстановления отдельных подсистем – независимые случайные события;

Для последовательного включения подсистем имеются следующие приближенные зависимости:

 

(1)

 

Для параллельного включения подсистем:

 

(2)

 

В этих формулах приняты следующие обозначения:

λ – интенсивность отказов n (m) последовательной (n (m) параллельной) системы из n (m) подсистем.

К_г – коэффициент готовности последовательной (параллельной) подсистемы группы из n (m).

Те же переменные с индексом i обозначают соответствующие показатели отдельных подсистем.

Если в системе применяется скользящее резервирование, то для определения коэффициента готовности применяется формула:

 

, (3)

 

где r – минимально необходимое по требованиям производительности число работоспособных подсистем;

К_гп – коэффициент готовности подсистем (при скользящем резервировании все подсистемы однотипны).

Интенсивность восстановления в случае скользящего резервирования определяется по формуле:

 

µ = (m-r+ 1) ∙ µ _n, (4)

 

µ _n – интенсивность восстановления подсистем.

В случае указанных выше допущений интенсивность отказов λ численно равна параметру потока отказов w.

Рассмотрим КС, состоящую из шести подсистем: ЦП, ОЗУ, МД, МЛ, ПУ и УВ. Данные для подсистем приведены в таблице 1:

Используя приближенные формулы, рассчитать показатели надежности.

Таблица 1.

Наименование	Значения m (r)	Интенсивность	Коэффициент готовности Кгi
Отказов λ i,1/ч	Восстанов-лений µ n, 1/ч
Центральный процессор (ЦП)		152∙10^-6		1-1,52∙10^-4
Модуль ОЗУ	4(3)	300∙10^-6	0,01	1-3∙10^-2
Устройство памяти на дисках (МД)	3(2)	250∙10^-6	0,025	1-10^-2
Устройство памяти на магнитных лентах (МЛ)	8(2)	350∙10^-6	0,0035	1-10^-1
Печатающее устройство (ПУ)	2(1)	420∙10^-6	0,021	1-2∙10^-2
Устройство ввода с перфоленты (УВ)	2(1)	250∙10^-6	0,025	1-10^-2

 

Схема расчета надежности КС имеет вид:

 

 

Рис. 1. Схема расчета надежности.

Контрольные вопросы и задания

1. Определите понятие надежности ИС.

2. Какие виды отказов учитываются при расчете надежности последовательно-параллельных структур?

3. Как определяется интенсивность восстановления при последовательном соединении подсистем КС?

4. Определите значение коэффициента готовности при параллельном соединении подсистем КС.

5. Как определяется интенсивность восстановления при скользящем резервировании подсистем КС?

6. Приведите структурную схему надежности особо ответственных КС для расчета показателей безотказности систем.

7. Какова значения интенсивности отказов современного процессора?

8. Какой вид резервирования использован для повышения надежности оперативного запоминающего устройства (рис. 1)?

 

 

Литературы: 1, 2, 3, 5, 8.

 

Лекция 13

Тема: Надежность программного обеспечения информационных систем

 

План

 

1. Основные понятия и определения надежности программного обеспечения.

2. Показатели надежности программного обеспечения.

3. Причины отказов программного обеспечения, признаки появления ошибок.

4. Способы обеспечения и повышения надежности программ.

 

 

Ключевые слова

Надежность программного обеспечения, ПО, отказ, скрытые ошибки, спецификация, корректность программы, контроль ПО, логические ошибки, ошибки ввода-вывода, сбой, резервирование программ, ошибки манипулирования.

 

 

Основные понятия надежности ПО

Надежность работы вычислительной аппаратуры следует рассматривать совместно с программным обеспечением как надежность вычислительного процесса.

Под надежностью программного обеспечения (ПО) будем понимать свойство программы выполнять заданные функции, сохранять свои характеристики в установленных переделах при определенных условиях эксплуатации.

Надежность ПО определяется его безотказностью и восстанавливаемостью.

Безотказность программы или программного обеспечения есть его (ее) свойство сохранять работоспособность при использовании в процессе обработки информации на компьютере.

Безотказность ПО можно оценивать вероятностью его работы без отказов при определенных условиях внешней среды в течении заданного времени наблюдения.

Безотказность программного средства можно также характеризовать средним временем между возникновениями отказов в функционировании программы. При этом предполагается, что аппаратура компьютера находится полностью в работоспособном состоянии.

С точки зрения надежности принципиальное отличие ПО от аппаратуры состоит в том, что программы не изнашиваются и, следовательно, не выходят из строя из-за поломки.

Безотказность ПО определяется его корректностью (правильностью) и, следовательно, целиком зависит от наличия в нем ошибок, внесенных на этапах его создания. В то время как безотказность аппаратуры определяется в основном случайными отказами, зависящими от изменений параметров аппаратуры во время эксплуатации.

Механизм возникновения отказа аппаратуры и отказа ПО существенно отличаются друг от друга. Отказ аппаратуры обусловлен разрушением каких-либо элементов аппаратуры. Отказ ПО обусловлен несоответствием ПО поставленным задачам.

Несоответствие может возникать по двум причинам: либо разработчиком программы допущено нарушение спецификации – технических требований к программе, либо спецификация неточная или неполная.

Корректность программы – ее соответствие спецификации.

Важной характеристикой надежности ПО является его восстанавливаемость, которая определяется затратами времени и труда не устранение отказа из-за проявившейся ошибки в программе и его последствий.

Восстановление после отказа в программе может заключаться в корректировке и восстановлении текста программы, исправлении данных, внесении изменений в организацию вычислительного процесса.

Восстанавливаемость ПО может быть оценена средней продолжительностью устранение ошибки в программе и восстановления ее работоспособности. Восстанавливаемость ПО зависит от многих факторов: от сложности структуры комплекса программ, алгоритмического языка, на котором разрабатывалась программа, стиля программирования, качества документации на программу и т.д.