АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ МУЛЬТИВЕРСИОННЫХ АРХИТЕКТУР АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Существует множество моделей оценки как надежности аппаратного, так и надежности программного обеспечения [1-4]. В статье рассматривается одна из моделей, объединяющая в себе мультиверсионную избыточность аппаратной и программной части, используемую для повышения надежности аппаратно-программного комплекса (АПК) в целом.
Иерархическое представление АПК приведено на рисунке 1. Программная система состоит из набора программных модулей. Программные модули выполняют функции посредством выполнения наборов инструкций микропроцессора (или микропроцессоров). Аппаратные компоненты - микропроцессоры, память и другие устройства, непосредственно участвующие в выполнении инструкций.
Рисунок 1. Иерархическое представление АПК
Предполагается, что во время простоя системы сбоев не происходит. Кроме того, когда уровни сбоя аппаратных компонент постоянны и в программном обеспечении отсутствуют сбои, то уровень сбоя одной инструкции может быть определен как произведение суммы уровней сбоя аппаратных компонент на время выполнения инструкции [1]:
, (1)
где - время необходимое для выполнения j-й инструкции.
Уровень сбоя в программном модуле можно определить как:
, (2)
где - вероятность использования модуля, - общее количество инструкций j в k-м модуле. Здесь определяется операционным профилем архитектуры ПО [2].
Уровень сбоя всей системы определим по формуле:
. (3)
Как известно ПО, функционирующего без сбоев, пpaктически не бывает. Поэтому формула (3) может быть легко преобразована в выражение, учитывающее сбои в программном обеспечении (без использования отказоустойчивости в аппаратном обеспечении).
. (4)
Это значение может быть определено путем тестирования ПО.
Более того, формула (4) может быть расширена до следующего вида:
, (5)
где коэффициент С определяется как отношение количества сбоев, устраненных отказоустойчивой системой, к общему количеству сбоев в системе. Данный коэффициент не имеет математического описания и получается опытным путем, например, с использованием имитации сбоев и ошибок в системе [2].
Анализ результатов
В заключение в качестве иллюстрации рассмотрим следующий пример.
Предположим, что в АПК возможно применение аппаратной избыточности (дублирования) и мультиверсионной избыточности ПО.
Исходные данные имеют следующие обозначения:
- количество процессоров: M;
- количество версий ПО: N;
- надежность одного аппаратного модуля: Pi , (i=1,..., M);
- стоимость одного аппаратного модуля: Срi , (i=1,..., M);
- надежность одной версии ПО: Rj, (j=1,..., N);
- стоимость одной версии ПО: Сrj, (j=1,..., N);
- среднее время появления сбоя [3] MTTF= max(MTTFj), (j=1,..., N).
Надежность аппаратно-программного комплекса:
(6)
Стоимость аппаратно-программного комплекса:
(7)
Таблица 1. Пример расчета надежности АПК для разных вариантов архитектур ПО
|
|
Вариант 1 |
Вариант 2 |
Вариант 3 |
Вариант 4 |
|
M |
1 |
3 |
1 |
3 |
|
Pi |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
|
Cpi |
500 |
500 |
500 |
500 |
|
N |
1 |
1 |
3 |
3 |
|
Rj |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
|
Crj |
200 |
200 |
200 |
200 |
|
W |
0,720 |
0,799 |
0,893 |
0,991 |
|
C |
700 |
1700 |
1100 |
2100 |
Из приведенной таблицы видно, что самый надежный вариант - последний, однако, очевидно, он же обладает и максимальной стоимостью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Jong Gyun Choi, Hyun Gook Kang. "Reliability Estimation of Nuclear Digital I&C System using Software Functional Block Diagram and Control Flow". FastAbstract ISSRE Copyright 2000.
- Telmo Menezes, Diamantino Costa. "On the Extention of Exeption to Support Software Fault Models". FastAbstract ISSRE Copyright 2000.
- Ковалев И.В., Юнусов Р.В. Оценка надежности аппаратно-программного информационно-управляющего комплекса. САКС-2002: Тез. докл. Междунар. науч.-пpaкт. конф. (6-7 дек. 2002, Красноярск)/ СибГАУ. Красноярск, 2002. С. 352-353.
- Ковалев И.В., Алимханов А.М., Юнусов Р.В. Мультиверсионный метод повышения качества программно-информационных технологий для корпоративных структур//Россия в III тысячелетии: Сборник научных трудов по материалам Всероссийской научной конференции/ Изд-во АМБ, Екатеринбург, 2002. С. 171-173.
Статья в формате PDF
145 KB...
23 03 2026 18:51:37
Статья в формате PDF
111 KB...
22 03 2026 8:18:44
Статья в формате PDF
135 KB...
19 03 2026 13:25:47
Статья в формате PDF
163 KB...
18 03 2026 4:31:41
Статья в формате PDF
307 KB...
17 03 2026 21:47:48
Статья в формате PDF
573 KB...
16 03 2026 20:59:41
В данной работе приводятся результаты экологических исследований по состояния северных экосистем, с целью разработки возможных мероприятий по снижению негативных воздействий на окружающую среду при горно-добычных работах открытых карьерным способом. Выявлены закономерности приуроченности накопления тяжелых металлов на определенных типах почв.
...
15 03 2026 7:27:34
Статья в формате PDF
77 KB...
14 03 2026 23:34:42
Статья в формате PDF
124 KB...
12 03 2026 10:52:22
Статья в формате PDF
186 KB...
11 03 2026 11:10:19
Статья в формате PDF
113 KB...
10 03 2026 0:54:13
Статья в формате PDF
270 KB...
09 03 2026 19:43:57
Статья в формате PDF
103 KB...
08 03 2026 18:31:35
Статья в формате PDF
135 KB...
07 03 2026 19:11:56
Лимфатическая система с момента закладки является частью единой сердечно-сосудистой системы и образуется в эмбриогенезе путем выключения части первичных вен и их притоков с эндотелиальными стенками из кровотока. Неравномерный рост первичного лимфатического русла с эндотелиальными стенками, в т.ч. путем его частичной магистрализации и редукции, лежит в основе морфогенеза вариабельной дефинитивной лимфатической системы у плодов в прямой связи с закладкой лимфатических узлов.
...
06 03 2026 21:22:48
Статья в формате PDF
249 KB...
05 03 2026 11:11:28
Статья в формате PDF
133 KB...
04 03 2026 1:35:22
Статья в формате PDF
323 KB...
02 03 2026 6:54:59
Приведены результаты оценки степени антропогенной преобразованности природных ландшафтов Южной Якутии. В качестве объекта исследований была принята территория Алдано-Тимптонского междуречья. В пределах исследуемой территории охаpaктеризованы пять выделенных физико-географических провинций в зависимости от их степени преобразованности.
...
01 03 2026 15:13:19
Сравнительные конструкции рассматриваются с позиции гендерного аспекта. Представлены результаты направленного ассоциативного эксперимента, который позволил выявить различия в женском и мужском конструировании, употрeблении и восприятии сравнительных конструкций.
...
28 02 2026 8:14:23
Статья в формате PDF
122 KB...
27 02 2026 0:15:30
Статья в формате PDF
127 KB...
26 02 2026 6:47:52
Статья в формате PDF
113 KB...
25 02 2026 5:45:24
Статья в формате PDF
156 KB...
24 02 2026 2:59:38
Статья в формате PDF
245 KB...
23 02 2026 3:47:10
Статья в формате PDF
130 KB...
21 02 2026 10:29:23
Статья в формате PDF
122 KB...
19 02 2026 4:35:36
Статья в формате PDF
102 KB...
18 02 2026 19:45:56
Статья в формате PDF
120 KB...
17 02 2026 19:21:50
Статья в формате PDF
126 KB...
15 02 2026 17:17:16
Статья в формате PDF
103 KB...
14 02 2026 0:53:22
Статья в формате PDF
248 KB...
12 02 2026 0:56:59
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
