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.
В статье представлена оценка гепатопротекторной активности сукцинатсодержащего раствора – ремаксола у больных туберкулезом органов дыхания на фоне проводимой специфической антибактериальной полихиотерапии. Эффективность терапии оценивалась по клиническим проявлениям лекарственной гепатотоксичности, активности цитолитических ферментов и маркеров синдрома холестаза с учетом типов адаптационных реакций. Показано позитивное влияние ремаксола на проявления лекарственной гепатотоксичности и адаптационные реакции организма, указывая на активное использование пластических субстратов, свидетельствуя об усилении репаративных процессов в гепатоцитах, способствуя восстановлению cтруктуры печеночной ткани и снижению патологических типов реактивности у больных с туберкулезом органов дыхания.
...
11 06 2026 8:12:12
Статья в формате PDF
135 KB...
10 06 2026 7:57:40
Статья в формате PDF
251 KB...
09 06 2026 8:57:31
Краниальные брыжеечные лимфатические узлы морской свинки размещаются вдоль ствола одноименной артерии и около конца подвздошно-ободочной артерии (центральные и периферические узлы). ...
08 06 2026 9:54:59
Статья в формате PDF
122 KB...
07 06 2026 14:36:44
Статья в формате PDF 119 KB...
06 06 2026 1:55:49
Статья в формате PDF
104 KB...
05 06 2026 20:55:47
В данном исследовании приведены морфологические изменения в слизистой оболочке желудка при воздействии гипокинезии. Структурные изменение былы выявлены в слизистой оболочке.
...
03 06 2026 21:58:42
Исследованы изменения биохимических показателей школьников в условиях их работы за компьютером. Дан сравнительный анализ изменений биохимических показателей у школьников с разными биоритмами в разные сезоны года. Получены результаты, свидетельствующие о значительном изменении биохимических показателей школьников в условиях их работы за компьютером в весенний период.
...
02 06 2026 8:43:19
Статья в формате PDF
266 KB...
01 06 2026 18:46:31
Статья в формате PDF
124 KB...
31 05 2026 18:26:37
Исследованы особенности взаимосвязи увеличения массы и продольных размеров тела и его частей у здоровых новорожденных (535), детей с задержкой внутриутробного развития (938) и 221 детей с отставанием в росте одной из нижних конечностей. Использованы методы антропометрии детей, ультразвуковое исследование плода и оценка психического развития дошкольников. В этих группах обследуемых выявлены хаpaктерные различия динамики продольных размеров тела, отнесенных к его массе. Показано, что церебральный тип конституции появляется у детей при отсутствии диспластической задержки роста тела. Для успешного психического развития дошкольников благоприятны не максимальные, а средние размеры тела детей.
...
30 05 2026 8:51:58
Статья в формате PDF
128 KB...
29 05 2026 16:35:45
Статья в формате PDF
99 KB...
25 05 2026 21:44:24
В статье рассмотрена реакция видов растений тундровых сообществ европейского северо-востока на механические нарушения. Выявлено, что основная роль в обеспечении устойчивости фитоценозов принадлежит видам-содоминантам и субдоминантам, которые способны временно доминировать (содоминировать) в сообществе, существенно не меняя его структуры. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при разработке экосиcтемных нормативов, которые должны быть ориентированы только на флуктуационную динамику фитоценозов.
...
24 05 2026 1:28:46
Проведен анализ влияния несанкционированных свалок на почву в городе Астpaxaнь. Для анализа использовались физико-химические, микробиологические исследования и фитотестирование. В результате было определено количество в почве свинца, кадмия, меди, никеля, мышьяка, ртути в валовой форме, содержание бактерий группы кишечной палочки, энтерококков, патогенных бактерий, яиц гельминтов. Результаты фитотестирования определялись по всхожести и длине корня кресс-салата в почвенной вытяжке. Проанализированы полученные результаты и установлено влияние несанкционированных свалок на экосистему городской среды.
...
23 05 2026 19:44:19
Статья в формате PDF
105 KB...
22 05 2026 22:23:32
Статья в формате PDF
109 KB...
21 05 2026 19:43:49
Анализ собственных и опубликованных материалов в отечественной и зарубежной литературе приводит к выводу о возможности организма рыб противостоять негативному влиянию экзотоксикантов. Реальной основой сопротивляемости организма является биокатализ. В этих процессах изменение активности ферментов следует рассматривать в качестве первичной реакции биологически активных веществ, направленной на детоксикацию чужеродных соединений.
...
20 05 2026 11:46:41
Статья в формате PDF
103 KB...
19 05 2026 14:21:48
Статья в формате PDF
141 KB...
18 05 2026 17:33:58
Статья в формате PDF
113 KB...
17 05 2026 18:30:12
Статья в формате PDF
320 KB...
16 05 2026 3:25:47
Статья в формате PDF
99 KB...
15 05 2026 7:24:16
Статья в формате PDF
109 KB...
14 05 2026 5:21:34
Статья в формате PDF
266 KB...
13 05 2026 5:50:10
При управлении автоматическими космическими аппаратами (КА) важной проблемой является обеспечение надежного и оперативного анализа и диагностирования работоспособности бортовых систем. Это позволит своевременно выявить негативные тенденции в работе бортовой аппаратуры и предотвратить их развитие.
Наибольшую актуальность проблема приобретает при управлении КА со сложными бортовыми системами, хаpaктеризующимися большим объемом телеметрических параметров, а так же при необходимости выдачи комaндных воздействий непосредственно в сеансах связи. Существующий опыт управления КА показывает, что в ряде случаев только своевременная выдача комaнд немедленного исполнения позволила обеспечить выполнение программы полета КА [1].
В настоящей работе предлагается общий подход к решению указанной проблемы, основанный на создании адекватных моделей анализа и диагностики функционирования бортовых систем и алгоритмов автоматизированной выработки рекомендаций по воздействию на КА. Ожидается, что использование в пpaктике управления таких моделей и алгоритмов даст возможность существенно повысить эффективность работы аппаратуры, в том числе за счет оперативного устранения возникающих на борту нештатных ситуаций.
...
12 05 2026 23:30:23
Статья в формате PDF
240 KB...
11 05 2026 11:37:27
Статья в формате PDF
156 KB...
10 05 2026 11:47:33
Статья в формате PDF
261 KB...
09 05 2026 9:22:14
Статья в формате PDF
396 KB...
07 05 2026 6:41:17
Статья в формате PDF
262 KB...
06 05 2026 12:23:52
Статья в формате PDF
140 KB...
05 05 2026 23:59:59
Статья в формате PDF
121 KB...
04 05 2026 16:56:36
Статья в формате PDF
104 KB...
03 05 2026 23:42:46
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 ::
