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
134 KB...
01 07 2026 16:23:35
Статья в формате PDF
112 KB...
30 06 2026 0:42:29
Статья в формате PDF
100 KB...
28 06 2026 10:17:17
Статья в формате PDF
110 KB...
27 06 2026 23:26:18
Статья в формате PDF
251 KB...
26 06 2026 0:44:21
Статья в формате PDF
119 KB...
25 06 2026 20:40:20
Статья в формате PDF
107 KB...
23 06 2026 8:46:46
Статья в формате PDF
103 KB...
22 06 2026 16:56:22
В статье постовариоэктомический синдром рассматривается как предиктор метаболического синдрома у женщин различных возрастных групп. На результатах анализа разнообразного клинико-диагностического материала показано, что женщин с постовариоэктомическим синдромом в возрасте после 40 лет достоверно чаще наблюдаются метаболические нарушения.
...
21 06 2026 13:30:24
Статья в формате PDF
90 KB...
20 06 2026 11:38:25
Благодаря образованию сплошных посадок во многих районах Белгородской области и повсеместному произрастанию преимущественно на нарушенных местообитаниях, гравилаты могут стать хорошим подспорьем в заготовке трав на корма, особенно в неурожайные засушливые годы. Гравилат городской и гравилат речной имеют следующие хаpaктеристики по питательности кормов: протеин 10,50, 8,31 % соответственно, жир – 2,81, 373 %, редуцирующие сахара – 1,11, 2,39 %, каротин – 37,44, 24,13 мг/кг, витамин Е – 278, 250 мг/кг, витамин С – 352,0, 394,0 мг/кг, витамин А – 18,5, 25,71 мг/кг, основные микроэлементы в достаточно большом объёме. Железа у гравилата городского – 52,2 мг/кг, гравилата речного – 34,72 мг/кг, марганца – 14,53; 6,7 мг/кг соответственно, меди – 2,1; 1,35 мг/кг, цинка – 10,03; 4,7 мг/кг. Кроме этих микроэлементов содержатся другие минеральные вещества в следующих соотношениях: гравилат городской – массовая доля кальция – 0,40 %, фосфора – 0,074 %, магния – 0,15 %, натрия – 0,009 %, калия – 0,57 %, серы – 0,072 %; гравилат речной – кальций – 0,73 %, фосфор – 0,06 %, магний – 0,13 %, натрий – 0,011 %, калий – 0,62 %, сера – 0,08 %.
...
19 06 2026 8:53:57
Статья в формате PDF
277 KB...
18 06 2026 21:56:49
Статья в формате PDF
119 KB...
17 06 2026 23:17:50
Статья в формате PDF
132 KB...
15 06 2026 19:25:38
Статья в формате PDF
115 KB...
14 06 2026 2:46:52
Статья в формате PDF
128 KB...
13 06 2026 8:36:45
Статья в формате PDF
112 KB...
12 06 2026 0:38:30
Статья в формате PDF
104 KB...
11 06 2026 1:44:44
Статья в формате PDF
103 KB...
10 06 2026 19:18:47
Статья в формате PDF
290 KB...
09 06 2026 19:33:22
Статья в формате PDF
148 KB...
08 06 2026 10:57:52
Статья в формате PDF
99 KB...
07 06 2026 5:19:24
Статья в формате PDF 117 KB...
06 06 2026 5:52:28
Статья в формате PDF
92 KB...
05 06 2026 12:41:58
Статья в формате PDF
116 KB...
04 06 2026 15:36:43
Статья в формате PDF
225 KB...
02 06 2026 7:42:16
Статья в формате PDF
118 KB...
01 06 2026 12:32:50
Статья в формате PDF
259 KB...
31 05 2026 18:55:19
Статья в формате PDF
135 KB...
30 05 2026 5:50:50
Статья в формате PDF
113 KB...
27 05 2026 19:47:25
Исследована активность трaнcфераз в митохондриях различных органов трех линий свиней породы СМ-1 новосибирской селекции. Определена активность аспартат-аминотрaнcферазы, аланин-аминотрaнcферазы в митохондриях, супернатанте скелетных мышц, сердца и печени животных. В результате эксперимента установлено, что по активности трaнcфераз в митохондриях лучшими являются свиньи линий Светлого и Совета.
...
25 05 2026 1:47:58
Статья в формате PDF
277 KB...
24 05 2026 1:54:36
Статья в формате PDF
127 KB...
23 05 2026 16:34:48
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 ::
