Основы теории живучести (стр. 3 из 3)

Развернуты работы по проекту "Опорная оптоволоконная сеть Новосибирского научного центра". Главная целью проекта -- создание высокоскоростной транспортной сети ННЦ для интегрированной передачи аудио- и видеоинформации и данных. Основное научное направление в этой области - создание и моделирование протоколов для обмена в сетях передачи данных. В рамках проекта создается современная цифровая сеть в здании ИВМиМГ СО РАН.

Многопроцессорные вычислительные системы реального времени.

Рассматривается возможность использования принципов теории живучести многопроцессорных вычислительных систем реального времени (МВС РВ) с целью увеличения срока их функционирования в условиях локальных радиационных воздействий на их аппаратуру.

Естественным способом борьбы за работоспособность системы в условиях локальных радиационных воздействий можно считать резервирование. При этом ВС с резервированием вычислительного элемента формально является многопроцессорной, однако производительность такой системы не превосходит производительности однопроцессорной ВС. Выбор соотношения между эффективностью использования аппаратуры и ее безотказностью в условиях локальных радиационных воздействий является актуальной проблемой при проектировании любой высоконадежной аппаратуры, включая бортовую РЭА. Однако специальные методы проектирования МВС, основанные на использовании аппарата теории живучести, позволяют значительно повысить эффективность использования аппаратуры, имея при этом стойкость МВС к локальным неблагоприятным воздействиям различной природы близкой к стойкости резервированной ВС с тем же объемом аппаратуры. МВС РВ представляет собой совокупность аппаратных и программно-алгоритмических средств, в совокупности обеспечивающих допустимую (оптимальную) реализацию алгоритма функционирования. МВС, подвергнутая ограниченному в пространстве радиационному воздействию, теряет часть своей аппаратуры, что, как следствие, ведет к потере не только аппаратной поддержки какой-либо ветви рабочего алгоритма, но и к неработоспособности программ, тем или иным образом связанных с отказавшей частью аппаратуры. Без использования возможностей повышения живучести, потенциально заложенных МВС, следствием локального воздействия на аппаратуру МВС обычно является полный функциональный отказ системы, чем можно считать как аварийный останов, так и работу с выдачей неверных результатов или снижение производительности системы ниже критического уровня.

Теория живучести предоставляет методы повышения живучести МВС, следствием чего

является увеличение времени функционирования МВС в условиях локальных радиационных воздействий.

В работе живучесть понимается как способность МВС функционировать с заданным качеством благодаря самоорганизации и адаптации системы к текущим условиям функционирования путем выбора оптимального режима функционирования в данных условиях за счет своих внутренних ресурсов, взаимосвязанных программной и аппаратной реконфигурации перестраиваемой структуры, изменения функций отдельных подсистем и их поведения на основании результатов внутреннего контроля и самодиагностирования системы. Использование в системе некоторого множества С методов оперативного контроля и самодиагностирования, определение текущего состояния S, безусловно, увеличивает время решения основных задач. Однако взаимосвязанная аппаратно-программная реконфигурация R системы по результатам контроля с переходом к оптимальной в текущих условиях конфигурации, продолжение функционирования в новой конфигурации с допустимой потерей качества функционирования, значительно увеличивает эффективное время работы МВС до наступления функционального отказа. Особый уровень реконфигурации – алгоритмический, когда МВС РВ выполняет лишь некоторое приоритетное подмножество из первоначального множества возложенных на нее задач с использованием работоспособных ресурсов, отбираемых у менее приоритетных задач. Приоритетное подмножество задач является динамически изменяющимся по мере накопления отказов компонентов системы и формируется с учетом временных ограничений на время выполнения каждой задачи, ее важности для системы и допустимой потери качества функционирования МВС РВ.

Математическая модель МВС РВ с повышенной живучестью содержит модель состояния, модель контроля и диагностики, модель реконфигурации. Взаимосвязь моделей состояния S, контроля и диагностики С, реконфигурации R в МВС РВ с повышенной живучестью представлена на рис.2.

Рис.2. Взаимосвязь моделей состояния, контроля и диагностики, реконфигурации для

МВС с повышенной живучестью

Таким образом, применение средств и методов теории живучести МВС РВ позволяет более эффективно использовать аппаратуру системы и значительно увеличить время функционирования МВС РВ в условиях локальных радиационных воздействий.

Литература

1. Макаров С.О. Разбор элементов, составляющих боевую силу судов.// Морской сборник, 1894,№6, с.1-106.

2. 2. Надежность систем энергетики. Терминология. М.: Наука, 1980. Вып.95 – 44с.

3. 3. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем. М.: высшая школа, 1984. – 256 с.

4. 4. Prevention of power failures Vol.3 studies of the task groups on the northeast power interruption. Areport to the federal power commission. June 1967, 142 p.

5. 5. Горохов К. Америке устроили темную. Комсомольская правда в Украине, 16 августа 2003 г.

6. 6. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. М.: Наука, 1986. – 276 с.

7. 7. Китушин В.Г. Определение характеристик отказов системы при цепочечном развитии аварий. – Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1977, №3. с. 20-30.

8. 8. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике: Учеб. Пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 208 с.

9. 9. Гук Ю.Б. Анализ надежности электроэнергетических установок – Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1988. – 224 с.

10. 10. Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем.: Энергоатомиздат, 1984. – 176 с.

11. 11. Рябинин И.А. Основы теории и расчета надежности судовых электроэнергетических систем. -2-е изд. – Л.: Судостроение, 1971. – 456 с.

12. 12. Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем(эффективность и надежность). – М.: Сов. радио, 1977. – 216 с.

13. 13. Фокин Ю.А., Харченко А.М. Расчет надежности систем электроснабжения. – Электричество, 1982, № 8, с. 5-10.

14. 14. Константинов Б.А., Лосев Э.А. Логико-аналитический метод расчета надежности восстанавливаемых систем электроснабжения. - Электричество, 1971,№ 12, с.21-25.

15. 15. Синьчугов Ф.И. Основные положения расчета надежности электроэнергетических систем. – Электричество, 1980, №4, с. 12-16.

16. 16. Лосев Э.А. Отклик на статью Синьчугова Ф.И. – Электричество, 1981, №9, с. 72-73.

17. 17. Ковалев А.П., Якимишина В.В. О живучести объектов энергетики. – Промышленная энергетика, 2006, №1, С. 20-26.

18. 18. Фабрикант В.П. О применении теории надежности к оценке устройств релейной защиты. – Электричество, 1965, №9, с. 36-40.

19. 19. Белоусенко И.В., Ершов М.С., Ковалев А.П., Якимишина В.В., Шевченко О.А. О расчете надежности систем электроснабжения газовых промыслов. – Электричество, 2004, №3, с. 23-28.

20. 20. Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 336 с.