Введение 3

1. Обзор разработок в области высоконадежных
информационно-вычислительных систем ответственного целевого назначения 5
1.1. Фиксированное резервирование 6
1.2. Скользящее резервирование 7
1.3. Постоянное резервирование с восстанавливающим органом 7
1.4. Постоянное резервирование без восстанавливающего органа 8
1.5. Комбинированное резервирование 8
1.6. Классификация моделей надежности ИВС с резервированием
замещением и постоянным резервированием 12
1.7. Основные этапы введения структурной избыточности 16
1.8. Восстанавливаемые ИВС 17
1.9. Контроль и диагностика ИВС 19
Литература к гл. 1 20

2. Методы проектирования невосстанавливаемых отказоустойчивых
информационно-вычислительных систем 24
2.1. Анализ надежности информационно-вычислительных систем
с комбинированным резервированием 24
2.1.1. Обобщенная модель надежности устройств с комбинированным
резервированием 24
2.1.2. Модели надежности устройств с комбинированным резервированием с
учетом структуры 34
2.1.3. Модели надежности устройств с гибридным резервированием с
учетом типов отказов и входных наборов 38
2.1.3. Исследование влияния типов отказов элементов на надежность
устройств с мажоритарным резервированием 42
2.2. Надежностный синтез резервированных информационно-вычислительных
систем 48
2.2.1. Решение задачи выбора методов резервирования на основе
качественных характеристик 48
2.2.2. Аналитическое решение задачи выбора методом резервирования 51
2.2.3. Сравнение методов резервирования для минимальных и одинаковых
кратностей 57
2.2.4. Сравнительная оценка некоторых реализаций комбинированного
резервирования на основе итеративного принципа 65
2.2.5. Основные задачи синтеза резервированных структур 70
2.2.6. Определение количества резервных блоков в устройствах с
комбинированным резервированием 72
2.2.7. Исследование влияния на надежность количества подгрупп
резервирования 75
2.2.8. Метод выбора уровней резервирования и числа резервных блоков в
устройствах с комбинированным резервированием 80
2.2.9. Выбор стратегии подключения резервных блоков 86
Литература к гл.2 93

3. Методы проектирования восстанавливаемых отказоустойчивых
информационно-вычислительных систем 95
3.1. Анализ надежности восстанавливаемых систем с учетом их структуры,
стратегии их профилактики и восстановления 95
3.1.1. Выбор и обоснование критериев надежности 95
3.1.2. Выбор существенных факторов функционирования ИВС при оценке их
надежности 98
3.1.3. Разработка аналитических моделей надежности восстанавливаемых
ИВС 99
3.1.4. Разработка аналитико-статистических моделей надежности
восстанавливаемых ИВС 115
3.1.5. Оценка точности рассмотренных моделей надежности 121
3.2. Синтез надежностной структуры восстанавливаемых систем 127
3.2.1. Повышение надежности ИВС за счет повышения качества контроля и
выбора оптимальных параметров 127
3.2.2. Алгоритм выбора контролируемых выходов ИВС 128
3.2.3. Оптимальный выбор параметров профилактического контроля 133
Литература к гл.3 136

Заключение 138

Приложение 139

Введение

В последние десятилетия средства электронно-вычислительной техники широко
используются при решении сложных и ответственных задач в области
экономики, транспорта, коммуникации, делопроизводства и обороны. Качество
изделий электронно-вычислительной техники, в частности специализированных
информационно-вычислительных систем, непосредственно связано с их
надежностью. Вопросы надежности особенно важны в тех приложениях, где
нарушение работы системы может привести к авариям, катастрофам или
большим материальным потерям.

В связи с этим задачи анализа надежности и надежностного проектирования
информационно-вычислительных систем (ИВС) начинают играть все большую
роль, являясь неотъемлемой частью общего процесса проектирования ИВС на
всех его этапах. Некоторые задачи надежностного проектирования, например
оценка надежности создаваемой ИВС, решаются практически на всех этапах
разработки системы с различной степенью детализации и конкретизации.
Другие задачи надежностного проектирования характерны лишь для
определенных этапов проектирования: выбор способов резервирования блоков
ИВС, определение оптимального числа резервных компонентов, расстановка
контрольных точек в системе и т.д. Задачи надежностного проектирования в
целом обладают достаточно ярко выраженной спецификой в смысле
используемых критериев, формы представления исходных данных, применяемых
алгоритмов анализа и синтеза. При этом взаимосвязь с общим процессом
разработки ИВС осуществляется посредством учета соответствующих факторов,
введения параметров и ограничений в процедуру решения надежностных задач.

В настоящее время для повышения надежности вычислительных систем как
общего, так и специального назначения широко используются типовые методы
резервирования: резервирование замещением и постоянное резервирование. В
связи с повышением степени интеграции современных электронных схем,
уменьшением энергоемкости, стоимости и габаритов аппаратных средств, а
также распространением микропроцессорной техники все большее применение
находят избыточные устройства с повышенной кратностью резервирования
(четыре и более) и мощными программными средствами поддержки
отказоустойчивости. При этом для наиболее рационального использования
избыточного оборудования в ИВС начинают применяться более сложные
способы и надежностные конфигурации, в частности методы комбинированного
резервирования, представляющие собой сочетание постоянного резервирования
и резервирования замещением. Такое сочетание позволяет максимально
использовать преимущества как резервирования замещением (эффективное
применение избыточного оборудования), так и постоянного резервирования
(максимальное быстродействие и минимальные издержки на переключение
резервных компонентов).

Следует отметить, что основой отказоустойчивости резервированных ИВС
является не только аппаратная избыточность, но и совокупность средств,
обеспечивающих быстрое переключение (реконфигурацию) системы в случае
отказовых ситуаций и эффективное использование избыточного оборудования.
С этой целью в состав резервированной ИВС вводятся средства контроля
ошибок и диагностирования неисправностей. Данные средства способствуют
быстрому восстановлению работоспособности системы в случае отказов, что
немаловажно для систем ответственного целевого назначения, работающих в
реальном времени.

Восстановление работоспособности таких систем -это процесс, связанный с
восстановлением информации, разрушенной вследствие сбоев или отказов, и
восстановлением отказавших аппаратных средств. В книге приведена
классификация способов восстановления ИВС, рассмотрены методы повышения
надежности ИВС и оценки их надежностных характеристик. При разработке
ряда моделей надежности ИВС учитываются факторы, отражающие специфику
современных технологий и архитектур, в частности мультипроцессорную
архитектуру, технологию СБИС, методы самоконтроля. В обзорной части книги
затронуты вопросы обеспечения надежности с учетом таких современных
технологических факторов, как сетевая организация ИВС, мобильные базы
данных, информационная избыточность, надежность программного обеспечения
и объектно-ориентированная архитектура информационных комплексов.