Методы и средства оценки технической безопасности и расчёта параметров эффективности тестирования и реконфигурации многопроцессорных систем управления

Краткое содержание

Основний зміст роботи.

У вступі обґрунтовується актуальність теми дисертації, формулюються мета та завдання дослідження, наукова новизна і практична цінність отриманих результатів. Визначено об’єкт і предмет дослідження.

У першому розділі розглядаються питання, пов’язані з визначенням та забезпеченням необхідного рівня надійності багатопроцесорних систем, у першу чергу відмовостійких. Одним із найважливіших показників надійності ВБС є  ймовірність безвідмовної роботи системи протягом заданого проміжку часу. Цей показник найчастіше регламентується технічними вимогами до системи. Наприклад, критичні елементи літака повинні мати ймовірність безвідмовної роботи не менше, ніж .

Розглядаються різні способи опису і представлення багатопроцесорних систем, орієнтовані на розрахунок надійності, зокрема графічні. Відзначається, що представлення ВБС двополюсними графами зручно лише для невеликих систем. Більш поширеним способом є дерево відмов, яке дає змогу досить ефективно представити ВБС з точки зору надійності, якщо ВБС має ієрархічну структуру. Якщо ж в системі є підсистеми, що містять загальний процесор, то дерево відмов буде мати досить складну структуру, і при великих розмірах системи виконати розрахунок надійності майже неможливо, наприклад, коли система містить дві підсистеми, стійкі до деякої кількості відмов, та процесор, що може виконувати функції несправного процесору з першої або з другої підсистеми.

Більш універсальним способом, що запропонований і розвивається на кафедрі СПСКС, є використання графо-логічних моделей, що відображають поведінку системи в потоці відмов. Модель представляється одним або декількома графами (в залежності від складності та структури системи), ребрам яких приписуються булеві функції. Змінні функцій - стани її компонентів. Власне розрахунок надійності (а також виникаючі при цьому похибки) ґрунтується на виконанні статистичного експерименту з графо-логічною моделлю.

Розглядаються так звані k-out-of-n – системи (G і F системи по класифікації Zuo та Kuo), а також деякі інші, зокрема, k-out-of-n:G(F)  системи з рівнозначними елементами, послідовні k-out-of-n:G(F) системи, зважені k-out-of-n:G(F) системи, k-out-of-n:G(F) системи з багатьма станами, багатовимірні послідовні k-out-of-n:G(F) системи, а також деякі підходи до розрахунку надійності (Белфора, Рушді та ін.)

Особливо наголошується на важливості вирішення задач тестування і реконфігурування для розрахунку і аналізу надійнісних характеристик багатопроцесорних систем.

Зміст другого розділу повністю присвячений аналізу можливостей покращення характеристик - реконфігурування системи та взаємотестування процесорів – багатопроцесорних систем, у першу чергу відмовостійких.

Розглядається задача реконфігурування багатопроцесорної системи     після виникнення відмов її компонентів. Під реконфігуруванням розуміється перерозподіл задач, що вирішувались несправним процесором, серед інших процесорів, які є роботоздатними. Аналізується можливість оптимізації саме такого процесу шляхом вибору для кожного процесора множини інших процесорів, що беруть на себе виконання його задач.

Якщо позначити число компонентів ВБС як  N, то кожному з елементів можна поставити у відповідність деяку підмножину з k елементів, |k| = 1, 2, …, N-1. При цьому виникає завдання знаходження відповідної підмножини для кожного елемента, тобто задача розбиття N елементів на N підмножин з урахуванням можливості входження кожного з елементів у кілька підмножин.

Можна показати, що з точки зору оптимального використання пам’яті програм процесорних елементів кращим варіантом видається ситуація, коли кожен елемент входить до k підмножин, тобто кожен процесор може брати участь у компенсації відмов одного з k процесорів.

У основу алгоритмів розподілу елементів ВБС по підмножин може бути покладено, наприклад, урахування топології зв’язків компонентів системи. Розподіл для систем зі слабкою зв’язністю компонентів (топологія «кільце», «послідовний ланцюжок» та ін.), буде оптимальним, якщо в кожну підмножину включати k «сусідніх» (найближчих по ланцюгу) елементів. Зрозуміло, що топологія «кожен з кожним» не накладає обмежень на вибір компонентів для будь-якої з N підмножин процесорних елементів, і для таких ВБС пропонується наступний алгоритм розподілу процесорів по підмножинам.