Аналитическая методика оценки технической составляющей надежности однофункциональной вычислительной системы

При оценке технических составляющих надежности ВС в качестве исходных данных используются:

1 Описание технологического процесса решения задачи.

2 Описание схемы взаимодействия наборов данных и программных модулей.

3 Объемно-временные характеристики задачи.

4 Сведения об интенсивности отказов и восстановлений по каждому выделяемому структурному компоненту ВС (таблица 3.1)

 

Таблица 3.1 - Интенсивности отказов и восстановлений компонентов системы

Наименование устройства	Интенсивность отказов ед. в час	Интенсивность восстановления ед. в час	Производительность
ЭВМ	0,0034		1000000 опер. в сек.
НМД	0,0018		800 кб/с
УУ НМД	0,001	0,5	8 накопителей
НМЛ	0,0025		64000 знаков в сек.
УУ НМЛ	0,002	0,2	8 накопителей
Селекторный канал	0,001		600 кб/с
Мультиплексный канал	0,001		40 кб/с
Процессор	0,001	0,5	20000 опер в сек.
АЦПУ	0,0014	0,2	600 строк в минуту

 

 

Сама оценка предполагает выполнение следующих основных работ:

1. Конкретизация понятия отказа с учетом цели проведения расчёта надежности. Обоснование допущений, принимаемых при вычислениях, без существенной потери их точности.

2. Изучение множества допустимых вариантов технологического процесса решения задачи, с целью определения состава используемых технических средств. Как правило, рассматриваются схемы технологического процесса, схемы взаимосвязи наборов данных и программных модулей.

3. Декомпозиция используемой технической системы и построение структурной схемы ее надежности при решении рассматриваемой задачи.

4. Разметка структурной схемы надежности, предполагающая определение времени использования каждого выделенного компонента технической

системы.

5.Разработка агрегированной структурной схемы надежности.

6. Построение аналитической модели надежности.

7. Вычисление показателей эксплуатационной надежности.

В зависимости от стадии жизненного цикла ВС, целями оценки надежности могут являться выбор состава технических средств, определение вероятности своевременного решения задачи, определение режима обслуживания, уточнение затрат на функционирование и т.д. Поставленная цель позволяет конкретизировать понятие отказа.

Например, при оценке вероятности своевременного получения результатов, под отказом может пониматься невозможность получения результатной информации за заданный промежуток времени.

Не менее важным вопросом является обоснование применяемых допущений. Кроме традиционных допущений (рассмотренных ранее) учитывая цель расчёта, могут приниматься дополнительные соглашения, облегчающие формирование модели. Чаще всего это замена «холодного» или «облегченного» резерва на «горячий», исключение из схемы несущественных деталей (например, надежности кондиционеров и т. д.).

На втором этапе для каждого варианта решения задачи определяется используемая совокупность технических средств. Например, одна и та же задача может решаться с использованием НМД или НМЛ.

Надёжность технической системы, реализующей задачу, может быть определена на основании показателей надежности вычислительной машины в целом, надежности совокупности устройств, надежности отдельных устройств, блоков и т.д.

Декомпозиция системы на составляющие ее компоненты позволяет повысить точность и аналитичность результатов. Ограничением при декомпозиции является наличие или возможность получение сведений о надежности компонентов соответствующего уровня детализации. Кроме того, при увеличении количества элементов схемы надежности увеличивается сложность расчётов.

На этапе разметки структурной схемы для определения времени работы устройств используются:

- эмпирические данные;

- сведения разработчиков используемых пакетов прикладных программ, приведенные в технической документации;

- экспресс оценки.

Первый случай характерен для функционирующих систем, второй - для стадии рабочего проектирования, третий - для технического проектирования и предпроектной стадии.

Один из возможных вариантов экспресс - оценки времени работы технических средств основан на использовании вероятностей обращения к различным устройствам ЭВМ в зависимости от типа задач (таблица 2).

 

Таблица 3.2 - Вероятность обращения к различным устройствам ЭВМ

в зависимости от типа задач (в процентах)

Тип задачи	Устройства
Процессор	АЦПУ	НМЛ	НМД1	НМД2	НМД3
Вычислительные
Управления
Информационные
Поисковые

 

Процесс оценки в данном случае происходит следующим образом:

 

А) Определяется процессорное время преобразования информации (Т) как функция от объема обрабатываемых данных.

,

где w – объем данных в байтах;

k – коэффициент пересчета;

v - производительность процессора.

Коэффициент пересчета k позволяет привести значение производительности к размерности байт в секунду.

Приближенные значения коэффициента пересчета приведены в таблице 3.3.

 

Таблица 3.3 – Значения коэффициента пересчета для задач различного класса

 

Класс задач	Количество операций приходящихся на один байт информации
Учетные	200-500
Планирования	1000-5000
Прогнозирования	10000-20000

 

С) Определяется время загрузки других технических средств по таблице 3.2.

С) В случае использования большей детализации технических устройств или другого состава их полученные по таблице данные умножаются на соответствующие коэффициенты пересчета.

Агрегирование состоит в суммировании времени работы одних и тех же устройств, используемых на разных этапах обработки данных. В агрегированной схеме каждое устройство отображается один раз.

Модель надежности строится на основании агрегированной схемы, времени работы устройств и показателей интенсивности отказов (сбоеС) и восстановлений.

Пример.

В головном вычислительном центре отрасли обрабатывается недельная отчетность предприятий. Объем исходной информации составляет 280000 байт. На ВЦ зарезервированы АЦПУ.

Необходимо оценить ориентировочно надёжность используемых средств ЭВМ. Цель расчёта: уточнение затрат на обработку информации на ЭВМ с учетом надежности технических средств. Исходная информация находиться на магнитной ленте.

1 Учитывая цель, под отказом будем понимать невозможность получения результатов за один прогон. Надёжность технических средств подготовки информации не учитывается, так как на ВЦ имеется большое количество резервных устройств. Не учитываются объемы используемой нормативно-справочной информации.

2 Так как домашинная обработка информации не рассматривается, состав средств определяется из схемы взаимосвязи наборов данных и программных модулей (рисунок 3.1).

 

 

Рисунок 3.1 - Схема взаимосвязи наборов данных и программных модулей

 

 

Т.е. в процессе решения задачи используются средства ввода информации с магнитной ленты, процессор, средства доступа к информации на магнитных дисках и АЦПУ.

3 Учитывая наличие данных о надёжности (таблица 3.1) выделим: накопитель на магнитной ленте (НМЛ), устройство управления накопителем на магнитной ленте, мультиплексный канал, процессор, селекторный канал, устройство управления накопителем на магнитном диске (НМД), НМД.

Рассчитываем время работы каждых из перечисленных устройств:

1. Расчёт времени работы процессора:

Т_проц.= ,

где W- объем обрабатываемой информации (байт),

К- коэффициент, приводящий значение производительности к размерности байт/сек (таблица 3.3),

Vпроц.- производительность процессора.

Получаем:

Т_проц.= = =0.39 ч.

2. Исходя из того, что процессорное время для рассматриваемого класса задач составляет 45

 

3. % (таблица 3.2) общее время решение задачи:

Т_общ. 0.87ч.

4. Т.к. ввод исходных данных осуществляется с МЛ, то время работы НМЛ:

 

Т_НМЛ.= Т_общ. 0.15=0.13ч.

1. время работы устройства управления НМЛ:

 

Т_ууНМЛ.=0.13ч.

1. Время работы АЦПУ:

 

Тацпу.= Тобщ. 0.15=0.13

 

7. время работы НМД:

ТНМД1 = Тнмд2=Тобщ. 0.1= 0.0872

 

ТНМД3 =Тобщ. 0.05=0.0435ч.

 

8.время работы мультиплексного канала:

ТМК =ТНМЛ +ТАЦПУ=0.26ч.

 

9.время работы селекторного канала:

ТСК =ТНМД1 +ТНМД2 +ТНМД3=0.22ч.

 

10.Время работы устройства управления НМД примем также равным суммарному времени работы НМД, хотя реально оно меньше:

ТУУНМД.=0.22ч.

 

 

Размеченная схема надёжности технических средств ВС, реализующей задачу, представлена на рисунке 3.2.

 

 

t₁ = 0,13 ч.

l₁ = 0,002

m₁ = 0,2

 

t₂ = 0,13 ч.

l₂ = 0,0025

m₂ = 1

 

t₃ = 0,26 ч.

l₃ = 0,001

m₃ = 2

 

t₄ = 0,39 ч.

l₄ = 0,001

m₄ = 0,5

 

t₅ = 0,22 ч.

l₅ = 0,001

m₅ = 2

 

t₆ = 0,22 ч.

l₆ = 0,001

m₆ = 0,5

 

t₇ = 0,087 ч.

l₇ = 0,0015

m₇ = 2

 

t₈ = 0,087 ч.

l₈ = 0,0015

m₈ = 2

 

t₉ = 0,0435 ч. t₁₀ = 0,13 ч.

l₉ = 0,0015 l₁₀ = 0,014

m₉ = 2 m₁₀ = 0,2

 

Рисунок 3.2 - Размеченная схема надёжности технических средств ВС

 

Модель надёжности, соответствующая данной схеме имеет вид:

 

P^c = ,

 

где P1=

 

P₂=0,9972 P₃=0,9992 P₄=0,9976 P₅=0,9993

 

P₆=0,9967 P₉=0,9991 P₁₀=0,9928 P₇=P₈=0,9991

 

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: