Основы теории надёжности ВС

Скорняков Валерьян Александрович ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. ЛЕКЦИЯ 1. Понятие теории надёжности. Основные термины и категории теории надёжности. Все изделия, создаваемые в человеческом сообществе для использования при достижении поставленных целей, характеризуются конкретной совокупностью свойств, которые определяют качество этих изделий. Такое качество измеряется степенью пригодности создаваемых изделий и в пригодности по эксплуатации по своему назначению. Для вычислительных систем эти свойства представляются совокупностью конструкторских, технологических, электрических, магнитных, тепловых, эргономических и т.п. характеристик, а так же совокупностью программно-математических разработок на основании которых реализуются вычислительные процессы в используемой системе (алгоритмы, математические языки, программные разработки и т.п.). Эти характеристики оцениваются в условиях функционирования изделий, определяемых режимами эксплуатации и влиянием внешней среды (радиационное излучение, гравитационные перегрузки, вибрации, температурные условия). На эти характеристики влияет уровень совершенствования технологических процессов производства изделий, а так же уровень унификации и стандартизации производства как комплектующих элементов ВС, так и всей системы в целом. В процессе эксплуатации ВС в следствии износа и необратимых физических процессов старения элементов конструкции изделий, происходит изменение характеристик аппаратуры, а следовательно – изменение качества всей системы в целом. Оценкой зависимости качества работоспособности системы от времени в процессе её эксплуатации, транспортировки и хранения, занимается теория надёжности вычислительных систем. Надёжностью называется свойство изделия, характеризующееся его способностью к выполнению заданных функций при сохранении своих эксплуатационных показателей в заданных пределах в течении требуемого интервала времени или интервала наработки при соблюдении допустимых режимов эксплуатации, транспортировки и хранения. Надёжность – это обобщённый комплексный показатель, используемый при оценке работоспособности, долговечности, безотказности, ремонтопригодности, восстанавливаемости, степени риска выполняемых операций с использованием располагаемой аппаратуры. Надёжность ВС является сложной функцией, зависящей как от режимов работы, реализуемых самой системой, так и от многофакторного влияния внешней среды, как правило, в режиме случайных и труднопредсказуемых возмущений. Поэтому метрическая шкала количественных измерений этого показателя основывается на принципах системного анализа с использованием математического аппарата теории вероятностей, математической статистики, теории измерения и прогнозирования. %ПРОПУЩЕННОЕ_ПРЕДЛОЖЕНИЕ%. Степень важности и состоятельности таких оценок определяется целевым назначением этих систем. Отсюда возникают различные требования и подходы к разработке и созданию таких систем целевого назначения. При этом требуется объективная оценка показателей надёжности, позволяющая оптимизировать выбираемые структуры построения ВС, режимы эксплуатации, а так же прогнозировать характеристики функционирования ВС на заданном интервале времени в задаваемых условиях работы. Математически, задача определения надёжности с водится к реализации отображения вида: P_раб. (F_{реж.функц.}, U_внутр., U_внешн., t_функц., t_хран, t_транс.) : {F_{реж.функц.}, U_внутр., U_внешн., t_функц., t_хран, t_транс.}  K_{надёжности}