- •Основные показатели надёжности невосстанавливаемых и восстанавливаемых изделий. Основные выражения для расчетов этих показателей. Примеры.
- •Модель функционирования изделия. Функции обслуживающего персонала. Влияние окружающей среды.
- •Вероятность безотказной работы, её физический смысл, методы вычисления. Пример. Методы увеличения вероятности безотказной работы.
- •Отказы объектов, их виды и причины. Количественная оценка отказа. Отказы программных средств. Сбои в средствах обработки и передачи данных. Частота отказов.
- •Средняя наработка до отказа, её физический смысл, методы расчёта. Пример. Методы увеличения средней наработки до отказа.
- •Наработка на отказ, её физический смысл, методы расчета для изделий, содержащих восстанавливаемые звенья. Пример.
- •Среднее время восстановления, его физический смысл, методы расчёта для изделий, содержащих восстанавливаемые звенья. Пример.
- •Потоки отказов, их общая характеристика. Простейший поток отказов, его модель.
- •Нестационарный Пуассоновский поток отказов, его модель.
- •Комплексные показатели надёжности, их смысл и применимость для оценки надёжности восстанавливаемых изделий и систем.
- •Эффективность автоматизированной системы. Основные показатели эффективности, их связь с надёжностью систем.
- •Основные факторы, определяющие надёжность ас. Связь эксплуатационных затрат с затратами на обеспечение надёжности.
- •Общие рекомендации по повышению надёжности средств управления на этапах проектирования. Примеры.
- •Общие рекомендации по конструированию надёжных ктс ас. Учёт требований эргономики.
- •Экономическая оценка повышения надёжности проектируемой ас.
- •Схемотехнические методы повышения надёжности проектируемых систем.
- •Проектная оценка надёжности ктс ас.
- •Виды резервирования, применяемые для повышения надёжности.
- •Виды структурного резервирования и их применимость.
- •Общий нагруженный резерв, оценка его эффективности, применимость в ас. Пример.
- •Общий ненагруженный резерв, оценка его эффективности, применимость в условиях нормальной эксплуатации.
- •Раздельный нагруженный резерв, оценка его эффективности, применимость в ас.
- •Раздельный ненагруженный резерв, оценка его эффективности, применимость в ас.
- •Отказоустойчивые структуры аппаратно-программных средств, оценка их эффективности.
- •Применение принципа голосования для повышения достоверности передачи и обработки данных. Оценка эффективности мажоритарных схем. Методы реализации схем 2 из 3-х.
- •Адаптивные системы голосования, выбор весовых коэффициентов.
- •Методы защиты элементов от обрывов и коротких замыканий, Оценка эффективности защиты.
- •Оптимизация резервирования. Способы включения ненагруженного резерва.
- •Оценка надёжности резервируемых восстанавливаемых систем методами теории массового обслуживания. Пример.
- •Структура человеко-машинной системы и оценка влияния человека на надёжность её работы. Основные причины снижения надёжности системы, вызываемые человеком.
- •Основы эргономического обеспечения ас. Методы обеспечения надёжности работы человека в ас на основе рекомендаций эргономики и инженерной психологии.
- •Концептуальная модель открытой ас. Факторы, определяющие надёжную работу ас и основные рекомендации для повышения надёжности работы человека в открытой системе.
- •Методы обеспечения надёжной работы оператора ас при работе со средствами ввода и отображения информации.
- •Оценка принятия управленческого решения в управляющей системе при наличии экспертов.
- •Факторы, определяющие надёжность работы человека, принимающего управленческое решение. Основные рекомендации по устранению стресса в процессе его работы.
- •Обеспечение достоверности хранения и обработки данных с помощью контроля по чётности / нечётности.
- •Обеспечение достоверности хранения данных на дисковых накопителях с помощью массивов raid.
- •Методы обеспечения достоверности передачи информации по каналам связи.
- •Обнаружение и исправление ошибок в двоичных комбинациях с помощью кода Хэмминга.
- •Обнаружение и исправление ошибок в двоичных комбинациях с помощью матричного кода.
- •Обеспечение достоверности передачи данных с помощью циклических кодов.
- •Основные факторы, определяющие надёжность работы программных средств. Методы обеспечения их надёжности на этапах проектирования и в процессе эксплуатации.
- •Методы тестирования и диагностики программных и аппаратных средств.
- •Методы контроля и диагностики средств автоматизации.
- •Испытания на надёжность. Виды и программы испытаний. Обработка и представление результатов испытаний на надёжность.
-
Обеспечение достоверности хранения и обработки данных с помощью контроля по чётности / нечётности.
Код четным числом единиц, приведенный в таблице является разделимым (информационные и контрольные символы разделены), систематическим (на информационных позициях размещены эл-ты информационной комбинации, а на контрольных позициях – элементы, каждый из которых получается сложением по модулю 2 определенной комбинации информационных кодовых элементов) кодом. Он содержит лишь один контрольный символ, расположенный справа от 5-ти информационных элементов.
Код с четным числом единиц (или код с контролем по четности) - это блочный код. который строится путем дополнения к п0- разрядному двоичному коду аn-1, …, а1, а0 одного контрольного разрядов - нуля или единицы. При этом количество единиц в каждой кодовой комбинации должно быть четным. Количество разрядов кода n = n0+ 1.
Формат комбинации с контролем по четности: аn-1, …, а1, b. Где b=0, если количество двоичных единиц четно:
Если количество двоичных единиц нечетное, то b = 1.
Комбинации с четным числом единиц позволяют обнаружить нечетное число искаженных элементов t = 1, 3, 5 ... . Избыточность кода с четным числом единиц равна:
Избыточность уменьшается с ростом длины кодовой комбинации.
Оценим эффективность такого кода. Обозначим через q вероятность искажения бита. Тогда вероятность обнаружения ошибки в принятой комбинации определится суммой вероятностей появления в комбинации нечетного числа единиц t=1,3,5, ... в любых сочетаниях:
Вероятность появления не обнаруживаемых ошибок определится суммой вероятностей появления четного числа единиц t+1 в кодовой комбинации.
Если пренебречь малыми значениями тройной, четверной и т.д. ошибок, то отношение вероятностей не обнаруживаемых и обнаруживаемых ошибок будет равно:
Из этого выражения следует, что с ростом длины информационной комбинации п эффективность кода с контролем по четности уменьшается. Поэтому контроль по четности используется в 1-байтовых комбинациях. Пусть вероятность ошибочного приема одного бита q = 2 х 10-3 (телефонный канал).
В этом случае при п=10 Э = 110.88. т.е. на сто десять обнаруживаемых ошибок приходится одна одиночная не обнаруживаемая.
-
Обеспечение достоверности хранения данных на дисковых накопителях с помощью массивов raid.
По способу организации избыточности информации и коррекции ошибок массивы RAID можно разделить на несколько типов (модификаций). Для их сравнения и оценки эффективности представим виртуальный диск в виде сегментов фиксированной длины, обозначив их буквами А. В. С. D, Е
Рис.6.12.1. Размещение сегментов на дисках.
Расположим сегмент А в начале первого физического диска. Сегмент В разместим в начале второго физического диска, сегмент С - в начале 3-го физического диска. После того, как завершится размещение сегментов в начале всех физических дисков, очередной сегмент будет размещен на первом диске после сегмента А. на втором диске - после сегмента В и т.д. Такая модификация получила названия RAID-O. она изображена на рис.1.а.
Данная модификация не предусматривает дублирование информации, поэтому в случае отказа одного их дисков восстановление информации невозможно. Такая система внешней памяти обеспечивает лишь увеличение производительности считывания информации.
Модификация RAID-I поясняется схематично на рис. 1.6. Она обеспечивает дублирование всех сегментов на двух дисках, все сегменты размещаются на одинаковых позициях обоих дисков. Такое размещение повышает надежность хранения данных. Однако не решает проблему разгрузки областей с интенсивным обращением к ним.
Модификация RAID-3 предполагает наличие 4-х дисков, как показано на рис.6.12.2.
Рис.6.12.2. Конфигурация RAID-3.
На дисках I, 2. 3 информация размещается в соответствии с модификацией RAID-0: сегмент А размещается в начале первого диска, сегмент В - в начале второго, сегмент С - третьего.
На диске 4 размешаются избыточные, дублирующие сегменты четности, которые содержат суммы по mod 2 соответствующих сегментов дисков 1-3. Так. первый сегмент диска 4 содержит данные такие: А © В © С. На втором сегмент диска 4 содержатся данные, полученные так: D © Е © F. и т.д. При потере данных в одном из трех дисков, можно восстановить их на нем по данным четвертого и остальных исправных дисков. Для доказательства этого обозначим через XI, Х2, ХЗ, Х4 соответствующие биты данных их сегментов дисков 1 - 4. Данные Х4 в первом сегменте диска 4 получаются так: Х4 = Х1 © Х2 © ХЗ
Таким образом, модификация RAID-3 позволяет, как и RAID-0 увеличить скорость считывания информации, т.к. одновременно можно считывать данные с дисков I. 2. 3. Дублирование данных на диске 4 позволяет восстановить потерянные данные в одном ИЗ дисков I. 2. 3.
Отказ в работе одного из дисковых накопителей, входящего в массив RAID-3. не вызовет потерю хранимых данных. Эти качества ориентируют RAID-3 на применение в серверах и рабочих станциях для графических и визуальных приложений.
Модификация RA1D-2 предусматривает вместо одного избыточного диска несколько. На них формируется не сумма по mod 2. а код Хэмминга комбинаций битов из сегментов. Для 8 битовой информационной комбинации требуется 4 контрольные разряда. Если хранение основных данных выполняется на 3-х дисках, то для формирования контрольных разрядов кода Хэмминга требуется еще два диска. На них записывается избыточная информация.
В данной модификации избыточность будет большой. Однако, она позволит, несмотря на дороговизну, более надежно хранить данные.
Модификация RAID-5 также предусматривает контрольные числа, формируемые суммированием по mod 2. Однако, сегменты с контрольными числами распределены на всех дисках, как показано на рис:
Модификация RAID-6 в отличие от RAID-5 содержит два избыточных диска, работающих параллельно. Поэтому надежность таких массивов наиболее высокая. Так. наработка на отказ для массивов RAID-3 и RAID-5 составляет 47*106 ч. а для массива RA1D-6 составляет 6*109 ч.
Массивы RAID конструктивно оформляются в одном корпусе. При этом на каждой поверхности дисковых пластин работают одновременно по 2 головки. Это обеспечивает удвоение скорости передачи данных с дисков.
КЭШ-контроллеры с памятью обеспечивают еще более производительность работы жестких дисков. Емкость таких накопителей может достигать сотни ГБ. Они обеспечивают наиболее низкую стоимость хранения данных в расчете на I МБ.