Введение к работе
. Актуальность темы подтверждается появлением большого числа как зарубежных, так и отечественных разработок специализированных ЭВМ от-
ветственного целевого назначения (бортовых вычислителей, систем защиты атомных реакторов, АСУТП, систем слежения и др.}, в которых для обес--печения их высокой надежности используется комплекс современных Мето- }.'-дов резервирования, контроля, восстановления и реконфигурации. Для выбора оптимальных проектных решении при создании так#х; систеу. необходимы усовершенствованные.математические методы и модели,;: которые позволили бы учесть целый ряд дополнительных существенных факторов функционирования данных систем,:, а также решать задачи оптимизации их надеж-ностной стр.уктуры. ЭффектЕвная программная реалигадая разрабатываемых математических методов и.моделей необходима для их практической приме- , нимости в процессе проектирования реальных высоконадежных систем ответственного целевого назначения.'* ,> ,: ;-;';' :';'.:','''.;\У'':.' ;\ ~'У-..'.'. ''''"'-,
Целью''работы является разработка.математических моделей надежное- ти . и методов проектирования'"высоконадежных ОУВС,.. а..также,комплекса программных средств, позволяющихавтоматизировать, основные,'. этапы ;их- -надежностного проектирования,^..' V - Г ";; Н''^'';' ^:ч'- ^ ^v-; V ^; /'-' ;-'.';." '.' >,"'-:'-.
Для достижения данной цеди решались .еледуювде-'задачи V'.'V;' '>?"--... ;
- исследование современного состоянияобласти разработки специалиэиро- .
ванных ОУВС, анализ основных способов-; обеспечения, их надежности на .":,
.этапе проектирования,- иіасіїфикация восстанавливаемых ОУВС и методов .'
оценки их надежности;::'1 /-^^. '^Vi^.:'/"; ";> ':-'':;. '.''''."!',''':'''.:' .":.
выбор и обоснование используемых в работе "критериев 'анализа'надеж- ; ... ности ОУВС и существенных факторов', их" фуниі^онированш; :..;;;,
теоретическое обоснование и разработка' усовершенствованных математи- '\ ческих моделей надежности ОУВС аналитического и .аналитико-статистичес-кого типа, , поэволящих повысить точность оДеяки; надежности на стадиях -;' эскизного и технического проектирования ОУВС; \];; :-/у^':\у'"--^:\^
оценка точности разработанных .моделейи исследования их "адекватности;
постановка ряда г «адач и разработш"; усоае^ршенствованных^; методов синтеза надежностной cxp/Ktftti\d^i^yj:.-.:y^ <">-.;;."'.'? - v ."'.
разработка алгоритмического и программного обеспечения проектирова-. ния ОУВС для верификации проектных.решений,'оценки и достижения необходимого уровня надежности.ОУВС,;'а также надежностного синтезам :'
На защиту выносятся следующие положения г :':, .'""':= '''"''.'
новые эффективные модели и методы, анализа надежности ОУВС с учетом ряда определяющих, факторов; >;.,'0'"-:. '":'''.':'' .'"' --'''-.'''"' '"'.-'
усовершенствованные методы синтеэа восстанавливаемых ОУВС по крите-,'
РИЯМ ИХ Надежности; - "...'.'/..';'','.';"''.; ',.';':.': \{;' > г-.;'.-"-:/: ',;';" -.*-':""'-'
- алгоритмическое, программное и методологическое обеспечение процесса
проектирования ОУВО; -
/ - результаты проектирования .'и эксплуатации 6 конкретных ОУВС реального времени и ответственного целевого назначений. .;
; Методы исследований. Теоретическое обоснование', разработка математических моделей и методов решения проектных задач, а также исследование 'их/точности и эффективности проводились.с, использованием математического аппарата теории множеств,'.. графов, алгоритмов, вероятностей, математической статистики, комбинаторики, марковских цепей с непрерывным временем, оптимизация," ЭВМ и систем.
Экспериментальная проверка научных положений, еыводов и рекомендаций выполнена методами моделирования на ЭВМ, натурального моделирования и решением проектных задач в процессе разработки и опытной эксплуатации восстанавливаемой ОУВС. .-../>
. Научная новизна заключается в создании теоретических и методических основ для решения задач оценки и обеспечения надежности ОУВС с . учетом структуры» режимов работы,.параметров оперативного и профилактического контроля, технологических параметров и корреляции отказов, в
' том- чіісле Y/'-//."-:.''.':'",:..'./'.;/.'',.''!."'; '
: - в выборе и теоретическом обосновании критериев оценки надежности ОУВС о учетом указанных факторов».-'.;'.'/''~
//-,,а новых и усовершенствованных,аналитических моделях надежности восстанавливаемых ОУВС различного типа;v
':.'- в оригинальных. аналитико-статистических моделях: 'восстанавливаемых
:,! ОУВС различного типа;/';/, :/л"-/'. .'С': '-' ,- в решении задачи выбора контрольных точек ОУВС с коррекцией промежуточных результатов аналитикб-статиотической процедурой; . - в исследовании" влияния основных факторов на надежность ОУВС и основных погрешностей моделирования их надежности} , ; ..
- й создании алгоритмических/ основ для автоматиэации надежностного
-. проектирования ОУВС. : '; ; '
'/ Научная' значимость работы определяется разработкой научно-обосно- ванной методики анализа надежности широкого класса избыточных вычислительных структур, 7 созданием ; методики надежностного проектирования ОУВС с контролем и восстановлением, а также выработкой принципов и алгоритмов работы средств автоматиэации проектирования ОУВС.
Практическая ценность работы определяется возможностями системы /" автоматизированного.надежностного проектирования (САНП), которая объ-
единила в себе теоретически разработанные методы, модели и алгоритмы и успешно использовалась при проектировании ряда конкретных специализированных высоконадежных систем и устройств реального времени.
Достоверность теоретических результатов' подтверждается логическим доказательством основных'положений, выводов и рекомендаций, их экспериментальной проверкой, а также - результатами опытной эксплуатации конкретной восстанавливаемой ОУВС реального времени (срок опытной эксплуатации - свыше 2000 часов)...
Внедрение результатов работы. Методы надежностного'анализа и синтеза, разработанные в диссертационной работе,. . использовались при проектировании шести конкретных специализированных систем реального времени : системы оперативного слежения sa.. объектами (ЦНИИ "КОМЕТА"), -системы оперативного информационного обеспечения (ОКБ "АЛЬФА", Минск), системы управления защитой атомного реактора (ГСІЖ), вычислительного СБИС-модуля для АСУТП- (каф.И 27 МЩІ - НИИ "КВАНТ"), а также двух встраиваемых бортовых вычислителя (НИЙ "АРГОН").. По первой, системе, собрана статистика по отказам и восстановлениям ее.модулей за примерно 2 тыс. часов ее опытной эксплуатации, использованная для подтвержде-.' ния адекватности.некоторых математических моделей и подмоделей, разработанных в диссертационной работе. Математические модели надежности и алгоритмы надежностного синтеза ОУВО; . представленные в работе, программно реализованы в виде сиотемы автоматизированного надежностного проектирования (САШ). ОУВС Последняя версия САНП ориентирована на ПЭВМ типа IBM PC и отличается наличием диалоговых, .графических,и обучающих средств, обеспечивающих дружественный пользовательский интерфейс и повышающих эффективность работы пользователя с системой. На ос-. нове САНП на каф. ЭВМ МИФИ разработан и внедрен лабораторный практикум по курсу "Надежность, контроль и диагностика ЭВМ", первая версия котрого включила в себя 2 лабораторные работы и электронный учебник.
Апробация работы. Основные результаты докладывались на Всесоюзной конференции "Математическое обеспечение моделирования сложных систем" (Киев, 1977 г.), 7 Ленинградской конференции "Повышение качества и надежности промышленных изделий" (Ленинград, 1978 г.), на семинаре "Надежность сложных технических систем" (Москва, ВДНТП, 1979 г.), на научно-технических конференциях и семинарах МИФИ (1977-1993 .г.г.), на конференции "Методы прогнозирования надежности проектируемых РЭА и ЭВА" (Пенза, ПДНТП, 1987 г.), на 3 Всесоюзном совещании "Надежность и эффективность АСУТП и АСУП" (Суздаль, 1984 г.), на зональной конферен-
ции "Матемзтические и программные методы проектирования информационных и управляющих систем" (Пенза, ПДНТП, 1990 г.). яа семинаре "Вопросы обеспечения надежности сложных технических систем на этапах разработки, производства и эксплуатации" (Москвз, МДНТП, 1981 г.), на республиканской конференции "Автоматизированное техническое проектирование электронной аппаратуры" (Каунас, 1932 г.), на отраслевой научно-технической конференции "Проблемы, ' методы и опыт создания автоматизированных систем управления связью" (Москва, 1985 г.)> на Всесоюзной конференции "Повышения: качества инадежности ПО ЭВМ и технических средств обучения" (Куйбышев, 1989 т.), на Всесоюзном совещании "Надежность, живучесть и безопасность автоматизированных комплексов" (Суздаль, 1988 г.), на 1-ой Всесоюзной конференции "Методы анализа надежности программного обеспечения вычислительных систем реального времени на основе моделей нечеткой логики и качественных описаний" (Киев, 1987 г.), на семинаре"Проблемы обеспечения эксплуатационной надежности сложных технических систем" (Москва, МДНТП, 1983 г.), на семинаре "Вопросы проектирования микропроцессорных систем и их применение" (Киев, 1983 г.), на совещании-семинаре "Автоматизация проектирования микропроцессоров, микропроцессорных систем и СБИС" (Симферополь, 1984 г.). на Всесоюзной конференции "Современные проблемы информатики, вычислительной техники и автоматизации»' (Москва, ВДНХ, 1988 г.), на семинаре "Методы экспериментальной оценки технических систем" (Новороссийск, 1983 г.), на конференции ."Оценка, и обеспечение длительной работоспособности изделий электронной техники в/радиоэлектронной.аппаратуре народнохозяйственного назначения""(Севастополь, .1981 г.)* на республиканской конференции "Машинные методы технического"проектирования электронно-вычислительной аппаратуры" (Каунас, 1983 г,),, на совещании-семинаре "Актуальные проблемы автоматизации проектирования ЭВМ" (Симферополь, 1981 г,), на постоянно действующе** семинаре : "Надежность и качество функционирования систем" (филиал семинара по проблемам надежности АН СССР) (Москва, МИ- ИГ,1981 г.), яа научном семинаре ЯПУ (Москва,1988 г.).
Публикации по.теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 43 научные работы, 19 из которых являются печатными, в том числе статьи в научно-технических журналах, тезисы докладов, препринт, алгоритмы и программы ні МАП.-.-::'.'.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Общий обгем - 1ВЪ страницы, в том числе 50 рисунков и 5 таблиц.
