Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Среди основных направлений развития аппаратных и програмных средств ВТ в настоящее время можно выделить
уВСЛЇЇ'ЇСІЇЇІС мрСпЗБСДЇіТСЛЬііОСТИ БЬІЧИСЛ'мТСЛЬпЬІХ CiiCTCivi, а ТаКЖс ПОИСК llylcil ил
наиболее эффективного использования.
Создание гибких, многофункциональных систем, способных автономно
функционировать при ограниченном участии человека в течение длительного
времени, позволяет расширить сферы использования многомодульных систем. Для
таких приложений как управление технологическими и производственными
процессами, системой банковских операций, летательными аппаратами и т.д.
существует необходимость их решения в реальном масштабе времени с высокой
степенью надежности. Это ускорило развитие и создание многомодульных (на
основе микроЭВМ, транспьютеров) вычислительных систем (ММВС),
предназначенных для обработки большого объема информации. Важным
требованием при их эксплуатации является сохранение работоспособности при
наличии неисправностей. В связи с этим особое значение приобретает развитие
теории толерантных вычислительных систем (ТВС), в частности, исследование их
свойств методами математического моделирования. Толерантные вычислительные
системы, в основе которых лежат различные технические решения, отличаются
друг от друга степенью терпимости (безразличия) к отказам и степенью затрат на
дополнительные аппаратные и программные средства. Уровень
отказоустойчивости вычислительных систем зависит: 1) от количества избыточных средств; 2) от способа организации их совместной работы в системе; 3) от режимов эксплуатации; 4) от способов восстановления работоспособности. Основное свойство ТВС позволяет снизить потери, обусловленные снижением производительности в результате возникновения ошибок, а также сократить затраты на обслуживание ТВС.
Предмет исследований. Предметом исследований настоящей работы являются отказоустойчивые однородные многомодульные вычислительные системы.
Целью диссертационной работы является разработка методики оценки эффективности деградирующих вычислительных систем бортового базирования на всем жизненном цикле летательного аппарата.
В соответствии с поставленной задачей исследования проводились по следующим направлениям:
Анализ современного состояния разработок отказоустойчивых вычислительных систем, классификация восстанавливаемых систем и методов оценки производительности;
разработка аналитических и имитационных моделей отказоустойчивых вычислительных систем, функционирующих в реальном масштабе времени;
создание комплекса программных средств для расчета вероятностно-временных характеристик отказоустойчивых вычислительных систем.
Методы исследований основаны на использовании теории вычислительных систем, теории массового обслуживания, теории дифференциальных уравнений, теории аналитических функций, теории построения и анализа аналитических и имитационных моделей.
На защиту выносятся следующие положения:
- модель числа виртуальных вычислительных модулей в зависимости от
средств обеспечения толерантности;
модель производительности ВС при выполнении задания;
интегрированная модель толерантной ВС;
- макромодель функционирования толерантной ВС с возможностями
полного восстановления работоспособности и с наступлением фатального отказа;
Научные результаты. В результате проведения исследований автором получены следующие результаты.
- Разработана аналитическая интегрированная модель (микромодель)
оценки влияния методов обеспечения толерантности ВС на производительность.
На основании решения интегрированной модели осуществлено ранжирование методов обеспечения толерантности по показателю качества функционирования системы - времени выполнения задач в условиях отказов ВМ.
Разработаны аналитические модели (макромодель) оценки числа исправных ВМ в процессе эксплуатации летательного аппарата.
Произведена оценка влияния эксплуатационных характеристик на производительность ВС.
Практическая ценность работы. Результаты исследования процесса функционирования толерантной вычислительной системы позволяют качественно и количественно оценить эффективность реализации и эксплуатации ТВС на жизненном цикле летательного аппарата.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы
использовались при выполнении научно-исследовательских работ, что
подтверждается соответствующими актами о реализации. Ряд результатов внедрен в учебном процессе Московского Авиационного института (Техничрск-пт Университета), что подтверждается соответствующим актом.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции "Вычислительные системы бортового базирования-95" (МАИ, 1995г.), научных семинарах кафедры № 304 "Вычислительные машины, системы и комплексы" (МАИ, апрель, май 1996г.). Международной научно-технической конференции "Development and application systems" (Romania, Suceava, май, 1996г.);
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Общий объем работы 127 страниц, в том числе 12 рисунков, 6 таблиц. Список литературы включает 65 наименований.