Пермская государственная сельскохозяйственная академияимени академика Д. Н. Прянишникова

Факультет прикладной информатики

КАФЕДРАинформационных технологий и автоматизированного

проектирования

Тема: Повышение отказосбоеустойчивости цифровых элементов и узлов

на основе адаптации к функциональным отказам и архитектурно-ориентированного синтеза

Творческий коллектив кафедры

Заслуженный работник высшей школы РФ, д.т.н., профессор Харитонов В.А.

Заслуженный работник высшей школы РФ, д.ф.м.н., профессор Малых А.Е.

Заслуженный изобретатель РФ, д.т.н., профессор Тюрин С.Ф.

К.т.н., доцент Белых А.А.

К.т.н., доцент Козлов А.Н.

К.т.н., доцент Краснобаев В.А.

К.т.н., доцент Краснобаев Л.А.

Направления работы кафедры

Наименование Исполнители

Архитектурно-ориентированный подход к оценке сбоеустойчивости специализированных вычислительных комплексов цифровой аппаратуры управления.

Харитонов В.А.

Белых А.А.

Краснобаев В.А.

Краснобаев Л.А.

Модели и методы реализации универсального нейрокомпьютера с высокими показателями «производительность - стоимость».

Тюрин С.Ф.

Прогаров А.В.

Козлов А.Н.

Научно-методический аппарат повышения отказосбоеустойчивости цифровой аппаратуры ответственных информационно - технологических систем на основе адаптации к отказам и контроля правильности выполнения команд передачи управления.

Тюрин С.Ф.

Малых А.Е.

Белых А.А.

Гревцев А.М.

Прохоров А.А.

Объект исследования: элементы и устройства вычислительной техники и систем управления.

Предмет исследования: модели и методы создания сбоеустойчивых элементов и устройств вычислительной техники и систем управления.

Цель исследования: повышение сбоеустойчивости цифровых элементов, схем, устройств путем приведения системы обеспечения сбоеустойчивости к заданным условиям эксплуатации вычислительной техники и систем управления.

Научная проблема: разработка научно-методического аппарата обеспечения сбоеустойчивого функционирования цифровых элементов, схем, устройств вычислительной техники и систем управления на основе учета особенностей их архитектуры и условий эксплуатации.

Научная новизна: заключается в разработке и развитии концепции архитектурно-ориентированного приведения системы обеспечения сбоеустойчивости цифровых элементов, схем, устройств к заданным условиям эксплуатации вычислительной техники и систем управления.

Практическая значимость: заключается в возможности создания технической базы средств вычислительной техники и систем управления, обладающих повышенной сбоеустойчивостью в нормальных и специальных условиях эксплуатации.

Модели и методы архитектурно – ориентированного синтеза сбоеустойчивой цифровой

аппаратуры вычислительной техники и систем управления

Содержание исследования

Архитектурно-ориентированная

концепция создания сбоеустойчивой ЦА ВТ и

СУ

Модели АО-анализа эффективности СОС ЦА

ВТ и СУ

Методика диагностирования ЦА ВТ и СУ на основе взвешен-

ных алгебраических соотношений

Методы АО-синтеза сбоеустойчивой ЦА ВТ и

СУ

Оценки эффективности различных вариантов АО-комплексирования ПССр

ЦА ВТ и СУ

Элементы системы автоматизированного АО анализа и синтеза СОС ЦА ВТ и СУ

Оценки эффективности ПССр аппаратной и

программной компонент ЦА ВТ и СУ

Архитектурно-ориентированная концепция создания сбоеустойчивой ЦА ВТ и СУ

Зависимости качества СОС

от показателей эффективности отдельных групп ПССр

Вероятностная модель СОСЦА ВТ и СУ

Показатели эффективности

отдельных групп ПССр

Группы ПССр

Положения АО-концепции-имеет место существенная зависимость эффективности ПССр от архитектуры ЦА ВТ и СУ;-имитационное моделирование (ИМ) должно служить основным инструментом исследования архитектурно зависимых СОС;-адекватность оценок ИМ достигается соответствием содержания математических моделей (их подробности) индивидуальным свойствам ПССр и особенностям архитектуры ЦА ВТ и СУ;-наибольшая эффективность АО СОС достигается одновременным комплексированием аппаратных и программных ПССр;-многомодельность и итерационность процедур АО-анализа и АО-синтеза предопределяет разработку и использование автоматизированной технологии.

Модель СОС аппаратной компоненты

функционирования ЦА

Теоретико-множественные модели СОС

Модель СОС программной компоненты

функционирования ЦА

Оценки для частных статистических моделей на разных уровнях иерархии аппаратной составляющей

Оценки для частных статистических моделей на разных уровнях иерархии

программной составляющей

Математическая модель ЦА ВТ и

СУ

Модели АО-анализа эффективности ПСС ЦА ВТ и СУ

Математическая модель внешней

среды

Принципы АО-анализа

эффективности ПССр ЦА ВТ и СУ

Математические модели АО-анализа эффективности ПССр

Математические модели АО-анализа эффективности ПССр аппаратной компоненты

Математическая модель АО-анализа эффективности средств предупреждения сбоев

Математическая модель АО-анализа эффективности средств обеспечения инвариантности к сбоям

Математическая модель АО-анализа эффективности средств обнаружения сбоев

Математическая модель АО-анализа эффективности средств компенсации сбоев

Математические модели АО-анализа эффективности ПССр программной компоненты

Математические модели АО-анализа эффективности различных групп ПССр

Имитационное моделирование

Оценки эффективности

ПССр аппаратной и программной

компонент ЦА ВТ и СУ

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 20 40 60 80 100

Коэффициент защиты в %

Ве

ро

ятн

ост

ь сб

оя

АЗ

Т

Коамнда 1

Коамнда 2

Команда 3

0,0000

0,0500

0,1000

0,1500

0,2000

1 2 3 4

номера АЗТ

вер

оя

тно

сть

сбо

я

Смесь 1

Смесь 2

Смесь 3

Зависимость вероятности сбоя на АЗТ от степени ее помехозащищенности

Зависимость вероятности сбоя на наборе АЗТ от используемой смеси команд

  Команда 1 Команда 2 Команда 3

Смесь 1 40 30 30

Смесь 2 25 25 50

Смесь 3 40 40 20

тактыкоманда № 1 № 2 № 3 № 4 № 5

№ 1

№ 2

№ 3

Таблица 1

Таблица 2

Диспетчер метода 2 Диспетчер метода 1

Задание на АО синтез СОС

Независимые факторы:

Формирование модели архитектуры ЦА ВТ (библиотека базовых

элементов)

Исх

одна

я ст

рук

тура

Ц

А

ВТ

Модель архитектуры

ЦА ВТ

Модель СОС

Формирование математической модели

Формирование модели ПСС (библиотека базовых

элементов)

Редактирование структуры СОС

АО-анализ эффективности СОС

Анализ соответствия

Критериальные требования:Параметрический АО-синтез СОС

задППСС

задАПСС tt задП

ПССзадА

ПСС tt

ДПР

ПA

ПA

EZZZ

AAA

,,

,

,

,,П

A

A

A

ПA ZZZ

E

Z

ПДПР

АДПР

ZV

сб CP

,

,, maxmin

Vсб

Vбсб PP ,

Обобщенная схема системы автоматизированного АО анализа и синтеза СОС ЦА ВТ и СУ

Контактный адрес:

Россия

г. Пермь, ГСП – 165, 614990, ул. Коммунистическая 23

тел. 182 -103,

e-mail: psaa.fpi@perm-edu.ru