Проблема обеспечения надежности компьютерных систем и пути ее решения

1. Проблема обеспечения надежности компьютерных систем и пути ее решения Лекция 1

2. Надежность, контроль, диагностика и эксплуатация ЭВМ Цель преподавания дисциплины дать студенту систематизированные знания об основах теории надежности на этапах проектирования и эксплуатации компьютерных систем СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

3. ПТЦА ТВ и МС ТИК ТП ЭВМ   НКД И Э ЭВМ ТЕОРИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ АВТОМАТИЗИРОВ . ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ CИСТЕМ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ДИСЦИПЛИН СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

4. Основные знания, приобретаемые студентамипри изучении дисциплины - основные понятия и термины теории надежности; – показатели надежности; –    связь между показателями надежности; –методы повышения надежности при проек-тировании и эксплуатации устройств; –    методы расчета показателей надежности ЭВМ; – методы синтеза контрольных и диагностических тестов; –    современные направления теории надежности. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

5. Разделы курса - Oсновные понятия и показатели надежности; – расчет надежности систем; –методы введения и использования избыточности; –основные понятия эксплуатационного обслуживания ЭВМ; – автоматический контроль правильности функционирования ЭВМ и систем; –современные направления теории надеж-ности. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

6. Список литературы 1. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем: Учеб. пособие для втузов по спец. "Вычислит. машины, комплексы, системы и сети", М.: ВШ, 1989.— 216с. 2. Лонгботтом Р. Надежность вычислительных систем / Пер. с англ.— М.: Энергоатомиздат, 1985.— 288 с. 3.Савченко С.Т. Цифровые устройства, нечувствительные к неисправностям элементов.— М.: Сов.радио, 1977.— 176с. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

7. Список литературы 5. Надежность технических систем. Справочник. Ю.К.Беляев, В.А.Богатырев и др. под ред. И.А.Ушакова.— М.: Радио и связь, 1985.— 608 c. 6.Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ: Учеб. пособие для втузов, под ред. Б.М. Кагана.2-е изд. перераб. и доп.— М.: Энергоатомиздат, 1988.— 432с. 7. Половко А.М. Основы теории надежности. М.: BHV, 2006. – 704 c. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

8. Понятие о надежности Надежность (reliability) - свойство системы выполнять требуемые функции и сохранять значения параметров в заданных пределах при определённых условиях эксплуатации. Теория надёжности - это наука, изучающая закономерности особого рода явлений - отказов технических систем. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

9. Причины возникновения проблемы надежности • Рост сложности современных технических систем превышает рост надежности элементов • сложность условий эксплуатации • повышение требований к качеству работы системы • высокая техническая и экономическая цена отказа • полная или частичная автоматизация процессов и производств (исключение человека из процесса управления) СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

10. Особенности обеспечения надежности компьютерных систем (КС) • Методы и средства обеспечения надежности аппаратуры обладают высокой эффективностью • Развитие теории надежности применительно к программным средствам, сетевым технологиям и web-системам идёт недостаточно эффективно. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

11. Причины • Классическая теория надёжности ориентирована на исследование объектов, работоспособность которых нарушается вследствие отказов физической природы (технических объектов) • Разработка КС ведётся людьми иной инженерной философии, базирующейся на подходах к разработке и анализу результатов скорее как к искусству, а не как строгой науке 3. Сохраняется ориентация на качественные, а не количественные инструментарии и оценки СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

12. Следствие Основные причины отказов КС • Дефекты программных средств (проектные ошибки) • Перегрузки компьютерных сетей • Несанкционированные информационные взаимодействия СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

13. Понятие о гарантоспособности Гарантоспособность (dependability) - надежность в широком смысле– способность КС предоставлять требуемые услуги, которым можно оправданно доверять • является комплексным свойством • объединяетсвойства классической надежности, функциональной и информационной безопасности Гарантоспособная КС (ГКС)– это система, обладающая полным или частичным набором первичных свойств, составляющих гарантоспособность. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

14. Эволюция теории надежности СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

15. Эволюция теории надежности СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

16. Основные направления теории надежности • Математическая теория надёжности • закономерности возникновения отказов • методы количественного измерения надежности • инженерные расчеты показателей надежности 2. Статистическая теория надёжности • методы сбора и обработки статистических данных о надёжности • статистические характеристики надёжности СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

17. Основные направления теории надежности 3. Физическая теория надёжности изучение физических причин отказов, влияния старения и прочности материалов на надёжность, внешних и внутренних воздействий на работоспособность систем. 4. Прикладная теория надёжности КС –применение методов и средств теории надежности для обеспечения надежности в области компьютерных технологий. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

18. Факторы, влияющие на надежность системы • а) при проектировании: • Количество и качество элементов в системе • Режим работы элементов • Применение стандартных и унифицированных элементов резко повышает надёжность системы • хороший доступ к блокам, элементам системы для осмотра, ремонта; • защитные устройства, сигнализация об отказе элемента. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

19. Факторы, влияющие на надежность системы • б) при производстве: • Качество материалов и комплектующих изделий • Чистота рабочих мест, оборудования, рабочего помещения • Соблюдение технологии изготовления и сборки • Периодический контроль качества и надежности готовой продукции СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

20. Факторы, влияющие на надежность системы • б) при эксплуатации: • Квалификация и ответственность обслужи-вающего персонала. • Соблюдение условий эксплуатации • Тщательно продуманная стратегия обслужи-вания (уход, контроль, профилактика). • Фактор времени (старение). СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

21. Оценка роли отдельных факторов СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

22. Пути повышения надёжности: 1.Устранение влияния факторов, приводящих к снижению надёжности . 2.Резервирование аппаратуры, многовер-сионное проектирование и использование программных средств. 3.Сбор во время эксплуатации системы полных и достоверных данных о параметрах надежности. СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

23. Надежностный синтез и надежностное проектирование компьютерных систем Надежностный синтез – процесс создания, преобразования или дополнения системы с целью повышения ее надежности • используются модели проектирования системы из конкретной предметной области • итерационная процедура последовательного приближения к заданным надежностным характеристикам СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

24. Этапы надежностного синтеза • Составление технического задания – важно объективно оценить требуемый уровень надежности; • Разработка алгоритма выполнения функций – разные алгоритмы имеют разную надежность • Разработка структурной схемы системы - при необходимости в структуру вводятся резервные, восстанавливающие, контролирую-щие элементы СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

25. Этапы надежностного синтеза 4. Выбор элементной базы – в зависимости от требований по надежности и имеющихся финансов 5. Разработка функциональных и принципи-альных схем эквивалентные с точки зрения функций элементы и схемы имеют разную надежность 6. Разработка рабочей документации (рабочий проект) – необходимо разработать оптималь-ную конструкцию для ремонта, замены, обслуживания СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

26. Этапы надежностного синтеза 7. Изготовление опытного образца и доработка конструкции- надежностьповышается за счет оптимизации проведения профилактических работ 8. Эксплуатация СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

27. Задачи надежностного проектирования • Обеспечение максимальной безотказности при заданных ограничениях на структуру устройства • Обеспечение заданной безотказности при минимальных затратах на надежность СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1

28. Особенности надежностного проектирования 1) Аналитическая зависимость между характе- ристиками надежности и необходимой избы-точностью аппаратных и программных средств для общего случая неизвестна 2) Для различных условий применения и эксплуатации необходимо максимизировать различные показатели надежности 3) Задачи надежностного проектирования распадаются на некоторое множество задач надежностного синтеза с различными методами решения СевНТУ, кафедра КиВТ, курс "НКДиЭЭВМ", 2007, лекция 1