Отказоустойчивые структуры аппаратно-программных средств, оценка их эффективности

Для обеспечения надежности программно-управляемых средств целесообразно использовать структурный и функциональный резервы. Структуры систем, обеспечивающих такой резерв, приведены на рисунке, где обозначены: П - программные средства, А - аппаратные средства (процессоры), СС - схема сравнения, УУ - устройство управления. Схема сравнения обеспечивает прерывание работы в случае несовпадения сигналов от обоих аппаратных средств, а программные средства (по команде от схемы сравнения) - независимую диагностику для поиска места отказа, а также перераспределение функций обработки и обрабатываемых данных.

а) зарезервированы аппаратные средства.

б) зарезервированы программные и аппаратные средства.

Обозначим через Р_а и Р_п соответственно вероятности безотказной работы аппаратных и программных средств. В схеме на рис.А отказа не будет, если не откажут программное и оба аппаратных средства. Это условие математически запишется так:

Р_с=Р_п*Р_ар=Р_п[1-(1-Р_а)2].

где Р_ар - вероятность безотказной работы зарезервированных аппаратных средств, в данном случае по способу нагруженной резерва.

В схеме на рис.Б отказа не будет, если не откажут оба программных средства. Математически это условие запишется так:

Р_с=Р_пр*P_ap =[ 1 -(1-Р_п)2][ 1 -(1-Р_а)2].

Или

Р_с = 1 +(1 - Р_п)2(1 - Р_а)2-(I - Р_п)2-(1 - Р_а)2. где Р_пр, Р_ар - вероятности безотказной работы зарезервированных программных и аппаратных средств, в данном случае по способу нагруженного резерва.

Если переключающее устройство реагирует на отказы, то возможно создание резерва, который, обеспечит изменение структуры объекта в случае отказов. Такие перестроения применяются в сетях передачи данных, в системах обработки информации, где по мере возникновения отказов или занятости узлов коммутации изменяются пути движения информации.