Одноканальная система с диверситетными программами

Одноканальная система с диверситетными программами [2] использует две различные и независимые программы (П1 и П2) для реализации одних и тех же функций (рисунок 2.2). Результаты выполнения программ Z1 и Z2 сравниваются внешней безопасной схемой сравнения (БСС).

Рисунок 2.2 – Одноканальная система с диверситетными программами

Уровень безопасности зависит от степени различия (диверситета) двух программ и от интервала времени обращения к данным. Диверситет программ достигается использованием разных бригад программистов, алгоритмов, языков, подходов к программному обеспечению и методов описания спецификаций.

Наиболее известными формами программной диверситетной избыточности являются многоверсионное программирование, альтернативное программирование, избыточное кодирование информации, инверсионное повторение.

При многоверсионном программировании разными бригадами программистов разрабатываются две программы, которые реализуют одну и ту же задачу по разным алгоритмам. Система работает следующим образом: в фиксированные моменты времени считываются и запоминаются входные данные; выполняется обработка данных программой П1 и запоминание результатов; выполняется обработка данных программой П2 и сравнение результатов на совпадение; в случае совпадения происходит передача результирующих выходных воздействий на управляемые объекты, а в противном случае – блокировка системы.

При инверсионном повторении задача решается повторно, но по обратному алгоритму. Сначала реализуется программа П1, результаты выполнения которой служат входными данными для программы П2. Программа П2 решает обратную задачу (например, если П1 решает задачу y= sin x, то П2 решает задачу x= arcsin y). Результаты выполнения программы П2 должны совпадать с входными данными программы П1, что и сравнивается внешней безопасной схемой сравнения.

Достоинствами данной структуры являются: простота технической реализации, обнаружение ошибок программного обеспечения. Недостатки: дополнительные затраты на разработку программного обеспечения; высокие требования к диверситету, т. к. отказы и сбои технических средств должны по разному влиять на результаты работы программ; снижение быстродействия из-за повторного выполнения программ; невысокая эксплуатационная готовность, т. к. любой отказ переводит систему в нерабочее защитное состояние.

Несмотря на эти недостатки, структуры с диверситетными программами нашли достаточно широкое применение как в одноканальных, так и двухканальных системах. Это обусловлено возможностью обнаружения ошибок в программном обеспечении, что обеспечить в недиверситетных структурах невозможно. Ограничивает применение таких структур высокая стоимость одной версии программного обеспечения, которая достигает 70 % общих затрат на разработку МИУС [3].