Функциональная надежность систем реального времени

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Проведенные исследования показывают существенность влияния кратности резервирования различных радиальных агрегированных каналов на эффективность системы, причем оптимальное распределение кратности резервирования каналов скачкообразно меняется в зависимости от средств С, выделяемых на построение системы.
Работа выполнена на кафедре вычислительной техники НИУ ИТМО в рамках НИР «Разработка методов и средств системотехнического проектирования информационных и управляющих вычислительных систем распределенной архитектуры».
1. Богатырев В. А. Отказоустойчивость и сохранение эффективности функционирования многомагистральных распределенных вычислительных систем // Информационные технологии. — 1999. — № 9. -С. 44−48.
2. Богатырев В. А., Евлахова А. В., Котельникова Е. Ю., Богатырев С. В., Осипов А. В. Организация межмашинного обмена при резервировании магистралей // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. -2011. — № 2 (72). — С. 171.
3. Осипов А. В., Богатырев В. А. Варианты объединения разнотипных каналов вычислительной сети // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. — 2012. — № 2 (78). -С. 145.
4. Осипов А. В., Богатырев В. А. Организация обмена через резервированные магистрали локальных сетей управления машинами и агрегатами // Технико-технологические проблемы сервиса. — 2012. -№ 4 (22). — С. 48−52.
Богатыре Владимир Анатольевич — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, Vladimir. bogatyrev@gmail. com Осипов Андрей Владимирович — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант, osipov-andrey@mail. ru
УДК 681. 324
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ В. А. Богатырев, А.В. Богатырев
Предложена оценка надежности системы при требовании выполнения критических запросов с задержкой, меньшей предельно допустимого значения, с учетом готовности системы при поступлении запроса и ее безотказности во время ожидания и обслуживания запроса.
Ключевые слова: надежность, показатель надежности, реальное время, вычислительная система.
Существующая система общетехнических показателей надежности не позволяет учесть особенностей вычислительных систем, работающих в реальном времени. Для таких систем при оценке надежности при требовании своевременного выполнения критических запросов необходимо определить вероятность выполнения запроса с задержкой, меньшей предельно допустимой величины /0, с учетом готовности (работоспособности) системы при поступлении запроса (коэффициент готовности) и ее безотказности во время ожидания и обслуживания запроса. Для систем реального времени как дополнительный показатель может оцениваться вероятность работоспособных состояний системы, для которых среднее время пребывания запросов меньше допустимых ограничений [1−3]. Будем считать, что восстановление системы во время выполнения критической задачи невозможно.
Вероятность своевременного (с задержкой меньше /0) выполнения критического запроса вычислим как Р = Кр (Т)р (/0), где К = ц/(Х + ц) — коэффициент готовности системы- р (Т) = ехр (-ХТ) — вероятность безотказной работы за время пребывания запроса- р (/0) — вероятность его задержки, меньшей, чем /0. При этом X и ц — интенсивности отказов и восстановлений системы соответственно.
Представляя исследуемый объект в виде системы массового облуживания типа М/М/1, найдем среднее время пребывания запросов как Т = у/(1-Лу) и вероятность задержки (времени пребывания), меньшей, чем /0, как 1 -Лу ехр (-/0(у-1 — Л), здесь Л и V — интенсивность запросов и среднее время их выполнения соответственно. Вероятность решения критической задачи, требующей выполнения всех поступающих в интервале времени / запросов, при условии непревышения их задержками времени /0, определим какР = Кехр (-Х/)|1 -Луехр (-/0(у-1 -Л)^, где ехр (-Х/) — вероятность безотказной работы системы за время / решения функциональной задачи, а Л/ - среднее число запросов, выполняемых за время t, при их поступлении с интенсивностью Л.
Зависимость вероятности своевременного выполнения критических запросов от интенсивности их поступления Л представлена кривыми 1−7 для /0 = 1,5, 2, 4, 6, 10, 20, 50 с соответственно на рис. 1, а. Зависимость вероятности своевременного выполнения критических запросов от /0 представлена на рис. 1, б, кривыми 1−5 для Л = 0,95, 0,9, 0,8, 0,5, 0,2 1/с соответственно. Расчеты произведены при V = 1 с, X = 10−4 ч-1, ц = 1 ч-1. Зависимость вероятности решения критической задачи, предполагающей во время ее решения / = 5, 8, 10, 50, 100, 200, 500 с выполнения всех поступающих с интенсивностью Л запросов, представлена кривыми 1−7 на рис. 2, а, при /0 = & lt- 2 с, а на рис. 2, б, — при /0 & lt- 10 с.
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2013, № 4 (86)
Р
0,8
0,6
0,4 0,2
& quot- 1J г. "-, V '- & quot- - N чЧ — '- -. б *
\ X '-3 ч 2 Ч 7
V s • '- \ -Л'- \ V. '- VA

0
0,2
0,4 0,6 Л, 1/с
а
0,8
Р
0,8
0,6
0,4
0,2
У /¦ * * * - - - ----
/ 7 у
з / • / «» * /

10
20 t0, с
30
40
б
Рис. 1. Вероятности своевременного выполнения критического запроса: от интенсивности их поступления Л — кривые 1−7 для Ь = 1,5, 2, 4, 6, 10, 20, 50 с (а) — от ^ - кривые 1−5 для Л = 0,95, 0,9, 0,8, 0,5, 0,2 1/с
Р
Р 0,8 0,6 0,4 0,2
0
vT& quot-:

7 б 5 4 '-з '--2 Ч
¦
¦¦Л
0,2
0,8
0,8 0,6 0,4 0,2 0
. & quot-"- 3 Г г,-Т. -
'-7 '-б? 3-. 2Д

г '- ¦. --.
1 х N. 4
0,4
0,6
0,8
0,4 0,6
Л, 1/с Л, 1/с
а б
Рис. 2. Вероятность решения критической задачи (кривые 1−7) от интенсивности поступления запросов Л для времени решения задачи t = 5, 8, 10, 50, 100, 200, 500 с: при fo = & lt- 2 с (а) и при fo & lt- 10 с (б)
Таким образом, для систем реального времени предложена комплексная оценка надежности, учитывающая готовность вычислительной системы, ее безотказность и вероятность задержек запросов меньших предельно допустимых.
1. Богатырев В. А. Exchange of Duplicated Computing Complexes in Fault tolerant Systems // Automatic Control and Computer Sciences. — 2011. — V. 46. — № 5. — P. 268−276.
2. Богатырев В. А., Богатырев С. В., Богатырев А. В. Оптимизация кластера с ограниченной доступностью кластерных групп // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. — 2011. — № 1 (71). — С. 63−67.
3. Богатырев В. А., Богатырев С. В., Богатырев А. В. Функциональная надежность вычислительных систем с перераспределением запросов // Изв. вузов. Приборостроение. — 2012. — Т. 55. — № 10. — С. 53−57.
Богатырев Владимир Анатольевич — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, Vladimir. bogatyrev@gmail. com Богатырев Анатолий Владимирович — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант, Vladimir. bogatyrev@gmail. com
1
0
УДК 004. 4'-242
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ О ВЫПОЛНИМОСТИ КВАНТИФИЦИРОВАННОЙ БУЛЕВОЙ ФУНКЦИИ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ КОНЕЧНЫХ АВТОМАТОВ ПО СЦЕНАРИЯМ РАБОТЫ И ТЕМПОРАЛЬНЫМ СВОЙСТВАМ
Е. В. Панченко, В.И. Ульянцев
Рассматривается вопрос о применении управляющих автоматов при построении систем со сложным поведением. Предложен метод построения управляющего конечного автомата по заданному множеству сценариев работы и темпоральным свойствам, которые должны выполняться в результирующем автомате. Метод основан на сведении к задаче выполнимости квантифицированной булевой функции. Описан алгоритм построения данной функции и основные составляющие полученной булевой формулы.
Ключевые слова: кванторы, булева функция, управляющие конечные автоматы, верификация.
Парадигма автоматного программирования используется для реализации систем со сложным поведением во многих промышленных отраслях. В настоящее время существуют системы, насчитывающие более тысячи различных состояний, при записи их поведения в виде конечного автомата. Одним из ис-
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2013, № 4 (86)

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой