Дослідження стратегії технічного обслуговування багатопроцесорної інформаційно-керуючої радіоелектронної системи - nadoest.com ))
Головна
Пошук за ключовими словами:
сторінка 1
Схожі роботи
Назва роботи кіл. стор. розмір
Уроку виробничого навчання Тема програми: «Технічне обслуговування... 2 469.56kb.
Наукове опрацювання документів. Організація інформаційно-пошукового... 1 101.41kb.
Сфера застосування 11 2327.87kb.
Комплексне кваліфікаційне завдання №1 з професії 7242. 1 „Контролер... 1 400.01kb.
Перелік бланків цінних паперів, документів суворої звітності, господарська... 1 116.21kb.
Ck-211 Призначення, склад, основні тх системи мовного зв'язку 1 43.05kb.
Розділ Інформаційно-аналітичне дослідження. Основи інформаційно-аналітичної... 1 102.83kb.
Правила банківського обслуговування з використанням системи дистанційного... 1 372.46kb.
Правила банківського обслуговування з використанням системи дистанційного... 1 362.2kb.
Правила надання послуг за допомогою програмно-технічного комплексу... 1 218.48kb.
Інформації А. О. Антонюк, В. В. Жора використання доказового методу... 1 211.78kb.
Cписки фіналістів Чемпіонатів України серед юнаків і дівчат 2007... 1 67.62kb.
Таращанський 1 219.63kb.

Дослідження стратегії технічного обслуговування багатопроцесорної інформаційно-керуючої - сторінка №1/1

860617VSIF

Дослідження стратегій технічного обслуговування багатопроцесорної інформаційно – керуючої радіоелектронної системи


Дослідження стратегії технічного обслуговування багатопроцесорної інформаційно-керуючої радіоелектронної системи

Електронна техніка та прилади.

Радіотехніка.

1. Вступ

Основною вимогою до багатопроцесорних інформаційно-керуючих радіоелектронних систем (БІКС) є висока продуктивність, яка залежить від їх швидкодії, надійності і часу обміну інформацією з іншими системами та пристроями [1]. Створення гнучких, багатофункціональних систем, здатних автономно функціонувати при обмеженій участі людини протягом тривалого часу, дозволяє розширити сфери використання БІКС. Важливою проблемою при їх експлуатації є забезпечення відмовостійкості за наявності несправностей. Система вважається відмовостійкою, якщо її організація передбачає усунення наслідків несправностей або відмов елементів і програмного забезпечення системи за рахунок використання апаратної, інформаційної і алгоритмічної надлишковості.



2. Постановка задачі .
На етапі системотехнічного проектування актуальним є вибір варіанту побудови системи, вибір оптимальних параметрів їх складових та визначення показників надійності БІКС. Виникає проблема побудови адекватних моделей при проектуванні відмостійких систем.

Однією з важливих задач надійнісного проектування відмовостійких систем є задача вибору стратегії технічного обслуговування [2]. Адже розробка та дослідження стратегій дозволить визначити найоптимальніший варіант технічного обслуговування, який треба застосувати для забезпечення заданої відмостійкості системи.



В даній роботі розглянуто такі стратегії технічного обслуговування системи: 1) ремонтник перебуває на об’єкті і приступає до ремонту модулів одразу після їх відмови; 2) ремонтника немає на об’єкті. Він прибуває на об’єкт і приступає до ремонтних робіт; 3) Ремонтник знаходиться в офісі ремонтного органу на значній відстані від об’кту, який він обслуговує.

Це дозволить нам проводити надійнісне проектування відмовостійких систем з мажоритарною структурою та ковзним резервуванням її модулів межах таких параметрів а саме: кількість модулів в ядрі; кількість модулів ковзного резерву; інтенсивність відмов одного модуля в ядрі; інтенсивність відмов модуля в резерві; середнє значення інтервалу часу, між двома послідовними перевірками наявності несправного модуля в ядрі; максимальна кількість ремонтів для несправних модулів; середнє значення інтервалу часу, необхідного на ремонт модуля; середнє значення інтервалу часу, необхідного на прибуття (приїзд) ремонтника на об’єкт.



3. Опис системи дослідження.

В
даній конкретній роботі об`єктом дослідження є відмовостійка система з мажоритарною структурою та ковзним резервуванням її модулів. Система повинна забезпечувати безперебійну роботу на заданому інтервалі часу (зупинка роботи системи є недопустимою) [1]. Це означає, що показником надійності для такої відмовостійкої системи буде „середнє значення часу роботи до катастрофічної відмови”.Конфігурацію відмовостійкої системи представлено рис.1

В склад цієї відмовостійкої системи входять: ядро відмовостійкої системи (ВС), яке складається з однотипних модулів основного функціонального призначення (МОФП); певна кількість таких же резервних модулів; детектор розузгодження (ДР); відновлюючий орган (ВО); модуль перемикання (МП).

Модулі основного функціонального призначення, які входять в склад ядра, працюють на відновлюючий орган. Відновлюючий орган порівнює сигнали від кожного МОФП і подає на вихід такий сигнал, який присутній на виході більшості модулів в ядрі. Таким чином для однозначного визначення правильного сигналу кількість модулів в ядрі повинна бути непарною. Мінімальна кількість МОФП у ядрі складає 3 модулі.

Виявлення порушення працездатності системи та локалізація несправного МОФП, що знаходиться в ядрі виконується за допомогою ДР. Детектор розузгодження порівнює сигнал з виходу ВО і сигнали з виходів кожного МОФП ядра. При їх неспівпадінні ДР видає сигнал в модуль перемикання, який відключає несправний МОФП ядра і підключає замість нього резервний модуль не допускаючи перерви у функціонуванні інформаційної системи.

Кількість ремонтів для МОФП є обмеженою, причому ремонт завжди є успішним. Ремонт несправних модулів здійснюється згідно вибраної стратегії технічного обслуговування, при цьому одночасно може здійснюватись ремонт одного МОФП.

У інформаційно-керуючої радіоелектронної системи на основі БІКС з мажоритарною структурою із перехресною комутацією всі зв'язки здійснюються за допомогою спеціального пристрою - комутаційної матриці. Комутаційна матриця дозволяє зв'язувати один з одним будь-яку пару пристроїв, причому таких пар може бути скільки завгодно - зв'язки не залежать один від одного.

Комутаційна матриця виконує передачу даних між процесорами і пам'яттю, а також між процесорами введення-виведення і пам'яттю Високошвидкісний обмін з периферійними пристроями здійснюється за допомогою процесорів введення-виведення, що є контролерами периферійних високошвидкісних шин, до яких, у свою чергу і підключаються контролери відповідних пристроїв. На роль таких периферійних шин доцільно вибрати шини типу VME (застосовується в БРІКС фірми Dіgіtal Equіpment Company), SBus (застосовується в МПВК фірми Sun Mіcrosystems) чи PCІ (застосовується в БРІКС, побудованих на процесорах фірми Іntel сімейства x86). У SMP сумісній системі переривання керуються контролерами APІ (Advanced Programmable Іnterrupt Controller), БІC яких серійно випускаються багатьма виробниками мікроелектронних виробів (наприклад DEC, Sun, ІBM, Texas Іnstruments).





4. Побудова моделі БІКС

В [3] запропонована технологія розробки марковських моделей, в якій процес формування графа станів і переходів є автоматизованим. Ця технологія передбачає використання формалізованого представлення об’єкта дослідження у вигляді структурно – автоматної моделі (САМ). На основі технології розроблено програмний засіб ASNA-2004, який по САМ формує граф станів і переходів, складає і розв’язує систему диференційних рівнянь Колмогорова-Чепмена, визначає показники надійності. Ці засоби використано в даній роботі.

Формування моделі складається з чотирьох етапів:


  • Формування вербальної моделі.

  • Розробка структурно-автоматної моделі.

  • Генерація графу станів і переходів.

  • Формування системи диференціальних рівнянь Колмогорова-Чепмена.

Формування вербальної моделі

На даному етапі дослідження вибирається базові події, які впливають на поведінку та визначають структуру системи.



Розробка структурно-автоматної моделі

Для побудови структурно-автоматної моделі досліджуваної системи сформуємо множину формальних параметрів: n - кількість модулів в ядрі; m - кількість модулів ковзного резерву; m - інтенсивність відмов одного модуля в ядрі; r- інтенсивність відмов модуля в резерві;

можливості засобів контролю представлені такими параметрами: Ti – середнє значення інтервалу часу, між двома послідовними перевірками наявності несправного модуля в ядрі;

можливості ремонтного органу представлені такими параметрами: S – максимальна кількість ремонтів для несправних модулів ; Tr - середнє значення інтервалу часу, необхідного на ремонт модуля .



Запишемо компоненти вектора стану:

V1 - відображає поточну кількість працездатних модулів в ядрі n; V2 – відображає поточну кількість несправних модулів в ядрі(початкове значення рівне нулю); V3 - відображає поточну кількість працездатних модулів в резерві m;

V4 – відображає поточну кількість несправних модулів в резерві (початкове значення рівне нулю); V5 – відображає поточну кількість модулів, що знаходяться в ремонті (початкове значення рівне нулю); V6 – лічильник кількості проведених ремонтів несправних модулів (початкове значення рівне нулю); V7 - ознака тимчасового стану. Ця компонента потрібна для того, щоб при визначенні станів не формувалися зайві стани.
Структурно-автоматна модель відмовостійкої системи з мажоритарною структурою та ковзним резервуванням її модулів

Отримана структурно-автоматна модель є універсальною для відмовостійкої системи з мажоритарною структурою та ковзним резервуванням її модулів. Разом з цим ця структурно-автоматна модель може служити прототипом для розробки нових структурно-автоматних моделей відмовостійких систем з аналогічним способом забезпечення відмовостійкості.



Генерація графу станів і переходів.

Програмний модуль ASNA-2004 за розробленою структурно-автоматною моделлю дозволяє автоматизовано згенерувати граф станів і переходів. Формує модель, представлену системою диференціальних рівнянь Колмогорова-Чепмена. Розв’язує їх та визначає показники надійності (ймовірність безвідмовної роботи системи за визначений час та середнє значення часу роботи до катастрофічної відмови).



Представимо отриманий граф станів і переходів

Рис. 3. Граф станів і переходів досліджуваної ТКС



6. Дослідження 1 стратегії технічного обслуговування відмово стійкої системи з мажоритарною структурою та ковзним резервуванням

Спробуємо дослідити, як зміниться час до катастрофічної відмови якщо ми змінимо такі параметри, як кількість модулів в ядрі n та резерві m.

Отже, як видно з рис 5 та 6, щоб отримати час до катастрофічної відмови 10000 годин система повинна мати 9 модулів в ядрі і 5 модулів в резерві.

7. Висновок

В даній роботі була поставлена і вирішена задача розробки надійнісної моделі відмовостійкої системи з мажоритарною структурою та ковзним резервуванням для дослідження ефективності стратегій її технічного обслуговування. В процесі виконання роботи було побудовано структурно-автоматну модель БІКС вибраної нами стратегії технічного обслуговування, та отримано модель у вигляді графу станів та переходів і системи диференціальних рівнянь Колмогорова-Чепмена. Було досліджено зміну часу до катастрофічної відмови при зміні таких параметрів, як кількість модулів в ядрі n та резерві m.



Розробка та дослідження таких стратегій дозволить визначити найкращий варіант технічного обслуговування, який треба застосувати для даної відмостійкої системи.

  1. Арсеньев Ю. Н., Журавлев В. М. Проектирование систем логического управления на микропроцессорных средствах. – М: Высшая школа, 1991. – 319с.




  1. Калашников В.А. Теория надежности сложных систем (теория и практика). – М: Европейский центр по качеству, 2002. – 470с.




  1. Волочій Б. Ю. Технологія моделювання алгоритмів поведінки інформаційних систем. – Львів: Вид-во Національного університету "Львівська політехніка", 2004. – 220 с.