39980

Общие средства повышения надежности

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Общие средства повышения надежности Надежность это вероятность безотказной работы какоголибо устройства в течение заданного срока службы. Эту вероятность они называют надежностью. Для оценки важности понятия надежность нам придется вести довольно тривиальный разговор о сложности мира машин и приборов. Надежность машин зависит от множества причин: и от материалов используемых для их изготовления и от станочного оборудования и от условий эксплуатации и от заводского контроля и от мастерства рабочих и конечно от конструкторских идей...

Русский

2013-10-13

22.51 KB

6 чел.

18. Общие средства повышения надежности

Надежность это вероятность безотказной работы какого-либо устройства в течение заданного срока службы.

Если испытать несколько электроламп одного и того же типа и из одной партии на срок службы, то окажется, что каждая из них работает разное время. Заранее сказать, какова величина безотказного времени работы той или иной лампы, нельзя. Можно только указать, сколько в среднем ламп из очень большого их числа проработает не меньше заданного срока.

Иными словами, для каждой лампы, так же как и для каждого другого изделия, срок службы - случайная величина. Ученые и должны вычислить вероятность безотказной работы устройства в течение заданного срока службы. Эту вероятность они называют надежностью. 
Для оценки важности понятия «надежность» нам придется вести довольно тривиальный разговор о сложности мира машин и приборов.

В типовом электронном устройстве от 60 до 90 деталей. А например, бортовая аппаратура авиалайнера содержит десятки тысяч электронных устройств. И вся эта сложнейшая аппаратура должна работать длительное время в условиях значительных перегрузок, вибраций, резких изменений температуры и давления.

Надежность подобных комплексов определяется самым слабым его элементом. Тем, который скорее всего выйдет из строя. А как знать, какая же из множества деталей окажется самой слабой?

Если элемент в среднем может проработать безотказно 10 тысяч часов, то даже тогда за каждые две минуты можно ждать одной неисправности, одного отказа в работе.

Выходит, чем сложнее система, тем она менее надежна. Надежность машин зависит от множества причин: и от материалов, используемых для их изготовления, и от станочного оборудования, и от условий эксплуатации, и от заводского контроля, и от мастерства рабочих, и, конечно, от конструкторских идей, заложенных в проект машины.

Надежность каждого элемента в машине влияет на ее надежность в целом. Испытывали один из образцов вычислительной машины. Результаты были малоутешительными, она не соответствовала требованиям надежности. Стали искать причину. Оказалось, что недостаточно надежны самые массовые детали - непроволочные сопротивления.

Для изготовления этой простой детали нужно было девять материалов: керамика, латунь, эмаль, абразивные камни и другие. Каждая деталь проходила двенадцать технологических операций, любая из них влияла на надежность.

В образце машины, проходившей испытания, было около 600 тысяч непроволочных сопротивлений. Подсчитаем теперь, сколько же факторов влияло на надежность этой машины только от одних сопротивлений:600 000 * 9 * 12 = 64 800 000! А ведь в машине были тысячи других деталей.

Надежность работы сложных систем и машин для каждой отрасли определяется по-своему. В измерительных приборах ее определяет точность показаний, в гидрооборудовании - безотказность при разных режимах работы. Надежность же компьютерной техники определяют точность приема, обработки и выдачи готовой информации. Если работа вычислительного устройства ненадежна, жди ошибок, искажений.

Степень надежности изделий и систем определяют по показателям так называемого «отказа», то есть по нарушению работоспособности. Отказы бывают постепенные и внезапные. А для систем передачи и переработки информации характерны «сбои», то есть самоустраняющиеся отказы, когда случайная ошибка в вычислительном оборудовании или в вычислительной системе устраняется автоматически.

Постепенные отказы проявляются постепенно, по мере отхода системы или устройства от установленных допусков. В таких случаях даже пользуются специальным понятием - среднее время до появления сбоя. Внезапные же отказы проявляются сразу, при резком изменении параметров, определяющих правильную работу системы.

Существует специальная методика исследования надежности. Большую роль в ней играет теория вероятностей, математическая статистика, теория информации, теория массового обслуживания. Вопросами надежности, анализом надежных систем занимаются на всех этапах создания системы - от проектирования до испытания и эксплуатации.

Всеми возможными средствами стараются ученые, конструкторы и инженеры увеличить надежность - показатель доверия к машине. И ныне надежность достаточно высока: авиадвигатели, например, рассчитаны на 20 тысяч часов работы, самолеты гражданской авиации и крупные технологические комплексы - до 20 лет, тепловые энергоустановки - до 40 лет.

В борьбе за надежность применяют и самые современные способы проектирования, и лучшие материалы, и совершенные технологии, и тончайшую диагностику, и новейшие методы ремонта машин, и грамотную эксплуатацию. Но надо помнить, что борьба за надежность - процесс бесконечный, что проблема надежности, решенная сегодня, по-новому возникнет завтра, так как используемые человеком технические средства все время совершенствуются.

Важнейшей характеристикой вычислительных систем является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость - это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, - основные в проблеме надежности. Концепции параллельности и отказоустойчивости вычислительных систем естественным образом связаны между собой, поскольку в обоих случаях требуются дополнительные функциональные компоненты. Поэтому, собственно, на параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности. Структура многопроцессорных и многомашинных систем приспособлена к автоматической реконфигурации и обеспечивает возможность продолжения работы системы после возникновения неисправностей.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Сравнительный анализ надёжности миллиона компьютеров развеял заблуждения

Автор: Андрей Васильков
Опубликовано 27.06.2012 в 
блоге автора (rss)

У каждого из нас свой опыт работы с компьютерами, который сформировал индивидуальное представление об их особенностях и надёжности. Большая часть людей имела дело с единичными экземплярами, увлечённые гордо ведут счёт на десятки и редкий специалист может честно сказать, что работал с сотнями разных моделей. По сравнению с объёмом ежегодно выпускаемых компьютеров это всё капли в море. Такое соотношение приводит к тому, что даже ИТ-гуру могут сильно заблуждаться, поскольку в своих суждениях исходят преимущественно из частных случаев. Говоря языком статистики, проблема кроется в привычке делать выводы о компьютерах в целом на основе личной нерепрезентативной выборки. 

Попытку применить научный подход и непредвзято проанализировать причины аппаратных сбоев компьютеров пользователей предпринял исследовательский центр Microsoft, собрав при помощи утилиты Windows Error Reporting отчёты об ошибках с одного миллиона устройств. Рассматривались сбои в дисковой подсистеме, ошибки ЦП и ОЗУ. В эту выборку попали ноутбуки и компьютеры разных производителей и годов выпуска, работающие на штатных, повышенных и пониженных частотах. Вся совокупность отчётов учитывает только случаи критических сбоев.
 
Ранее многие компании проводили подобные исследования для корпоративного сегмента, однако их результаты нельзя просто экстраполировать на домашних пользователей. В отличие от серверов, персональные компьютеры не оснащены технологиями коррекции ошибок.

Анализ показал, что большинство сбоев было повторяющимися и взаимосвязанными. Частота ошибок ЦП напрямую коррелирует с числом выполненных им циклов. При общем времени работы 120 часов средняя вероятность сбоя ЦП составляет 1:330, а по мере увеличения до 720 часов возрастает до 1:190. Устройства, работающие на пониженных частотах, предсказуемо оказались более надёжны, чем работающие на повышенных или даже штатных. При разнице в частотах более 5 процентов вероятность сбоев ЦП и ОЗУ отличается на 25–45 процентов.

Ноутбуки в целом продемонстрировали более высокую надёжность, чем настольные компьютеры: случаи аппаратных проблем во всех подсистемах у них регистрировались в полтора-два раза реже. 

Разница между надёжностью брэндовых и остальных компьютеров была выявлена только для подсистемы памяти. ОЗУ в компьютерах известных производителей демонстрировала втрое меньшую склонность к аппаратным отказам.

Показатель MTTF (mean time to fail – время средней наработки на отказ) оказался бесполезным для персональных компьютеров. Он имеет смысл только при возможности дублировать критические узлы системы и перераспределять нагрузку, чего как раз лишён домашний пользователь. Анализ показал, что после возникновения первого сбоя значение MTTF падает на два порядка — с 6,5 лет до 13,5 дней.

Исследователи делают вывод, что аппаратные проблемы можно решать программным путём. Для персональных компьютеров целесообразно разработать ОС, которая будет изначально устойчива к наиболее частым аппаратным проблемам. Например, сможет переназначать повреждённые ячейки ОЗУ подобно тому, как контроллер жёсткого диска переназначает сбойные секторы. В многоядерных системах ОС может переносить выполнение кода на стабильно работающие ядра или нивелировать ошибки за счёт избыточных параллельных вычислений.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73937. УПРАВЛİННЯ ГРОШОВИМИ ПОТОКАМИ 189.5 KB
  Поняття грошового потоку Грошовий потік можна визначити як сукупність послідовно розподілених у часі подій які пов’язані із відособленим та логічно завершеним фактом зміни власника грошових коштів у зв’язку з виконанням договірних зобов’язань між економічними агентами суб’єктами господарювання державою домогосподарствами міжнародними організаціями...
73938. ВИЗНАЧЕННЯ ВАРТОСТİ ГРОШЕЙ У ЧАСİ ТА ЇЇ ВИКОРИСТАННЯ У ФİНАНСОВИХ РОЗРАХУНКАХ 164.5 KB
  Методичний інструментарій оцінювання вартості грошей у часі та його застосування у фінансових розрахунках Визначення кількісної оцінки зміни вартості грошей у часі є основою більшості фінансових розрахунків та математикостатистичних моделей які використовуються у фінансовому менеджменті. Приймаючи управлінські рішення фінансовий менеджер повинен брати до уваги особливості впливу зміни вартості грошей на фінансові процеси та адекватно враховувати величину такого впливу. Відповідно оцінка вартості грошей у часі використовується при...
73939. УПРАВЛІННЯ ПРИБУТКОМ 195 KB
  Ключовим завданням управління фінансами підприємства є досягнення та подальше забезпечення належного рівня конкурентоспроможності підприємства у короткостроковому та довгостроковому періодах. Прибуток розглядається в трьох основних аспектах: прибуток як вираження результату фінансовогосподарської діяльності суб’єкта господарювання та винагорода за підприємницький ризик; прибуток як вираження ефективності управління операційною інвестиційною та фінансовою діяльністю суб’єкта господарювання; прибуток як джерело...
73940. УПРАВЛİННЯ АКТИВАМИ 98.5 KB
  Розглядаючи наведену формулу необхідно визначити період який потрібен для перетворення виробничих запасів дебіторської і кредиторської заборгованості в готівку.з – середній період обороту дебіторської заборгованості...
73941. ВАРТİСТЬ İ ОПТИМİЗАЦİЯ СТРУКТУРИ КАПİТАЛУ 364 KB
  Первісне значення терміна ”капітал” (від лат. capitalis) означає головний, основний. Пізніше у німецькій та французькій мовах цим терміном стали позначати основне майно або основну грошову суму.
73942. УПРАВЛIННЯ IНВЕСТИЦIЯМИ 151.5 KB
  Економічна сутність інвестицій та їх класифікація Ефективне управління інвестиціями обумовлює необхідність: з’ясування сутності інвестицій та можливості їх реалізації в різних формах; розробки і реалізації інвестиційної стратегії як головної мети інвестиційної діяльності; урахування класифікації інвестицій; вибору та оцінки ефективності інвестиційних проектів підприємств; забезпечення оптимального співвідношення джерел фінансування в реальних капітальних інвестицій; оцінювання ефективності фінансових інвестицій та формування оптимального...
73943. УПРАВЛİННЯ ФİНАНСОВИМИ РИЗИКАМИ 187 KB
  Ризики у фінансовогосподарській діяльності суб’єктів господарювання Ефективне забезпечення моделі управління фінансовими ризиками передбачає зокрема вирішення таких проблемних питань: аналіз умов виникнення і формування комерційних ризиків та визначення факторів що зумовлюють їх абсолютну величину; класифікація комерційних ризиків та їх взаємозв’язок із фінансовогосподарською діяльністю суб’єкта господарювання; формулювання критеріїв прийняття управлінських фінансових рішень щодо господарських операцій які характеризуються наявністю...
73944. ТИПОЛОГИЯ ЛИТЕРАТУРНОГО СУБЪЕКТА 77 KB
  В эпосе герой еще всецело находится в зависимости от божества: он не может действовать самостоятельно он по словам Б. Герой обладает теми же качествами что и боги но он жертва тех свойств носителем которых является. Тематическая близость обнаруживается между Бедными людьми и повестью Белые ночи герой которой дает себе уничижительную характеристику: Мечтатель не человек а знаете какоето существо среднего рода.
73945. ШКОЛЫ И МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОГО ЛИТЕРАТУРОВЕДЕНИЯ 148.5 KB
  Гадамер утверждает что смысловые потенции текста далеко выходят за пределы того что имел в виду его создатель. Суть интерпретации для Хирша как и деконструктивистов состоит в том чтобы из знаковой системы текста создать нечто большее чем его физическое бытие создать его значение. В повседневной практике интерпретации Хирш видит подтверждение онтологического равенства всех возможных значений интерпретируемого текста.