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

7 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

25500. Показательная форма комплексного чис 41.13 KB
  Im Геометрическая интерпретация комплексного числа y φ x Re Комплексное число изображается точкой с координатами в декартовой системе координат XOY или вектором с координатами x и y. Аргументом комплексного числа z называется угол φ образованный положительным направлением оси OX и лучом OZ Обозначение: Модулем комплексного числа обозначение: или r называется длина радиусвектора . Тригонометрической формой комплексного числа.
25501. Преобразование Лапласа и его свойства 99.94 KB
  Преобразованием Лапласа функции вещественной переменной называется функция комплексной переменной [1] такая что: Правая часть этого выражения называется интегралом Лапласа. Обратное преобразование Лапласа Обратным преобразованием Лапласа функции комплексного переменного называется функция вещественной переменной такая что: где некоторое вещественное число см. Двустороннее преобразование Лапласа Двустороннее преобразование Лапласа обобщение на случай задач в которых для функции участвуют значения .
25502. Уравнение колебаний 28.54 KB
  Скорость движения точки v(t) найдем, вычислив производную: Тогда максимальное значение модуля скорости равно, а минимальное...
25505. Конфликты в семье 13.25 KB
  Конфликт столкновение противоположно направленных целей интересов позиций мнений и тд субъектов взаимодействия По Петровской Основания анализа конфликта: 1 структура конфликта Объект субъект конфликтная ситуация инцидент = конликт 2 динамика конфликта этапы 1. инцидент развитие конфликта 4. завершение конфликта 5. послеконфликтная ситуация 3 функции конфликта: конструктивная деструктивная 4 типология конфликтов По степени выраженности: открытые и скрытые По динамика: актуальные прогрессирующие привычные По последствиям:...
25506. Методы воспитания детей в семье 12.17 KB
  Они имеют свою специфику: влияние на ребенка индивидуальное основанное на конкретных поступках и приспособлениях к личности; выбор методов зависит от педагогической культурыродителей: понимания целей воспитания родительской роли представлений о ценностях стиля отношений в семье и т. Поэтому методы семейного воспитания несут на себе яркий отпечаток личности родителей и неотделимы от них. Сколько родителей столько разновидностей методов.
25507. Многодетная семья 17.28 KB
  Воспитательный потенциал многодетной семьи имеет свои положительные и отрицательные характеристики а процесс социализации детей свои трудности проблемы.С одной стороны здесь как правило воспитываются разумные потребности и умение считаться с нуждами других; ни у кого из детей нет привилегированного положения а значит нет почвы для формирования эгоизма асоциальных черт; больше возможностей для общения заботы о младших усвоения нравственных и социальных норм и правил общежития; успешнее могут формироваться такие нравственные...
25508. Основные направления комплексной поддержки молодой семьи 15.66 KB
  В обоих случаях является повышение качества жизни семьи. В РФ не существует единого ведомства которая занималась бы исключительно проблемами молодой семьи.; Совершенствование налоговой политики в отношении членов молодых семей занятых трудовой деятельностью пктем установления налоговых льгот и соц выплат достаточных для удовлетворения основных потребностей молодой семьи; Обеспечение гос контроля за соблюдение законодательства в РФ в части защиты прав и интересов молодой семьи работающих члденов семьи не зависимо от формы собственности...