Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-296-302

Ключевые слова: надёжность, программное обеспечение, системы реального времени, математическая модель, мультиверсионное программирование, reliability, software reliability, real-time systems, mathematical model, multiversion programming

Аннотация: One of the main characteristics of computer appliances for processing real-time information is reliability. The reliability of software is understood as the property of this software to perform specified functions, maintaining its characteristics within the established limits under certain operating conditions. Software reliability is determined by its reliability and recoverability. Reliability of software is a property to maintain its performance when using it for processing information in the information system. The reliability of the software is estimated by the probability of its operation without failures under certain environmental conditions during a given observation period. The development of real-time systems requires a large amount of resources for design and testing. One of the solutions to this problem is mathematical modeling of computer appliances. This allows more flexible design of real-time systems with the specified reliability, taking into account the limitations on price and development time, and also opens the possibility of more flexible optimization of computer appliances for real-time control systems. To develop a mathematical model of the reliability of computer appliance for real-time systems, it is necessary to take into account the provision of a given level of reliability, with reasonable development costs. There are many methods for improving software reliability, but the most promising and effective methods are redundancy, which is achieved using N-version programming. To increase the reliability of the hardware of the computer appliance, it is also necessary to use redundancy and redundancy, which includes multiprocessor and provision of different buses and independent RAM. This paper discusses existing approaches to improving the reliability of hardware and software, proposes a model of reliability of a computer appliance, which is understood as the product of the probability of failure-free operation of hardware and the probability of error-free operation of software. In addition, new formulas are proposed for the steady state probabilities of the hardware states of a multiprocessor computer appliance with heterogeneous processors, which give the same result as the existing ones, but require fewer computations. The paper concludes with a question about the possibility of optimizing the reliability of computer appliances based on the developed model, and indicates optimization methods that can be used to solve this problem. Одной из главных характеристик аппаратно-программных систем обработки информации реального времени является надёжность. Под надёжностью программного обеспечения (ПО) понимается свойство этого обеспечения выполнять заданные функции, сохраняя свои характеристики в установленных пределах при определённых условиях эксплуатации. Надёжность ПО определяется его безотказностью и восстанавливаемостью. Безотказность ПО - это свойство сохранять работоспособность при использовании его для обработки информации в информационной системе. Безотказностью программного обеспечения оценивается вероятность его работы без отказов при определённых условиях внешней среды в течение заданного периода наблюдения. Разработка и проектирование систем реального времени требует большого количества ресурсов на проектирование и тестирование. Одним из решений данной проблемы является математическое моделирование аппаратно-программных комплексов. Это позволяет более гибко проектировать системы реального времени с заданной надёжностью с учётом ограничений по цене и времени разработки, а также открывает возможность более гибкой оптимизации аппаратно-программных систем реального времени. Для разработки математической модели надёжности аппаратно-программного комплекса систем реального времени необходимо учитывать обеспечение заданного уровня надёжности при целесообразных затратах на разработку. Существует много методов повышения надёжности программного обеспечения, но наиболее перспективный и эффективный метод - это избыточность, которая достигается за счёт использования мультиверсионного программирования. Для повышения надёжности аппаратной части комплекса также необходимо использовать избыточность и резервирование, что включает в себя мультипроцессорность и обеспечение разных шин и независимой оперативной памяти. В данной статье рассматриваются существующие подходы к повышению надёжности аппаратного и программного обеспечения, предлагается модель надёжности аппаратно-программного комплекса, которая понимается как произведение вероятности безотказной работы аппаратного обеспечения и вероятности безошибочной работы программного обеспечения. Кроме того, предлагаются новые формулы для вероятностей состояний аппаратного обеспечения многопроцессорного вычислительного комплекса с разнородными процессорами в установившемся режиме, дающие тот же результат, что существующие, но требующие меньше вычислений. В заключении статьи ставится вопрос о возможности оптимизации надёжности аппаратно-программных комплексов на основе построенной модели, указываются методы оптимизации, которые могут быть использованы при решении данной задачи.

Журнал: Сибирский журнал науки и технологий

Выпуск журнала: Т. 21, № 3

Номера страниц: 296-302

ISSN журнала: 25876066

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М.Ф. Решетнева

• Aab A.V. (Reshetnev Siberian State University of Science and Technology)
• Galushin P.V. (Siberian Law Institute of Ministry of Internal Affairs of the Russian)
• Popova A.V. (Reshetnev Siberian State University of Science and Technology)
• Terskov V.A. (Reshetnev Siberian State University of Science and Technology)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)