пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

13. Контроль и диагностика ИС: общие положения

Под контролем ИС понимают процессы, обеспечивающие обнаружение
ошибок в их функционировании, вызванных отказами аппаратуры, ошибками в
программах или другими причинами.
В сочетании с мерами по резервированию контроль является одним из самых
эффективных средств повышения надежности и достоверности обработки инфор-
мации.
Ошибки, возникающие в процессе функционирования цифровых систем,
можно рассматривать как композицию следующих потоков ошибок: проектиро-
вания, операторов ЭВМ, исходных данных, в линиях связи при передаче данных,
при хранении информации на машинных носителях, сбоев в работе аппаратуры.
Ошибки проектирования. К ним относят ошибки в документации, аппаратуре
или программном обеспечении, которые не были обнаружены в процессе проек-
тирования и опытной эксплуатации системы, но проявились в процессе работы.
В математическом обеспечении ИС можно выделить следующие типы оши-
бок: программные, алгоритмические и системные.
Программные ошибки – ошибки, порождаемые неправильным использовани-
ем команд, операторов, адресации и т.п. Их количество зависит от квалификации
программистов и степени автоматизации проектирования программ. Алгоритми-
ческие ошибки возникают из-за неадекватности модели реальному процессу, не-
правильного выбора численного метода решения задачи. Системные ошибки яв-
ляются следствием неправильного взаимодействия алгоритмов друг с другом при
функционировании системы в целом.
Ошибки операторов возникают в работе системы из-за неправильных дейст-
вий обслуживающего персонала, а также вследствие плохой организации техни-
ческой эксплуатации. Поэтому важно правильно предусмотреть роль человека в
системе, учитывая его возможности по физическим, психическим и другим видам
нагрузок.
Ошибки исходных данных возникают в ИС, в которых большое количество
исходной информации подготавливается вручную. Например, при обработке эко-
номической информации наиболее характерными являются ошибки из-за непра-
вильного заполнения исходной документации и при вводе данных с исходных до-
кументов в ЭВМ.
Ошибки в линиях связи. Линии связи, предназначенные для передачи инфор-
мации, являются в настоящее время неотъемлемой компонентой большого числа
ИС. Средняя вероятность ошибки q для большинства линий связи составляет 10-3
– 10-5.
Ошибки, порождаемые неисправностями логических и специальных элемен-
тов. Для их вычисления необходимо знать вероятности возникновения ошибок
(неисправностей) в отдельных элементах. В инженерной практике, как правило,
предполагают, что поток неисправностей в работе элементов является пуассонов-
ским с параметром λ, причем значение λ состоит из двух составляющих, т.е.
λ=λ0+λсб, где λ0 – интенсивность отказов элемента, λсб – интенсивность сбоев.
Значения λ0, λсб определяют на основании испытаний аппаратуры на надежность
или с помощью статистических данных, полученных при эксплуатации. При от-
сутствии статистических данных по интенсивностям возникновения сбоев для
приближенных расчетов можно полагать, что λсб на порядок больше, чем интен-
сивность отказа.
Суммарный поток рассмотренных ошибок определяет возможность соблю-
дения временного регламента решения задач в ИС и достоверность информации,
получаемой при решении. Выдачу системой недостоверных результатов почти во
всех случаях следует рассматривать как отказ в ее работе. Поэтому понятие
«ошибка» в ряде случаев целесообразно рассматривать как явление искажения
информации, поддающееся с определенной вероятностью обнаружению и регист-
рации.
Для обнаружения ошибок в работе информационных систем широко исполь-
зуют различные методы контроля, позволяющие зафиксировать наиболее типич-
ные ошибки. Поэтому необходимо знание причин и характеристик возникающих
ошибок для правильного выбора метода контроля. Сбои, зафиксированные систе-
мой контроля, устраняют, и тем самым не допускается их распространение на вы-
ход системы. При обнаружении систематической ошибки требуется локализовать
и устранить причину ошибки.
Средства контроля ИС подразделяются на аппаратные, программные и
смешанные. Они характеризуются тремя основными параметрами: полнотой (глу-
биной) контроля, временем обнаружения ошибки и сложностью.
Полнота контроля оценивается как доля отказов, обнаруживаемых в резуль-
тате контроля, от общего их количества:

где K M - множество элементов, подлежащих контролю; M - множество всех
элементов системы; ni - число элементов i-го типа; λi - интенсивность отказов
элементов i-го типа.
Время обнаружения ошибки (время контроля) определяется как интервал
времени от момента возникновения ошибки до момента ее обнаружения.
Сложность средств контроля характеризуется массой, размерами, стоимо-
стью, потребляемой энергией, памятью и другими параметрами аппаратных
средств.
По характеру контроль в ИС подразделяется на оперативный и тестовый.
Оперативный контроль осуществляется в ходе решения задач и позволяет в
процессе их решения немедленно обнаруживать ошибку. Однако оперативный
контроль в принципе является неполным, поскольку выполняется на случайных,
не приспособленных для целей контроля задачах.
Тестовый контроль осуществляется в специально отведенные промежутки
времени на основе решения специальных, тестовых задач. Он основан на тестах,
обеспечивающих контроль всех элементов системы (аппаратуры, команд про-
граммы) за короткое время. Недостаток тестового контроля - затраты дополни-
тельного процессорного времени.
По способу организации различают контроль прямой, обратный и смешан-
ный.
При прямом контроле основной вычислительный процесс О с исходными
данными х и результатами у сопровождается параллельным вычислительным
процессом П (рис. 5.1, а). В случае безошибочной работы системы результаты
процессов О и П должны совпадать, что определяется устройством сравнения БС.
Если результаты отличаются, то БС выдает сигнал об ошибке. Если процессы О и
П осуществляются по одной и той же программе, то приведенная схема позволяет
выявить только сбои и отказы аппаратуры. В случае, когда информация обраба-
тывается по различным, но функционально эквивалентным программам, прямой
контроль позволяет, кроме того, выявлять и ошибки в программах.

Недостаток прямого контроля - большие затраты аппаратных средств. Они
могут быть снижены, если параллельный процесс П будет упрощен за счет сни-
жения точности: можно предположить, что большинство ошибок приведет к
сильному отклонению результата О от правильного значения, такому, которое пе-
рекроет погрешность результата процесса П и ошибка будет обнаружена по рас-
хождению между результатами процессов О и П.
При обратном контроле (рис. 5.1, б) параллельный процесс П с исходным
данными у и результатами х осуществляет обратное преобразование результата
контролируемого процесса О. Сопоставление обратного решения с исходными
данными позволяет обнаружить ошибку.
Недостаток обратного контроля, кроме ограниченности класса решаемых за-
дач, заключается и в том, что время, необходимое на получение контролируемого
решения, будет не меньше суммарного времени выполнения процессов О и П.
По объекту контроля различают контроль аппаратуры (АЛУ, функцио-
нальные преобразователи, память, управление, ввод-вывод), программного обес-
печения и работы операторов.


14.01.2014; 14:45
хиты: 156
рейтинг:0
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь