Математическая модель надёжности аппаратно-программных комплексов обработки информации для систем управления реального времени

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.