Животкевич И.Н., Смирнов А.П. Надежность технических изделий - файл n1.doc

Животкевич И.Н., Смирнов А.П. Надежность технических изделий
скачать (1198.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3994kb.15.05.2011 21:14скачать

n1.doc

1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   23
Глава 8.

Моделирование технического состояния отказоустойчивой системы. Синтез электронного оборудования технических изделий в соответствии с техническими требованиями на объект

8.1. Отказоустойчивая система - как средство обеспечения требуемых технических характеристик

8.1.1. Анализ существующих методов и средств оценки эксплуатационно-технических характеристик отказоустойчивого электронного оборудования технических изделий
Создание сложных многофункциональных систем, способных гарантированно функционировать длительное время, находит все большее применение. Важной проблемой при их эксплуатации является обеспечение повышенной надежности, что может быть достигнуто использованием свойства ОУ.
Как известно [76,77], система считается отказоустойчивой или нечувствительной к отказам, если ее организация предусматривает устранение последствий неисправностей, отказов элементов или сбоев в программном обеспечении за счет использования аппаратурной, информационной, временной и алгоритмической избыточности за счет реконфигурации системы. В ОУС необходимо различать отказ элементов системы, связанный с ухудшением ее характеристик, и отказ системы в целом, когда система не способна выполнить возложенные на нее задачи. Если система обладает свойством ОУ, то при отказах одного или нескольких элементов она сохраняет работоспособность, при этом такое состояние системы рассматривается как одно из допустимых состояний, которое определяется алгоритмом управления. Такой способ управления системой основан, с одной стороны, на способности перераспределения функциональных задач, решаемых составными частями системы, а с другой - на использовании избыточности.
В случае возникновения отказов или повреждений система может перестать функционировать, в этом случае она переходит в предельное состояние [77]. Предельное состояние системы возникает в том случае, если откажет такое количество элементов, которое приводит к отказу всей системы в целом, что характеризуется невозможностью выполнения возложенных на нее задач, возникновением предаварийных режимов работы или перехода системы в такое состояние, при котором дальнейшее использование системы недопустимо ввиду вредности или опасности ее эксплуатации.
Обеспечение ОУ элементов ТИ часто осуществляется за счет применения различных методов и средств резервирования. Конструктивно это реализуется на уровне процессоров, функциональных плат и узлов, а также информационного резервирования данных и программ. Поиск и локализация места отказа в цифровых системах обеспечивались путем кодирования информации, алгоритмами и программами встроенного контроля, а переход с неисправного элемента на резервный - командами, например, языка ассемблер и машинными кодами. Такие элементы отказоустойчивости было относительно просто осуществить в цифровых вычислительных системах, но в многофункциональных аналого-цифровых системах и исполнительных механизмах реализация данных методов встретила существенные затруднения. Основная сложность заключается в отсутствии методов и способов реализации свойства ОУ в системах такого типа.
Для обеспечения свойства ОУ необходимо решить три основных задачи:
- определение рациональных видов избыточности,
- контроль и диагностирование отказов с целью определения состояния - системы и локализации отказов,
- обеспечение парирования отказов путем реконфигурации структуры системы.
Известно, что решение любой функциональной задачи обеспечивается путем выполнения определенного набора алгоритмов и программ. Реализация каждой ветви алгоритма и программы зависит от структурных и схемных вариантов систем, блоков и функциональных узлов, являющихся информационными датчиками. Каждой алгоритмической или программной реализации соответствует одна или несколько структурных или схемных реализаций, выполняющих функциональную задачу. Очевидно, что наличие резервирования можно принять за аппаратурную избыточность, а наличие структурных и схемных реализаций, формирующих функциональные параметры, - за функциональную избыточность, наличие же большого количества алгоритмов и программ, обеспечивающих реализацию заданной для системы комплексной (конечной) задачи, - за программную или алгоритмическую избыточность.
Оценка наличия в системе избыточности должна определять состояние системы на данный момент времени ее эксплуатации и может быть решена путем использования контроля состояния и диагностирования отказов. Контроль состояния системы обеспечивается средствами встроенного контроля и определяет наличие сбоя, неисправности или отказа. В случае проявления сбоя, неисправностей или отказов параметров подключается система диагностирования, которая локализует место отказа и задействует алгоритм реконфигурации системы.
Выполнение всех вышеперечисленных алгоритмов и действий в системе реализует свойство ОУ. Изложенные методы создания ОУС сложны для реального применения, и работу над ними следует продолжить в части разработки конкретных методик с применением к конкретным объектам.
К современным ТИ предъявляются высокие требования по обеспечению ЭТХ. В то же время на ЭТХ ТИ оказывают существенное влияние:
- значительное число используемых в ТИ КИ,
- большое количество выполняемых ТИ функций,
- значительные информационные потоки,
- сложный жизненный и эксплуатационный циклы и т.д.
Особенности построения и создания отказоустойчивых аппаратурных блоков рассмотрим на примере системы управления полетом летательного аппарата.
В состав бортовых авиационных комплексов входит ряд систем, выполняющих различные функции. К ним относятся: система электронной индикации, микроволновая система посадки, система посадки по маякам, система дальней навигации, система ближней навигации, система навигации по маякам, ответчик самолетный, система предупреждения от столкновения, спутнико - навигационная система, система воздушных сигналов, бесплатформенные инерциальные системы и т.п. В состав комплекса управления самолетными системами входят централизованные модули вычислений значений параметров (МВ) и территориально распределенные модули преобразований сигналов (МПС). Комплекс управления сопряжен с самолетными системами и решает задачи:
- приема информации от датчиков систем и их преобразования для дальнейшей передачи потребителям информации от этой системы по каналам шины (например, по ARINC 429);
- обработки принятой информации для контроля состояния самой системы;
- обработки принятой информации для управления исполнительными механизмами конкретной самолетной системы.
В качестве примера требования к отказоустойчивой авиационной системе можно отнести положение международного стандарта [77] о безотказном функционировании ЭО по каждой функции за время не менее 15000 часов, после которого допускается снижение ВБР до уровня 0,99 за 200 часов полета. Таким образом, ОУ рассматривается для многофункциональных бортовых аппаратурных систем с отсроченным техническим обслуживанием авиационного комплекса. Выполнение указанных требований к авиационному комплексу возможно путем введения различных видов избыточности. Так например, МВ может быть построен по резервной схеме (аппаратурная избыточность) на основе использования ЭВМ (например, типа СМ-7000). Вычислители выполняют параллельно идентичные программы, которые носят характер интегрированных программ управления для всех самолетных систем, участвующих в системе управления. Обнаружение возможного отказа производится на основе сравнения данных всех процессов, а также на основе средств самоконтроля. Определение канала, дающего ошибочный результат, происходит по специальному алгоритму. МВ взаимодействует с МПС в целях получения информации о самолетных системах и с целью управления последними. Информация с датчиков проходит от каждого МПС на ВМ, как правило, по 2-м каналам информационной шины. Для обеспечения в аппаратурных бортовых авиационных системах заданных требований по надежности применяют различные подходы схемно-технического решения как в МВ, так и в МП.
В отдельных авиационных системах возможно использование функциональной избыточности (например, в бесплатформенной инерциальной системе), программной избыточности (системы посадки) или аппаратурной избыточности, соответствующей известным видам резервирования (горячее, холодное, скользящее, временное, мажоритарное и т.п.) с требуемой кратностью.
8.1.2. Выбор и обоснование номенклатуры терминов и показателей отказоустойчивости электронного оборудования технических изделий
Необходимость развития технологии создания ОУС проиллюстрируем на примере авиационной аппаратуры.
Постоянное повышение требований к обеспечению безопасных полетов и надежности ЛА стимулировало развитие БСУ на основе использования современных достижений цифровой вычислительной техники. Совершенствование БСУ проводится по следующим направлениям:
- создание высокоинтегрированных комплексов, объединение в единый автоматизированный комплекс практически всех бортовых систем,
- широкое использование высокоразрядных микропроцессоров, создание самообучающихся вычислительных систем с искусственным интеллектом,
- внедрение интегральных централизованных систем встроенного контроля и отображения информации,
- внедрение алгоритмов самовосстановления работоспособности при отказах аппаратурных и программных средств,
- построение системы информационных связей на основе мультиплексных шин, отличающихся высокой функциональной гибкостью.
Внедрение указанных технологий в бортовые системы управления 5-го поколения дали возможность создания в них нового качества, определяемого как ОУ. Для систем управления 3-го и 4-го поколений, принципы построения и элементная база которых основывались на других технологиях, реализация свойства ОУ была бы затруднена и сама постановка такой задачи была бы преждевременной.
В настоящее время установившиеся термины и показатели ОУ, не сформированы. ОУ - это свойство системы непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение заданного времени при возникновении отказов в ее элементах и подсистемах за счет внутренних ресурсов и реконфигурации системы. Сохранение работоспособности при наличии отказов на низших иерархических уровнях системы определяет принципиальное отличие свойства ОУ от такого свойства надежности, как безотказность [77].
По своим целям ОУ отличается от других свойств, обеспечиваемых системой (набор команд, иерархия памяти, структура управления и др.), и требует избыточного аппаратурного и программного обеспечения, которое в абсолютно безотказной системе было бы излишним. Альтернативой ОУ представляется полное предотвращение отказов в системе, что на практике затруднено.
ОУ система должна обеспечивать реконфигурацию на различных иерархических уровнях. В связи с широким внедрением СБИС в системы управления и в связи с возрастающей сложностью реализуемых в рамках одного кристалла ИС функций, сами элементы должны проектироваться с учетом требований по ОУ. Наличие ОУ требует не только избыточности (аппаратурной, информационной, временной), но и означает возложение на систему функций обнаружения, локализации и парирования отказов элементов, блоков и подсистем. Ответственность этой задачи подчеркивается тем, что среднее время восстановления человеком сложной системы (0,2-0,5 часа) в десятки тысяч и более число раз превышает среднюю продолжительность одной операции в цифровой системе. За время восстановления система могла бы произвести до 100 млрд. и более операций. ОУ система должна обладать свойством контролепригодности и самовосстановления за счет реконфигурации.
Обеспечение свойства ОУ в системах управления требует решения ряда научно-технических задач и, соответственно, повышения затрат на их разработку и создание. Целесообразность создания ОУ систем обоснована условиями:
- отказ системы угрожает жизни человека,
- обслуживание системы наносит ущерб здоровью персонала,
- отказ ведет к тяжелым экономическим последствиям,
- систему применяют в условиях, исключающих ее техническое обслуживание (спутники, беспилотные ЛА, необслуживаемые наземные или подводные или другие станции и пр.),
- экономически выгодно сокращение обслуживающего персонала,
выдвигается требование высокой комфортности при эксплуатации систем,
- особые требования, выдвигаемые заказчиком.
Формулируя область "критических технологий", Министерство обороны США определило цели военно-технической политики, которые являются критериями формирования перспективных работ. Из 12 таких позиций 3 относятся к проблемам создания высоконадежных и ОУС:
- уменьшение потребностей в ресурсах, затрачиваемых на содержание и развитие сложных ТИ без снижения их эксплуатационных свойств,
- сокращение численности обслуживающего персонала при сохранении заданного уровня технических характеристик,
- повышение экономической эффективности и технологичности, а также снижение издержек производства ТИ.
Задача развития технологий создания ОУ систем вписывается в эти направления.
При выборе номенклатуры и формулировании определений свойств, показателей, состояний и событий, необходимых для описания характеристик ОУС, целесообразно для элементов, блоков, подсистем иметь в виду способы и процедуры обеспечения ОУ. ОУС должна обладать резервами в виде аппаратурной, информационной и временной избыточности. В ОУС должны быть обеспечены процедуры обнаружения отказов, выявления и локализации отказавших элементов и реконфигурации системы на различных иерархических уровнях.
В дальнейшем, используемые при моделировании технического состояния ОУС ЭО ТИ, будем использовать следующие термины.
Отказоустойчивость - свойство системы непрерывно поддерживать работоспособное состояние в течение некоторого времени при возникновении отказов составных частей.
Использование в определении ОУ термина "поддерживать" вместо "сохранять", как при определении безотказности в [8], более точно отражает свойство ОУ.
Среднее время сохранения свойства отказоустойчивости ТОУ - математическое ожидание времени сохранения ОУ.
Время сохранения свойства ОУ является случайной величиной и определяется моментом исчерпания ресурсов избыточности системы, позволяющих осуществлять ее реконфигурацию для поддержания работоспособного состояния. Конкретное значение этого времени после каждого планового восстановления системы различно и зависит от случайных значений наработок до отказа составных частей. При увеличении ИО составных частей исчерпание ресурсов наступает быстрее. Для ряда систем задаются конкретное числовое значение этого показателя. В этом случае следует говорить о назначенном минимальном значении времени сохранения ОУ. В определенной степени этот показатель характеризует среднюю наработку до первого отказа системы в целом. Во всяком случае, среднее время сохранения ОУ не может быть больше средней наработки до первого отказа.
Интенсивность реконфигураций - число реконфигураций в единицу времени. Этот показатель может быть отнесен к любой составной части системы на каждом иерархическом уровне и к системе в целом. Показатель характеризует, с одной стороны, возможности системы и ее составных частей по парированию отказов, с другой - интенсивность отказов соответствующей составной части. Интенсивность реконфигураций становится равной нулю после исчерпания всех запасов избыточности системы.
Коэффициент аппаратурной отказоустойчивости - отношение числа m составных частей системы, отказы которых парируются, к общему числу составных частей n того же иерархического уровня:
(347)
Нижнее значение соответствует случаю, когда в системе нет ни одной составной части с избыточностью, верхнее - когда все составные части обладают избыточностью. Коэффициент не характеризует степень избыточности (например, кратность резервирования) каждой составной части системы. Его значение в зависимости от степени избыточности не изменяется. Большая избыточность позволяет при том же значении обеспечить большее значение среднего времени сохранения отказоустойчивости.
Коэффициент функциональной отказоустойчивости - отношение числа М функций системы, которые система продолжает выполнять при наличии отказов в обеспечивающих эти функции аппаратурных структурах, к общему числу N функций, реализуемых системой:
(348)
Выражение (348) может быть использовано как для системы в целом, так и для отдельных ее составных частей.
В конечном счете заказчика интересует выполнение системой функциональных обязанностей и мало беспокоят способы достижения результатов. В этом плане коэффициент в большей степени, чем другие показатели, дает представление о "потребительской" отказоустойчивости системы. Коэффициент практически не связан с показателями надежности системы. В то же время он может быть использован для формирования критерия "эффективность - стоимость" и для сравнительной оценки свойства отказоустойчивости альтернативных проектов систем управления.
Коэффициент запаса отказоустойчивости - отношение среднего времени сохранения отказоустойчивости к продолжительности планового межрегламентного периода :
(349)
Одним из требований заказчика систем управления является условие сохранения работоспособности системы в течение периода эксплуатации между планируемыми регламентными работами. Такой подход обеспечивает снижение затрат на техническое обслуживание, лучшую организацию регламентных работ, повышение безопасности. Интересы заказчика побуждают его к увеличению межрегламентных периодов, интересы разработчика - к снижению требований по его продолжительности. В оптимальном случае =1. При этом не происходит переусложнение системы управления при выполнении необходимых требований.
Стационарный резерв - аппаратурный резерв системы, который используется средствами управления ОУ для реализации реконфигурации и парирования отказов отдельных частей. Размер его определяется свойствами элементной базы и временем сохранения свойства ОУ.
Функциональный резерв - использование с помощью средств управления ОУ элементов и составных частей системы, которые в момент необходимости реконфигурации по парированию отказа функционально не задействованы.
В перечне рассмотренных терминов не рассматривалась группа возможных показателей для характеристики способности системы управления к обнаружению и локализации отказов, к реконфигурации системы для парирования влияния отказов. Среди них должны быть временные характеристики и показатели достоверности и глубины контроля.
Основой органичной связи ОУ и надежности является то обстоятельство, что базовым понятием для этих свойств является отказ - событие, заключающееся в переходе системы из работоспособного в неработоспособное состояние. Термины и определения в области надежности, установленные [8], применимы и в области ОУ. Это такие понятия, как безотказность, отказ, ИО, наработка до отказа, ВБР и т.п. До введения понятия ОУ, с целью повышения надежности, применялись методы аппаратурного резервирования на уровне отдельных элементов, блоков, подсистем, которые относятся к способам обеспечения отказоустойчивости. Связь надежности и ОУ имеет место на всех стадиях разработки ОУ систем.
8.1.3. Принципы обеспечения отказоустойчивости перспективных сверхбольших интегральных систем
Принципы обеспечения ОУ ЭО ТИ во многом связаны с опытом отработки надежности ТИ. Обеспечение ОУ определяется наличием возможности обнаружения и диагностирования отказов с использованием самоконтроля и тестирования. Это предполагает [78]:
- формирование входных воздействий на проверяемую систему,
- подачу входных тестовых воздействий на проверяемую систему,
- получение выходных результатов,
- сравнение выходных сигналов с эталонной последовательностью,
- переход к выбору следующего набора тестовых воздействий.
Следующим этапом является процесс восстановления системы, который определяется следующей последовательностью:
- изоляцией или отключением неисправного элемента,
- перераспределением ресурсов системы или реконфигурацией.
Методы обеспечения высокой надежности и ОУ получили при создании и производстве нового поколения элементной базы и, в первую очередь, СБИС. Эти методы тем эффективнее, чем однороднее по применяемым элементам система и, в первую очередь, запоминающие устройства [79]. Так, в процессоре данных фирмы TRW 34,710 активных элементов с площадью кристалла 3 x 4,5 см и рассеиваемой мощностью 8,5 Вт. За счет более 30% избыточности числа активных элементов предполагается повышение числа выхода годных элементов в 3 - 5 раз по сравнению с аналогами. Наиболее исследованными ОУ структурами являются перестраиваемые процессорные структуры, представляющие собой регулярные сети из процессорных элементов - модулей обработки информации, модулей памяти и элементов переключения. Отказы в таких системах определяются на уровне отдельных процессорных элементов и парируются заменой его на резервный.
Используемые алгоритмы реконфигурации затрагивают локальную область дефектов или позволяют перестроить всю систему. Развитие методов обеспечения ОУ СБИС происходит в следующих направлениях [80]:
- способы, используемые при схемном проектировании,
- введение резервных шин (избыточных строк и/или столбцов) в матричных структурах памяти,
- блочное резервирование секций, особенно в зонах возможного скопления дефектов в структурах памяти,
- методы восстановления неисправностей элемента за счет перепрограммирования запоминающих устройств и иных СБИС с помощью ключей, позволяющих управлять в известных пределах архитектурой элемента с использованием специальных управляющих устройств.
В рассматриваемом направлении создания ОУС особый интерес представляют два последних направления. При этом важно, исходя из реальных условий эксплуатации ЭО ТИ и технологий его создания и производства, синтезировать требования по ОУ вплоть до элементов, реализация которых осуществляется на базе приведенного выше инструментария при использовании методологии моделирования ЭТХ.
8.1.4. Обеспечение отказоустойчивости электронного оборудования технических изделий
Средства повышения надежности МП включают в себя [81]:
- средства принудительной синхронизации тактирования МП при прерываниях и начальном запуске, облегчающие реализацию мажоритарно - резервированных систем,
- средства работы МП в пассивном режиме, облегчающих построение самоконтролирующих систем.
ОУ вычислительные системы, в том числе и системы реального времени, широко используемые в ЭО ТИ, являются наиболее сложными объектами исследования надежностных свойств [82] из-за отсутствия прямой связи между отказом компоненты и потерей функций. Неопределенность в оценках таких систем характеризует недостаточную полноту представлений о текущем в эксплуатации состоянии системы. Это обстоятельство показывает перспективность и актуальность МСМ и используемых ФСМО элементов. С одной стороны, это позволяет оценивать во времени физические процессы, формирующие отказы в элементной базе и составных частях системы, а с другой стороны - многоуровневая структура позволяет моделировать функциональные связи и картину исчерпания технического ресурса системы. Обеспечение ОУ ТИ при моделировании ЭТХ, с точки зрения анализа работы аппаратурной части, можно представить последовательностью нескольких этапов [75].
1 этап. Разработка функциональной схемы системы, обеспечивающей реализацию заданных функций. На этом этапе система и ее составные части не обладают избыточностью. От функциональной схемы системы осуществляется переход к структурной схеме надежности, которая представляется в виде многоуровневой иерархической модели. Проводится оценка надежности системы в целом и всех составных частей каждого иерархического уровня. В качестве количественной меры надежности рассматривается среднее время безотказной работы, ИО, ВБР. На этом этапе широко используют методы имитационного моделирования надежности.
2 этап. Моделирование отказов последовательно всех составных частей системы и оценка влияния этих отказов на выполнение системой и составными частями отдельных функций. Для таких оценок могут быть использованы рассмотренные выше показатели ОУ.
3 этап. Разработка схемных решений и алгоритмов парирования влияния отказов за счет введения избыточности различных видов в систему. Степень избыточности должна быть связана с начальными уровнями надежности нерезервированных структур и с приоритетностью реализуемых системой функций. Процедуры 2-го и 3-го этапов повторяют до обеспечения всех требований по ОУ.
ОУС должна содержать, в дополнении к традиционным системам, следующие элементы ОУ:
- встроенные устройства анализа технического состояния, обеспечивающие принятие системой решения о парировании отказа,
- устройство управления функциональной схемой, позволяющее осуществить реконфигурацию,
- резерв, позволяющий осуществлять реконфигурацию,
- систему оповещения (индикации) о неисправностях в системе.
Исходя из последовательности обеспечения и состава ОУС, принципы обеспечения ОУ ЭО ТИ представляются следующим перечнем:
- свойство ОУ обеспечивается для строго определенного интервала времени,
- свойство ОУ может быть распространено на определенное обоснованное число (выборку) изделий,
- свойствами ОУ могут обладать не все составные части системы,
- свойство ОУ теряется системой при отсутствии (отказе) в ее составе элементов ОУ.
Особое место в создании ОУС, и, в первую очередь, на этапе проектирования, занимает создание имитационной модели системы по этапам жизненного цикла для апробации стратегии ОУ ТИ по этапам эксплуатации.
8.1.5. Моделирование отказоустойчивой системы с использованием многоуровневой системы моделей эксплуатационно-технических характеристик электронного оборудования технических изделий
Рассмотренная ранее методология моделирования технического состояния ЭО ТИ с использованием МСМ имеет одно из важных практических приложений для моделирования и создания ОУС. На рис. 54 представлена процедура моделирования ОУС с использованием МСМ. Рассмотрим отдельные этапы, характерные для ОУС, на примере построения ОУ процессора ЦВМ.
Надежностная схема процессора ЦВМ представлена на рис. 36. Результаты моделирования надежности процессора по отдельным участкам модели до решения вопросов введения свойств ОУ представлены в табл. 35, где под периодом эксплуатации подразумевается временной интервал в календарный год. Наименования отдельных составных частей процессора и требования по надежности в периоды эксплуатации представлены в табл. 36. Сравнение результатов показывает несоответствие предъявленных требований техническому состоянию процессора по периодам жизненного цикла, оцененного по результатам моделирования. Из 4-х интервалов времени эксплуатации в 3-х требования по надежности выше имеющегося уровня.
Оценим области ОУ по времени и составным частям ТИ. В соответствии с принятыми требованиями во время первого периода эксплуатации отказы не допускаются. Это может быть достигнуто или за счет значительного повышения надежности элементов, участков, или система должна обладать свойством ОУ. Сравнение результатов оценки надежности с требованиями показывает, что для 2-го и 3-го периодов эксплуатации требования по надежности выше расчетного уровня. На 4-ом этапе показатели надежности по требованиям и результатам моделирования совпадают.
В принципе, с заменой элементной базы оцененные различия требований и результатов моделирования могут быть сглажены. Однако на практике разработчик лишен возможности широкого выбора ИЭТ, вследствие известных ограничений в комплектации изделий ВВТ. Ввиду этого рассмотрим вариант повышения надежности за счет введения ОУ с последующим снижением общего потока отказов системы. На рис. 55. представлена последовательность действий по моделированию ОУС с использованием ФСМО и МСМ.
Анализ системы, на примере которой рассматривается свойство ОУ, показывает, что потоки отказов 2-го и 5-го участков на первом этапе эксплуатации составляют 79% общего числа отказов (соответственно 38 % и 33 %). Потоки отказов остальных участков 3, 4, 6, 8 - 29 % (соответственно 5 %, 5%, 14%, 5%). Учитывая это, определим область свойств ОУ процессора участками 2 и 5. В участках 3, 4, 6, 8 используем резервирование.
Для реализации свойств ОУ введем устройство управления процессом реконфигурации, обозначение которого с использованием элементов - аналогов с известными параметрами ФСМО представлено на рис. 56. Предполагаем, что устройство управления процессом реконфигурации позволяет использовать в конкретный момент времени незадействованные в выполнении функциональной рабочей операции элементы либо из аппаратурного резерва, либо из других участков процессора. В этом случае для организации модельных исследований по возможному перебору вариантов использования элементов, позволяющему оценить возможные резервы реконфигурации, целесообразно использовать ЭВМ.
Введем оговоренные дополнения в структурную схему многоуровневой модели ОУ процессора, представленную на рис. 57. Обозначим функциональные резервные связи элементов из нескольких участков и из аппаратурного резерва.


Рис. 54. Схема движения информационного и материальных потоков

при моделировании ОУС с использованием ФСМО КИ и МСМ
Расчетная оценка технического состояния ОУС по периодам ЖЦ предполагает определенный итерационный цикл (см. рис. 55), содержащий:
Состав процессора ЦВМ и требования по надежности по периодам ЖЦ

Таблица 34


N участка модели

Наименование

Период эксплуатации

Допустимое суммарное число отказов 10 000 изделий


1


Процессор

1

2

3

4

0

20

40

122


2

Блок микропрограммного управления. Управляемая память и конвейерный регистр

1

2

3

4

0

4

5

22


3

Буферный регистр, регистр сдвига и регистр номера страницы

1

2

3

4

0

1

3

16


4

Арифметико-логическое устройство и схема ускоренного переноса

1

2

3

4

0

1

2

8


5


Схема управления

1

2

3

4

0

7

12

50


6

Шинный формирователь данных и шинный формирователь адреса

1

2

3

4

0

2

3

13


7


Конвейерный регистр

1

2

3

4

0

1

2

8


8


Регистр сдвига

1

2

3

4

0

0

3

9


9


Схема управления (1 часть)

1

2

3

4

0

2

5

21


10


Схема управления (2 часть)

1

2

3

4

0

2

5

23


- моделирование на ЭВМ с использованием МСМ потоков отказов системы и ее составных частей,
- сравнение результатов моделирования с предъявленными требованиями к системе,
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   23


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации