Методи та засоби підвищення надійності та інформаційної стійкості багатопроцесорних систем для об’єктів критичного призначення

Підвищення надійності багатопроцесорних систем (БС) управління складними об’єктами, зокрема, критичного призначення досягається різними шляхами, що розглядаються у роботі, введення різних видів надлишковості, зокрема, часової і апаратурної, і частіше за все – за рахунок придання їм властивості відмовостійкості. Оцінюється мінімальна кількість додаткових процесорів для підвищення надійності (ймовірності безвідмовної роботи) системи до необхідного рівня. Кожен додатковий процесор дає певний стрибок у надійності. Пропонується метод, який використовує внутрішні резерви БС, не потребує додаткових процесорів і дає можливість підвищувати надійність системи більш плавно, без стрибків. Однією з необхідних умов функціонування відмовостійких БС є здатність самотестуватися, розроблено методи оптимізації цієї процедури за критерієм зменшення часу для шинної та матричної топологій зв’язків. Запропоновано нову структурно-регулярну топологію та модифікацію методу тестування 2-відмовостійких БС, метою якого є мінімізація часової надлишковості. Кількість тестових перевірок у підсумку - 2n, що менш, ніж відомо для інших методів тестування БС (n – загальна кількість процесорів). Для підвищення ефективності процедур тестування та реконфігурування за різними критеріями у загальному випадку запропоновано метод та алгоритм розподілення процесорів по підмножинах, зокрема, для зменшення часової надлишковості, яка може бути застосована для підвищення надійності. В процесі доволі довгої експлуатації по мірі виходу з ладу процесорів система може перейти у небезпечний стан. Для виявлення такої ситуації та оцінки її ймовірності запропонована модифікація розробленої авторами моделі поведінки БС у потоці відмов.

Для підвищення інформаційної стійкості БС, пов’язаної з негативним антропогенним впливом під час розробки, подальший розвиток набули методи багатоверсійного проектування процесорних пристроїв, зокрема запропоновано метод створення версій на основі автоморфізму математичних моделей, для практичного застосування якого модифіковано методику формування багато розрядних прямих та обернених підстановок з лінійною складністю програмної або апаратної реалізації. Розроблено ряд версій реалізації групових операцій на основі реалізації групового переносу, які мають широкий набір співвідношень витрати/швидкодія. Одержані результати забезпечують розвиток методу створення версій комп’ютерних пристроїв з використанням арифметики в залишках.

Виконано оцінку залежності значень приросту ймовірності правильної роботи процесорних пристроїв за рахунок автокорекції при зміні значень імовірності детермінованих спотворень вхідних сигналів. Встановлено, що розрахунковий приріст імовірності правильної роботи процесорних пристроїв за рахунок автокорегуючих властивостей має зростаючий характер у межах технічно обґрунтованого росту розрядності вхідних сигналів. Також, показано, що цей приріст може бути цілком сумірним (з інженерної точки зору) з імовірністю помилок, викликаних спотвореннями вхідних сигналів. Аналітично визначена тотожність результатів обчислення достовірності функціонування за наявності детермінованих спотворень вхідних даних для окремо взятих булевих функцій як без врахування суперпозицій функцій, так і з врахуванням суперпозицій.