Структурная и функциональная надежность компьютерных систем

Вычислительные системы характеризуются требованиями обеспечения работоспособности (надежности) не только их структуры как совокупности аппаратно-программных ресурсов (в том числе резервированных), но и вычислительного процесса, в частности при необходимости поддержки его непрерывности, в том числе в условиях сбоев, отказов и внешних деструктивных воздействий случайного или злонамеренного характера.

Особенность информационной компьютерной системы заключается в необходимости рассмотрения ее не только как общетехнического объекта с требованиями к структурной и параметрической надежности, но и как объекта, реализующего информационные и вычислительные процессы с требованием функциональной надежности.

Под функциональной надежностью подразумевают способность правильно и своевременно выполнять требуемые функциональные задачи (функции) с приемлемым уровнем безошибочности в реальных условиях эксплуатации при взаимодействии с внешними объектами [15].

На уровень функциональной надежности (выполнение функций в соответствии с качеством, определяемым пользователем) влияют не только — и не столько — отказы и сбои аппаратуры, но и, в большей степени, надежность (устойчивость) процессов обработки хранения и передачи данных.

Надежность вычислительного процесса во многом зависит от дисциплин обслуживания запросов, выделения необходимых для этого ресурсов и их соответствия выполняемым задачам, поток которых по отношению к вычислительной системе может в ряде случаев рассматриваться как внешний. Это в определенной мере отличает вычислительные, информационные и телекоммуникационные системы от других технических объектов.

Таким образом, возникает необходимость рассмотрения информационных и инфокоммуникационных систем как систем массового обслуживания, отказы в обслуживании запросов в которых обусловливаются не только отказами и сбоями технических средств, но и перегрузками, недостаточностью ресурсов, что может привести к потере запросов или к задержкам обслуживания сверх допустимых пределов. При оценке функциональной надежности учет критичности задержек обслуживания особенно значим для систем реального времени, в которых условием отказа может быть невыполнение запроса за заданное время.

Отличия компьютерных систем от других технических систем обусловливаются также особенностями отказов программных средств, во многом определяющими устойчивость функционирования ВС.

Особенностью информационно-унравляющих вычислительных систем являются прежде всего жесткие требования к надежности и отказоустойчивости при их работе в тяжелых условиях эксплуатации (приводящих к росту интенсивности отказов). Управляющие информационно-вычислительные системы, как правило, работают в масштабе реального времени, не допускающем перерывы управления и задержки вычислительного процесса сверх предельно допустимых значений. Таким образом, вычисления в реальном времени в ряде случаев ограничивают возможности повторных вычислений после сбоев и ошибок, и тем более возможности восстановления и реконфигурации системы.