Разработка программы для интерактивного выполнения расчета надежности ВС

      Расчет  осуществляется в соответствии с  алгоритмами, описанными в разделе 2.2.. Задание входных данных осуществляется пользователем интерактивно по мере подключения каждого элемента, при выборе значений показателей надежности должны быть учтены рекомендации, представленные в разделе 2.3. В виду существующей информации о надежности компонетов ВС и многообразия элементной базы задание значений среднего времени безотказной работы и восстановления входит в задачу пользователя и определятся функциональным назначением системы и целью проведения расчетов. Отображение схемы происходит в соответствии с правилами построения последовательного и параллельного соединения, сформулированного в разделе 2.1.

      Рабочее окно программы структурного расчета  надежности представлено на рисунке 9. в верхней части окна расположен графический компонет в котором осуществляется рисование соединений. В центральной части предусмотрены окна ввода для задания значений исходных показателей надежности, необходимых для проведения расчетов.

Рисунок 9. Рабочее окно программы расчета надежности

      Для получения результатов достаточно только выбрать режим соединения элементов – последовательно или параллельно. Расчетные показатели появляются в нижем поле текстового вывода, одновременно вновь присоединенный элемент отображается на графическом компоненте.

      В результате  построения  схемы  из комбинации последовательно  и  параллельно соединенных элементов, и задания их характеристик, можно получить непосредственный результат, как представлено на рис. 9.:

Рисунок 10. Результаты выполнения расчетов программы

      Следовательно, разработанное программа выполняет  необходимый алгоритм расчета и формирует надежностную схему поэлементно. Это является важным достоинством разработанной программы, так как отражает рассчитываемую на текущем этапе схему. Этапность проведения расчетов особенно важна при принятии решений на этапе проектирования и разработки, так как оценивает надежность при поэлементном добавлении компонентов ВС.

3.2. Описание процесса  разработки и структуры разработанной программы расчета.

      Выбор платформы реализации (программа  работает под управлением всей линейки  семейства Windows) обусловлен вопросами  совместимости аппаратной и программной частей у различных пользователей, использованием готовых и устоявшихся элементов интерфейса. В качестве среды разработки использована freeware среда разработки Borland Developer Studio (Turbo C++),( правообладатель — Embarcadero Inc,) являющейся урезанной версией платного и популярного продукта фирмы Borland — Borland C++ Builder X, и выпущенного специально для разработки простых приложений, не требующих сложной многокомпонентной поддержки (не использующих серверы приложений). Такой  выбор снимает немаловажные вопросы легальности использования программных продуктов третьей стороны.

      Язык  программирования C++ объектно-ориентированный является одним из самых популярных языков, имеющих очень развитую поддержку в различных средах проектирования.

      Реализация  графического пользовательского интерфейса осуществлялась стандартными оконными компонентами – многострочное окно редактирования, кнопки и окна редактирования, панели внешнего оформления. Эти компоненты были использованы для ввода исходной информации и вывода результатов.

      Для прорисовки надежностной схемы была использована канва компонента Image. Канва имеет свойства и методы, значительно упрощающие разработку графических элементов.

      Для рисования по канве были использовано различные  способы. Рисование по пикселям позволило осуществить  прорисовку сложных параллельных соединений, а перо позволило рисовать последовательные соединения, тем самым закрепляя текущие точки соединения. Для рисования самих элементов было использована  кисть, это позволило скрыть элементы прорисовки и тем самым сократить количество координат, которые должны составлять текущую позицию рисования.

      Следует отметить, что создание надежностной схемы один из сложных моментов в  реализации программного обеспечения, так как по сути представляет разработку специализированного графического редактора.

      Функция, выполняющая расчет была размещена  непосредственно в обработчиках кнопок последовательного и параллельного соединения. Для показателей надежности был сформирован объект, содержащий переменные, которые непосредственно учувствуют в выполнении расчетов и переменные, необходимые для работы пользовательского интерфейса.

      Поскольку использована парная структура проведения вычислений, то в программе было создано два текущих объекта, один из которых хранил текущие результаты расчета соединений, а другой принимал входные данных и трактовался как новый, дополняющий имеющееся соединение.

      Структура программы представлена на рисунке 9 и включает все описанные компоненты, обеспечивающие пользовательский интерфейс и схему проведения расчетов.

Рис. 9. Общая архитектура программы расчета надежности

      Основными достоинства разработанной программы  является:

      • запуск в среде Windows;

      • обладание удобным и понятным интерфейсом;

      • возможность сохранять результаты в удобной (текстовой) форме;

      • предоставление максимум информации о процессе выполнения расчетов;

      • обеспечение повторяемости результатов.

Выводы  третьей части

      1. В процессе работы было разработано  программное обеспечение для проведения структурного расчета надежности, характеризующееся возможностью пошагового выполнения расчета и обеспечивающее визуализацию отображения надежностной схемы.

      2. Представленные рекомендации и  алгоритмы расчета были размещены в справке программы, что позволяет рассматривать разработанное программное обеспечение как законченный программный продукт, который может быть использован для проведения ориентировочного расчета разработчиками при проектировании ВС, а также при модернизации ВС ИТ-специалистами.

Заключение

      Задача  определения надежности ВС не нова, однако, особый интерес к ней в  настоящее время возникает в  связи с тем, что увеличение производительности, все чаще приводит к увеличению отказов при эксплуатации. Поэтому  представленной работе осуществлена разработка алгоритмического и программного обеспечения проведения ориентировочного расчета надежности.

      Ориентировочный расчет надежности применяется при выборе конфигурации вычислительной системы, когда необходимо учитывать влияние на надежность только количества и типов элементов. Такой расчет позволяет судить о принципиальной возможности обеспечения требуемой надежности вычислительной системы.

      В рамках данной работы осуществлена алгоритмизация расчета надежности, согласно схему, указанной в ГОСТ 27.301-95.

      В первой части осуществлена идентификация  объекта подлежащего расчету, т.е. показано, что условия применения вычислительных систем в общем случае за исключением критических систем допускают ее восстановление, поэтому при расчетах надежности можно рассматривать вычислительную систему как восстанавливаемый объект общего назначения.

      При определении целей и задач  расчета принято что, выполняемый расчет позволит судить о возможности обеспечения требуемой надежности ВС. Но при разработке алгоритма, был проведен его детальный анализ, на основании которого выработаны рекомендации по распространению используемого алгоритма на расчет надежности, учитывающий влияние различных эксплуатационных факторов.

      В этой части на основании применение действующего стандарта выбрана номенклатура показателей надежности, а именно комплексный показатель – коэффициент готовности и единичные – среднее время восстановления и средняя наработка на отказ. Во многом выбор именно коэффициента готовности оправдан еще и его широкой распространенностью в научно-технических публикациях.

      Во  второй части работы осуществлен  выбор метода расчета, адекватного особенностям ВС и цели расчета. В качестве которого был выбран структурный, основанный на расчленении сложной структуры на последовательное и параллельное соединение. В работе Было осуществлено составление расчетных моделей коэффициента готовности и интенсивности отказов ВС, а также рекомендаций по оценке значений среднего времени воссатновления.

      В процессе работы была осуществлена алгоритмизация структурного расчета на основе представления надежностной схемы системы в виде параллельно-последовательного соединения и с применением справочных значений среднего времени безотказной работы и экспертных оценок среднего времени восстановления.

      В практической части на основании разработанных алгоритмов осуществлена разработка программы расчета надежности, позволяющей в интерактивном режиме поэтапно осуществлять расчет надежности. Разработанная подробная инструкция и рекомендации по применению структурного расчета позволяет рассматривать разработанное программное средство как законченный программный продукт, который может использовать на этапе принятия решения о выборе конфигурации вычислительной системы или ее модернизации.

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. . Вентцель  Е.С., Овчаров Л.А., Теория случайных  процессов и ее инженерные  приложения. Уч. пособие для ВУЗов.  – М.: Высшая школа, 2000.
2. . Дружинин Г.В. Надёжность автоматизированных производственных систем  - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986.
3. Вентцель Е.С.Теория вероятностей :Учебник для ВТУЗов. 6-е изд., испр.-М.:Высшая школа, 1999.       
4. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. - М.: Высшая школа, 1989.
5. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.
6. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности.
7. Дьяконов В. Maple 6: учебный курс. – СПб.: Питер, 2001.
8. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем. - М.: Высшая школа, 1989.
9. Липаев В.В. Надежность программного обеспечения. - 1998.
10. Майерс Г. Надежность ПО /Пер. с англ. - М.: Мир, 1980. - 360 с.
11. Надежность и эффективность в технике: Справочник в 10-и т-х. - М.: Машиностроение, 1986.
12. ОСТ 4Г 0.012.242-84. Отраслевой стандарт. Аппаратура радиоэлектронная. Методика расчета показателей надежности.
13. Позднякова Е. CSO: оценить или угадать. – Открытые системы: Директор - №12 – 2008 г.
14. Половко А.М. Основы теории надежности. М.: Наука, 1994.
15. Прытков, С. Ф. Надежность ЭРИ: Справочник. / С. Ф. Прытков, В. М. Горбачева, А. А. Борисов и др. // Науч. рук. С. Ф. Прытков. – М.~: ФГУП «22 ЦНИИИ МО РФ», 2004. – 574 с.
16. Сборник задач по теории надежности. Ред. Половко А.М. и Маликова И.М. М.:Из-во «Советское радио», 1972.
17. Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. - СПб.: Питер, 2005. - 479 с: ил.
18. Чечета И. А. Надежность информационных систем: Учебное пособие / ВИВТ.- Воронеж: Изд. «Научная книга», 2004. - 60 с.

Приложение. Листинг программы