Методи підвищення надійності
Методи підвищення надійності можна розділити на структурні та інформаційні.
Абсолютною надійності технічних пристроїв домогтися принципово неможливо, а максимально підвищити показники їх надійності (відповідно до рівня розвитку техніки) реально, і це є найважливішою наукової і технічної завданням. Підвищення рівня надійності ЕВА досягається насамперед усуненням причин, що викликають в ній відмови, т. Е. Зведенням до мінімуму (або повної ліквідації, якщо це можливо) конструкторських, технологічних і експлуатаційних помилок. Значного підвищення надійності ЕОМ досягають створенням нових елементів. Так, застосування ІС для побудови основних вузлів ЕОМ (регістрів, суматорів і ін.) Призвело до значного підвищення надійності машин третього і четвертого поколінь. Однак підвищенням надійності елементів розглянутими вище методами не вдається в даний час повністю вирішити проблему побудови надійних ЕОМ, що викликано значним випередженням зростання складності розроблених нових ЕОМ, великими витратами при отриманні елементів високої надійності, а також існуванням елементів, надійність яких досить низька і важко піддається підвищенню (пристрої введення та виведення інформації і ін.).
Тому один із шляхів підвищення надійності ЕОМ - введення схемної надмірності. Розробка методів синтезу ЕОМ, що володіють заданою надійністю, зводиться до знаходження оптимальної надмірності. При цьому основне - узгодження методу підвищення достовірності з найбільш ймовірними помилками, що з'являються в різних пристроях ЕОМ. Один з видів схемної надмірності - структурний резервування. яка передбачає включення в схему влаштування додаткових елементів, які дозволяють компенсувати відмови окремих частин пристроїв і забезпечити його надійну роботу. Але резервування ефективно тільки в тому випадку, коли несправність є статистично незалежними. У ЕОМ введення структурної надлишковості проводять за такою схемою: вхідні сигнали надходять на n логічних схем, причому n> k, де k - число логічних схем в нерезервованої схемою. Вихідні сигнали всіх n логічних схем далі подають на вирішальний елемент, який згідно функції рішення по цим сигналам визначає значення вихідних сигналів всієї схеми. Функція рішення - правило відображення вхідних станів вирішального елемента на безліч його вихідних станів.
Найпростіший і найпоширеніший вид функції рішення - «закон більшості», або мажоритарний закон. В такому випадку вирішальний елемент зазвичай називають мажоритарних елементом. Робота мажоритарного елементу полягає в наступному: на входи елемента надходять виконавчі сигнали від непарної кількості ідентичних елементів; вихідний сигнал елемента приймає значення, рівне значенню, яке приймає більшість вхідних сигналів. Найбільш широко використовують мажоритарні елементи, що працюють за законом «2 з З». У цих елементах значення вихідного сигналу дорівнює значенню двох однакових вхідних сигналів. Крім того, відомі мажоритарні елементи, що працюють за законом «З з 5», «4 з 7» і т. Д. Схема мажоритарного елементу, що працює за законом «2 з З» і побудованого з логічних елементів І і АБО, заснована на вираженні z = x1x2 + x2x3 + x1x3 і має вигляд, зображений на рис. 12.3.
За способом включення резервних елементів функціональних пристроїв розрізняють три види резервування:
При постійному резервуванні припускають, що будь-який відмовив елемент або вузол не впливає на вихідні сигнали і тому його прямого виявлення не проводиться. Постійне резервування найбільш поширене в невідновлювальних пристроях. Крім того, воно є єдино можливим в пристроях, де неприпустимий навіть короткочасна перерва в роботі. Постійне резервування вводиться або за допомогою вирішального блоку, або у вигляді однотипних елементів або блоків, включених послідовно, паралельно або, наприклад, згідно із законами k- кратної логіки. В якості вирішального блоку можна використовувати мажоритарні елементи з постійними або змінними вагами, що кодують - декодуючі пристрою і схеми з логічних елементів І, АБО, НЕ.
При резервуванні заміщенням передбачається виявлення елемента, що відмовив або вузла і підключення справного. Заміщення може відбуватися або автоматично, або вручну. Резервування заміщенням має такі переваги. для багатьох схем при включенні резервного обладнання не потрібно додатково регулювати вихідні параметри, внаслідок того що електричні режими в схемі не змінюються, резервна апаратура до моменту включення в роботу зазвичай знеструмлена, що підвищує загальну надійність системи за рахунок збереження ресурсу електронних пристроїв, крім того, економиться енергія джерел живлення, є можливість використання одного резервного елемента на кілька робітників. Внаслідок складності апаратури для автоматичного включення резерву резервування заміщенням доцільно застосовувати до великих блокам і окремими функціональними частинами ЕОМ.
При ковзному резервуванні будь резервний елемент може заміщати будь-який основний елемент. Для здійснення цього резервування необхідно мати пристрій, який автоматично знаходить несправний елемент і підключає замість нього резервний. Гідність такого резервування в тому, що при ідеальному автоматичному пристрої буде найбільший виграш в надійності в порівнянні з іншими методами резервування. Однак здійснення ковзаючого резервування можливо лише при однотипності елементів.