Эксплуатация средств вычислительной техникиЭксплуатация любого объекта состоит из его эксплуатационного использования и эксплуатационного обслуживания. Под последним понимают совокупность операций процедур и процессов, предназначенных для обеспечения работоспособности объекта. Работоспособным называется состояние при котором объект способен выполнять заданные функции. Неработоспособным называется состояние при котором объект не способен выполнять заданные функции.
Теория надёжности позволяет понимать свойства изделия выполнять заданные функции Рассмотрим пример.
Учитывая экспоненциальный закон отказов, имеем: где n i - количество элементов одного типа, l j-интенсивность отказов элементов j-го типа. Причём l j=k l x l j 0 , где k l - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации, а l j 0 - интенсивность отказов в лабораторных условиях. Суммарная интенсивность отказов элементов одного типа составит Исходя из условий эксплуатации принимаем k l =1. Никаких дополнительных поправочных коэффициентов вводится не будет, так как все элементы системы работают в нормальных условиях, предусмотренных в ТУ на данные элементы. Для элементов. используемых для построения ВУ, приняты следующие интенсивности отказов Микросхемы с 14 выводами l 1 =4.5x10 -7 Микросхемы с 16 выводами l 2 =4.0x10 -7 Микросхемы с 48 выводами l 3 =3.2x10 -7 Резисторы l 4 =1.0x10 -5 Конденсаторы электролитические l 5 =0.1x10 -5 Конденсаторы керамические l 6 =0.04x10 -5 Светодиоды l 7 =0.26x10 -5 Паяные соединения l 8 =1.0x10 -7 Разъёмы с 48 выводами l 9 =0.2x10 -5 Исходя из этих значений можно подсчитать суммарную интенсивность отказов всех элементов одного типа, а затем и для всех элементов ВУ. Вероятность безотказной работы ВУ за Т=1000 часов Среднее время наработки на отказ
Вероятность безотказной работы работы ЭВМ: P(t) = P T о ³ 1 } = 1 -F(t) где F(t) - функция риска. Среднее время безотказной работы: где f(t) - плотность случайной величины Модели потоков сбоев Сбои - это кратковременные и самоустраняющиеся нарушения нормальной работы ЭВМ В некоторых моделях потоков сбоев аналогичны моделям потоков отказов. Модели потоков восстановления В ряде случаев время восстановления Т.е. суммарное время работы обслуживающего персонала по поиску неисправности, замене отказавшего элемента и проверке работоспособности с помощью специальных тестов, можно считать случайной величиной, имеющей экспоненциальное распределение.
Основной составной частью этих моделей является язык GPSS/PC. Программа на языке GPSS представляет собой последовательность оператороов. Пусть необходимо осуществить моделирование работы СМО, рассмотренной ранее. Программа модели, исследующая простейшую СМО и представленная в виде программы, написанной на языке GPSS имеет вид : EXPON FUNCTION RN1,C24 0.01/.1,.104/.2,.222/.3,.355 ...... ................................... 99,4.6/.995,.53/.998,621............ * GENERATE 100, FN QUEUE 1 SEIZE SYSTEM DEPART 1 ADVANCE 160, FN RELEASE SYSTEM TABULATE TQ TERMINATE 1 * START 1000 Для формирования потока заявок используется оператор GENERATE, порождающий поток динамических заявок, называемых в GPSS транзактами. Транзакты создаются и уничтожаются. Блок GENERATE имеет следующий формат : имя GENERATE A,B,C,D,E В поле А задается среднее значение интервала времени между моментами поступления в модель 2-х последовательных транзактов. В поле В размещается модификатор, т.е. функция, имя которой EXPPON, и которая задается верхней строкой. С её помощью генерируются транзактыы, время поступления которых распределено по экспоненциальному закону. Блок GENERATE обязательно связан с блоком удаления транзактов ииз модели с именем TERNINATE. В поле А указывается, на сколько единиц уменьшается содержимое счетчика. Начальное значение счетчика устанавливается блоком START 10000. Для моделирования задержки транзакта используется оператор ADVANCE : имя ADVANCE A,B Поля А и В имеют смысл тот же, что и GENERATE. Из значения 160 образуются случайные временные значения, имеющие экспоненциальное распределение на отрезке : ( 160-FN , 160+FN ) Наше СМО состоит из 2-х физических устройств : 1. очередь с именем QUEUE 2. устройство обработки с именем SYSTEM Пусть наш транзакт вошел в очередь, и это отмечается в блоке QUUEUE, где в поле А задается имя или номер очереди, и при его прохождении на выход через блок DEPART, где происходит вычитание 1 из номера очереди, внесенное туда оператором QUEUE. Теперь транзакты заблокированы перед блоком SEIZE и находятся в QUEUE. Если очередь пуста, то транзакт поступает в SEIZE. Блок SEIZE обязательно используется совместно с блокком RELEASE, моделирующим занятие и освобождение устройства с именем SYSTEMM. Теперь устройство SYSTEM занято, из QUEUE транзакт не может попасть в него. Очередь растет. Для определения средне квадратичного значения времени нахождения в модели используется оператор TABULATE. В его поле А могут быть записаны 3 счетчика : ТС -- счетчик входа в таблицу ТВ -- среднее время ожидания TD -- среднее квадратичное отклонение времени ожидания В таблицах строятся гистограммы для R частных интервалов с шириной 100 единиц максимального времени. Программная таблица с именем TQ отражает состояние счетчика вреемени пребывания транзакта в модели, т.к. блок табуляции ( TABULATE ) размещается перед блоком TERMINATE. Результаты решения, т.е. моделирования, представляются в машинном отчете.
Считаем. что отказы возникают согласно пуассоновского распределения с параметром Под понимают среднюю интенсивность отказов, выраженную число м отказов в единицу времени. Отказавший ТЭЗ начинает немедленно ремонтироваться, т.е восстанавливаться. Распределение времени восстановления распределено по экспоненте с параметром . Под ним понимают среднюю интенсивность времени обслуживания, выражаемую числом восстановленных ТЭЗов за единицу времени. Известно. что вероятность работающего ТЭЗа P 0 и Р 1 отказавшего равны : Пусть l = 0.1 m = 0,06. и тогда P 0 = 0.33 и P 1 =0.667 Построение имитационной модели такой системы массового обслуживания (СМО) осуществляется с использованием языка GPSS. Определим используемые элементы языка (Табл.1). Т аблица 1
Среднее время цикла равного (Т=Твос + Трем) составило 30,015 времени.
Зассмотрим исходные характеристики системы Входной поток требование, который характеризует начало работы каждой ЭВМ, имеет пуассоновское распределение с l =0,1. Каждый из транзактов последовательно ищет свободный прибор и занимает его. При отсутствии свободного прибора пришедший транзакт безвозвратно теряется. Усли транзакт занял прибор,а он отказал, то такой транзакт так же теряется Распределение времени обслуживания экспоненциальное с параметрам m = 0,05, а поток отказов пуассоновский с параметром m =0,01. Распределение времени восстановления - экспоненциальное. В табл.1 приведено распределение элементов языка GPSS в этой моделе. Табдица 1
Программа на языке GPSS EXP FUNCTION RN1,C24 0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2 .75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81 .95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2 .999,7/.9998,8 1 GENERATE 100,FN,,,1 2 PREEMPT FAC1,PR.INC7..RE 3 АSSIGN 2.FAC1 4 TRANSFER .COM2 5 GENERATE 100,FN,,,1 6 PREEMPT FAC2.PR.INC7..RE 7 FSSIGN 2.FAC2 8 TRANSFER .COM2 9 GENERATE 100,FN,,,1 10 PREEMPT FAC3.PR.INC7..RE 11 АSSIGN 2.FAC3 12 TRANSFER .COM2 13 GENERATE 100,FN,,,1 14 PREEMPT FAC4.PR.INC7..RE 15 ASSIGN 2.FAC4 16 TRANSFER .COM2 17 GENERATE 100,FN,,,1 18 INC1 GATE NU 1.INC2 19 SEIZE FAC1 20 ASSIGN 1.FAC1 21 TRANSFER .COM1 22 INC2 GATE NU 1.INC3 23 SEIZE FAC2 24 ASSIGN 1.FAC2 25 TRANSFER .COM1 26 INC3 GATE NU 1.INC2 27 SEIZE FAC3 28 ASSIGN 1.FAC3 29 TRANSFER .COM1 30 INC4 GATE NU 4.INC7 31 SEIZE FAC4 32 ASSIGN 1.FAC4 33 COM1 ADVANCE 20.FN 34 RELEASE P1 35 TERMINATE 1 36 INC7 SAVEVALUE 2+.K1 37 TERMINATE 1 38 COM2 TRANSFER BOTH.ATT1.ATT2 39 ATT1 ENTER REM1 40 ADVANCE 30.FN 41 LEAVE REM1 42 TRANSFER .COM3 43 ATT2 ENTER REM2 44 ADVANCE 30.FN 45 LEAVE REM2 46 COM3 RETURN P2 47 SAVEVALUE 1=.M1 48 OUTT TERMINATE START 5000 Описание работы программы 1,5,9,13 блоки - генерируют транзакты отказов для всех устройств FAC (среднее время безотказной работы 1 l равно 100. 2,6,10,14 - прерывание работы отказами с потерей транзактов. 3,7,11,16 - назначение параметра Р2 транзакта-отказа соответствующего ему номера прибора. 17 - генерирование транзактов требований (наверно, работающих м ашин). Среднее время между моментами их возникновения 10 единиц машинного времени моделирования* 18, 22,26,30 - проверка на занятость приборов если приб о р занят - передача транзакта другому. Если все заняты - потеря транзакта. 19,23,27,31 - занятие свободного прибора* 20,24, 2 6,32 - назначение параметра Р1 транзактам , иметирующего занятого им прибора. 21,25,29 - передача этих транзактов в блок CJB1, 33 - моделирование времени обслуживания требовани . 34 - освобождение требованием занимаемого им прибора. 35 - уничтожение транзактов требований. 36 - сумирование числа теряемых требований в ячейке 2, отведнной для хранимых величин. 37 - уничтожение теряемых транзактовтребований. 38 - передача отказавшего прибора ремонтнику. 39,43 - поступление прибора на ремонт. 40, 44 - моделирование времени ремонта или восстановления, величиной равной 1/ m - 30 единицам. 41 , 45 - ремонтник свободен 42 - передача транзакт в блок COM3. 46 - окончание прерывания обслуживания прибором вследствии отказа и ремонта. 47 хранение отказов в ячейке !. 48 - уничтожение отказов-транзактов. Результаты моделирования За 48245 единиц времени было смоделировано для FAC1 - FAC4 соответственно 452,443,458,450 отказов. За это время в систему поступило 5002 требований на ЭВМ. и которых потеряно вследствии занятости или отказов 1829. (Смотри хранимое значение в 2). Средняя занятость приборов FAC соответственно равна - 0.742. 0.676. 0.593 и 0.636, Средняя занятость ремонтников - REM1 0.665. REM2 - 0.439, Су мм арное время простоя всех приборов составило 50993. (Смотри содержимое хранимое в ячеке 1).
Считаем, что ЭВМ может находиться в двух состояниях - рабочем и в режиме отказа и восстановления. Пусть эмпирические функции распределения, получаемые экспериментально, для времени между отказами и длительностями восстановления работоспособности ЭВМ заданы в виде графиков, и в единицах модельного времени. Методика определения эмпирических функций распределения времени появления отказов и длительностей отказов рассмотрена в книге Л1 стр.47-53. Задание этих функций в операторе FUNCTION языка GPSS выглядит следующим образом: RASPR1 FUNCTION= 0,0/0,1.1000/0,2.1500/0.4.4000/0,8,5000/1,7000 RASPR1 FUNCTION = 0,0/0,1.100/0,2.200/0.4.450/0,8,600/1,1000 В Таблице 1 приведены варианты индивидуальных заданий. В языке GPSS рекомендованы следующие формы задания экспоненциального распределения. EXP1 FUNCTION RN1,C24 0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2 .75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81 .95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2 .999,7/.9998,8 EXP2 FUNCTION RN1,C24 0,0/.1,.10/.2,.22/.3,.35/.4,.51/.5,.69/.6,.91/.7,.120 .75,.138/.8,,16/.84,.185/.88,.212/.9,.23/.92,.252/.94,.281 .95,.299/.96,.32/.97,.35/.98,.39/.99,.46/.995,.53/.998,.62 .999,7/.9998,8 Рассмотрим программную реализацию модели. Программа RMULT 7,519 XTIME TABLE MP1,0,400,20 TIME1 FUNCTION RN1,C6 0,0/0,1.1000/0,2.1500/0.4.4000/0,8,5000/1,7000 TIME2 FUNCTION RN1,C6 0,0/0,1.100/0,2.200/0.4.450/0,8,600/1,1000 1 GENERATE ,,,1,,1,5 2 INPUT MARK 1 3 SEIZE COMP 4 ADVANCE FN 5 RELEASE COMP 6 SEIZE SERV 7 ADVANCE FN 8 RELEASE SERV 9 TABULATE XTIME 10 SPLIT 1,INPUT 11 TERMINATE 1 START 1000 END Описание программы 1 блок - порождает транзакт, соответствующий ЭВМ, которая может находится в двух состояниях. 2 -оператор MARK с меткой INPUT запоминает момент входа транзакта в модель 3 - занятие прибора COMP и имитирует нормальную работу ЭВМ. 4 - определение времени работы ЭВМ. 5 - окончание работы по причине возникновения неисправности и освобождение прибора. 6 - 8 - эти блоки моделируют состояние ЭВМ в состоянии восстановления* 9 - восстановление закончено, и транзакт попадает в блок определения суммы двух случайных величин, которые определяют два состояния. 10 - создание нового транзакта, который поступает в блок MARK* Предыдущий транзакт гибнет в блоке 11. Результаты Значения коэффициентов использования приборов COMF и SERV определяют коэффициент готовности ЭВМ и вероятность её простоя. Эти параметры соответственно равны - 0,691 и 0,108.
Восстановление работоспособности может осуществляться как немедленным ремонтом вышедшего из строя ТЭЗа, так и его заменой на запасной, находящийся в ЗИПе. Неисправный ТЭЗ ремонтируется и поступает либо в ЗИП, либо в ЭВМ, и в этом случае ТЭЗ из ЗИПа помещается на своё место опять в ЗИП. Первый метод получил название 'непосредственного ремонта, а второй - 'комбинированного ремонта”. В данной работе рассматривается первый из методов. Будем считать, что пребывание ЭВМ в рабочем и нерабочем (восстанавливаемом) режимах, имеет экспоненциальное распределение с параметрами l и m Под l понимают среднюю интенсивность отказов, выраженную числом отказов в единицу времени. Под m понимают среднюю интенсивность времени обслуживания, выражаемую числом восстановленных ТЭЗов за единицу времени. Для персональных ЭВМ l является относительно малой величиной,а m относительно велико. Отношение l / m называется коэффициентом обслуживания. Предположим, что m ЭВМ имеют одинаковые l и m , и они обмлуживаются одним реионтником. Если ЭВМ выходит из строя, она обслуживается немедленно, при условии, что ремонтник не занят обслуживанием другой ЭВМ. Все m ЭВМ работают независимо друг от друга. Пусть состояние Ео означает, что все ЭВМ работают и ремонтник свободен. Состояние Еn означает, что ЭВМ находится в нерабочем состоянии* При 1 n m одна ЭВМ обслуживается, n - 1 стоят в очереди на обслуживание, а m - n остаются в рабочем состоянии. Если система из m ЭВМ в момент времени t находится в состоянии Еn,то вероятность этого события (Pn) может быть представлена следующим выражением: где (m) n =m x ( m-1).....(m - n + 1). Значение Р о (вероятность того, что система находится в состоянии Е о ,т.е. все ЭВМ работают) находится из условия: Рассмотрим конкретный пример. Пусть число ЭВМ m= 6, и коэффициент обслуживания равен l / m = 0,1. Процесс вычисления Pn представлен в Табл.1. Таблица 1
Математическое ожидание числа ЭВМ, стоящих в очереди на обслуживание Вероятность Р 0 для рассмотренного примера равно: Lq = 6 x 0,0549 = 0.3294 Таким образом, отношение числа машин, ожидающих обслуживания, к общему числу машин имеет среднее значение, равное 0,0549. Программа модели на языке GPSS MEN EQU 1,F EXPON FUNCTION RN1,C24 0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2 .75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81 .95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2 .999,7/.9998,8 1 GENERATE 0,0,,1 2 SPLIT 5,COPY 3 ASSIGN 2,K500 4 TRANSFER ,INPUT 5 COPY ASSIGN 2,K1000 6 INPUT ASSIGN 1,MEN 7 CYCLE QUEUE P1 8 SEIZE P1 9 DEPART P1 10 ADVANCE 6,FN 11 RELEASE P1, 12 ADVANCE 60,FN 13 LOOP 2,CYCLE1 14 TERMINATE 1 START 1 END Описание программы 1 - генерация транзакта 2 - образование пяти транзактов-копий с последующей передачей их в блок COPY.. 3 - присвоение параметру Р2 транзакта-оригинала значения 500 4 - передача - транзакта-оригинала в блок INPUT, 5 - присвоение параметрам Р2 транзактов-копий значений 1000. 6 - присвоение параметрам Р1 транзактов значения, соответствующего номеру прибора (в нашем случае рабочего). Это значение равно 1 7 - вхождение в очередь на ремонт. 8 - занятие прибора. 9 - выход из очереди. 10 - моделирование ремонта. 11- рабочий-ремонтник свободен 12- моделирование безотказной работы автомата. 13 - контроль числа прохождений транзакта череэ сегмент блоков, начинающихся с блока CYCLE. 14- уничтожение транзакта. Полученные результаты: Средняя занятость ремонтника 0,491. Коэффициент простоя этого же ремонтника по результатам моделирования составил (К пр.рем ) модел. - (1-0,409)/1 = 0,509.. Тот же коэффициент найденный аналитически состави 0,4845. Коэффициент простоя ЭВМ, полученный аналитически путём, и по результатам моделирования соответственно равны: (К пр.ЭВМ ) анал = 0,0549 (К пр.ЭВМ ) модел = 0,053 Совпадение результатов можно считать удовлетворительным
Аналитические выражения описывающие такую систему представлены ниже. Отметим, что отношение Р 1 /Р 0 находится из выражения: m l Р 0 = m Р1 При n r имеем: (n + 1) m P n+1 = (m -1) l P n При n ³ r получаем: r m P n+1 = (m -n) l Pn Два последних уравнения позволяют последовательно вычислить отношение Pn/Po. При этом Ро находим из: Результаты аналитических расчётов по формулам приведённым выше представлены в табл.1. Расчёты приведены для случая: l / m =0,1, m=20, r=3. Таблица 1
Ремонт *уществляется ремонтником, который может быть занят ремонтом другого ТЭ За. Если он занят, то неисправный ТЭЗ устанавливается в очередь на восстановление. Для упрощения задачи считаем, что ЭВМ состоит из однотипных *бло к ов или ТЭЗов, имеющих одинаковые значения l и m . Число ТЭЗов в ЗИПе может быть таким: нет ни одного годного, есть один, два и т.д. Будем считать, что время безотказной работы любого из ТЭЗов ЭВМ определено по нормальному закону со средним в 350 ч и стандартным отклонением в 70 часов.Поиск неисправного ТЭЗа и его извлечение из ЭВМ эанимает 4 ч. Время, необходимое для того, чтобы установить, проверить оттестировать заменяющий ТЭЗ , равно 6 ч. Время ремонта неисправного ТЭЗа распределено по нормальному закону со средним и стандартным отклонением, соответственно равным 8 ч и 0.5 ч. Считаем, что ремонтом занимается ремонтник, в обязанности которого входит также ремонт других деталей, поступающих к нему от других М. Эти другие детали поступают по закону Пуассона со средним интервалом между поступлениями, равным ( ч. Время, требуемое на их ремонт составляет 8 ± 4 ч. Эти ТЭЗы имеют более высокий приоритет. Провести исследование модели при числе запасных ТЭЗов: ноль, один два ТЭЗа. Для каждой из моделей выполнить прогон равный 5 годам, предполагая 40 часовую рабочую неделю. Метод построения модели Модель состоит из трёх сегментов. Рассмотрим первый сегмент. Первый сегмент .. Он может называться 'ТЭЗ и ЭВМ'. Порождаемый транзакт интерпретирует ЭВМ, а не ТЭЗ.Для слежения а за числом запасных ТЭЗов используется сохраняемая величина.(содержимое счетчика). Дефектный ТЭЗ уменьшает содержимое счетчика, а отремонтированный - увеличивает. Сама ЭВМ моделируется прибором Транзакт оператор включает и отключает прибор посредством его освобождения.Так как в моделе отказавшие ТЭЗы продвигаются сами ( на практике это делает оператор или лаборант), то для этого используется другой транзакт, порождаемый первым. Осуществляет это блок SPLIT& Второй сегмент . Его название 'Группа ремонта'. Ремонтник моделируется прибором FIXER. В этом сегменте осуществляется моделирование состязаний за FIXER между отказавшими ТЭЗами. Третий сегмент можно назвать 'Таймер на 260 40-часовых недель', Рассмотрим таблицу определений (Табл.1). Таблица 1.
Ограничения на запасные ТЭЗы имитируются в блоке TEST (12) Во втором сегменте в 17 блоке ADVANCE нет операндов. Он просто позволяет планировать поступление следующего транзакта. Результаты Результаты представлены в Табл.2. Таблица 2
Наиболее слабым узлом ЭВМ являются принтеры , которые требуют переодической смены катриджей. Будем обозначать эти различные блоки-ТЭЗы как А и В. Как ТЭЗ А так и ТЭЗ B подвержены периодическим отказам. В случае отказа А или В ЭВМ останавливается оператором или лаборантом. После этого отказавший ТЭЗ извлекают из ЭВМ, и вместо него устанавливают исправный запасной ТЭЗ. После этого ЭВМ продолжает вновь работу. Во время эксплуатации ЭВМ время работы ТЭЗов А и В до отказа уменьшается. Примем для А и В следующие параметры (Табл.1.). Таблица 1
Рассмотреть систему для комбинаций, при которых в ЗИПе имеется 0, 1 или 2 ТЭЗа каждого вида. Для каждой из систем выполнить прогон, моделирующий работу системы в течении 5 лет (это 280 40-часовых недель). Метод построения модели. Сегмент 'ЭВИ ТЭЗ' . Т ранзактом имитируется начало работы ЭВМ, представленную прибором . В начальный момент времени работы предполагается, что оба блока исправны. Когда транзакт, имитирующий в к лючение ЭВМ входит в модель, он делает выборки из распределений времени работы ТЭЗов А и В, записывая полученные величины в первый и второй параметры. Второй и трети й сегменты идентичны предйдущей работе. Рассмотрим таблицу распределений (Табл.3.).
Таблица 4
Таблица 5
Результаты полученные для случая А=1 и 2 и для В=0 являются сомнительными. Нагрузка в 90,8% для А=1 и В-2 меньше чем 91,2% для предыдущей работы(Табл.5, строка 2).Существуют и ещё неувязки.
Несколько ЭВМ имеют в качестве внешних устройств цветные плоттеры (графопостроители) , у которых достаточно сложный профилактический осмотр. Рабочий день ремонтника длится 8 ч, но возможна и многосменная работа. В некоторых случаях профилактический осмотр прерывается для устранения внезапны х отказов сетевых серверов, работающих в три смены, т.е 24 ч в сутки. В этом случае текущая профилактическая работа прекращается, и ремонтник начинает без задержки ремонта сервера. Тем не менее, машина-сервер, нуждающаяся в ремонте, не может вытеснить другую машину-сервер, уже стоящую на внеплановом ремонте. Распределение времени между поступлениями машин-серверов является пуассоновским со средним интервалом равным 48 ч. Если ремонтник отсутствует в момент поступления ЭВМ эти ЭВМ должны ожидать до 8 ч утра. Время их обслуживания распределено по экспоненте со средним значение в 25 ч.Необходимо построить GPSS-модель для имитации производственной деятельности ВЦ. По полученной модели необходимо оценить распределение случайной переменной 'число машин-серверов, находящихся на внеплановом ремонте'. Выполнить прогон модели, имитирующей работу ВЦ в течении 25 дней, введя промежуточную информацию по окончании каждых пяти дней. Для упрощения можно считать, что ремонтник работает 8 ч в день без перерыва, и не учитывать выходные. Это аналогично тому, что ВЦ работает 7 дней в неделю. Метод построения модели Рассмотрим сегмент планового осмотра ЭВМ. (Рис.1.). Транзакты, подлежащие плановому осмотру, являются пользователями обслуживающего прибора (ремонтник), которым не разрешен его захват. Эти ЭВМ-транзакты проходят через первый сегмент модели каждый день с 8 ч утра.ЭВМ-транзакт входит в этот сегмент. После этого транзакт поступает в блок SPLIT, порождая необходимое число транзактов, представляющих собой ЭВМ, запланированные на этот день для осмотра.Эти ЭВМ-транзакты проходят затем через последовательность блоков SEIZE-ADVANCE-RELEASE и покидают модель. . Рис.1. Первый сегмент Сегмент 'внепланового ремонта' ЭВМ-серверы, нуждающийся во внеплановом ремонте, двигаются в модель в своём собственном сегменте. Использование ими прибора имитируется простой последовательностью блоков PREEMPT-ADVANCERETURN. Блок PREEMPT подтверждает приоритет обслуживания ЭВМ-сервера (в блоке в поле В не требуется PR) (Рис.2.) Сегмент 'начало и окончание' рабочего дня ВЦ . Для того, чтобы организовать завершение текущего дня работы ВЦ по истечении каждого 8-ми ч дня и его начала в 8 ч утра, используется специальный сегмент. Т Транзакты-диспетчер входит в этот сегмент каждые 24 ч (начиная с конца первого рабочего дня), Этот транзакт, имеющий в моделе высший приоритет, затем немедленно поступает в PREEMPT, имеющий в поле В символа PR. Диспетчеру, таким образом, разрешено захватывать прибор-ремонтник вне зависимости от того, кем является текущий пользователь (если он есть). Далее, спустя 16 ч, диспетчер освобождает прибор-ремонтник, позволяя закончить ранее прерванную работу (при наличии таковой).(Рис.3.) Сегмент 'сбор данных для неработающих ЭВМ-серверов' . Для сбора данных, позволяющих оценить распределение числа неработающих ЭВМ-приборов, используется этот отдельный сегмент. (Рис.4.) Для этих целей используется взвешенные таблицы, которые позволяют вводить в них в один и тот же момент времени наблюдаемые случайные величины. Для этих целей включаются два блока - TABULATE, но если ввод в таблицу случаен (значение величин ³ 2), то этот подход не годен. В этом случае используется необязательный элемент олеранд, называемый весовым фактором, обозначающий число раз, которое величина, подлежащая табулированию, должна вводится в таблицу. Это позволяет назначать разые веса различным наблюдаемым величинам. Сегмент 'промежуточная выдача' . и окончание моделирования в конце дня используется последовательность GENERATE-TERMINATE (Рис.5.). Cегменты представлены на рис.1 - 5. Рассмотрим таблицу распределения (Табл. 3.1. Таблица 3.1
Рассмотрим программу модели, составленную на языке GPSS. XPDIS FUNCTION RN1,C24 0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2 ,75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81 .95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2 .999,7/.9998,8 JOBS FUNCTION RN1,C2 0,1/1,4 LENTH TABLE P2.0,1,W6 * * MODEL SEGMENT 1 * 1 GENERATE 1440,,1,,2 2 SPLIT FN,NEXT1 3 NEXT1 SEIZE BAY 4 ADVANCE 120,30 5 RELEASE BAY 6 TERMINATE * * MODEL SEGMENT 2 * 7 GENERATE 2880,FN,,,2 8 QUEUE TRUBL 9 PREEMPT BAY 10 ADVANCE 150,FN 11 RETURN BAY 12 DEPART TRUBL 13 TERMINATE * * MODEL SEGMENT 3 * 14 GENERATE 1400,,481,,3 15 PREEMPT BAY,PR 16 ADVANCE 960 17 RETURN BAY 18 TERMINATE * * MODEL SEGMENT 4 * 19 TRANSFER ,,,1,1,2,F 20 WATCH MARK 1 21 ASSIGN 2,0 22 TEST NE MP1,0 23 TERMINATE LENTH,MP1 24 TRANSFER ,WATCH * * MODEL SEGMENT 5 * 25 TRANSFER 7200..6241 26 TERMINATE 1 * * CONTROL * START 5,,1,1 END Логика работы модели В моделе предполагается, что некоторое время, равное единице, соответствует 8 ч утра первого дня моделирования.Затем, первая (по счёту) ЭВМ выделенная диспетчером для планового осмотра, входит в модель, выйдя из GENERANE. Далее, каждая следующая первая ЭВМ, будет поступать в модель через 24 ч. ( блок 1, где операнд А=1440 ед.врем., т.е числу минут в 24 ч. Первое появление 5 диспетчера на ВЦ произойдет в момент времени, равный 481(блок 14). Это соответствует окончанию восьмого часа. Второй раз диспетчер появится через 24 часа. Транзакт обеспечивающий промежуточную выдачу: впервые появится во время, равное 6241, выходя из блока 25. Это число соответствует концу 8-го часа пятого дня моделирования. ( 24 х 4 = 96 ч, 96 + 8 = 104. 104 х 60 =6240, 6240 + 1 = 6241 ч). Следующий транзакт появится через пять дней. Блок 19 позволяет вести моделирование до времени в 35041, что соответствует 25 дням плюс 8 ч, выраженных в минутах. Приоритетная схема представлена в табл.3.2. Таблица 3.2.
Неисправную ЭВМ отправляют в ремонтную группу, ремонтируют, и она становится резервной. Необходимо определить, сколько ремонтников следует иметь, и сколько машин держать в ремонте, оплачивая их аренду. Парк резервных машин служит для подмены вышедших из строя ЭВМ. принадлежащих ВЦ. Оплата арендных машин не зависит от того находятся они в эксплуатации , или в резерве. Цель анализа - минимизировать стоимость эксплуатации ВЦ. оплата рабочих в ремонтной группе составляет 3,75$ в ч. Арендная плата за одну ЭВМ составляет 30$ в день. Почасовой убыток при использовании менее 50 ЭВМ оценивается примерно в 20$ за ЭВМ. этот убыток возникает из за общего снижения промзводительности ВЦ. Считаем, что на ремонт вышедшей из строя ЭВМ уходит примерно 7 ч , и распределение этого времении равномерное. Необходимо определить, сколько ремонтников следует иметь, и сколько машин держать в ремонте, оплачивая их аренду. Парк резервных машин служит для подмены вышедших из строя ЭВМ. принадлежащих ВЦ. Оплата арендных машин не зависит от того находятся они в эксплуатации , или в резерве. Среднее время наработки на отказ каждой ЭВМ распределено так же равномерно, и составляет 157 ± 25 ч. Это время и распределение одинаково для всех ЭВМ ВЦ, так и для арендуемых ЭВМ. Так как плата за аренду не зависит оттого, используют эти ЭВМ или нет, то и не делается попыток увеличить число собственных ЭВМ ВЦ. Необходимо построить GPSS модель такой системы и исследовать на ней дневные расходы при разном числе арендуемых ЭВМ при при одинаковом числе ремонтников и от числа ремонтников при постоянном числе арендуемых ЭВМ. Метод построения модели Определим ограничения, которые существуют в моделируемой системе. Существуют три ограничения. 1. Число ремонтников в ремонтной группе. 2. Минимальное число ЭВМ, одновременно работающих на ВЦ. 3. Общее число ЭВМ циркулирующих в системе. Для моделирования 1 и 2 ограничений удобно использовать многоканальные ус-ва ( термин взят из теории СМО), а третье ограничение-моделировать при помощи транзактов. При этом ремонтники и работающие ЭВМ, находящиеся в производстве, являются константами. При этом ЭВМ являются динамическими объектами, циркулирующими в системе. Рассмотрим состояния в которых может находиться ЭВМ. Пусть в настоящий момент она находится в резерве. Тогда многоканальное ус-во NOWON (т.е. в работе) используется для моделирования работающих ЭВМ, будет заполнено, и резервные машины не могут войти в него. И тогда транзакт моделирующий резервную ЭВМ может после многократных попыток войти в NOWON. Проходя через блоки ENTER и ADVANCE транзакт моделирует время работы до тех пор, пока ЭВМ не выйдет из строя. После выхода из строя ЭВМ транзакт покидает NOWON . При этом возникает возможность у другой резервной ЭВМ войти в него,и если транзакт ожидает возможность войти в многоканальное ус-во MEN (ремонтная группа. которая м.б. представлена даже одним ремонтником). Выйдя из MEN транзакт становится восстановленной ЭВМ. После ремонта он покидает MEN , освобождая ремонтника, который может начать немедленно ремонт другой ЭВМ. Сам транзакт поступает в ту часть модели, из которой он начинает попытки войти в NOWON. Общее число ЭВМ циркулирующих в системе равно 50 плюс три ЭВМ резервных, и это число надо задать до начала прогона, используя ограничительные поля блока GENERITE. Для определения времени прогона будет использовать программный таймер, рассчитанный на время в 62440 ед.вр., что составляет 3 года, по 40 недель в году. Рассмотрим таблицу определений (Табл.4.1). Таблица 4.1
Очевидно, необходимо найти минимум между этими значениями (Рис.4.2). При заданном числе арендуемых машин, число ремонтников так, как это представлено на Рис.4.3. При малом числе ремонтников, расходы велики из-за оплаты простаивающих ремонтников. В табл.4.2. показана величина нагрузки, проходящей через MOWON , как функция 'ремонтник-арендуемые машины'. При заданном числе ремонтников нагрузка растёт при увеличении числа арендуемых машины. Аналогично этому при заданном числе арендуемых машины нагрузка растёт при увеличении числа ремонтников. Таблица 4.2
Таблица 4.5
Модели надёжности программ. 3. АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ 3.1.СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРАВИЛЬНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭВМ Функции и характеристики систем контроля. Классификация средств контроля. Контроль передачи информации* Циклические коды. Контроль арифметических операций. Само проверяемые схемы контроля. Примеры систем контроля современных ЭВМ.
Сервисные процессоры.
Особенности организации эксплуатационного обслуживания персональных компьютеров. Диалоговые системы диагностирования неисправностей в ПК. Вирусы и их типы. Поиск и устранение вирусов.
Детерминированные методы генерации тестов для для логических схем. описанных на вентильном и функциональном уровне.Понятие о тестируемом проектировании аппаратуры ЭВМ. Модификаци схем для раздельного тестирования комбинационных схем и триггеров.Модификация схем для само тестирования.
Восстановление БД при аварийных ситуациях. Методы защиты информации от несанкционированного доступа.
Диагностирование средств телеобработки данных; мультиплексора передачи данных и канала передачи данных.
Программные средства профилактических мспытаний. Автоматизация профилактических мспытаний с изменением напряжений вторичных источников питания. Автоматическое накопление информации об ошибках, её обработка и использование.
Микропрограммные и программные измерительные мониторы. Однокантактный логический пробник.Много кантактный логический пробник. Логический компаратор. Логический импульсный генератор. Измерители тока. Осциллографы. Логические анализаторы. Стенды проверки ТЭЗ.
Процессы планово-профилактического обслуживания. |