Задачи системы контроля ИС

Под контролем в информационных системах понимают процессы, обеспечивающие обнаружение ошибок в их функционировании, вызванных отказами или сбоями аппаратуры, ошибками в программе, ошибками оператора или другими причинами. В сочетании с мерами по резервированию контроль является одним из самых эффективных средств повышения надежности и достоверности обработки информации в вычислительных системах.

В современных ИС применяют средства автоматизированного контроля и диагностики, называемые системой контроля и диагностики. Которые выполняют следующие функции:

· Обнаружение ошибок;

· Определение причин и характера ошибок;

· Регистрация ошибок и ситуаций, в которых имело место возникновение ошибок (сбор статистики и информации об ошибках);

· Исправление ошибок;

· Поиск (диагноз) неисправностей;

· Реконфигурация системы;

· Ремонт (замена неисправных компонент);

· Проверка работоспособности системы (после ремонта или конфигурации).

В данной лекции рассматриваются методы контроля, предназначенные для обнаружения ошибок, вызванных отказами и сбоями аппаратуры.

«Ошибка» в ряде случаев целесообразно рассматривать как явление искажения информации, поддающееся с определенной вероятностью обнаружению и регистрации. Для обнаружения ошибок в работе информационных систем широко используют различные методы контроля, позволяющие зафиксировать наиболее типичные ошибки. Поэтому необходимо знание причин и характеристик возникающих ошибок для правильного выбора метода контроля. Сбои, зафиксированные системой контроля, устраняют, и тем самым не допускается их распространение на выход системы . При обнаружении систематической ошибки требуется локализовать и устранить причину ошибки.

Средства контроля ИС подразделяются на аппаратные, программные и

смешанные. Они характеризуются тремя основными параметрами: полнотой (глубиной) контроля, временем обнаружения ошибки и сложностью.

Полнота контроля оценивается как доля отказов, обнаруживаемых в результате контроля, от общего их количества:

где MK - множество элементов, подлежащих контролю;

M - множество всех элементов системы;

ni - число элементов i-го типа;

li - интенсивность отказов элементов i-го типа.

Время обнаружения ошибки (время контроля) определяется как интервал времени от момента возникновения ошибки до момента ее обнаружения.

Сложность средств контроля характеризуется массой, размерами, стоимостью, потребляемой энергией, памятью и другими параметрами аппаратных средств.

Виды контроля

По характеру контроль в ИС подразделяется на оперативный и тестовый.

Оперативный контроль осуществляется в ходе решения задач и позволяет в процессе их решения немедленно обнаруживать ошибку. Однако оперативный контроль в принципе является неполным, поскольку выполняется на случайных, не приспособленных для целей контроля задачах.

Тестовый контроль осуществляется в специально отведенные промежутки времени на основе решения специальных, тестовых задач. Он основан на тестах, обеспечивающих контроль всех элементов системы (аппаратуры , команд программы) за короткое время. Недостаток тестового контроля - затраты дополнительного процессорного времени.

По способу организации различают контроль прямой, обратный и смешанный.

При прямом контроле основной вычислительный процесс О с исходными данными х и результатами у сопровождается параллельным вычислительным процессом П (рис а). В случае безошибочной работы системы результаты процессов О и П должны совпадать , что определяется устройством сравнения БС . Если результаты отличаются , то БС выдает сигнал об ошибке. Если процессы О и П осуществляются по одной и той же программе, то приведенная схема позволяет выявить только сбои и отказы аппаратуры. В случае, когда информация обрабатывается по различным, но функционально эквивалентным программам, прямой контроль позволяет, кроме того, выявлять и ошибки в программах.

а) прямой контроль	б) обратный контроль	в) смешанный контроль

Рис. Схемы организации контроля.

Недостаток прямого контроля - большие затраты аппаратных средств. Они могут быть снижены, если параллельный процесс П будет упрощен за счет снижения точности: можно предположить, что большинство ошибок приведет к сильному отклонению результата О от правильного значения, такому , которое перекроет погрешность результата процесса П и ошибка будет обнаружена по расхождению между результатами процессов О и П .

При обратном контроле (рис. б) параллельный процесс П1 с исходным

данными у и результатами х осуществляет обратное преобразование результата контролируемого процесса О. Сопоставление обратного решения с исходными данными позволяет обнаружить ошибку. Недостаток обратного контроля, кроме ограниченности класса решаемых задач, заключается и в том, что время, необходимое на получение контролируемого решения, будет не меньше суммарного времени выполнения процессов О и П.

В отдельных случаях целесообразен смешанный контроль (рис. в). При смешанном контроле как исходные данные х, так и результаты y основного вычислительного процесса подвергаются некоторым преобразованиям П2 и П3, подобранным так, что они в случае безошибочных процессов дают сопоставимые результаты. Т.е осуществляется проверка их совпадения в пределах допустимой погрешности.

По объекту контроля различают контроль аппаратуры, программного обеспечения и работы операторов.

Поскольку все рассмотренные выше виды контроля имеют определенные ограничения, на практике применяют их комбинацию.