Характеристики ЭВМ

Пользователя в первую очередь интересуют параметры ЭВМ и особенности ее архитектуры, определяющие вычислительные возможности машины. К ним относятся производительность (скорость работы) процессора (число выполняемых операций в секунду), емкость памяти (число байт), состав и параметры периферийных устройств и т.д.

Важнейшими эксплуатационными характеристиками ЭВМ являются ее производительность П и общий коэффициент эффективности машины

Э=П/(С_ЭВМ+С_ЭКС),

представляющий собой отношение ее производительности к сумме стоимости самой машины С_ЭВМ и затрат на ее эксплуатацию за определенный период времени С_ЭКС.

Так как часто бывает трудно оценить затраты на эксплуатацию данной модели ЭВМ, то оценивают эффективность машины по упрощенной формуле:

Э=П/С_ЭВМ.

Оценка и сопоставление производительности различных ЭВМ представляют собой достаточно сложную проблему.

Интуитивно под производительностью ЭВМ понимают количество «вычислительной работы» или. другими словами, число задач, выполняемых машиной в единицу времени. Однако на производительность ЭВМ, оцениваемую по числу решенных в единицу времени задач, влияет слишком много факторов, в том числе тип задач, число тех или иных операций, выполняемых при решении задач, стиль программирования и другие особенности программ, логические возможности системы команд, структура процессора, характеристики и организация оперативной и внешней памяти, особенности операционной системы, состав и характеристики периферийных устройств и др.

Производительность ЭВМ общего назначения оценивается упрощенно по скорости выполнения некоторых «смесей» команд, формируемых путем анализа частоты исполнения разного вида команд при выполнении программ решения задач некоторого класса. На основе такого анализа отдельным видам команд присваиваются определенные весовые коэффициенты.

При использовании «смесей» команд производительность ЭВМ определяется по формуле

где R_S и t_S — соответственно весовой коэффициент и продолжительность выполнений S- й команды; h — число различных команд в «смеси».

Общие закономерности нарушений работоспособности различных объектов, закономерности процессов обеспечения и поддержания работоспособного состояния объектов изучает теория надежности.

Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени свои характеристики в установленных пределах при определенных режимах и условиях использования, технического обслуживания, режимах хранения и транспортировки.

При оценке и анализе надежности какого-либо объекта приходится иметь дело со случайными событиями и величинами, что заставляет использовать понятия и методы теории вероятностей.

Надежность вычислительной машины определяется безотказностью, достоверностью функционирования и характеристиками обслуживаемости (в первую очередь ремонтопригодностью), восстанавливаемостью информации после сбоев и проверкопригодностью.

Безотказность ЭВМ — свойство машины сохранять работоспособность в течение определенного промежутка времени при условии удовлетворения заданных ограничений на условия эксплуатации. Безотказность ЭВМ характеризуется закономерностями возникновения отказов.

Отказ – событие, заключающееся в полной утрате машиной работоспособности из-за возникшей неисправности и приводящее к невыполнению или ошибочному выполнению различных задач.

Отказ ЭВМ — это такое нарушение ее работоспособности, для устранения которого требуются определенные действия обслуживающего персонала по ремонту, замене и регулировке неисправного элемента, узла или устройства.

Отказы делятся на внезапные и постепенные.

Внезапный отказ — это практически мгновенное изменение какого-либо параметра (например, возрастание сопротивления цепи вследствие ее обрыва, электрический пробой диода и т.п.).

Постепенный отказ — это происходящее во времени накопление количественных изменений некоторого параметра, достигнувшего значения, при котором машина оказывается в неработоспособном состоянии.

Интервалы между отказами являются случайными величинами с некоторым законом распределения.

Безотказность ЭВМ может быть оценена средним временем наработки машины на один отказ ().

Последствия отказов характеризуются случайными величинами продолжительности ремонта.

Ремонтопригодность — это степень приспособленности машины к предупреждению, обнаружению и устранению отказов. Количество времени, затрачиваемого на ремонт для устранения отказа, является случайной величиной. Ремонтопригодность ЭВМ можно оценить средним значением времени восстановления работоспособности после отказа .

Т.к. работа ЭВМ заключается в выполнении преобразований информации, то надежность наряду с безотказностью определяется также достоверностью функционирования.

Достоверность функционирования ЭВМ—это свойство машины, определяющее безошибочность производимых машиной преобразований информации. Она характеризуется закономерностями появления ошибок из-за сбоев.

Сбой – событие, состоящее во временной утрате работоспособности ЭВМ.

Сбой вызывается кратковременной самоустраняющейся неисправностью, нарушающей нормальное функционирование машины. После сбоя машина длительное время может работать нормально.

Если при отказе для восстановления работоспособности машины или системы необходимо устранить неисправность в аппаратуре, то при сбое достаточно восстановить только достоверность информации.

Достоверность функционирования ЭВМ можно оценить средним временем наработки машины на один сбой .

Для более полной оценки достоверности функционирования введем в состав эксплуатационных характеристик| ЭВМ восстанавливаемость вычислительного процесса, оцениваемую средним временем восстановления вычислительного процесса после сбоя ().

Важной функцией обслуживания является проведение профилактических проверочных испытаний (профилактического контроля) для выявления элементов и узлов, параметры которых близки к предельно допустимым, и их замены или подрегулировки. Эффективность профилактических испытаний определяется отношением средних величин наработки на отказ при наличии профилактических испытаний () и без них ()

.

Для оценки профилактических испытаний используют также коэффициент их результативности, равный отношению числа отказов, выявленных при профилактических испытаниях (), к общему числу отказов, обнаруженных во время профилактических испытаний и при работе машины в период между профилактиками ():

Одной из важных эксплуатационных характеристик является проверкопригодность ЭВМ, которую можно оценить средней продолжительностью профилактических проверочных испытаний ().

Долговечность ЭВМ — свойство машины при установленном для нее обслуживании сохранять указанные в технической документации характеристики в течение определенного времени хранения и эксплуатации.

Сохранность –свойство ЭВМ сохранять исправное состояние при эксплуатации в условиях, оговоренных технической документацией.

Эксплуатационные ресурсы — это ресурсы, необходимые для нормальной эксплуатации машины:

– площадь помещений;

– потребляемая мощность;

– обслуживающий персонал;

– соблюдение некоторых требований к параметрам окружающей среды в помещениях ЭВМ (температура, вентиляция, пылезащищенность и др.).

Элементы теории эксплуатации ЭВМ

Рассмотренные выше характеристики далеко не полностью описывают процесс эксплуатации ЭВМ, носящий случайный характер. Так, если встает задача определения вероятности того, что в течение некоторого интервала времени t ЭВМ сохранит работоспособность, то для ее решения надо знать закон распределения случайной величины — времени безотказной работы ЭВМ. Время поиска неисправности, время ремонта отказавшего устройства также являются случайными, поэтому в момент возникновения отказа можно говорить только о вероятности того, что работоспособность ЭВМ будет восстановлена к заданному сроку.

Конечно, определенные организационные и технические мероприятия могут повлиять на время восстановления ЭВМ, однако оно по-прежнему остается случайным, непредсказуемым (можно говорить только о вероятности того, что восстановление будет закончено к такому-то сроку, а для определения этой вероятности необходимо знание закона распределения случайной величины — времени восстановления).

Законы распределения случайных величин (интервалов времени между отказами и сбоями, времени восстановления и т.д.) дают исчерпывающую информацию о потоках отказов, сбоев и восстановлений (в частности, зная их, можно определить и введенные выше характеристики).

Таким образом, отказы ЭВМ, завершения поиска неисправности, окончания ремонтных работ и т.д.—это случайные события, которые в течение некоторого интервала времени могут произойти или не произойти; предсказать заранее момент наступления случайного события невозможно.

Однако это не означает, что персонал, обслуживающий ЭВМ, не может определенным образом прогнозировать поведение ЭВМ в процессе эксплуатации и принимать своевременно меры для поддержания ее в работоспособном состоянии.

Существуют методы оценки надежности ЭВМ, основанные на случайном (вероятностном) характере поведения вычислительной машины в процессе эксплуатации.

При этом создается математическая модель процесса эксплуатации ЭВМ как сложной системы, подверженной влиянию случайных факторов. Очевидно, что математическая модель процесса эксплуатации ЭВМ должна основываться на методах теории вероятностей. Так, законы распределения случайных величин (времени безотказной работы, поиска неисправности, ремонта и др.) задают в совокупности математическую модель процесса эксплуатации ЭВМ на языке теории вероятностей, а порознь — модели отдельных эксплуатационных явлений.

Поэтому в теории эксплуатации ЭВМ широко используются понятия и методы теории вероятностей.

Дата добавления: 2015-09-02