Надежность информационных систем реферат

Обновлено: 19.05.2024

Пример готового реферата по предмету: Информационные технологии

Выдержка из текста

Отказ информационных систем — одна из важнейших проблем обеспечения их надёжности, означающий нарушение работоспособности объекта, при котором автоматизированные системы или их какой-либо элемент перестает выполнять целиком или частично свои функции.

Надежность технической системы является составным свойством, включающим в себя безотказность, долговечность, восстанавливаемость и сохраняемость входящих в систему элементов. Надежность информационной системы должна обеспечиваться на всех этапах жизненного цикла: от проектирования и изготовления до эксплуатации. Еще в процессе проектирования решаюся вопросы создания устройства или системы с заданным уровнем надежности, закладываются конструктивные и схемные решения, обеспечивающие безотказное функционирование всех элементов системы.

В настоящее время проблема выбора информационной системы из специфической задачи превращается в стандартную процедуру.Процедура принятия решения о выборе наиболее эффективной компьютерной системы управления нова для большинства отечественных руководителей, а ее последствия во многом будут оказывать значительное влияние на предприятие в течение нескольких лет.

Все элементы системы работают в режиме нормальной эксплуатации. Резервирование отдельных элементов или групп элементов должно осуществляться идентичными по надежности резервными элементами или группами элементов. Переключатели при резервировании считаются идеальными. На схемах обведенные пунктиром m элементов являются функционально необходимыми.

Так же данная информационная система легка в обращении, позволяет хранить большое количество сведений, экономит рабочее время за счет автоматизации процессов. Поэтому предлагаемая программа должна существенно упростить работу станции технического обслуживания автомобилей.

Актуальность работы обусловлена тем, что в современных рыночных условиях эффективная деятельность любого предприятия возможна лишь при условии автоматизации всего спектра деятельности предприятия. Особенно это касается такой специфической области как услуги по ремонту автомобилей. Автоматизация позволяет снизить издержки, повысить эффективность работы, достичь возможностей, недоступных ранее при использовании бумажного документооборота. Польза от автоматизации деятельности ощущается в том случае, если автоматизируется вся деятельность предприятия, весь комплекс его задач.

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.

По мере расширения применения и увеличения сложности информационных систем выделились области, в которых ошибки или недостаточное качество программ, либо данных могут нанести ущерб, значительно превышающий положительный эффект от их использования.

Список литературы

1. Черкесов Г. Н. Надежность аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. — СПб.: Питер, 2005. — 479 с.

2. Коваленко А. Е., Гула В. В. Отказоустойчивые микропроцессорные системы. – К.: Техніка, 1986.— 150 с., ил.— Библиогр.: с. 147— 149.

4. Липаев В.В. Тестирование компонентов и комплексов программ. Учебник. – М.: СИНТЕГ, 2010. — 400 с.

5. Мирошниченко Е. А. Технологии программирования: учебное пособие / Е. А. Мирошниченко. — 2-е изд., испр. и доп. — Томск: Изд- во Томского политехнического университета, 2008. — 124 с.

6. Черкесов Г. Н. Оценка надежности систем с учетом ЗИП: учеб. пособие. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 480 с.:

Проблема надежности является очень важной для современных технических систем. Можно привести примеры многих систем, для которых решение проблемы надежности в самом прямом смысле означает, быть или не быть данной системе. К ним можно отнести и различные информационные системы, включающие в свой состав большое число компьютеров, имеющих сетевую структуру, территориально распределенные информационные системы, информационные системы измерения параметров различных объектов, системы мониторинга и т.п.

Информационные системы могут иметь простую и сложную структуру. Их усложнение идет сегодня в различных направлениях. С одной стороны, в состав систем входит все большее число комплектующих элементов. С другой стороны, усложняется их структура, определяющая соединение отдельных элементов и их взаимодействие в процессе функционирования и поддержания работоспособности. При этом усложнение систем является прямым следствием постоянно возрастающей ответственности выполняемых ими функций, сложности и многообразия этих функций.

При прочих равных условиях система, состоящая из большого числа комплектующих элементов и имеющая более сложную структуру и сложный алгоритм функционирования, является менее надежной по сравнению с более простой системой. Все это требует разработки специальных методов обеспечения надежности таких систем, включая разработку математических методов расчета надежности и экспериментальной оценки.

Прежде чем начать изложение теоретических основ надежности, введем основные термины и определения, принятые в современной инженерной практике.

Под надёжностью технической системы понимают свойство системы сохранять работоспособность в заданных условиях функционирования. Говоря о работоспособности, следует сразу же определить критерий отказа системы. Отказ – это событие, после возникновения которого система утрачивает способность выполнять заданное назначение. Эти два понятия в определенном смысле выражаются одно через другое: отказ – это потеря работоспособности. Однако для той или иной информационной системы конкретное определение отказа зависит от многих факторов: назначения системы, выполняемой задачи, требований к выполнению данной конкретной функции и др.

Надежность – это сложное свойство, включающее в свой состав несколько единичных свойств: безотказность, готовность, сохраняемость, ремонтопригодность, а также безопасность и живучесть.

Под безопасностью понимается способность системы функционировать, не переходя в опасное состояние. Для информационных систем это свойство не является существенным по сравнению, например, с системами атомной энергетики.

Под живучестью технической системы понимают ее способность противостоять внешним воздействиям как естественного характера не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации, так и преднамеренным.

Отличительным признаком надежности как свойства технической системы является то, что она характеризуется вероятностными процессами, протекающими во времени.

В теории надежности весьма важную роль играет деление элементов и систем на восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Содержательный смысл этих понятий очевиден.

Информационные системы бывают простыми и сложными.

Простыми системами будем считать такие, в которых чётко определён признак отказа, т.е. можно указать элемент, отказ которого приводит к отказу системы.

Информационные системы бывают простыми и сложными.

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (1):

Министерство образования и науки

Реферат

по дисциплине:

на тему:

Всяченков Денис

Алматы, 2010г.

1. Основные понятия

1.2 Работоспособность. Отказ. Неисправность. Восстановление

1.3 Безотказность. Ремонтопригодность. Сохраняемость. Долговечность

2. Качество и надежность программного обеспечения

2.1 Основные причины отказов программного обеспечения

2.2 Методы программного восстановления

2.3 Основные показатели надежности программного обеспечения

2.4 Методы испытаний программ на надежность

2.5 Подход к повышению надежности программного обеспечения

2.6 Методы обеспечения надежности комплексов программ при сопровождении

Автоматизированные системы обработки информации и управления представляют собой совокупность технических средств, алгоритмов управления, методов и средств информационного и программного обеспечения, объединенных для выполнения функций управления. Технические средства включают в себя сложные комплексы измерительной, вычислительной техники, средств связи, автоматики, отображения, регистрации и архивирования информации, исполнительных механизмов, вспомогательной и обеспечивающей аппаратуры.

Для того чтобы технические средства воспроизводили алгоритмы функционирования так, как это было предусмотрено разработчиками при проектировании, аппаратура должна быть достаточно надежной, приспособленной к своевременному обнаружению и устранению отказов. От того, насколько удалось исключить отказы или уменьшить их количество и вероятность появления, устранить или уменьшить их влияние на процесс управления, зависит не только качество, но и безопасность управления.

Система управления принимает участие в предупреждении и устранении аварийных ситуаций в объекте управления и сама не должна провоцировать негативные процессы в автоматизированном технологическом комплексе.

Поэтому задача обеспечения высокой надежности становится одной из ключевых задач теории и практики проектирования, производства и эксплуатации.

Современная теория надежности занимается в основном вопросами надежности техники. За длительное время она накопила большое количество полезных, проверенных на практике результатов. Казалось бы, это может служить залогом успешного и беспроблемного решения задачи обеспечения надежности автоматизированных систем обработки информации и управления. Однако это не так. В последние десятилетия проблема повышения надежности не только не ослабела, но, напротив, значительно обострилась. Это связано с действием ряда объективных причин, обусловленных бурным техническим. Одна из причин — непрерывный рост сложности аппаратуры, который значительно опережает рост качества элементной базы.

Второй причиной можно считать значительное расширение диапазона условий эксплуатации техники. В зависимости от назначения она работает в условиях высокой или низкой температуры окружающей среды, при повышенном или пониженном давлении, высокой или низкой влажности, при больших механических нагрузках вибрационного и ударного типов, в условиях действия повышенной радиации, агрессивных сред, негативных биологических факторов.

Говоря о другой составной части автоматизированных систем (программном обеспечении) следует отметить, что оно также заметно влияет на надежность системы. Без правильно и эффективно работающего программного комплекса (ПК) АСОИУ превращаются просто в дорогую груду металла. Нарушение работоспособности ПК часто приводит к не менее тяжелым последствиям, чем отказы техники, но найти причину нарушения бывает крайне тяжело. Неправильная работа программ может провоцировать отказы технических устройств, устанавливая для них более тяжелые условия функционирования, поэтому вопросам обеспечения и поддержания надежности ПК всегда уделялось большое внимание…

^ 1. Основные понятия

Надежность является фундаментальным понятием теории надежности, с помощью которого определяются другие понятия. Надежность есть свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Остановимся на некоторых особенностях этого понятия. Во-первых, как следует из определения, надежность есть внутреннее свойство объекта, заложенное в него при изготовлении и проявляющееся во время эксплуатации. Для количественной оценки надежности, как и любого другого свойства объекта, необходима та или иная мера, являющаяся ее характеристикой. Надежность нельзя свести ни к одной ее характеристике. Вторая особенность надежности состоит в том, что она проявляется во времени. Если нет наблюдения за объектом во времени, то нельзя сделать никаких заключений о его надежности. Этим она существенно отличается от таких свойств объекта, как дефектность, точность и пр. Дефектность можно установить специальными измерениями в течение сравнительно небольшого времени, определяемого количеством измеряемых параметров и временем каждого измерения и составляющего несколько минут или часов. Для того чтобы составить представление о надежности, необходимы наблюдения за группой объектов в течение тысяч или десятков тысяч часов. Можно сказать также, что дефектность и точность отражают начальное значение качества объекта, а надежность отражает устойчивость начального качества во времени. Третья особенность надежности заключается в том, что она по-разному проявляется при различных условиях эксплуатации и различных режимах применения объекта. При изменении режимов и условий эксплуатации изменяются и характеристики надежности. Нельзя оценить надежность объекта, не уточнив условия его эксплуатации и режимов применения.

Однако эти понятия не являются синонимами и поэтому требуют пояснения. Объект (технический объект) — это предмет определенного целевого назначения, рассматриваемый на этапах выработки требований, проектирования, производства и эксплуатации.

Объектами, в частности, могут быть технические комплексы, программные комплексы, установки, устройства, машины, аппараты, приборы, агрегаты, отдельные детали и пр. Изделие — это промышленная продукция. В Единой системе конструкторской документации изделием называют любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению на производстве.

К техническим объектам относятся не любые промышленные изделия, а только такие, каждый экземпляр которых в процессе эксплуатации (применения по назначению) не подвергается постепенному расходованию. У данных изделий с течением времени расходуется только технический ресурс. С этой точки зрения не является объектом банка смазочного материала, хотя, несомненно, она является изделием.

К объектам относятся также совокупности (комплексы, системы) изделий, совместно выполняющие определенные функции или задачи, даже если они не связаны между собой конструктивно (например, линии радиосвязи, системы энергетики и др.).

^ Работоспособность. Отказ. Неисправность. Восстановление

^ Безотказность. Ремонтопригодность. Сохраняемость. Долговечность

^ 2. Качество и надежность программного обеспечения

Основные причины отказов программного обеспечения

Основными причинами, вызывающими нарушения нормального функционирования ПО, являются:

- ошибки, скрытые в самой программе;

- искажение входной информации;

- неверные действия пользователя;

- неисправность аппаратных средств ИС, на которой реализуется вычислительный процесс.

Ошибки, скрытые в программе. При разработке сложного ПО возможно возникновение ошибок, которые не всегда удается обнаружить и ликвидировать в процессе отладки. В силу этого в программах остается некоторое количество скрытых ошибок. Они являются причиной неверного функционирования этих программ. Среди ошибок подобного рода можно выделить следующие характерные группы.

Ошибки вычислений. Ошибки этой группы связаны с некорректной записью или программированием математических выражений, а также неверное преобразование типов переменных. Вследствие этого получаются неправильные результаты.

Логические ошибки. Эта группа ошибок является причиной искажения алгоритма решения задачи. К ошибкам подобного рода можно отнести неверную передачу управления, неверное задание диапазона изменения параметра цикла, неверное условие и другие ошибки.

Ошибки ввода-вывода. Эти ошибки связаны с неправильным управлением ввода-вывода, формированием выходных записей, определением размера записей и другими неправильно свершенными действиями. Ошибки манипулирования данными. К числу таких ошибок относятся: неверное определение числа элементов данных; неверные начальные значения, присвоенные данным; неверное указание длины операнда или имени переменной и другие ошибки.

Ошибки совместимости связаны с отсутствием совместимости разрабатываемого или применяемого ПО с операционной системой или другими прикладными программами.

Ошибки сопряжений. группа этих ошибок вызывает неверное взаимодействие ПО с другими программами или подпрограммами, с системными программами, устройствами ЭВМ или входными данными.

Искажение входной информации. Указанная причина вызывает нарушение функционирования ПО, когда входные данные не попадают в допустимую область значения переменных. В этом случае возникает несоответствие между исходной информацией и возможностями программы.

Неисправность аппаратных средств ИС. Эти неисправности оказывают определенное влияние на характеристики надежности ПО. Появление отказов или сбои в работе аппаратуры приводят к нарушению хода обработки информации и, как следствие, могут искажать как исходные данные, так и саму программу.

Следствием появления ошибок в программе является ее отказ. Последствия отказов ПО можно разделить на:

- полное прекращение выполнения функций программы;

- кратковременное нарушение хода обработки информации в ИС.

Выбор метода оперативного восстановления происходит в условиях неопределенности сведений о характере отказовой ситуации и степени ее влияния на работоспособность программ.

Вероятность полного восстановления нормального функционирования комплекса программ.
затратами ресурсов ЭВМ на проведение процедуры восстановительных работ.
длительностью проведения работ по восстановлению - суммарным временем выбора метода восстановления и временем его реализации.

состояние соответствует нормальному функционированию работоспособного комплекса программ при полном отсутствии искажений - полезная работа
состояние имеет место при переходе комплекса программ в режим контроля функционирования и обнаружения ошибок - состояние контроля
состояние соответствует функционированию программ при наличии искажений не обнаруженных средствами контроля - состояние необнаруженного искажения данных или вычислительного процесса которое в частности может соответствовать отказу
состояние характеризуется функционированием группы программ восстановления режима полезной работы и устранения последствий искажения - восстановление после действительного искажения
состояние соответствует также восстановлению режима полезной работы но после ложного обнаружения проявления искажения когда в действительности состояние полезной работы не нарушалось - восстановление после ложной тревоги

^ Основные показатели надежности программного обеспечения

Если рассматривать отказавшее ПО без учета его восстановления, а также случайный характер отказов в программах, то основные показатели надежности в этом случае не отличаются от тех, которые были рассмотрены. При этом характер изменения этих показателей во времени будет зависеть от модели надежности ПО. Таким образом, основными показателями надежности ПО являются:

-вероятность безотказной работы программы, представляющая собой вероятность того, что ошибки программы не проявятся в интервале времени;

-вероятность отказа программы или вероятность события отказа ПО до момента времени;

-интенсивность отказов программы ;

-средняя наработка программы на отказ, являющаяся математическим ожиданием временного интервала между последовательными отказами. При определении характеристик надежности ПО учитывается тот факт, что возникающие при работе программ ошибки устраняются, количество ошибок уменьшается и, следовательно, их интенсивность понижается, а наработка на отказ программы увеличивается.

В связи с такими предположениями рассматривается несколько моделей надежности ПО: модель с дискретно-понижающей частотой появления ошибок, модель с дискретным увеличением наработки на отказ или ошибку ПО, экспоненциальная модель надежности ПО.

прямые экспериментальные методы определения показателей надежности систем в условиях нормального функционирования;
форсированные методы испытаний реальных систем на надежность;
расчетно-экспериментальные методы при использовании которых ряд исходных данных для компонент получается экспериментально а окончательные показатели надежности систем надежности рассчитываются с использованием этих данных;

Форсированные методы испытаний надежности программ значительно отличаются от традиционных методов испытаний аппаратуры. Форсирование испытаний может выполняться путем повышения интенсивности искажений исходных данных, а также специальным увеличением загрузки комплекса программ выше нормальной.

Особым видом форсированных испытаний является проверка эффективности средств контроля и восстановления программ данных и вычислительного процесса. Для этого имитируются запланированные экстремальные условия функционирования программ, при которых в наибольшей степени стимулируется работа испытываемого средства программного контроля или восстановления.

Расчетно-экспериментальные методы. При анализе надежности программ применение расчетно-экспериментальных методов более ограничено чем при анализе аппаратуры. Это обусловлено неоднородностью надежностных характеристик основных компонент программных модулей групп программ массивов данных и т.д. Однако в некоторых случаях расчетным путем можно оценить характеристики надежности комплексов программ. Сочетание экспериментальных и аналитических методов применяется также для определения пропускной способности комплекса программ на конкретной ЭВМ и влияние перегрузки на надежность его функционирования.

^ Подход к повышению надежности программного обеспечения

^ Методы обеспечения надежности комплексов программ при сопровождении

В этой стадии жизненного цикла программ расширяются условия их использования и характеристики исходных данных, вследствие чего могут потребоваться изменения в программах. Для сохранения и улучшения показателей надежности комплексов программ в процессе длительного сопровождения необходимо четко регламентировать передачу комплексов программ пользователям. Целесообразно накапливать необходимые изменения в программах и вводить их группами формируя очередную версию комплекса программ с измененными характеристиками. Версии комплекса программ можно разделить на эталонные и пользовательские (или конкретного объекта).

Эталонные версии развиваются, дорабатываются и модернизируются основными разработчиками комплекса программ или специалистами, выделенными для их сопровождения. Они снабжаются откорректированной технической документацией полностью соответствующей программам и точным перечнем всех изменений введенных в данную версию по сравнению с предыдущей версией.

Пользовательские версии. Необходимы также общие проверки работоспособности и сохранности всех программ комплекса. Для корректности выполнения изменений они снабжаются методиками проверки и правилами подготовки контролирующих тестов. Целесообразно ограничивать доступ широких пользователей к технологической документации хранящей подробные сведения о содержании и логике функционирования программ. Такие меры в некоторой степени предотвращают возможность резкого ухудшения показателей надежности.

Осуществление подхода к оцениванию и повышению надежности функционирования программного обеспечения требует существенных затрат различного вида. Но, на мой взгляд, его осуществление необходимо. Это обусловлено конечной точностью вычислений в современных и перспективных компьютерах и другими факторами, из которых наиболее весомым является лавинообразный рост сложности перспективных программ. Другого пути нет, пока не будут созданы компьютеры с избыточностью, позволяющей организовать оперативный контроль и принятие решений в условиях влияния помех различного вида, адаптирующиеся по точности в процессе вычислений. Возврат к классической теории ошибок и дальнейшее ее развитие весьма необходимы в интересах информатики и информатизации общества. Такой путь, на мой взгляд, может стать источником новых конструктивных решений как в элементной базе, архитектуре вычислительных средств, так и в программном обеспечении. Он также может стимулировать развитие новых методов численной математики.

Читайте также:

Надежность информационных систем реферат

Пример готового реферата по предмету: Информационные технологии

Оглавление

Выдержка из текста

Список литературы

Доступные файлы (1):