Реєстраційний номер
0420U101300, Кандидатська дисертація
На здобуття
Кандидат технічних наук
Дата захисту
16-09-2020
Статус
Захищена
Назва роботи
Моделі, методи та технічні засоби створення гарантоздатних керуючих комп’ютерних систем критичного призначення з двоканальною структурою обробки даних
Здобувач
Муха Артем Андрійович,
Керівник Федухін Олександр Вікторович
Опонент Романкевич Віталій Олексійович
Опонент Бабешко Євген Васильович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут проблем математичних машин і систем Національної академії наук України
Опис
У дисертації розв’язані нові актуальні задачі створення, дослідження, оцінювання та забезпечення гарантоздатності комп’ютерних систем.
Робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та п’яти додатків. Представлена робота відноситься до області теорії надійності і гарантоздатності комп’ютерних систем.
У першому розділі «Розробка атрибутивної моделі гарантоздатності комп’ютерних систем» розглядаються сучасні проблеми створення гарантоздатних комп’ютерних систем і приводяться висновки про необхідність застосування комплексного підходу до їх вирішення на платформі нової відмовостійкої двоканальної структури. Розділ містить розгорнутий аналіз основних характеристик (атрибутів) гарантоздатних комп’ютерних систем (КС), а саме: безвідмовність, готовність, обслуговуваність, живучість, достовірність, функціональна безпека, конфіденційність, цілісність із детальним описом їх метрик та методів кількісної оцінки. На основі удосконаленої атрибутивної моделі гарантоздатності КС, використовуючи метричний підхід, розроблено два аналітичних методи кількісної оцінки вагових коефіцієнтів гарантоздатної КС, що базуються на взаємовідношенні метрик гарантоздатної системи.
Для аналітичного оцінювання рівня гарантоздатності комп’ютерних систем, у цілому, запропоновано математичну модель у вигляді функціоналу обґрунтованого виду.
Завдяки розгляду атрибутивної моделі гарантоздатності, як сукупності метричних показників розроблено метод порівняльної оцінки комп’ютерних систем із боку досягнутого рівня гарантоздатності різних варіантів їх виконання у процесі проектування. Розроблено скалярну математичну модель кількісного оцінювання загального рівня гарантоздатності КС.
Описано основні методи забезпечення гарантоздатності.
У другому розділі «Розробка та аналіз відмовостійкої комп’ютерної системи з квазімістковою структурою» проведено дослідження властивостей відмовостійких систем, що дозволило використовувати стратегію відмовобезпеки як альтернативу дорогої стратегії повної відмовостійкості при проектуванні гарантоздатних КС.
В розділі описано підхід щодо розробки відмовостійких комп’ютерних систем для випадку, коли створювана система являє собою критичну інфраструктуру та має можливість при виникненні будь-якої одиночної відмови призупинення виконання своєї функції (повністю або частково) без переходу у критичний стан. Таким чином, повна відмовостійкість змінюється на часткову відмовостійкість, а саме відмовобезпеку, що надає змогу проектувати більш ефективні системи критичного призначення.
Розроблено основні вимоги до програмного забезпечення відмовостійких комп’ютерних систем і доведено можливість досягнення високого ступеня захищеності керуючих програм щодо програмних помилок і відмов апаратних засобів завдяки використанню методів попередження, виявлення та забезпечення стійкості до помилок.
Удосконалено класифікацію двоканальних відмовостійких структур комп’ютерних систем, показано переваги і недоліки кожної з розглянутих структур з логічною функцією відновлюючого органа "І". З метою підвищення експлуатаційної готовності існуючих структур розроблено нову квазімісткову самовідновлюючу двоканальну структуру з реконфігурацією при відмовах складових частин, що складається із рівнонадійних дубльованих вузлів з відновлюючими органами, які мають функцію "І/АБО".
Доведено, що завдяки декомпозиції функціональних блоків на рівнонадійні частини та додаванням схем контролю і реконфігурації можливо підвищити загальний рівень ймовірності безвідмовної роботи системи у цілому.
У галузі створення комп’ютерних систем із підвищеною живучістю, продемонстровано застосування принципу інфраструктурного резервування та топологічної оптимізації на прикладі використання квазімісткової структури при побудові системи протиаварійної автоматики гідроелектростанцій.
У розділі продемонстровано, що принцип дихотомії, покладений в основу розробки КМС, легко масштабується під різні умови і має високий потенціал застосування при побудові безвідмовних і відмовостійких систем підвищеної безвідмовності, готовності і безпеки.
У третьому розділі «Забезпечення безвідмовності відмовостійких комп’ютерних систем» проведено дослідження надійності і достовірності функціонування квазімісткової структури, показано її переваги перед іншими двоканальними структурами. Це підтверджено проведенням аналітичних розрахунків декількома методами та шляхом статистичного моделювання.
У четвертому розділі «Мікропроцесорна контрольно-інформаційна система для залізничних переїздів «Благовіст»» розглядаються проблеми аварійності на залізничних переїздах. Приводяться їх рішення завдяки впровадженню контрольно-інформаційних систем нового зразка, що базуються на інформаційному підході, який дозволяє підвищити безпеку руху автомобільного транспорту через залізничні переїзди.
Дата реєстрації
2020-09-24
Додано/оновлено в НРАТ
2020-10-01 / 2026-06-30
