Каган Б.М., Мкртумян И.Б. - Основы эксплуатации ЭВМ (Учеб. пособие для вузов) (Книга - Основы эксплуатации ЭВМ (Б.М.Каган, И.Б.Мкртумян)), страница 2

ЭВМ вЂ” объект со сложным описанием и очень большим объемом технической документацгш. Вычислительная машина как сложная система требует многоуровневого описания — на уровнях структур, функциональных схем, принципиальных схем, временнйх диаграмм, микропрограмм и т.д. Во многом эффективность эксплуатационного обслуживания зависит от структуры, полноты и качества до- кументации, приспособленности ее для ведения эксплуатационного обслуживания. Массовость объектов вычислительной техники и их рассредоточенность но территории страны, особенно возросшие с широким развитием использования микропроцессорных средств и персональных компьютеров. Эксплуатационное обслуживание сопровождает ЭВМ на протяжении всей ее «жизни».

от момента изготовления до снятия с эксплуатации. В общем случае можно выделить следующие виды обслуживания ЭВМ: хранение; установку, наладку на месте эксплуатации, ввод в эксплуатацию; обслуживание при нормальной работе; планово-профилактические работы; устранение неисправностей (ремонт); обслуживание программного обеспечения; обслуживание информационных баз. Вычислительные машины можно классифицировать по характеру обслуживания, что определяется их назначением и условиями эксплуатации.

Вычислительная машина может быть восстанавливаемым или невосстанавливаемым, обслресиваемым или необслуживаемым об'ьектом. ЭВМ считается восстанавливаемым объектом, если во время эксплуатации может производиться ремонт по устранению возникающих неисправностей. В противном случае машина является невосстанавливаемым объектом. ЭВМ считается обслуживаемым объектом, если допускается периодическое проведение профилактических испытаний с целью выявления, замены или подрегулировки элементов и узлов, параметры которых близки к предельно допустимым. В противном случае ЭВМ является необслуживаемым объектом. ЭВМ общего назначения представляют собой восстанавливаемые обслуживаемые объекты.

К невосстанавливаемым объектам относятся, например, бортовые вычислительные машины ракет. Сложность ЭВМ как объекта эксплуатационного обслуживания, вытекающие отсюда требования к высокому уровню квалификации обслуживающего персонала, большое число ЭВМ, находящихся в эксплуатации, рассредоченность их по территории страны делают весьма острой проблему обеспечения эксплуатационного обслуживания ЭВ М.

Решение этой проблемы следует искать в повышении надежности ЭВМ, в соответствующей организации их обслуживания, широкой подготовке специалистов по эксплуатационному обслуживанию, в придании ЭВМ специального свойства высокой степени обслуживаежост, т.е. приспособленности машины к процессам обслуживания. Степень обслуживаемости ЭВМ тем выше, чем меньше количество и ниже квалификация труда, затрачиваемого на эксплуатацию ЭВМ. Повышение степени обслуживаемости ЭВМ достигается с помощью специальных аппаратурных и программных средств, автоматизирующих отдельные процессы обслуживания, в том числе средств автоматизации поиска неисправностей, автоматического контроля правильности работы ЭВМ, автоматического восстановления вычислительного процесса после сбоев, автоматизациии профилактических испытаний, автоматизации накопления и обработки информации о нарушениях нормального процесса работы при ее эксплуатации, а также средств дистанционного контроля и диагностирования ЭВМ.

1.2. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ 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, а также следующие архитектурные характеристики; способ организации системы обмена информацией между ядром ЭВМ и периферийными устройствами, пропускная способность этой системы (число байт в секунду), формы представления данных в ЭВМ, способы адресации, особенности системы команд, средства общения пользователя с машиной, характеристики ее операционной системы, реализуемые режимы работы (мультипрограммный, разделение времени, реальный масштаб времени) и др.

Важнейшими эксплуатационными характеристиками ЭВМ являются ее производительность П и общий коэффициент эффективности машины Э = П~(с,вм+ С,„,), (1.1) представляющий собой отношение ее производительности к сумме стоимости самой машины Сэвм и затрат на ее 10 эксплуатацию за определенный период времени 1например, период окупаемости капитальных затрат) С.„. Так как часто бывает трудно оценить затраты на эксплуатацию данной модели ЭВМ, то оценивают эффективность машины по упрощенной формуле: Э =П1С Оценка и сопоставление производительности различных ЭВМ представляют собой сложную проблему, в сущности не получившую до сих пор удовлетворительного решения.

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.

В этих условиях оценка производительности по некоторому набору задач применяется только тогда, когда вычислительная установка предназначается для решения достаточно узкого круга задач. В настоящее время 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, например научно-технических или планово-зкономических задач.

На основе такого анализа отдельным видам команд присваиваются определенные весовые коэффициенты. Прн использовании «смесей» команд производительность ЭВМ определяется по формуле где й, и 1, — соответственно весовой коэффициент и продолжительность выполнений з-й команды; й — число различных команд в «смеси». ГОСТ 10325 — 761101 предусматривает определение про- 11 изводительности машин общего назначения по смеси алгоритмических действий по выражению, аналогичному (1.3). В ГОСТ 1б325 — 76 приведены стандартные смеси-наборы алгоритмических действий и их весовых коэффициентов для научно-технических задач и планово-экономических расчетов.

Эти смеси могут использоваться для оценки производительности ЭВМ, имеющих уровень системы команд не выше уровня приводимых в стандарте алгоритмических действий. Использование смесей алгоритмических действий вместо смесей команд способствует сопоставимости расчетных значений производительности ЭВМ с различными системами команд. Рассмотренные характеристики являются только номинальными показателями; они реализуются, если ЭВМ работоспособна.

Суждение о реальных возможностях выполнения машиной определенных функций, решения данного комплекса задач, особенно задач управления, требующих обработки данных в реальном масштабе времени, может быть вынесено только с учетом характеристик эксплуатационной надежности машины. Общие закономерности нарушений работоспособности различных объектов, закономерности процессов обеспечения и поддержания работоспособного состояния объектов изучает теория надежности.

Согласно современным представлениям под надежностью понимается свойство изделия (элемента, узла, устройства, машины, системы) выполнять заданные функции, сохраняя во времени свои характеристики в установленных пределах при определенных режимах и условиях использования, технического обслуживания, режимах хранения и транспортирования. При оценке и анализе надежности какого-либо объекза 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 после отказов), восстанавливаемостью информации после сбоев и проверкопригодностью.

Безотказность ЗВМ вЂ” свойство машины сохранять работоспособность в течение определенного промежутка вре- 12 мени при условии удовлетворения заданных ограничений иа условия эксплуатации. Безотказность ЭВМ характеризуется закономерностями возникновения отказов. Под отказом понимается событие, заключающееся в полной утрате машиной работоспособности из-за возникшей неисправности н приводяшее к невыполнению или ошибочному выполнению тестов, задач под управлением операционной системы или задач пользователя.

Отказ ЗВМ вЂ” 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. Внезапные отказы возникают, а постепенные отказы проявляются как устойчивые нарушения нормального функционирования машины в случайные моменты времени. Интервалы между отказами являются случайными величинами с некоторым законом распределения. Безотказность ЭВМ может быть оценена средним временем наработки машины на один отказ (Т4.

Последствия отказов характеризуются случайными величинами продолжительности перерыва в функционировании машины из-за ремонтных работ (случайными величинами продолжительности ремонта). Ремонтопригодность ЗВМ вЂ” это степень приспособленности машины к предупреждению, обнаружению и устранению отказов Ремонтопригодность определяет потерю работоспособности машины вследствие необходимости производить устранение неисправностей.