кального изменения структур данных (например, полной повторной инициализации прикладной системы) используется описанный механизм соглашения по запросам проверяющих программ Для проверки данных в процессе функционирования наряду с контролем по избыточной информации используются контрольные таймеры, проверяющие использование этих данных. Так, если буфер процессора в процессе вычисления не запрашивается более двух минут, то выдается принудительный сигнал на переход его в разряд свободных для использования. В результате повьщ1ается эффективность загрузки пространства памяти

Доступ оператора в процессе ремонта и восстановления мультипроцессора предусматривается лишь в том случае, когда его собственные диагностические возможности оказываются недостаточными. С этой целью в системе используется «фотографирование» большей части процессора в момент прерывания. Эта часть включает содержимое регисгров общего назначения, время системы, признаки установки регистров отображений и др.

Опыт эксплуатации системы ARPANET подтвердил ее высокую готовность (до 99,7-99,9 %). При этом обеспечивалось более 92 % номинальной производительности в течение 99,76 % обычного времени и более 50 % производительности в течение 99,83 % обычного времени. Время восстановления системы при таких отказах, как потеря физической общей памяти, искажение данных и программ составляет 10-15 с. Таким образом, даже частичное обеспечение отказоустойчивости системы дает значительное улучшение эксплуатационных параметров радиоэлектронных систем.

Известно, что одним из недостатков ЭВМ третьего поколения является большой разрыв между потенциальным и реальным быстродействием. Опыт эксплуатации таких машин показывает, что при потенциальном быстродействии 10-10 операций/с реальное быстродействие с учетом простоев составляет иногда 10-10* операций/с, что существенно снижает эффективность их использования.

Применение микромашинных систем с малым количеством микропроцессоров (МП) и микро-ЭВМ позволяет обеспечить реальную скорость выполнения команд до 10*-10* операций/с и выше, а при большом их количестве повысить реальное быстродействие до 10*-10" операций/с.

Например, минимашинная система управления (СУММА) позволяет потенциально обеспечить быстродействие 10-10* операций/с [8, 10]. Минимальная программно-коммутируемая система (МИНИМАКС) позволяет достаточно просто наращивать вычислительную мощность путем увеличения количества

функционирующих вычислительных мащин без существенного изменения структуры системы.

Работы по созданию отказоустойчивых систем ведутся и за рубежом. Некоторые из них успешно эксплуатируются, что описано в соответствующей литературе [1, 6, 14, 16, 27, 29, 32-36, 40, 47, 541.

Применение МП и микро-ЭВМ в многомашинных системах не снимает проблему обеспечения их надежного функционирования. Ввиду ограниченного доступа к МП и микро-ЭВМ (обычно число внешних контактов в них не превышает 40- 200), их большого количества и высокой аппаратурной сложности усложняется задача поиска возникающих неисправностей. Кроме того, при большом количестве МП и микро-ЭВМ, несмотря на их высокую надежность, в системе возможен отказ нескольких элементов. А поскольку при диагностировании системы могут принимать участие и неработоспособные элементы, то для обеспечения отказоустойчивости необходимо, чтобы система была способна устранять их влияние на результаты контроля и диагностирования. Способность системы выполнять эти функции определяется в первую очередь ее структурной организацией.

2. АРХИТЕКТУРЫ МНОГОМАШИННЫХ СИСТЕМ

Выбор архитектуры многомашинной системы связан с решением следующих основных задач: распределение вычислительной мощности и информации в системе таким образом, чтобы в наибольшей степени обеспечить выполнение целевых функций системы с допустимой задержкой;

организация логических и физических связей в системе с целью обмена информацией между компонентами системы с необходимой пропускной способностью;

разработка программного обеспечения (системного и прикладного), осуществляющего эффективное накопление и обработку данных, взаимодействие компонентов системы (процессоров, запоминающих устройств, периферийных устройств и др.) между собой, контроль и диагностирование, восстановление работоспособности в процессе функционирования.

Иногда задают требования расширения системы по составу оборудования в процессе эксплуатации и совершенствования технических показателей системы: производительности, надежности, пропускной способности и др. Удовлетворение этих требований также основывается на решении перечисленных задач. На решение основных задач по созданию многомашинных систем существенно влияет и отражается на отказоустойчивости системы количество и порядок соединения основных

компонентов в системе, т. е. структура связей в системе. Распределение информации и вычислительной мощности в системе зависит от скорости поступления данных от источников информации (датчиков, первичных преобразователей, органов управления), быстродействия внешних устройств, обслуживаемого объекта, использующего результаты обработки данных системой, протоколов обмена данными в системе, возможностей используемых технических средств и т. д.

Современный подход к анализу архитектур многомашинных систем состоит в том, что система рассматривается как совокупность элементарных машин (ЭМ), выступающих в качестве элементов системы, которые могут вступать во взаимодействие между собой в процессе функционирования. В качестве ЭМ могут использоваться МП, микро-ЭВМ, универсальные и управляющие ЭВМ, другие подсистемы, специализированные устройства(контроллеры, ЗУ со схемами управления и др.). Взаимодействие состоит в обмене управляющей и обрабатываемой информациями с целью выполнения задач, поставленных перед системой. В процессе выполнения задач возможно объединение нескольких ЭМ на заданном временном интервале, выделение среди работающих ЭМ ведущих и ведомых, исключение из состава некоторых ЭМ и включение новых, не участвовавших до этого в работе. Например, в одной из первых отечественных многомашинных вычислительных систем МИНИМАКС в качестве вычислительных модулей используются управляющие вычислительные машины М-6000, М-7000, а связи между процессорами осуществляются с помощью модуля мех<машинной связи [10, 16]. Элементарной машиной служит пара, состоящая из вычислительного модуля (ВМ) и модуля межмашинной связи (ММС). Структура связей в системе определяется конкретными требованиями производительности, реконфигурации и наращиваемости. Структура такой ЭМ показана на рис. 3. Двумерные связи / обеспечивают взаимодействие между ЭМ, одна из которых ведущая, остальные - ведомые. По связям 1 могут пересылаться, например, тестовые данные, адреса, массивы информации. Одномерные связи 2 служат для обмена данными ЭМ с соседними (например, смежными слева и справа). Алгоритм взаимодействия по связям 1 я. 2 зависит от конкретного технического

Рис. 3. Структура элементарной машины системы МИНИМАКС