МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ НАДІЙНОСТІ КОМП’ЮТЕРНОЇ ТЕХНІКИ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2022.269282

Ключові слова:

ймовірнісно-фізичний метод, двопараметрична функція, визначальний параметр, контактний опір, рівняння Фоккера-Планка-Колмогорова

Анотація

Стаття присвячена побудові математичної моделі надійності пристроїв комп’ютерної техніки. Математична модель побудована шляхом використання рівняння дифузії ймовірностей, яке відповідає стохастичному процесу і являє собою двопараметричну функцію, оцінки параметрів якої мають досить прості аналітичні вирази, що задовольняє вимогам інженерної практики. Комп’ютерна техніка знаходить широке застосування як різні пристрої (персональні комп’ютери, комп’ютери, ноутбуки, мейнфрейми, кластери, сервери, робочі станції). Їх основне призначення полягає в забезпеченні для користувача постійного доступу до інформації, яка зберігається на їх носіях, та можливості безперервної обробки цієї інформації, що зумовлює необхідність постійної підтримки подібних систем у працездатному стані. Таким чином, комп’ютерна техніка належить до систем, які вимагають високого ступеня (рівня) надійності. Враховуючи, що рівень надійності будь-якої техніки в процесі її експлуатації постійно знижується, що зумовлено процесами старіння та зношування, визначення та прогнозування надійності є актуальним науково-технічним завданням. Одними з найбільш поширених методів визначення та прогнозування стану об’єкта в будь-який момент часу є ймовірнісно-фізичні методи, які базуються на застосуванні імовірнісних моделей для обробки статистичної інфор-мації, отриманої в процесі експлуатації, або випробування реальних фізичних об’єктів. Незалежно від типу комп’ютерної техніки, до її складу входять електронні, електричні та електромеханічні елементи, зі збереженням їх функціональних властивостей на весь період застосування. Відповідно до сучасних поглядів на роботу електронних, електричних та електромеханічних елементів комплексним фактором, що характеризує технічний стан елемента, є якісне проходження електричного сигналу через контактні з’єднання, яке визначається величиною контактного опору. Отримана математична модель щільності розподілу є двопараметричною функцією, параметри якої мають фізичну інтерпретацію у вигляді швидкості зміни контактного опору та середньоквадратичного відхилення швидкості.

Біографії авторів

Олександр Ситник, Черкаський державний технологічний університет

д-р техн. наук, професор

Владлен Кисельов, Черкаський державний технологічний університет

канд. техн. наук, доцент

Ганна Кисельова, Черкаський державний технологічний університет

ст. викладач

Віталій Костюченко, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

канд. техн. наук, доцент

Посилання

А. В. Федухин, "К вопросу о прогнозировании остаточного ресурса изделий электронной техники", Мат. машини і системи, № 1, с. 149-156, 2020.

А. В. Федухин, и Н. В. Сеспедес-Гарсия, "К вопросу о статистическом моделировании надежности", Мат. машини і системи, № 1, с. 156-163, 2006.

V. Bogachev, N. Krylov, M. Rockner, and S. Shaposhnikov, Fokker–Planck–Kolmogorov equations: Mathematical surveys and monographs, vol. 207. USA: American Mathematical Society Providence, Rhode Island, 2015.

В. П. Стрельников, и А. В. Федухин, Оценка и прогнозирование надежности электронных элементов и систем. Киев, Украина: Логос, 2002.

В. П. Стрельников, А. Н. Волощук, и Н. Г. Вороная, "Исследование методов контроля средних показателей безотказности вычислительной техники", Мат. машини і системи, № 3, с. 180-185, 2005.

В. П. Стрельников, и К. А. Антипенко, "О методических погрешностях прогнозирования ресурса высоконадежных изделий электронной техники", Мат. машини і системи, № 3, с. 164-167, 2004.

В. П. Стрельников, и О. Б. Кравченко, "Планирование испытаний средств вычислительной техники на безотказность при DN-распределении наработки систем", Мат. машины и системы, № 1, с. 105-107, 1998.

В. П. Стрельников, "Оценка ресурса изделий электронной техники", Мат. машини і системи, № 2, с. 186-195, 2004.

В. П. Стрельников, "Прогнозирование надежности электронных систем при отсутствии отказов с использованием дополнительной априорной информации", Мат. машини і системи, № 3-4, с. 226-231, 2003.

В. Ф. Гришко, и С. В. Жульжик, "Оптимизация комплектования компьютерных систем по критериям надежности", Інформаційні технології і комп’ютерна техніка: наук. праці ВНТУ, № 2, с. 1-2, 2009.

ДСТУ 2992-95. Вироби електронної техніки. Методи розрахунку надійності. Київ: Вид-во Держстандарту України, 1995.

ДСТУ 8647:2016. Надійність техніки. Оцінювання і прогнозування надійності за результатами випробувань і/або експлуатації в умовах малої кількості відмов. Київ: Вид-во Держстандарту Украї-ни, 2017.

D. Sourabh, and A. Raghuvanshi, "Fault tolerance techniques in distributed system computer", IJEIR, vol. 1, iss. 2, pp. 24-130, 2012. ISSN: 2277 – 5668.

D. J. Sorin, Fault Tolerant Computer Architecture. Morgan & Claypool, 2009.

T. D. Frank, Nonlinear Fokker–Planck Equations: Fundamentals and Applications. Berlin, Heidelberg, Germany: Springer-Verlag, 2005.

Jitendra Kumar, Vikas Shinde, and Mukta Kalra, "Availability and reliability analysis of computer systems", Int. Journal of Control Theory and Applications, vol. 10, pp. 267-275, 2017.

M. Abd-El-Barr, Design and Analysis of Reliable and Fault-Tolerant Computer Systems. London: Imperial College Press, 2007.

M. Rausand, and A. Hoyland, System Reliability Theory: Models, Statistical Methods, and Applications, 2-nd ed. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2004.

M. Braunovic, V. V. Konchits, and N. K. Myshkin, Electrical Contacts: Fundamentals, Applications and Technology. New York: CRC Press, 2007.

Paul G. Slade, Electrical Contacts: Principles and Applications, 2-nd ed. CRC Press, 2013, Technology & Engineering.

M. L. Shooman, Reliability of Computer Systems and Networks: Fault Tolerance, Analysis and Design. New York: John Wiley and Sons, 2002.

H. Wang, and Y. Wang, "Designing fault tolerance strategy by iterative redundancy for component-based distributed computing systems", Hindawi Publishing Corporation, Mathematical Problems in Engineering, vol. 2014, article ID 197423, 11 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-27

Як цитувати

Ситник, О., Кисельов, В., Кисельова, Г., & Костюченко, В. (2022). МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ НАДІЙНОСТІ КОМП’ЮТЕРНОЇ ТЕХНІКИ. Вісник Черкаського державного технологічного університету, (4), 48–57. https://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2022.269282

URN