Теория нейронных сетей - Галушкин А.И.
ISBN 5-93108-05-8
Скачать (прямая ссылка):
Для подобных систем вопрос обеспечения требуемой надежности является одним из важнейших. В этом случае надежность целиком определяется теми усилиями, которые приложены на этапе проектирования системы.
После основополагающей работы фон Неймана [15.16] с тезом надежных цифровых устройств из ненадежных ком нентов занимался ряд исследователей. Особо стоит отмет работы [15.17 - 15.21], заложившие основы построения наде' ных систем из ненадежных компонент. Методы, предлага мые в этих работах, основаны на введении некоторой изб точности в цифровые устройства. Согласно [15.22], избыто ность можно разделить на три вида: аппаратурную (стр турную [15.23]), временную и информационную. Такого ро разделение является условным, поскольку аппаратурная и быточность влечет за собой информационную избыточность в большинстве случаев временную. Информационная избыто ность требует дополнительной аппаратуры и дополнительно времени, а временная избыточность приводит к информац онной и аппаратурной избыточности. Приведенная на рис. 15’ классификация типов введения избыточности проведена не тому признаку как избыточность реализована, а по тому, к кой вид избыточности повышает надежность системы.
Аппаратурная избыточность может использоваться на ра личных функциональных уровнях: от компонентов до вс системы. В зависимости от активности основных и резервн элементов можно реализовать три вида аппаратурной изб точности [15.24]: статическую (пассивное резервирован [15.25]), динамическую [15.4] и гибридную [15.2], [15.26], [15.2
В случае статической избыточности, которая получила на большее распространение в невосстанавливаемых ЭВМ, в компоненты и основные, и резервные участвуют в работе. Вс элементы такой системы равноправны. Преодоление после ствий отказов в таких системах происходит путем автомат
Тип избыточности
аппаратурная временная информационная
> Статическая
> Динамическая
Программная
Корректирующие
коды
Гибридная
Рис. 15.1. Классификация методов введения избыточности
ческой коррекции ошибки за счет избыточности в компонентах системы.
В случае динамической избыточности резервная аппаратура включается в работу лишь при необходимости замены неисправных модулей. Если на выходе модуля появляется ошибка, то она обнаруживается и затем или исправляется (использование корректирующих кодов, повторный счет), или устраняется неисправность (замена неисправного модуля, реконфигурация системы). Динамическая избыточность обеспечивает самовосстановление системы. Такой тип избыточности требует наличия методов контроля и диагностики с целью обнаружения отказов.
Гибридная избыточность является комбинацией статической и динамической избыточностей. Постоянно в работе находятся несколько дублированных устройств: при возникновении отказа одного из устройств неисправное заменяется резервным.
Каждый вид аппаратурной избыточности имеет свои преимущества и недостатки, и эффективное использование того или иного метода определяется конкретной задачей.
В литературе достаточно полно изложены теоретические аспекты методов статической избыточности, однако при практической реализации возникает ряд специфических проблем, которые требуют специальных исследований.
Обычно выделяются следующие основные особенности статической избыточности [15.25], определяющие ее применимость (аэрокосмические системы, системы защиты, ЭВМ в контурах управления ответственными процессами):
- коррекция ошибок без перерыва в функционировании;
- коррекция ошибок, возникающих как вследствие устойчивых отказов, так и сбоев;
- существенное увеличение вероятности безотказной работы устройств с низкой надежностью за счет малого уровня резервирования;
- важными достоинствами статической избыточности являются их универсальность и отсутствие необходимости разработки специального программного обеспечения для обнаружения, локализации и исправления ошибок.
Часто используемой схемой при введении статической избыточности является схема мажоритарного резервирования [15.17], [15.28]. Она подразумевает n-кратное дублирование
какого-то блока или компоненты цифрового устройства (п-четно), причем выходы дублированных блоков нагружены восстанавливающий орган [15.17], [15.29], который реализ: некоторое решающее правило, которое в случае мажорита ного голосования имеет вид: выход восстанавливающего ор на равен значению, которое принимает большинство вход восстанавливающих органов.
Исследуется зависимость вероятности безотказной рабо восстанавливающего органа от типа решающего правила, i торое он реализует. На основе исследования свойств функц вероятности безотказной работы восстанавливающего органа i ходится оптимальное решающее правило, реализующее в станавливающий орган. По критерию максимума параметр ческой надежности находится оптимальная реализация мал_ ритарного восстанавливающего органа. Рассматриваются р личные схемы восстанавливающего органа, реализованные виде многослойных нейронных сетей и находятся допустим* области изменения параметров, в которых применение тех и-иных схем восстанавливающих органов оптимально.
