Элементы и системы

Объекты, рассматриваемые при исследовании надежности (в том числе надежности информационных и ипфокоммуникационных систем), разделяются на системы и элементы [1].

Система — объект, предназначенный для выполнения определенных функций, включающих в свой состав множество элементов.

Элемент — объект, для которого составные части не выделяются.

Один и тот же объект в зависимости от детализации может рассматриваться как система или как элемент. Например, ЭВМ может рассматриваться как самостоятельная система и как элемент более крупного объекта — ЛВС, или кластера, который в свою очередь может входить в состав центра обработки, а последний может рассматриваться как часть корпоративной информационной системы и т. д.

В зависимости от использования при выполнении требуемых функций системы ее элементы разделяются основные и вспомогательные. При разработке моделей надежности вычислительных систем для их упрощения при необходимости могут учитываться только основные элементы.

В качестве объектов исследования надежности информационных систем могут выступать компьютерные системы и сети, кластеры, центры обработки данных, программно-аппаратные средства и подсистемы различных уровней и назначения.

Предметом рассмотрения при анализе надежности информационных и компьютерных систем и сетей являются структуры технических средств и организация вычислительного процесса, включая процессы обработки, передачи и хранения данных.

Приведем определения некоторых объектов, относящихся к компьютерным системам и сетям [12—14J.

Вычислительная система — совокупность технических и программных средств, ориентированных на решение определенных задач, связанных с обработкой данных.

Вычислительные системы могут быть построены на основе однопроцессорных вычислительных машин, многомашинных или многопроцессорных вычислительных комплексов.

Вычислительная машина (ВМ) — совокупность технических средств, предназначенных для организации ввода, хранения, автоматической обработки и вывода данных.

К техническим средствам ВМ относятся: центральный процессор (ЦП); оперативная (основная) память; внешние устройства, включающие устройства ввода-вывода и внешние запоминающие устройства; каналы ввода-вывода.

Вычислительный комплекс (ВК) — совокупность технических средств, содержащая несколько центральных процессоров и представляющая собой одну вычислительную машину с несколькими ЦП (многопроцессорный ВК) или объединение нескольких однопроцессорных вычислительных машин (многомашинный ВК).

Сеть ЭВМ — совокупность средств вычислительной техники, представляющих собой множество компьютерных узлов, объединенных с помощью телекоммуникационных средств.

Средства вычислительной техники предназначены для обработки данных и представляют собой совокупность ЭВМ, вычислительных комплексов и вычислительных систем различных классов.

Средства телекоммуникаций реализуют передачу данных и образуют телекоммуникационную сеть (сеть связи, сеть передачи данных), состоящую из узлов связи (коммуникационных узлов), объединенных каналами (линиями) связи.

Интеграция телекоммуникационных и информационных систем и сетей привела к созданию инфокоммуникационных сетей.

Инфокоммуникационная сеть включает сети связи, средства хранения, обработки и поиска информации и предназначена для обеспечения доступа к необходимой пользователю информации.

Вычислительная система реального времени (СРВ) — вычислительная система, для которой время реакции на события является существенным.

По критичности требований времени выполнения задач (функций) выделяют системы мягкого и жесткого реального времени.

В системах мягкого реального времени несоблюдение требований реального времени не является катастрофическим по отношению к выполнению требуемых функций. В системах жесткого реального времени оно приводит к невозможности выполнения требуемых функции системы, а в ряде случаев — к нарушению безопасности, к значительным экономическим, экологическим или иных потерям, вплоть до возникновения ситуаций, связанных с угрозой жизни и здоровью людей.

Информационно-унравляющая система (ИУС) — компьютерная система контроля и (или) управления объектом; как правило, является СРВ. Может быть реализована на базе одного или нескольких контроллеров или промышленных компьютеров, в ряде случаев объединяемых через сеть.

ИУС могут иметь иерархическую организацию. В этом случае нижний уровень, как правило, объединяет встроенные средства компьютерного управления (реализованные на основе контроллеров или промышленных компьютеров, связанные между собой и со средствами обработки и хранения данных верхнего уровня управления).

Выделяют сосредоточенные и распределенные ИУС. К сосредоточенным вычислительным относятся системы, узлы которых находятся на небольшом расстоянии друг от друга, не связаны каналами передачи данных и, как правило, имеют общее централизованное управление. Для взаимодействия узлов в сосредоточенных системах могут использоваться параллельные шины.

Распределенные вычислительные системы (РВС) представляют собой множество соединенных каналами связи независимых узлов обработки, хранения и передачи данных. Управление в распределенных вычислительных системах как правило децентрализованное, что обычно исключает наличие единой точки отказа, т. е. узла, отказ которого может привести к отказу всей системы.