Обнаружение искажения информации в ЦВМ. Методы автоматического восстановления правильной информации в ЦВМ.

Искажения информации наиболее просто обнаруживаются при её хранении или при передаче по линиям передачи данных. Методы обнаружении таких искажений нами рассмотрены. В устройствах, преобразующих информацию, например в процессоре ЦВМ, эти искажения обнаружить гораздо сложней. Так как алгоритмы встроенного контроля и диагностики реализуются и информация в системах преобразуются во встроенных ЦВМ, то вопросы информационной устойчивости сложных систем целесообразно рассматривать применительно к встроенным в сложные технические системы ЦВМ, как к критическому в смысле достижения информационной устойчивости звену. Обнаружение отказов или сбоев, приводящих к искажению информации, может базироваться на обнаружении их последствий системными средствами - они проявятся через какой-то интервал времени в виде отклонений фазовых координат системы за допустимую при нормальном функционировании системы область. В результате команда на подключение резерва, загрузки в него «правильной» информации или на реконфигурацию будет получена с большой задержкой, когда продолжать работу нельзя и надо думать уже об аварийной защите системы, если она ещё возможна. Поэтому целесообразно обнаружение искажений информации не связывать с ожиданием проявления ошибочных состояний системы. С этой целью часто применяется сравнение на аппаратном или программном уровне двух или более однородных результатов, полученных в управляющей вычислительной системе по одним и тем же исходным данным по одному и тому же алгоритму, либо по различным алгоритмам, но решающим одну и ту же задачу. Используется также аппаратный либо тестовый самоконтроль устройств системы или их взаимный контроль путем обмена контрольной информацией. Возможности современных вычислительных средств позволяют эффективно использовать моделирование будущих отдаленных состояний в качестве средств, определяющих искажение информации в текущий момент. Данные методы обнаружения искажений информации обладают существенно меньшим запаздыванием, чем первый, то есть обнаружение нару

шения целостности информации может произойти до того как они или их последствия стали различимы в поведении системы. Где же взять «правильную» информацию в системе после обнаруженного её искажения? При решении вопроса защиты информации процессов управления от последствий сбоя или отказа для продолжения работы системы после парирования отказа возможен вариант с «откатом» - возвратом процесса к точке, где целостность информации была обеспечена. Для возможности " отката" нужно запоминать и хранить информацию о состояниях процесса в потенциальных точках возврата - контрольных точках. Также возможен вариант с «пропуском» - продолжением процессов управления после восстановления работоспособности по текущей информации в точке устранения неисправности или сбоя. Это справедливо для случаев процессов без памяти. Возможен вариант «исправления» информации путем замены неверной информации в устройствах системы на правильную из заведомо работоспособных и параллельно работающих устройств. Возможно исправление информации из системы более высокого уровня иерархии. Методы аппаратного мажорирования (голосования) при исполнении каждой машинной операции в троированной ЦВМ системы, а также избыточного отказоустойчивого кодирования при хранении и передачи информации обеспечивают использование избыточности, обнаружение ошибки, восстановление правильной информации в течение одной машинной операции на аппаратном уровне и не требует ни «отката» ни «пропуска».

33.Модели ВВФ, воздействующих на аппаратуру систем автоматизации и методы защиты от них.

Интенсивность отказов элементной базы существенно зависит от действующих на элементы внешних возмущающих факторов (ВВФ), технологии изготовления, качества примененных материалов. На ЦВМ, аппаратуру сетей и средств автоматизации и управления, работающих в офисной среде также воздействуют внешние возмущающие факторы такие как температура с учетом разогрева элементов вследствие тепловыделения при работе, влажность, электрические помехи и наводки т.п. При этом ЦВМ и другие средства автоматизации и управления должны не терять работоспособности. Движущиеся объекты управления и СУ движущихся объектов, для работы в составе которых также имеются ЦВМ и сети, промышленные сред

ства автоматизации работают в условиях воздействий небезопасной физической среды, сильно отличающихся от офисной. Прежде всего эти средства работают в условиях повышенных или пониженных температур, повышенной влажности, повышенных механических вибраций и ударов, радиации. С другой стороны ЦВМ ЛВС данного типа используются в системах реального времени чаще всего критичных по применению. Для таких систем надежность - первейшее свойство и необходима защита от неблагоприятных воздействий, могущих привести к отказу ЦВМ, узлов систем автоматизации и управления или ЛПИ. Для того, чтобы построить защиту от этих неблагоприятных физический полей, необходимо построить модели их воздействия на СТС и ЦВМ, в том числе на элементы ЛВС, а также определить параметры этих моделей. В частности определить интенсивность воздействий, приходящих на устройства ЛВС, а также интенсивности воздействий, приходящие на элементы внутри этих устройств, так как именно на данные элементы заданы их производителями допустимые уровни воздействий ВВФ, которые по большей части подтверждены испытаниями. Реальные физические поля внешних возмущающих факторов воздействуют на объект, на котором установлена аппаратура ЛВС и ЦВМ. Периметр или корпус этого объекта и, например, системы терморегулирования, установленные на нем, частично защищают аппаратуру от ВВФ, снижая их уровень, приходящий на каждый прибор в зависимости от места его установки внутри объекта. В свою очередь корпуса и элементы конструкции уже отдельных приборов снижают уровень ВВф приходящих на элементы, установленные внутри корпусов. Поэтому необходимы теоретические расчеты и экспериментальные замеры уровней интенсивности ВВФ, доходящих до элементов. Эти интенсивности должны быть сопоставлены с характеристиками элементов, которые должны выдерживать эти воздействия. Данные модели и их параметры определяются расчетно-теоретическими методами, но обязательно подтверждаются экспериментальными данными, полученными как в специально поставленных экспериментах, так и по результатам эксплуатации (не всегда удачными) системы. Ниже эта физическая защита будет рассмотрена подробнее. Значения ВВФ, которые выдерживают ЭРИ, определенные подобным образом, помещаются в ТУ на них. Отсюда очень важно наличие подробного и достаточно добросовестного ТУ на устанавливаемые в средства автоматизации и управления элементы, чего не бывает для контрафактных элементов. Поэтому при конструировании надежных ЦВМ, ЛВС, датчиков и исполнительных органов выбор элементной базы не только определяется её функциональными возможностями, но и допустимым и требуемым уровнем ВВФ. Неблагоприятные температурные условия приводят либо к перегреву электронных компонент и выходу их из строя, либо к недопустимым температурным деформациям, приводящим к разрушению плат, разрыву провод

Ников и т.п. Защита в основном сводится к применению методов отвода или подвода тепла. Вибрации и удары приводят к разрушению конструктивных элементов электронной аппаратуры, обрыву и механическому разрушению БИС, источников питания и т.п. Защита в основном сводится к помещению аппаратуры в прочные подрессоренные корпуса Искусственные и естественные ионизирующие излучения приводят к отказам и сбоям электронной аппаратуры, особенно с элементной базой высокой степени интеграции. В случае аэрокосмических применений большая угроза надежности электронной аппаратуры и следовательно безопасности полета исходит от потока электронов и протонов естественных радиационных поясов Земли, солнечных и галактических космических лучей. Воздействие этих ионизирующих излучений приводит к воздействию на БИС эффектов ионизации, структурных повреждений материалов, а также к локальному выделению тепла. К основным радиационным эффектам относятся: 1) Деградация характеристик БИС вследствие накопления поверхностных и объёмных радиационных повреждений. 2) Возникновение мощных импульсных электрических разрядов вследствие электростатического пробоя изолирующих материалов. 3) Одиночных сбоев БИС от отдельных высокоэнергетических ядерных частиц (высокоэнергетических протонов и ТЗЧ), что связанно с несанкционированным переключением триггеров и искажений бит информации.

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: