Компьютерные системы как обьект эксплуатационного обслуживания Лекция 7
Основные понятия Эксплуатация любого объекта состоит из • эксплуатационного использования (использования по прямому назначению) • эксплуатационного обслуживания – совокупности операций, процедур и процессов, предназначенных для обеспечения работоспо-собности объекта. 2
Особенности КС как объекта эксплуатационного обслуживания 1) сложная техническая система 2) совокупность аппаратных и программных средств 3) универсальный преобразователь информации 4) человеко – машинная система 5) функционирует в условиях действия случайных факторов • Потоки задач на обслуживание • Время работы устройств • Используемые ресурсы • Потоки отказов 6) Сложное описание и большой объем 3 технической документации
Виды эксплуатационного обслуживания 1) хранение 2) установка, наладка, ввод в эксплуатацию 3) обслуживание при нормальной работе 4) планово-профилактические работы 5) устранение неисправностей (ремонт) 6) обслуживание программного обеспечения 7) обслуживание баз данных 4
Классификация КС по характеру обслуживания 1) Восстанавливаемые / невосстанавливаемые 2) Обслуживаемые / необслуживаемые Повышение степени обслуживаемости достигается за счет аппаратных и программных средств: 1) автоматизации поиска неисправностей 2) автоматического контроля правильности работы 3) автоматического восстановления вычислительного процесса после сбоев 4) автоматизации профилактических испытаний 5) автоматизация накопления и обработки информации о нарушениях нормального процесса работы 6) средства дистанционного контроля и 5 диагностирования
Основные эксплуатационные характеристики КС. Производительность компьютера (Computer Performance) - показатель эффективности системы, определяющий количество вычислительной работы, выполняемой системой за единицу времени. Производительность сети 1) Cкорость передачи данных (information rate) 2) Время реакции сети Производительность процессора - измеряется в числе команд в секунду (IPS) и числе операций c плавающей запятой в секунду (FLOPS) 6
Единицы измерения производительности Для измерения тактовой частоты : Мега. Гц или МГц (Mega. Hz или MHz), Мега = М = 106 Гц Гига. Гц (Giga. Hz), 1 Гига. Гц = 109 Гц. Для оценки номинального быстродействия (операции с фиксированной запятой) MIPS (Million of Instructions Per Second), равная 106 опер. /с; GIPS, соответствующая 109 опер. /с. Измерение производительности на тестовых наборах задач 1 FLOPS (FLoating-point Operations Per Second), 1 операция с плавающей запятой в секунду; 1 Mega. FLOPS = 1 MFLOPS = 106 опер. /с = 1 миллион операций с плавающей запятой в секунду; 1 Giga. FLOPS = 1 GFLOPS = 109 опер. /с = 1 миллиард опер. /с; 1 Tera. FLOPS = 1 TFLOPS = 1012 опер. /с = 1 триллион опер. /с; 1 Peta. FLOPS = 1 PFLOPS= 1015 опер. /с = 1 квадриллион опер. /с. 7
Основные показатели производительности 1)Номинальная производительность (производительность технических средств) • не связана с операционной системой, прикладным программным обеспечением и режимом эксплуатации системы • оценивается числом операций в секунду, выполняемых ЭВМ и ее устройствами • обычно характеризуют быстродействием процессора 2) Комплексная производительность (производительность устройств при совместной работе) • ниже номинальной, так как связь между устройствами влияет на их производительность – при работе одних устройств изменяется скорость других • оценивается на тестовой программе, обеспечивающей вычислительный процесс с заданной частотой обращения к устройствам. 8
Основные показатели производительности 3) Системная производительность (производительность на рабочей нагрузке) рассчитывается для систем, находящихся в эксплуатации или разрабатываемых для конкретного применения, в том случае, когда известен класс решаемых задач и их трудоемкость. Наиболее простая оценка– число задач, решаемых системой за единицу времени Обычно число задач N – случайная величина. Чем больше интервал времени Т, тем меньше погрешность расчета числа задач и оценки производительности. 9
Основные показатели производительности 3) Системная производительность (производительность на рабочей нагрузке) Второй способ – через среднее значение интервала времени между моментами окончания обработки задач. В течение времени Т регистрируются интервалы времени между моментами окончания обработки задач 1, …, N. Вычисляется среднее значение этого интервала Производительность определяется как 10
Факторы, влияющие на производительность 1) число и быстродействие устройств 2) емкость оперативной и внешней памяти 3) структура системы и пропускная способность каналов передачи данных 4) режим обработки задач 5) объем данных и трудоемкость задач 6) стиль программирования 7) особенности операционной системы 11
Взаимосвязь между производительностью и стоимостью ЭВМ (Закон Гроша) Справедлив • для ограниченного диапазона производительности (до 108 опер. /с) • для вычислительных средств, структура которых близка к ЭВМ Дж. фон Неймана. • при переходе к параллельным структурам КС теряет силу где –– номинальное быстродействие ЭВМ – цена машины; константа и коэффициент h , имеющий размерность, зависят от технологии производства. 12
Способы повышения производительности ЭВМ при обработке информации: а) совершенствование и разработка алгоритмов решения задач; б) создание эффективных систем программирования и оптимизация программ; в) повышение быстродействия и улучшение физикотехнических свойств элементов и информационных каналов; г) улучшение алгоритмов выполнения машинных операций и соответствующая модификация структуры процессора; д) модернизация алгоритма управления вычислительными процессами и канонической структуры ЭВМ (параллельные вычисления). 13
Характеристики производительности компьютерных сетей 1) Cкорость передачи данных (information rate) измеряется на некотором промежутке времени как частное от деления объема переданных за этот период на продолжительность периода. В зависимости от величины периода используется одно из двух наименований: • средняя скорость передачи данных (Sustained Information Rate, SIR) определяется на достаточно большом периоде времени Т 1 • пиковая скорость передачи данных (Реаk Information Rate, PIR) – это наибольшая скорость, которую разрешается достигать пользовательскому потоку в течение небольшого периода времени Т 2 – периода пульсации. Т 1 >> T 2 , например Т 1 = 10 секунд, Т 2 = 10 миллисекунд 14 (мс)
Характеристики производительности компьютерных сетей Пример требования к PIR: Скорость передачи информации не должна превышать 2 Мбит/с на периоде времени 10 мс с вероятностью 0. 95. PIR позволяет оценить способность сети справляться с пиковыми нагрузками, характерными для пульсирующего трафика и приводящими к перегрузке. Величина пульсации В • используется для оценки емкости буфера коммутатора, необходимого для хранения данных во время перегрузки • равна общему объему данных, поступающих на коммутатор в течение интервала Т 2 (периода пульсации) передачи данных с пиковой скоростью (PIR): В = PIR * Т 2 15
Характеристики производительности компьютерных сетей Скорость передачи данных можно измерять между любыми двумя узлами сети: • между клиентским компьютером и сервером • между входным и выходным портами маршрутизатора и т. п. Важно: из-за последовательного характера передачи данных различными элементами сети общая пропускная способность любого составного пути в сети будет равна минимальной из пропускных способностей составляющих элементов маршрута. Самые медленные элементы называются узкими местами (bottleneck). 16
Характеристики производительности компьютерных сетей 2) Время реакции сети • интегральная характеристика производительности с точки зрения пользователя • определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос • можно представить в виде нескольких слагаемых, например: -время подготовки запросов на клиентском компьютере -время передачи запросов между клиентом и сервером через сеть -время обработки запросов на сервере -время передачи ответов от сервера клиенту через сеть 17 - время обработки ответов на клиентском компьютере
Характеристики производительности компьютерных сетей 2) Время реакции сети • характеризует сеть в целом, в том числе качество работы аппаратного и программного обеспечения серверов. 3) Время оборота данных по сети (Round Trip Time, RTT) • «чистое» время транспортировки данных от узла отправителя до узла назначения и обратно без учета времени, затраченного узлом назначения на подготовку ответа • характеризует транспортные возможности сети • является полезной характеристикой, когда времена передачи данных в прямом и обратном направлении отличаются друг от друга. 18
Характеристики производительности компьютерных сетей 4) Задержка доставки пакета • характеризует время передачи данных • является случайной величиной Среднее значение задержки (D) Джиттер (J) {стандартное отклонение} 19
Основные эксплуатационные характеристики КС. Надежность определяется: 1. Безотказностью 2. Достоверностью функционирования 3. Характеристиками обслуживаемости: • Ремонтопригодностью • Восстанавливаемостью информации после сбоев • Проверкопригодностью 20
Основные эксплуатационные характеристики КС. Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение определенного промежутка времени при условии удовлетворения заданных ограничений на условия эксплуатации. Оценивается средним временем наработки на отказ Т 0. 21
Основные эксплуатационные характеристики КС. Достоверность функционирования – свойство КС, определяющее безошибочность преобразо-ваний информации и характеризуемое закономерностями появления ошибок из-за сбоев. Оценивается средним временем наработки на сбой Тс. Сбой – событие, состоящее во временной утрате работоспособности КС и характеризуемое возникновением ошибки при выполнении тестов, задач под управлением ОС или задач пользователя. Вызывается кратковременной самоустраняющейся неисправностью (помехой). Для устранения требуется повторное решение задач. 22
Основные эксплуатационные характеристики КС. Ремонтопригодность – степень приспособленности КС к предупреждению, обнаружению и устранению отказов. Оценивается средним временем восстановления работоспособности после отказа ТВ 0. Восстанавливаемость информации после сбоев оценивается средним временем восстановления вычислительного процесса после сбоя ТВС. 23
Основные эксплуатационные характеристики КС. Проверкопригодность. Обслуживаемость. Проверкопригодность – степень приспособленности КС к проведению профилактических испытаний, предназначенных для выявления неисправностей в аппаратуре, не охваченной средствами автоматического контроля правильной работы. Оценивается средней продолжительностью профилактических испытаний ТПФ. Обслуживаемость – комплексный эксплуатационный показатель, степень приспособленности КС к процедурам ее эксплуатационного обслуживания. Определяется ремонтопригодностью, восстанавливаемостью информации и проверкопригодностью. 24
Средние значения затрат на операции обслуживания • восстановления работоспособности после отказа ЗВ 0 = ТВ 0 СВ 0 • восстановления вычислительного процесса после сбоя ЗВС = ТВС СВС • профилактические испытания ЗПФ= ТПФ СПФ Где СВ 0, СВС, СПФ – средние затраты в единицу времени на оплату труда персонала, выполняющего соответствующие операции 25
Коэффициент использования и коэффициент готовности Коэффициент использования – относительное время работоспособного состояния КС - среднее время профилактики, пересчитанное на один отказ. Коэффициент готовности – вероятность пребывания КС в работоспособном состоянии в любой момент времени (в период между профилактиками) 26
Понятие о RAS – технологии RAS – технология (Reliability-Availability-Serviceability technology) – подход к проектированию КС с учетом взаимосвязи понятий «надежность - готовностьобслуживаемость» : • Разработка концепций, методов и средств обеспечения высокого уровня надежности , готовности и обслуживаемости • Повышение надежности аппаратуры • Повышение готовности путем подавления влияния отказов и сбоев с помощью средств контроля и коррекции ошибок и средств автоматического восстановления, включая аппаратурную избыточность (отказоустойчивые КС) 27
Скачать презентацию Компьютерные системы как обьект эксплуатационного обслуживания Лекция 7
Лекция 7.ppt