Избыточность как метод повышения надежности АСОИУ. Структурная, информационная и временная избыточность

В процессе функционирования ПС (особенно если это происходит в режиме реального времени) необходимо максимально быстро обнаруживать искажения и как можно быстрее восстанавливать нормальное функционирование ПС. Поскольку при создании сложных ПС ошибки неизбежны и, кроме того, возможны искажения исходных данных и аппаратные сбои, необходима регулярная автоматическая проверка исполнения программ и сохранности данных.

Достигается же задача максимально быстрого восстановления и ограничения последствий дефектов путем введения избыточности. Выше мы говорили о различных видах избыточности, относящейся к аппаратным средствам. Рассмотрим теперь виды избыточности для ПС.

Временная избыточность состоит в том, что некоторая часть производительности ЭВМ используется для контроля исполнения программ и восстановления (рестарта) вычислительного процесса. Для этого при проектировании ИС предусматривается запас производительности, который затем будет использоваться на контроль и оперативное повышение надежности функционирования. В зависимости от требований к надежности функционирования систем величина временной избыточности может колебаться от 5-10% производительности (для однопроцессорной ЭВМ) до трех, четырехкратного дублирования производительности отдельной машины в мажоритарных вычислительных комплексах.

Временная избыточность используется на контроль и обнаружение искажений, их диагностику, восстановление.

Информационная избыточность состоит в дублировании исходных и промежуточных данных, обрабатываемых программами. Избыточность используется для сохранения достоверности данных, поскольку они в наибольшей степени влияют на функционирование программ и требуют значительного времени для восстановления. Такие данные обычно характеризуют некоторые сведения о внешнем управляемом процессе, и в случае их разрушения процесс обработки информации внешних объектов может прерваться. Обычно важные данные защищают двух-трехкратным дублированием и периодическим обновлением. В некоторых случаях информационная избыточность позволяет не только обнаружить искажение данных, но и исправить в них ошибку (кодирование). Менее важные данные защищают помехоустойчивыми кодами, которые позволяют только обнаружить ошибку, а данные, которые часто обновляются и слабо влияют на вычислительный процесс могут вообще не иметь информационной избыточности.