Розвиток компонентів комп’ютерних систем в критичних застосуваннях: проблеми, їх джерела та рішення

Анотація

Стаття присвячена аналізу проблем розвитку комп'ютерних систем в домені критичних додатків. Виділено основні тренди цього розвитку, які полягають в підвищених запитах до продуктивності на основі розпаралелювання обчислень, до обробки наближених даних і забезпечення функціональної безпеки відповідно до необхідності структурування під паралелізм і наближеність природного світу, а також до підвищення відповідальності щодо прийнятих рішень. Проведено аналіз проблем, що виникають при реалізації існуючих рішень. Відзначено відставання теорій, обмежених моделлю точних даних, від практики в обробці наближених даних для сучасних систем, які отримують вихідні дані від датчиків, включаючи системи критичного застосування. Розкрито проблеми матричних структур, які лежать в основі проектування сучасних комп'ютерних систем і демонструють низьку ефективність у продуктивності та енергоспоживанні, а також у забезпеченні функціональної безпеки, важливої для критичних додатків. Відзначено застосування відмовостійких рішень як основи функціональної безпеки і недовіру до цих рішень, яке проявляється в практиці використання небезпечних імітаційних режимів. Вони відтворюють аварійні умови для підвищення контролепридатності у вирішенні проблеми прихованих несправностей, оскільки відмовостійке рішення не стає відмовобезпечним при дефіциті контролепридатності. Дан аналіз джерел розглянутих проблем і можливостей їх вирішення з позиції ресурсного підходу, який ідентифікує проблему прихованих несправностей як проблему зростання з відставанням компонентів від розвитку системи. Показана роль матричних структур у відставанні компонентів і необхідність вирішення проблеми шляхом розвитку версійної надмірності для цих структур. Запропоновано метод введення версійної надмірності в матричну структуру на основі сильно пов'язаних версій для вирішення проблем відмовостійкості та контролепридатності в комплексі. Ефективність методу оцінена на прикладі матричного помножувача з використанням його програмної моделі.