Конспект лекций

Методы управления вводом/выводом

В ЭВМ находят применение три способа организации ввода/вывода:

- программно управляемый ввод/вывод;

- ввод/вывод по прерываниям;

- прямой доступ к памяти.

При программно управляемом вводе/выводе все связанные с этим действия происходят по инициативе центрального процессора и под его полным контролем. ЦП выполняет программу, которая обеспечивает прямое управление процессом ввода/вывода, включая проверку состояния устройства, выдачу команд ввода или вывода. Выдав в МВВ команду, центральный процессор должен ожидать завершения ее выполнения, и, поскольку ЦП работает быстрее, чем МВВ, это приводит к потере времени.

Ввод/вывод по прерываниям во многом совпадает с программно управляемым методом. Отличие состоит в том, что после выдачи команды ввода/вывода ЦП не должен циклически опрашивать МВВ для выяснения состояния устройства. Вместо этого процессор может продолжать выполнение других команд до тех пор, пока получит запрос прерывания от МВВ, извещающий о завершении выполнения выданной команды В/ВЫВ. Как и при программно управляемом В/ВЫВ, ЦП отвечает за извлечение данных из памяти (при выводе) и запись данных в пам­ять (при вводе).

Повышение как скорости В/ВЫВ, так и эффективности использования ЦП обеспечивает третий способ В/ВЫВ – прямой доступ к памяти (ПДП). В этом режиме основная память и модуль ввода/вывода обмениваются информацией напрямую, минуя процессор.

1.1. Основные понятия теории надежности

Современная теория надежности охватывает широкий круг вопросов, а именно: разработка технических условий и требований, предъявляемых к техническим системам; построение этих систем; организация их эксплуатации, технического обслуживания и ремонта; замена изношенных и др. Проблемы, охватываемые теорией надежности, условно можно разделить на два взаимосвязанных направления: · физические основы надежности (связаны с изучением физико-химических свойств и параметров элементов изделий, происходящих в них физико-химических процессах, приводящих к отказам); · математическая теория надежности (основана на изучении статистических, вероятностных закономерностей отказов). Перспективное направление развития теории надежности определяется сочетанием математических методов с глубоким проникновением в физико-химическую сущность процессов, протекающих в изделии. Термины надежности стандартизованы. Согласно ГОСТу 27.002-85 надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. Надежность – сложный показатель, который может включать в себя такие свойства, как: · безотказность (свойство непрерывно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния в течение некоторой наработки); · долговечность (свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта); · ремонтопригодность (свойство в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения ремонтов и технического обслуживания); · сохраняемость (свойство объекта непрерывно сохранять показатели безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортировки). Для конкретных объектов и условий эксплуатации эти свойства могут иметь различную относительную значимость. Например, для сигнальных лампочек, предохранителей надежность определяется их безотказностью; для ремонтируемых объектов (таких как металлорежущие станки, бытовые стиральные машины, автомобили) важнейшими свойствами являются долговечность, ремонтопригодность.

1.2. Показатели надежности

Для решения практических вопросов необходимы показатели, характеризующие степень надежности оборудования с количественной стороны. Эти количественные характеристики и называются показателями надежности. Показатели надежности рассматриваются при государственной аттестации качества продукции. Наличие их позволяет производить инженерные расчеты надежности, устанавливать обоснованные технические требования к надежности проектируемых изделий, делать сравнительную оценку изделий по их надежности и принимать основные решения при организации технического обслуживания и ремонта в системе ППР. По ГОСТу 27.002.-83 и 23.642-79 все показатели надежности делят на два вида: единичные и комплексные. Единичные – количественно характеризуют только одно из свойств надежности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и т.д. Комплексные показатели одновременно характеризуют несколько свойств надежности, например, безотказность и ремонтопригодность объекта и т.д. Показатели надежности приведены в таблице 1.     Таблица 1- Основные показатели надежности

Наименование	Обозначение	Пример записи
Вероятность безотказной работы	P(t)	P(1000ч) ³ 0,9
Средняя наработка до отказа	T1	T1= 1000 ч
Интенсивность отказов	l(t)	l(100ч) < 0,05 1/ч
Параметр потока отказов	w(t)	w(100ч) < 0,04 1/ч
Наработка на отказ	T0	T0 = 100 ч
Установленная наработка на отказ	to.y.	to.y. < 1000 ч
Вероятность восстановления	F(tв)	F(1,0 ч) ³ 0,9
Среднее время восстановления	tв	tв= 1,0 ч

Вероятность безотказной работы P(t) – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает.

Средняя наработка до отказа Т₁ – математическое ожидание наработки объекта до первого отказа.

Интенсивность отказов l(t) – условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник.

Параметр потока отказов w(t) – отношение среднего числа отказов восстанавливаемого объекта за произвольно малую его наработку к значению этой наработки.

Наработка на отказ Т₀ – отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.

Установленная наработка до отказа t_о.у. – наработка до установленных в технической документации видов отказов, которую должен иметь каждый объект при заданных условиях эксплуатации.

Вероятность восстановления Р(t_в) – вероятность того, что время восстановления работоспособности объекта не превысит заданного.

Среднее время восстановления t_в – математическое ожидание времени восстановления работоспособности (собственно ремонта).

Внезапные отказы в период нормальной эксплуатации определяются случайными неблагоприятными сочетаниями большого количества факторов. Случайность связана с тем, что причины события для нас являются скрытыми. Поэтому надежность необходимо рассматривать в вероятностном аспекте.

1.3. Аналитические зависимости изменения вероятности безотказной работы машины   Параметры надежности используются в статистической форме для оценки состояния объектов и в вероятностной – для прогнозирования. Первые выражаются в дискретных числах и при достаточно большом количестве испытаний принимаются за истинные характеристики надежности. Рассмотрим результаты проведенных для оценки надежности испытаний значительного числа N₀ элементов в течение времени t. К концу испытаний остается N_и (исправных) и N_от (отказавших) элементов, тогда: 1. Вероятность отказов

.

(1)

Если испытания проводятся с целью прогнозирования надежности, то q(t) можно рассматривать как вероятность отказов (при достаточно большом N₀).

Дата добавления: 2014-01-06