СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ РЕКОНФИГУРАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
CONTROL METHOD FOR FUNCTIONAL RECONFIGURATION OF A COMPUTING SYSTEM

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к способам контроля и динамической реконфигурации вычислительных систем в целях их оперативной диагностики и обеспечения надежности функционирования.
В качестве технического изделия рассматривается вычислительная система какого-либо технического объекта, в общем случае неоднородная в том смысле, что может содержать совокупность различных по исполнению, но сопоставимых по возможностям вычислительных устройств, предназначенных для выполнения целевых функций путем реализации работы входящих в их состав функциональных модулей, запускаемых в них программ и обмена целевой информацией между устройствами посредством коммуникационной системы. Примерами таких систем могут служить многопроцессорные или многомашинные вычислительные системы и построенные на их основе вычислительные информационные сети, комплексы бортового оборудования различного целевого назначения, системы диагностики сложных технических объектов.
В целях повышения надежности, функциональной целостности и производительности вычислительных систем активно применяют методы реконфигурации, основанные на активном аппаратном резервировании однотипных вычислительных устройств, либо разнотипных устройств, выполняющих одинаковые функции [Каляев И.А., Левин И.И. Реконфигурируемые вычислительные системы: уч. пособие / Под общ. ред. И.А. Каляева. Таганрог: Издательство ЮФУ, 2016]. Наиболее проблемным является реализация реконфигурации вычислительных систем с большим числом разнотипных устройств.
Под функциональной реконфигурацией систем понимают процесс перераспределения функций между работоспособными модулями системы, который является реакцией системы на возникший отказ некоторою ее элемента [Тарасов А.А. Функциональная реконфигурация отказоустойчивых систем: монография / М: Логос, 2020. С. 21]. Функциональная реконфигурация, с одной стороны, направлена на изменение топологии системы для ликвидации последствий различных деструктивных воздействий (отказов), а с другой - предполагает гибкое перераспределение выполняемых системой целей, задач и функций между не отказавшими компонентами с учетом допустимости функционирования объекта с ухудшенными в заданных пределах показателями качества. В отличие от способов обеспечения отказоустойчивости без функциональной реконфигурации (т.н. «активное резервирование») при котором отказавшие компоненты заменяются на аналогичные исправные, при функциональной реконфигурации появляется дополнительная возможность замены отказавших компонентов на менее эффективные, но способные выполнять целевые функции в заданном, пусть и ограниченном объеме [Павлов А.Н. Методологические основы решения проблемы планирования структурно-функциональной реконфигурации сложных объектов // Приборостроение. 2012. №11. С. 7-13].
В отличие от активного резервирования, для реализации функциональной реконфигурации необходимы системы контроля, учитывающие не только готовность устройств к выполнению заданных функций, но и эффективность устройств по различным показателям (например, точность, вычислительная производительность, пропускная способность, энергоэффективность, и др.)
Для резервирования систем успешно применяют способы логического мажоритарного сравнения (аналог) [Шевцов Г.А., Шеремет Е.М. Логическое резервирование. Львов: Изд. Львовского ун-ma, 1973. С. 60], суть которого заключается в попарном сравнении сигналов однотипных устройств и выборе по результатам сравнения устройства, параметры которого совпадают с наибольшим числом устройств. На основе мажоритарной логики построены различные схемы сравнения, реализованные на логических полупроводниковых элементах И-ИЛИ-НЕ, либо на микропроцессорах с программным управлением.
Недостатком мажоритарных логических схем являются их использование для контроля преимущественно однотипных устройств, при этом сравнение происходит по одному, реже нескольким параметрам.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту (прототип) является способ контроля работоспособности вычислительной системы [RU 2669509 С2, 14.06.2018], состоящий в контроле входных и выходных сигналов двух и более устройств вычислительной системы, анализе выходных сигналов устройств и принятии решения о работоспособном состоянии или отказе вычислительной системы с помощью внешней схемы контроля, включающей обученную искусственную нейронную сеть.
Недостатком прототипа является низкая отказоустойчивость вычислительной системы, обусловленная недостаточной глубиной контроля, заключающейся в том, что контролируется только работоспособность устройств и отсутствует контроль их эффективности по заданным параметрам, что ограничивает возможности функциональной реконфигурации вычислительной системы.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение отказоустойчивости вычислительной системы за счет увеличения глубины контроля вычислительных устройств путем дополнительного контроля их функциональной эффективности по нескольким показателям и дополнительной возможности замены отказавших устройств на частично работоспособные со сниженной эффективностью по заданным показателям.
Технический результат достигается тем, что в известном способе, заключающемся в контроле функционирования вычислительных устройств и принятии решения о работоспособности вычислительной системы, дополнительно введенной в каждое вычислительное устройство подсистемой контроля:
контролируют работоспособность и функциональную эффективность функциональных модулей вычислительных устройств по одному или нескольким показателям,
формируют оценки готовности и функциональной эффективности вычислительных устройств,
проверяют соответствие оценок эффективности устройств заданным критериям,
объединяют вычислительные устройства в пары,
формируют оценки предпочтения вычислительных устройств по заданным критериям,
осуществляют поэтапное попарное сравнение оценок готовности, функциональной эффективности и предпочтения вычислительных устройств по заданным критериям,
определяют наиболее предпочтительные вычислительные устройства по заданным критериям,
выявляют ошибки контроля вычислительных устройств,
сохраняют и передают информацию о результатах контроля, каждого этапа сравнения и итогового результата контроля вычислительной системы,
формируют команды на реконфигурацию вычислительной системы путем замены отказавших устройств на работоспособные или частично работоспособные со сниженной эффективностью по заданным критериям,
назначают ведущее устройство для организации контроля по критерию готовности,
при этом факт готовности вычислительных устройств определяют способностью их к выполнению функций контроля в полном объеме, а других заданных целевых функций в полном или ограниченном объеме.
На фиг. 1 приведена структурная схема вычислительной системы, поясняющая заявляемый способ ее контроля, где обозначены:
1-1, 1-2, …, 1-n - вычислительные устройства,
* - обозначение ведущего вычислительного устройства,
2-1, 2-2, …, 2-n - совокупность функциональных модулей вычислительных устройств,
3 - коммуникационная система,
3-1, 3-2, …, 3-m - коммутаторы,
4-1, 4-2, …, 4-n - подсистема контроля,
5 - основной канал информационного обмена,
6 - служебный канал информационного обмена.
Вычислительная система (ВС), состоит по меньшей мере из двух вычислительных устройств (ВУ) 1-1, 1-2, …, 1-n, соединенных посредством коммуникационной системы (КС) 3, состоящей из одного или нескольких связанных между собой коммутаторов 3-1, 3-2, …, 3-m и линий связи между ними. Вычислительные устройства реализуют различные целевые функции системы посредством входящих в них функциональных модулей (ФМ) 2-1, 2-2, …, 2-n, обменивающихся целевыми данными с другими устройствами посредством коммутаторов 3-1, 3-2, …, 3-n коммуникационной системы 3. Функциональные модули 2-1, 2-2, …, 2-n (составные части вычислительных устройств, выполняющие их целевые функции и подлежащие контролю, например, вычислительные процессорные модули, оперативные и постоянные запоминающие устройства, интерфейсные блоки, блоки питания и т.д.) каждого i-го вычислительного устройства, по одноименным каналам 5 соединены с коммутатором коммуникационной системы 3-j, посредством которых устройства производят информационный обмен целевыми данными (получают и передают информацию для реализации целевых функций вычислительной системы). При этом возможно соединение с одним j-м коммутатором одного i-ro, либо нескольких вычислительных устройств одновременно. Коммутаторы 3-1, 3-2, …, 3-n коммутационной системы 3 предназначены для непосредственной связи устройств между собой путем подключения к ним одного или нескольких устройств и организации связи между коммутаторами, а также коммутации устройств (подключения и отключения устройств к /от коммутаторов) по командам реконфигурации.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Функциональная реконфигурация вычислительной системы заключается в обнаружении вычислительных устройств не готовых к выполнению целевых функций (неработоспособных, имеющих отказы, сбои программного обеспечения, нарушения в обеспечении электропитанием, сбои передачи данных и т.п.) и замене их на готовые, имеющие аналогичные или меньшие, но удовлетворяющие требуемым, показатели функциональной эффективности, средствами коммутации (коммутаторами), а также соответствующей деактивацией и активацией (остановом, перезапуском, запуском из резерва).
Для реализации функциональной реконфигурации предлагается распределенный способ контроля, который заключается в дополнении каждого вычислительного устройства подсистемой контроля 4-1, 4-2, …, 4-n, осуществляющей организацию попарного сравнения устройств по заданным критериям, взаимного контроля эффективности устройств по указанным критериям в процессе такого сравнения и использовании результатов контроля для формирования команд на реконфигурацию вычислительной системы. При этом контролируемые выходы функциональных модулей 2-i соединены с подсистемой контроля 4-i своего устройства. Помимо связей устройств посредством основного канала информационного обмена 5, подсистемы контроля устройств имеют доступ друг к другу через коммутационную систему посредством служебного канала информационного обмена 6, через который они передают необходимую информацию об оценках состояния, предпочтения, результаты контроля, а также команды реконфигурации.
При реализации способа факт готовности устройств связывают с полной или частичной работоспособностью их функциональных модулей, наличием требуемого обеспечения (электропитание, охлаждение и т.д.), работоспособностью выделенных каналов передачи данных, завершенностью всех предусмотренных подготовительных процедур (загрузка и верификация необходимых программ и данных) и другими факторами, характеризующими готовность устройств к реализации функций контроля в полном объеме (работоспособностью подсистемы контроля), а также реализации выполнения заданных целевых функций в полном или ограниченном объеме.
Работа системы контроля предложенным способом осуществляется циклически следующим образом.
В процессе каждого цикла по критерию готовности выбирается одно из устройств 1-i*, которому присваивается статус ведущего и на которое возлагается функции организации процесса контроля всех устройств и реконфигурации вычислительной системы в целом. На первом цикле ведущее устройство назначается (например, работоспособное устройство с наименьшим порядковым номером). Остальные устройства 1-k, где k≠i*, являются ведомыми, участвуя в процедурах контроля и предоставляя необходимую информацию.
Ведущее устройство посредством управляющих команд, формируемых в подсистеме контроля 4-i* и передаваемых через коммуникационную систему 3 в подсистемы контроля 4-k, к≠i* других устройств, производит объединение всех устройств системы 1-1, 1-2, …, 1-n в пары для поэтапного попарного сравнения по заданным критериям путем сравнения аналогичных показателей функциональной эффективности в заданной последовательности (например, по критерию готовности, затем вычислительной мощности, далее - доступности свободной оперативной памяти и т.д.).
Пример организации процедуры попарного сравнения вычислительных устройств поясняется фиг. 2, на которой:
1-1, 1-2, …, 1-9 - вычислительные устройства,
1-1* - ведущее устройство, назначаемое на 1-м цикле,
1-5** - ведущее устройство, определяемое по результатам последнего этапа цикла.
В процессе сравнения устройства, победившие (выбранные) на каждом этапе сравнения, попарно сравниваются между собой на следующем этапе и так до определения однозначного победителя, при этом в случае равенства критериев обоих устройств выбирается устройство по введенному правилу (например, устройство с меньшим порядковым номером в паре), а в случае нечетного числа устройств одно из них (например, с большим порядковым номером) переходит в следующий этап по умолчанию.
В процессе такого попарного сравнения осуществляется взаимный контроль устройств по заданным критериям и определяется предпочтительное по заданным критериям устройство. Таким образом, за один цикл сравнения система формирует полную информацию об оценках всех устройств вычислительной системы по заданным критериям, которая хранится в подсистеме контроля всех устройств и при необходимости может быть использована в целях функциональной реконфигурации вычислительной системы.
Дополнительно в процессе каждого сравнения определяется предпочтительное по заданному ведущему критерию устройство пары. В результате сравнения всех устройств вычислительной системы (полного цикла работы системы) окончательно определяется предпочтительное устройство вычислительной системы 1-i**, которое назначается ведущим устройством очередного цикла. Если в процессе какого-либо этапа сравнения ведущее устройство определяется как неготовое (неработоспособное), то функции ведущего вычислительного устройства передаются следующему по порядковому номеру устройству из тех устройств, которые были определены предпочтительными по ведущему критерию на текущем этапе сравнения.
На время объединения двух устройств, например 1-1 и 1-2, в пару, между подсистемами контроля устройств пары организуется связь для обмена данными (информационными посылками) контроля.
Подсистема контроля 4-i каждого устройства через свои входы, соединенные с функциональными модулями вычислительных устройств 2-i, контролирует их исправность, наличие требуемого обеспечения (электропитание, охлаждение и т.д.), работоспособность выделенных каналов передачи данных, завершенности всех предусмотренных подготовительных процедур (загрузка и верификация необходимых программ и данных) и другие, характеризующие готовность устройств факторы; на основе указанных данных формирует интегральную оценку готовности (ОГ) устройства по принципу: «1» - устройство готово, «0» - устройство не готово.
Оценки готовности устройств используются в качестве ведущего критерия при выборе ведущего устройства.
Кроме того, подсистема контроля контролирует другие параметры функциональных модулей и формирует на их основе оценки функциональной эффективности (ОФЭ-1, ОФЭ-2, …ОФЭ-f) устройств по заданным критериям, формулируя их в соответствии с заданными правилами, например: «целые натуральные числа от 1 до 100», «дробные десятичные числа от 0 до 1 с точностью до 3 знака», «1 - в случае наличия признака (сигнала), 0 - в случае его отсутствия» и др.
С целью определения возможности использования устройств по назначению вводятся критерии функциональной эффективности (КФЭ), определяющие минимально допустимые уровни оценок функциональной эффективности, при которых они устройства могут выполнять свои функции: OФЭi≤KФЭi. Таким образом определяют устройства, которые могут быть использованы при функциональной реконфигурации.
На основании оценок готовности по заданному правилу (например, сумме, среднему арифметическому, и т.п.) формируется обобщенная (интегральная) оценка готовности вычислительного устройства ИОФЭi.
1
1
2
2
После этого подсистема контроля 5-1 первого устройства отправляет оценку готовности ОГ и интегральную оценку функциональной эффективности ИОФЭ в подсистему контроля 5-2 второго устройства пары. Аналогичная процедура реализуется и во втором устройстве пары 1-2: подсистема контроля 5-21 второго устройства отправляет оценку готовности ОГ и интегральную оценку функциональной эффективности ИОФЭ в подсистему контроля 5-1 первого устройства пары.
Далее в каждом устройстве последовательно осуществляют:
1
2
сравнение оценок готовности устройств пары ОГ и ОГ, поступающих от подсистем контроля своего и второго устройства пары,
проверка соответствия оценок эффективности устройств заданным критериям ОФЭi≤КФЭi по результатам которой к дальнейшим процедурам допускают только устройства, ОФЭ которых удовлетворяет заданным критериям,
сравнение интегральных оценок эффективности устройств пары, поступающих от подсистем контроля своего и второго устройства пары.
На основании полученных ОГ и ИОФЭ формируют соответствующие оценки предпочтения устройств , (в первом устройстве) и  (во втором устройстве), где  - оценка предпочтения i-го устройства, сделанная j-м устройством, по критерию готовности, например с бинарными значениями: «1» - предпочтительно «свое», «0» - предпочтительно «другое» устройство сравниваемой пары по следующим правилам:
при различных значениях оценок готовности производится сравнение ИОФЭ, при этом:
i
i
1
1
2
1
2
предпочтение присваивается устройству с большим значением оценки функциональной эффективности: ИОФЭ>ИОФЭ при условии положительной оценки готовности такого устройства СГ=1; при одинаковых значениях оценок готовности ОГ=СГ=1 и одинаковых положительных значениях оценок функциональной эффективности ИОФЭ=ИОФЭ>1 решение о предпочтении принимается по заранее принятому правилу (например, по меньшему порядковому номеру в паре ВУ);
1
2
при нулевых значениях оценок готовности ОГ=ОГ=0 выдается отрицательная оценка предпочтения для обоих устройств.
Пример таблицы правил формирования оценок предпочтений выглядит следующим образом:
В данной таблице комбинации №№ 5, 6, 9, 11 соответствуют отданию предпочтений исходя из оценки готовности, №№ 2-4 соответствуют отданию предпочтений исходя из сравнения оценок функциональной эффективности, №1 - по порядковому номеру устройств, остальные комбинации - конфликты предпочтений различного рода.
Далее устройства производят взаимный обмен сформированными оценками предпочтения устройств.
После этого производится проверка идентичности оценок предпочтений, сформированных в первом и втором устройстве пары, по результатам которой формируют признак состоятельности сравнения:
12
ПрС=1 - при идентичности оценок предпочтения устройств пары,
12
ПрС=0 - в обратном случае.
В случае различия в оценках предпочтения, полученных от обоих устройств (несостоятельности сравнения) исключают оба устройства из дальнейшего сравнения. Если при наличии одного признака несостоятельности сравнения в паре существуют другие пары с состоятельным сравнением, то оба устройства исключают из дальнейшего сравнения, не присваивая предпочтение ни одному из них, в противном случае решение по завершению сравнения передают устройству без признака несостоятельности.
В случае идентичности оценок предпочтений, полученных от обоих устройств (состоятельности сравнения) производят логический анализ оценок предпочтения, в результате которого принимают окончательное решение о предпочтительном устройстве, либо отсутствия такового, а также дают оценку о наличии ошибок контроля сравниваемых устройств. Для этого на основе оценок предпочтений первого и второго устройства пары формируют матрицу предпочтений пары устройств вида  После чего определяют предпочтительное устройство путем анализа таблицы предпочтений, содержащей логику формирования однозначного решения о предпочтении того или иного устройства, либо отсутствии такового, а также оценки наличия ошибок контроля сравниваемых устройств пары в зависимости от возможных значений матрицы предпочтений, а именно, в зависимости от значения матрицы предпочтений из таблицы предпочтений извлекаются данные о предпочтительном устройстве (например, порядковый номер или другой идентификатор устройства), либо отсутствии такового (нет предпочтения), для этого производится вход в таблицу предпочтений с полученным значением матрицы предпочтений и извлекается указание на предпочтение выбора одного или другого вычислительного устройства, кроме того определяются возможные ошибки контроля устройств (ОшК1 или ОшК2).
Итоговая таблица предпочтений должна исключать неопределенности в определении предпочтений, в том числе однозначно определять то или иное решение в случае возникновения возможных конфликтов оценок предпочтений.
Правила формирования таблиц предпочтений и логику принятия решения о предпочтительном устройстве поясним на следующем примере.
Возможные исходы, т.е. варианты матриц предпочтений, разделены на следующие группы:
а) подтвержденное предпочтение:
- предпочтительно ВУ1, нет ошибок контроля,
- предпочтительно ВУ2, нет ошибок контроля;
б) неподтвержденное предпочтение:
- предпочтительно ВУ1, ошибка контроля ВУ2,
- предпочтительно ВУ2, ошибка контроля ВУ1;
в) условное предпочтение:
- предпочтительно ВУ1, ошибка контроля ВУ1,
- предпочтительно ВУ2, ошибка контроля ВУ2,
имеет место, если ошибки контроля устройств не отождествляются с неготовностью устройств (устройство может иметь ошибки контроля, но его функциональные модули готовы и выполняют его целевые функции), в противном случае эта группа значений матриц предпочтений переносится в группу «д»;
г) конфликт предпочтений - неокончательный результат (требуется дополнительная проверка):
- нет предпочтений, одно из устройств ошибается при контроле, создавая конфликт;
д) отсутствие предпочтении:
- нет предпочтений, ошибки контроля обоих устройств.
Фиг. 3 иллюстрирует пример соответствующей таблицы предпочтения.
1,
2
1,
2
12
12
12
Полученные в результате данные об оценках готовности, интегральных оценках функциональной эффективности, признаках состоятельности сравнения, оценках предпочтения устройств и оценках ошибок контроля, составляющие результат контроля РК=[ОГ ОГ, ИОФЭ ИОФЭ, ПрС, ОП, ОшК], транслируются всем устройствам, хранятся в их подсистемах контроля и используются для реконфигурации при необходимости.
Решение о ведущем устройстве очередного цикла сравнения выносится на основе сравнения устройств пары по ведущему показателю, то есть по результату сравнения их оценок готовности по следующему правилу:
Фиг. 4 иллюстрирует пример формирования результатов контроля, соответствующий случаю, изображенному на фиг. 2, сформированный согласно логике, заданной таблицей на фиг. 3, со следующими обозначениями:
ВУ - вычислительное устройство,
ОГ - оценка готовности,
ИОФЭ - интегральная оценка функциональной эффективности,
ОП - оценка предпочтения,
ОшК - ошибка контроля,
ПрС - признак состоятельности сравнения,
ПрВед - признак ведущего устройства.
Таким образом, результатом контроля каждого этапа попарного сравнения являются данные об оценках готовности, признаках состоятельности сравнения, оценках предпочтения устройств и оценках ошибок контроля устройств, сравниваемых на данном этапе. Результатом контроля всего цикла сравнения являются данные об оценках готовности, признаках состоятельности сравнения, оценках предпочтения всех устройств, а также данные о выбранном ведущем устройстве очередного цикла.
Ведущее устройство 1-i* выполняет функции организации процесса контроля вычислительной системы, а именно: определяет количество сравниваемых пар, количество и очередность этапов сравнения пар; производит разбиение устройств на пары согласно их порядковым номерам; определяет порядок сравнения устройств, заключающийся в том, что победители каждого этапа сравнения попарно сравниваются между собой на следующем этапе и так до определения однозначного победителя; определяет порядок действий для нечетного вычислительного устройства, при котором оставшееся без пары устройство на текущем этапе переходит в следующий этап сравнения по умолчанию; с целью чего формирует управляющие команды на организацию процедур попарного сравнения и отправляет их другим устройствам вычислительной системы; формирует и отправляет запросы и получает соответствующие результаты контроля по итогам этапа или окончанию цикла контроля.
Остальные ведомые устройства принимают управляющие сигналы на организацию процедур попарного сравнения от ведущего устройства и организуют соответствующую работу своих устройств.
Ведущее устройство на основе итогового результата контроля формирует команды реконфигурации, которые отправляет на коммутаторы 3-1, 3-2, …, 3-m, которые впоследствии осуществляют подключение/ отключение устройств, либо в вычислительные устройства для их включения/ отключения или перезагрузки или и запуска/ загрузки из резервного состояния путем воздействия на соответствующие функциональные модули.
Ключевыми особенностями изобретения, определяющими достижение технического результата, являются углубленный контроль вычислительных устройств, заключающийся в оценке устройств по ряду заданных показателей функциональной эффективности, проверка показателей на удовлетворение заданным критериям, сравнении устройств по заданным показателям, и реконфигурация вычислительной системы путем замены отказавших устройств на аналогичные по функциям, но менее эффективные по заданным критериям устройства, что повышает общую отказоустойчивость вычислительной системы. Иными словами, для реконфигурации может использоваться большее количество, пусть менее эффективных, но удовлетворяющих требованиям устройств, тем самым обеспечивая работоспособность системы в критических условиях.
Заявленный способ контроля для функциональной реконфигурации вычислительной системы технически реализуем на базе известных технологий организации вычислительных систем [см. Хорошевский В.Г. Архитектура вычислительных систем: уч. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008]. При этом в основе коммуникационной системы могут использоваться известные сетевые протоколы [см., Руденков Н.А., Долинер Л.И. Основы сетевых технологий: Учебник для вузов. Екатеринбург: Изд-во Уральского. Федерального ун-ma, 2011 - 300 с.], например Ethernet [см. ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004 Устройства и системы телемеханики. Часть 5. Протоколы передачи. Раздел 104. Доступ к сети для ГОСТ Р МЭК 870-5-101 с использованием стандартных транспортных профилей], либо протоколы для бортового применения [см., например, ARINC Specification 664, Part 1, Aircraft Data Network, Systems Concepts and Overview. 31 January, 2002], а в качестве коммутаторов могут использоваться промышленные управляемые коммутаторы, например [SD-4208-G-DSC. Промышленный управляемый коммутатор. URL: https://www.lantan.pro/catalog/ lantan/switches/industrial-hardened-managed-switches/SD-4208-G-DSC.html] или бортовые концентраторы данных типа [AFDX Lab-Switch AFDX Lab https://manualzz.com/ doc/27783204/afdx-lab-switch-afdx-lab]. Информационный обмен данными в предлагаемой системе можно реализовать на базе известных протоколов типа [Протокол TCP/IP - IBM Documentation. URL: https://www.ibm.com/docs/ru/aix/7.2?topic=management-transmission-control-protocolinternet-protocol], в том числе на основе технологий защищенного гарантированного обмена по типу «блокчейн» [Саенко И.Б., Фабияновский И.Н. Подход к оперативной обработке неструктурированных данных в распределенных информационных системах на основе блокчейн-технологии // Тр. ЦНИИС, С.-Пб. филиал. 2019. Т. 2. №8. С.8-13.].
Подсистема контроля может быть реализованы в форме специального или функционального программного обеспечения [Ключев А.О., Кустарев П.В., Ковязина Д.Р., Петров Е.В. Программное обеспечение встроенных вычислительные систем. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009] на базе использования собственных аппаратных средств вычислительных систем современной архитектуры [см. Душкин А.В., Панкин О.В., Черкизов Р.В. Вычислительная техника: уч. пособие. - Воронеж: Научная книга, 2015], включающие центральные и специализированные вычислительные процессоры [см. там же, стр. 177], оперативные и постоянные запоминающие устройства [см. там же, стр. 192], каналы межмодульного и сетевого обмена информацией [см. там же, стр. 246]; либо на базе использования микропроцессорных модулей с программным управлением (см., например [Инструментальный модуль МС76.01 на базе СБИС 1879 ВЯ1Я, разработки АО НТЦ «Модуль», URL: https://www.module.ru/directions/aviacia/13--7601]), которыми дополнительно оборудуются блоки (модули) вычислительных устройств. При этом устройства оценки состояния и функциональной эффективности могут быть реализованы на базе известных технологий и алгоритмов тестирования и контроля, например плат контроля типа [POST Card PCI ВМ9222, URL: https://unimarket.by/images/Мастеркит/ Инструкция%20%20bm9222.pdf] и программ диагностического тест-контроля [Кулебякин А.А., Вахрин Л.А., Украженко К.А. Диагностика компьютерных технологических систем / Уч. пособие. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2004].