系统可靠性计算

系统可靠性计算是软件设计师考试的一个重点，近些年几乎每次考试都会考到，但这个知识点的难度不高，了解基本的运算公式，即可轻松应对。可靠性计算主要涉及三种系统，即串联系统、并联系统和冗余系统，其中串联系统和并联系统的可靠性计算都非常简单，只要了解其概念，公式很容易记住。冗余系统要复杂一些。在实际的考试当中，考得最多的就是串并混合系统的可靠性计算。所以要求我们对串联系统与并联系统的特点有基本的了解，对其计算公式能理解、运用。系统可靠性是指从它可是运行(t=0)到某时刻t这段时间内能正常运行的概率，用R（t)表示。所谓失效率，是指单位时间内失效的原件数与元件总数的比例，用λ表示，当λ为常数时，可靠性与失效率的关系为R(t)=е^(-λt)计算机的RAS技术就是指用可靠性R、可用性A和可维护性S三个指标衡量一个计算机系统。下面将对这些计算的原理及公式进行详细的说明。1．串联系统假设一个系统由n个子系统组成，当且仅当所有的子系统都能正常工作时，系统才能正常工作，这种系统称为串联系统，如图1所示设系统各个子系统的可靠性分别用表示，则系统的可靠性。如果系统的各个子系统的失效率分别用来表示，则系统的失效率。系统越多可靠性越差，失效率越大。2．并联系统假如一个系统由n个子系统组成，只要有一个子系统能够正常工作，系统就能正常工作，如图2所示。设系统各个子系统的可靠性分别用表示，则系统的可靠性。假如所有子系统的失效率均为l，则系统的失效率为m：在并联系统中只有一个子系统是真正需要的，其余n-1个子系统都被称为冗余子系统。该系统随着冗余子系统数量的增加，其平均无故障时间也会增加。串联就是一个有问题就会瘫痪，并联只要有一个能用就没有问题。3．串并混合系统串并混合系统实际上就是对串联系统与并联系统的综合应用。我们在此以实例说明串并混合系统的可靠性如何计算。例1：某大型软件系统按功能可划分为2段P1和P2。为提高系统可靠性，软件应用单位设计了如下图给出的软件冗余容错结构，其中P1和P2均有一个与其完全相同的冗余备份。若P1的可靠度为0.9，P2的可靠度为0.9，则整个系统的可靠度是。供选择的答案A.0.6561B.0.81C.0.9801D.0.9试题分析当系统采用串联方式时，其可靠度R可由公式R=R1R2…Rn求得。当系统采用并联方式时，其可靠度R可由公式R=1-（1-R1）*(1-R2)…(1-Rn)求得。这个系统总的来说是串联,但分成两个并联部分。第一部分的可靠度为：R1=1-(1-0.9)*(1-0.9)=0.99；第二部分的可靠度也为：R2=0.99；所以整个系统的可靠度为：R=R1*R2=0.9801，C答案。试题答案C上面的例题是属于常规形式的可靠性计算题，如果把这种试题再拨高一个层次，可以。例2：1台服务器、3台客户机和2台打印机构成了一个局域网（如图4所示）。在该系统中，服务器根据某台客户机的请求，数据在一台打印机上输出。设服务器、各客户机及各打印机的可靠度分别为a、b、c，则该系统的可靠度为。A．ab3c3B．a(1-b3)(1-c2)C．a(1-b)3(l-c)2D．a(1-(1-b)3)(1-(l-c)2)例题分析在试题给出的系统中，客户机之间是并联的（任何一台客户机出现故障，对其他客户机没有影响），同理，打印机之间是也并联关系。然后，客户机、服务器、打印机之间再组成一个串联关系。因此，我们可以把该系统简化为：D4．模冗余系统m模冗余系统由m个（m=2n+1为奇数）相同的子系统和一个表决器组成，经过表决器表决后，m个子系统中占多数相同结果的输出可作为系统的输出，如图5所示。在m个子系统中，只有n+1个或n+1个以上的子系统能正常工作，系统就能正常工作并输出正确结果。假设表决器是完全可靠的，每个子系统的可靠性为R0，则m模冗余系统的可靠性为：提高计算机的可靠性一般采取如下两项措施。1、提高元器件质量，改进加工工艺与工艺结构，完善电路设计。2、发展容错技术，使得在计算机硬件有故障的情况下，计算机仍能继续运行，得出正确的结果。