第11章应用系统可靠性设计
红岩第11章主要内容
红岩第11章主要内容在软件工程中，软件是指计算机程序和相关数据的集合。
它是通过对问题进行建模和分析，设计解决方案并实施的过程中产生的。
软件工程是一门跨学科的学科，涉及计算机科学、数学、工程学和管理学等多个领域。
软件工程的目标是开发高质量、可靠、易维护和可扩展的软件系统。
为了实现这些目标，软件工程采用了一系列有效的方法和技术，并遵循一定的开发过程。
软件工程的主要任务包括需求分析、系统设计、编码、测试和维护等。
需求分析是软件工程的第一步，它的目标是明确用户的需求和期望。
在这个阶段，软件工程师与用户进行沟通，收集并分析用户的需求，制定软件的功能和性能要求。
需求分析的结果是需求规格说明书，它描述了软件系统的功能和性能要求。
系统设计是软件工程的第二步，它的目标是将需求规格转化为软件系统的结构和组织。
在这个阶段，软件工程师设计软件系统的架构，确定模块和组件的接口，定义数据结构和算法。
系统设计的结果是设计文档，它描述了软件系统的结构和组织。
编码是软件工程的第三步，它的目标是将系统设计转化为可执行的程序代码。
在这个阶段，软件工程师根据设计文档编写程序代码，并进行测试和调试。
编码的结果是可执行的程序代码，它实现了软件系统的功能和性能要求。
测试是软件工程的第四步，它的目标是验证软件系统是否符合需求规格。
在这个阶段，软件工程师设计测试用例，并运行这些测试用例来检查软件系统的功能和性能。
测试的结果是测试报告，它描述了软件系统的缺陷和问题。
维护是软件工程的最后一步，它的目标是修复软件系统中的缺陷和问题，并进行改进和优化。
在这个阶段，软件工程师对软件系统进行故障排除，并进行性能调优和功能扩展。
维护的结果是修复和改进后的软件系统，它能够满足用户的需求和期望。
除了上述的主要任务，软件工程还涉及项目管理、质量保证、配置管理和文档管理等方面。
项目管理是为了确保软件工程的进度和质量，质量保证是为了确保软件系统的质量和可靠性，配置管理是为了控制软件系统的变更，文档管理是为了记录和传播软件工程的知识和经验。
集成电路设计基础第11章数字集成vlsi系统设计基础
通过对时序逻辑电路的输入、输出及状态进行分析，了解其工作原理和特性。
时序逻辑电路设计
根据实际需求，选用合适的触发器和组合逻辑电路，设计出满足特定功能的时序逻辑电路。同时 需要考虑时序问题，确保电路的正确性和稳定性。
03
数字集成VLSI系统关键技术
高性能计算技术
并行处理技术
通过多核处理器、GPU加速等技术提高计算能力。
逻辑综合
将HDL代码转换为门级网表，优化电路性能并降低功 耗。
布局布线
根据电路需求和工艺要求，将门级网映射到具体的 芯片上，实现电路的物理实现。
时序分析
对布局布线后的电路进行时序分析，确保电路时序的 正确性和性能。
仿真验证与测试方法
前仿真
在电路设计阶段进行仿真验证， 检查电路功能和性能是否符合设 计要求。
THANKS
感谢观看
集成电路设计基础第11章数 字集成vlsi系统设计基础
• 数字集成VLSI系统概述 • 数字集成VLSI系统基本原理 • 数字集成VLSI系统关键技术 • 数字集成VLSI系统实现方法
• 数字集成VLSI系统应用实例 • 数字集成VLSI系统前沿研究动态
01
数字集成VLSI系统概述
定义与发展历程
柔性电子在数字集成VLSI中潜在价值
柔性电子器件
利用柔性基底和可弯曲的电 子材料制造柔性电子器件， 实现可穿戴、可折叠的数字
集成VLSI系统。
生物兼容性
柔性电子具有良好的生物兼 容性，可用于生物医学应用 中与人体紧密接触的电子设
备。
轻量化与便携性
柔性电子器件具有轻量化、 薄型化和可弯曲的特点，便 于携带和集成到各种移动设 备中。
应用领域及市场需求
(完整word版)现代机械设计手册总目录
现代机械设计手册总目录(共6卷）化学工业出版社第1卷第1篇机械设计基础资料第1章常用资料和数据第2章法定计量单位和常用单位换算第3章优先数和优先数系第4章常用数学公式第5章常用力学公式第2篇零件结构设计第1章零件结构设计的基本要求和内容第2章铸件结构设计工艺性第3章锻压件结构设计工艺性第4章冲压件结构设计工艺性第5章切削件结构设计工艺性第6章热处理零件设计的工艺性要求第7章其他材料零件及焊接件的结构设计工艺性第8章零部件设计的装配及维修工艺性要求第3篇机械制图和几何精度设计第1章机械制图第2章尺寸精度第3章几何公差第4章表面结构第5章孔间距偏差第4篇机械工程材料第1章钢铁材料第2章有色金属材料第3章粉末冶金材料第4章复合材料第5章非金属材料第5篇连接件与紧固件第1章连接设计基础第2章螺纹连接第3章键、花键和销的连接第4章过盈连接第5章胀套及型面连接第6章焊、铆、粘连接第7章锚固连接第2卷第6篇轴和联轴器第1章轴第2章软轴第3章联轴器第7篇滚动轴承第1章滚动轴承的分类、结构型式及代号第2章滚动轴承的特点与选用第3章滚动轴承的计算第4章滚动轴承的应用设计第5章常用滚动轴承的基本尺寸及性能参数第8篇滑动轴承第1章滑动轴承的分类、特点与应用及选择第2章滚动轴承材料第3章不完全流体润滑轴承第4章液体动压润滑轴承第5章液体静压轴承第6章气体润滑轴承第7章箔片气体轴承第8章流体动静压润滑轴承第9章电磁轴承第9篇机架、箱体及导轨第1章机架结构设计基础第2章机架的设计与计算第3章齿轮传动箱体的设计与计算第4章机架与箱体的现代设计方法第5章导轨第10篇弹簧第1章弹簧的基本性能、类型及应用第2章圆柱螺旋弹簧第3章非线性特性线螺旋弹簧第4章多股螺旋弹簧第5章蝶形弹簧第6章环形弹簧第7章片弹簧及线弹簧第8章板弹簧第9章发条弹簧第10章扭杆弹簧第11章弹簧的热处理、强化处理和表面处理第12章橡胶弹簧第13章空气弹簧第14章膜片及膜盒第15章压力弹簧管第16章弹簧的疲劳强度第17章弹簧的失效及预防第11篇机构第1章结构的基本知识和结构分析第2章基于杆组解析法平面结构的运动分析和受力分析第3章连杆机构的设计及运动分析第4章平面高副结构设计第5章凸轮机构设计第6章其他常用机构第7章组合机构的设计第8章机构选型范例第12篇机械零部件设计禁忌第1章连接零部件设计禁忌第2章传动零部件设计禁忌第3章轴系零部件设计禁忌第3卷第13篇带、链传动第1章带传动第2章链传动第14篇齿轮传动(完整word版)现代机械设计手册总目录第1章渐开线圆柱齿轮传动第2章圆弧圆柱齿轮传动第3章锥齿轮传动第4章蜗杆传动第5章渐开线圆柱齿轮行星传动第6章渐开线少齿差行星齿轮传动第7章摆线针轮行星传动第8章谐波齿轮传动第9章活齿传动第10章塑料齿轮第15篇减速器、变速器第1章减速器设计一般资料第2章标准减速器及产品第3章机械无级变速器及产品第16篇离合器、制动器第1章离合器第2章制动器第17篇润滑第1章润滑基础第2章润滑剂第3章轴承的润滑第4章齿轮传动的润滑第5章其他元器件的润滑第6章润滑方法及润滑装置第7章典型设备的润滑第18篇密封第1章密封的分类及应用第2章垫片密封第3章密封胶及胶黏剂第4章填料密封第5章成形填料密封第6章油封第7章机械密封第8章真空密封第9章迷宫密封第10章浮环密封第11章螺旋密封第12章磁流体密封第13章离心密封第4卷第19篇液力传动第1章液力传动设计基础第2章液力变矩器第3章液力机械变矩器第4章液力耦合器第5章液黏传动第20篇液压传动与控制第1章常用基础标准、图形符号和常用术语第2章液压流体力学常用计算公式及资料第3章液压系统设计第4章液压基本回路第5章液压工作介质第6章液压缸第7章液压控制阀第8章液压泵第9章液压马达第10章液压辅件与液压泵站第11章液压控制系统概述第12章液压伺服控制系统第13章电液比例控制系统第21篇气压传动与控制第1章气压传动技术基础第2章气动系统第3章气动元件的造型及计算第4章气动系统的维护及故障处理第5章气动元件产品第6章相关技术标准及资料第5卷第22篇光机电一体化系统设计第1章光机电一体化系统设计基础第2章传感检测系统设计第3章伺服系统设计第4章机械系统设计第5章微机控制系统设计第6章接口设计第7章设计实例第23篇传感器第1章传感器的名词术语和评价指标第2章力参数测量传感器第3章位移和位置传感器第4章速度传感器第5章振动与冲击测量传感器第6章流量和压力测量传感器第7章温度传感器第8章声传感器第9章厚度、距离、物位和倾角传感器第10章孔径、圆度和对中仪第11章硬度、密度、粉尘度和黏度传感器第12章新型传感器第24篇控制元器件和控制单元第1章低压电器第2章单片机第3章可编程控制器（PLC）第4章变频器第5章工控机第6章数控系统第25篇电动机第1章常用驱动电动机第2章控制电动机第3章信号电动机和微型电动机第6卷第26篇机械振动与噪声第1章概述第2章机械振动基础第3章机械振动的一般资料第4章非线性振动与随机振动第5章机械振动控制第6章典型设备振动设计实例第7章轴系的临界转速第8章机械振动的作用第9章机械振动测量第10章机械振动信号处理与故障诊断第11章机械噪声基础第12章机械噪声测量第13章机械噪声控制第27篇疲劳强度设计第1章机械零部件疲劳强度与寿命第2章疲劳失效影响因素与提高疲劳强度的措施第3章高周疲劳强度设计方法第4章低周疲劳强度设计方法第5章裂纹扩展寿命估算方法第6章疲劳实验与数据处理第28篇可靠性设计第1章机械失效与可靠性第2章可靠性设计流程第3章可靠性数据及其统计分布第4章故障模式、效应及危害度分析第5章故障树分析第6章机械系统可靠性设计第7章机械可靠性设计第8章零件静强度可靠性设计第9章零部件动强度可靠性设计第10章可靠性评价第11章可靠性试验与数据处理第29篇优化设计第1章概述第2章一维优化搜索方法第3章无约束优化算法第4章有约束优化算法第5章多目标优化设计方法第6章离散问题优化设计方法第7章随机问题优化设计方法第8章机械模糊优化设计方法第9章机械优化设计应用实例第30篇反求设计第1章概述第2章反求数字化数据测量设备第3章反求设计中的数据预处理第4章三维模型重构技术第5章常用反求设计软件与反求设计模第6章反求设计实例第31篇数字化设计第1章概述第2章数字化设计系统的组成第3章计算机图形学基础第4章产品的数字化造型第5章计算机辅助设计技术第6章有限元分析技术第7章虚拟样机技术第32篇人机工程与产品造型设计第1章概述第2章人机工程第3章产品造型设计第33篇创新设计第1章创新的理论和方法第2章创新设计理论和方法第3章发明创造的情景分析与描述第4章技术系统进化理论分析第5章技术冲突及其解决原理第6章技术系统物-场分析模型第7章发明问题解决程序—-ARIZ法。
计算机操作系统第11章操作系统的性能指标
软件故障，以减小用户误操作或环境破坏而造成的系统损 失的能力。 系统的可靠性通过系统平均无故障时间进行度量。平均 无故障时间越长，系统的可靠性越高。
系统的并发行、共享性和随机性对系统的可靠性影 响很大。用户一方面希望系统的可靠性高，另一方面又希 望系统的并发性、共享性和随机性好。显然，这两方面是 矛盾的，如何处理好这两方面的矛盾是操作系统需要解决 的问题。
11.1 操作系统的性能指标(续)
5．系统的可移植性 系统的可移植性是将一个操作系统从一个硬件环境转
移到另一个硬件环境仍能够正常工作的能力。常用转移工 作的工作量来度量。
从传统意义上讲，系统的可移植性并不是操作系统结 构中的主要问题。但是，由于计算机用户的广泛性和跨行 业性，要求操作系统能够在不同的硬件平台上实现运行， 可移植性成为操作系统结构中需要考虑的问题。
11.2.1 简单结构形式(续)
图11.1 MS-DOS系统结构
11.2.2 模块化结构形式
模块化结构形式将程序 模块作为系统结构的基本 单位，按照功能需要把整 个系统分解为若干模块， 每个模块可以再带有子模 块，每个模块具有一定的 独立功能，模块之间接口 明确，自由调用，可以根 据需要约定参数传递或返 回结果。各个模块分别设 计、编码和调试，如图 11.2所示。
图11.3 操作系统6层结构
11.2.3 基于层结构形式（续）
基于层结构形式具有如下优点： • 每层的功能明确，可以采用模块化设计 每一层的功能明确，可以独立设计、编码和测试。模 块化设计简化了系统设计和实现，容易形成结构清晰的软 件系统，最终能实现可靠、可适应、可移植的系统设计。 • 有利于系统的维护和扩充 层次内部的修改和变化，只在层次内部进行，只要 各层次的接口不变，各层次的主要功能不变，就不会对其 它层次造成影响。
检测与转换技术-第11章 设计自动测试系统的几个问题
反馈式温度补偿的关键问题有二： （1）如何将测试系统输出零点α 0（T）、灵敏α1（T）通过A 0、 A 1、B 0、B 1测量出来，并且变换成电压信号U
f a 0、U f a 1。
(2)如何用K 0、K 1输出，通过D 0、D 1产生控制作用，自动改
变α 0（T）、α1（T），以达到自动补偿环境温度T对α 0（T）和α1 （T）的影响。
所谓屏蔽，就是用一个个金属罩将信号源或测量电路包起来，使信号 不受外界电磁信号的干扰。 如果信号接地或接大地，屏蔽也就接地或接大地，如果信号不接地或 大地，则屏蔽接地或接大地便毫无意义。 若屏蔽线连接传感器、测量电路和显示器时沿槽路、管道、板壁、机 架等处有较长的敷设线段，被称作大地（槽路、管道、机架、板壁）的电 位是不同的。这些地电位差通过电容流过电流，沿着①－②－③－①或① －③－④－⑤－①回路，电流并未经过信号线，而只在屏蔽层内流通，从
二、温度补偿原理
（一）并联式温度补偿原理 并联式温度补偿原理就是人为地附加一个温度补偿环节，该补偿环 节与被补偿自动测试系统 (或组成环节) 并联，目的是使被补偿后的自动 测试系统静特性基本上不随环境温度变化。
（二）反馈式温度补偿原理
反馈式温度补偿是利用反馈原理，通过自动调整过程，保持自动测 试系统的零点和灵敏度不随环节的温度而变化。
第十一章 设计自动测试系统的几个问题
第一节 传感器的选择 第二节 非线性特性线性化 第三节 温度补偿技术 第四节 智能化技术 第五节 可靠性问题 第六节 抗干扰技术
第一节 传感器的选择
一、对传感器的要求
1．技术指标要求 （1）静态特性要求。线性度及测量范围、灵敏度、分辨率、精确度和重复性等。 （2）动态特性要求。快速性和稳定性等。
系统可靠性设计基础知识(Ⅱ)
系统可靠性设计基础知识在现代科技发展日新月异的时代，系统可靠性设计成为了各行各业重要的一环。
无论是航空航天、电子通讯、汽车工业还是医疗设备，都需要考虑系统的可靠性设计。
那么，什么是系统可靠性设计？它又包括哪些基础知识呢？系统可靠性设计的概念首先，我们来了解一下系统可靠性设计的概念。
系统可靠性设计是指在设计阶段就考虑到系统的稳定性和可靠性，通过合理的设计和工艺选择，减少系统故障和失效，确保系统在规定的条件下能够正常运行。
这意味着在系统设计的早期阶段就要考虑到可靠性设计，而不是在出现问题后再进行修复。
基本原则系统可靠性设计的基本原则包括：合理性、全面性和先进性。
合理性是指设计必须符合实际情况，不能过分追求完美而导致成本过高。
全面性是指在设计考虑的范围内，需要考虑到各种可能的故障原因和解决方案。
先进性是指设计需要应用最新的科学技术和管理方法，以保证系统性能的稳定和可靠。
系统可靠性设计的关键因素系统可靠性设计的关键因素包括：环境因素、材料选择、工艺流程和可靠性测试。
环境因素是指系统所处的环境条件，包括温度、湿度、辐射等。
这些环境因素对系统的稳定性和可靠性有着直接的影响，因此在设计时需要考虑到这些因素，选择适合环境条件的材料和工艺。
材料选择是系统可靠性设计中非常重要的一环。
不同的材料有着不同的物理和化学特性，对系统的可靠性有着直接的影响。
因此，在设计时需要选择合适的材料，以确保系统在各种环境条件下都能够正常运行。
工艺流程是指系统的制造和装配过程。
这一过程需要严格控制，以确保系统的每个部件都能够按照设计要求进行制造和装配。
只有这样，系统才能够保证稳定可靠。
可靠性测试是系统可靠性设计中非常重要的一环。
通过对系统进行各种可靠性测试，可以了解系统在不同环境条件下的稳定性和可靠性。
只有通过可靠性测试，才能够保证系统的可靠性设计达到预期的效果。
总结综上所述，系统可靠性设计是现代科技发展中不可或缺的一环。
通过合理的设计和工艺选择，可以确保系统在各种环境条件下都能够稳定可靠地运行。
系统与软件可靠性设计方法
系统与软件可靠性设计方法1. 系统与软件可靠性设计方法：故障注入方法（Fault Injection Method）故障注入方法是一种被广泛应用于软件和系统可靠性设计的方法。
它通过有意地向软件或系统中引入故障来评估其可靠性。
故障注入方法通常包含以下步骤：- 首先，识别软件或系统的关键功能和输入数据，并确定可能存在的故障类型。
- 然后，选择合适的故障模型，并根据模型参数在软件或系统中注入故障。
- 接下来，执行一系列测试用例，以模拟实际使用条件下的故障情况。
- 最后，分析测试结果并评估软件或系统的可靠性表现。
故障注入方法的优点是可以模拟实际故障情况，提供针对性的测试，并帮助开发人员发现和修复潜在的故障点。
但是，注入故障可能会对系统性能和稳定性造成影响，需要谨慎使用并监控测试过程。
2. 系统与软件可靠性设计方法：重试设计（Retry Design）重试设计是一种被广泛采用的系统可靠性设计方法，特别适用于处理长时间运行或存在不可靠网络连接的系统。
重试设计方法通常包括以下步骤：- 首先，识别系统的关键功能和可能的故障情况。
- 确定系统的重试策略，包括重试次数、重试间隔等参数。
- 在关键功能模块中实现重试机制，当出现故障时自动触发重试操作。
- 监控重试操作的执行情况，并记录故障和重试次数。
- 当达到最大重试次数或超过指定时间时，调用相应的错误处理机制。
重试设计方法的优点是能够提高系统的可靠性和稳定性，减轻对用户和系统的影响。
但是需要注意的是，过多的重试操作可能会增加系统负担和延迟，需要根据实际情况进行权衡和调整。
除了以上两种方法，还有其他一些常用的系统与软件可靠性设计方法，例如：错误检测与纠正编码、备份与恢复机制、冗余设计等。
开发人员可以根据具体的需求和系统特点选择适合的可靠性设计方法。
《微机原理与接口技术》课件第11章
11.2 开 关 量 接 口
11.2.1 光电子器件
光电技术应用于计算机系统是当前一种较新的趋势，在信 号传输和存储等环节中，可有效地应用光信号。例如，在电话 与计算机网络的信息传输，声像演播用的CD或VCD，计算机光 盘CD－ROM，甚至于在船舶和飞机的导航装置、交通管理设备 中均采用现代化的光电子系统。光电子系统的突出优点是，抗 干扰能力较强，传输速率极高，而且传输损耗小，工作可靠。 它的主要缺点在于，光路比较复杂，光信号的操作与调制需要 精心设计。光信号和电信号的接口需要一些特殊的光电转换器 件，下面分别予以介绍。
4) 多路转换开关 在生产过程中，要监测或控制的模拟量往往不止一个，尤 其是数据采集系统中，需要采集的模拟量一般比较多，而且不 少模拟量是缓慢变化的信号。对这类模拟信号的采集，可采用 多路模拟开关切换，使多个模拟信号共用一个A/D转换器进行 采样和转换，以降低成本。
5) 采样保持电路 在数据采样期间，保持输入信号不变的电路称为采样保持 电路。由于输入模拟信号是连续变化的，而A/D转换器完成一 次转换需要一定的时间，这段时间称为转换时间。不同的A/D 转换芯片，其转换时间不同。对于变化较快的模拟输入信号， 如果在转换期间输入信号发生变化，就可能引起转换误差。 A/D转换芯片的转换时间越长，对同样频率模拟信号的转换精 度的影响就越大。所以，在A/D转换器前面要增加一级采样保 持电路，以保证在转换过程中，输入信号的值不变。
0.4～1
1～2
2.0～2.2
2～4
5～10
2.0～2.2
1～3
3～8
2.2～2.4
0.5～3
1.5～8
发光二极管的另一种重要用途是将电信号变为光信号，通 过光缆传输，然后再用光电二极管接收，再现电信号。图11.5表 示一发光二极管发射电路通过光缆驱动一个光电二极管电路。 在发射端，一个0～5 V的脉冲信号通过300 Ω的电阻作用于发光 二极管(LED)，这个驱动电路可使LED产生一数字光信号，并作 用于光缆。由LED发出的光约有20％耦合到光缆。在接收端传 送的光中，约有80％耦合到光电二极管上，以致在接收电路的 输出端可复原为0～5 V电平的数字信号。
系统可靠性设计总结
上下限法用于系统很复杂的情况，甚至由于考虑单元并不独立等原因不易建立可靠性预计的数学模型，就可用本方法预计得到相当准确的预计值。对不太复杂的系统使用上下限法能比精确的数学模型法较快地求得预计值。本方法在绘得可靠性逻辑框图后，先考虑最简化的情况，再逐步复杂化，逐次算得系统可靠度的上限和下限，并在这上下限间取系统可靠度的预计值。
蒙特卡洛模拟法的概念和求解方法
二、蒙特卡洛模拟法求解步骤: 3)根据概率模型的特点和随机变量的分布特性，设计和选取合适的抽样方法，并对每个随机变量进行抽样（包括直接抽样、分层抽样、相关抽样、重要抽样等）。 4)按照所建立的模型进行仿真试验、计算，求出问题的随机解。 5)统计分析模拟试验结果，给出问题的概率解以及解的精度估计。
5)（冷）储备系统可靠性
冷储备系统可靠性(相同部件情况)：n个完全相同部件的冷贮备系统,(待机贮备系统),转换开关s为理想开关Rs=1,只要一个部件正常,则系统正常。
若各单元的失效率相同，
则储备系统的可靠度：
当n=2时：
注意：
1）并联系统和表决系统为工作冗余，即热储备；而储备系统为非工作冗余，叫冷储备。 2）应用——飞机起落架收放系统: 液压、气压、机械应急释放装置 3）平均寿命：（n=2) 并联系.2数学模型法
2.3上下限法
2.1设计初期的 概率预计法
1)设计初期的概略预计法
设计初期的预计，虽然没有足够的数据，但对可靠性研究、方案的比较等均起着重要的作用，缺乏数据的情况可以用相类似产品的数据，或由一批有经验人员按该产品复杂程度与已知可靠性的产品类比评分给定。对于同类产品，有时利用经验公式的所谓快速预计法。这些经验公式是统计与可靠性有关的主要设计参数及性能参数，通过回归分析得出的其基本模型.
计算机操作系统第11章操作系统的性能指标
通常情况下，吞吐量越高，响应时间越短。这是因为高吞吐量意味着系统能够 更快地处理请求，从而减少了等待时间。然而，在某些情况下，过高的吞吐量 可能导致系统资源过载，反而增加响应时间。
05
资源利用率指标详解
CPU利用率
01
02
03
04
用户CPU时间
用户进程执行用户代码所消耗 的CPU时间。
系统CPU时间
04
网络利用率
网络带宽利用率
当前网络传输数据所占用的带宽与总带宽的 比例。
网络延迟
数据在网络中传输所需的时间，影响网络通 信的实时性。
网络吞吐量
单位时间内网络成功传输的数据量，反映网 络的传输能力。
网络错误率
网络通信过程中发生错误的概率，体现网络 的稳定性和可靠性。
06
系统稳定性指标详解
故障率
响应时间的影响因素
01
系统资源利用率
当系统资源利用率过高时，可 能导致处理速度下降，从而增 加响应时间。因此，合理地分 配和管理系统资源是优化响应 时间的关键。
02
网络带宽和延迟
网络带宽和延迟是影响用户响 应时间和系统响应时间的重要 因素。网络带宽不足或网络延 迟过高都可能导致传输时间增 加，从而延长响应时间。
07
操作系统性能优化策略
提升硬件性能
升级处理器
采用更高性能的CPU，提高处理速度。
增大内存
扩充系统内存，以容纳更多并发进程， 减少磁盘I/O操作。
使用高速缓存
在处理器和内存之间增加高速缓存， 提高数据访问速度。
采用更快的存储设备
如SSD固态硬盘，减少I/O等待时间。
优化软件配置
选择合适的操作系统
系统可靠性设计基础知识(四)
系统可靠性设计基础知识在现代科技高速发展的时代，各种系统的可靠性设计变得愈发重要。
无论是电子产品、汽车、航空航天设备，还是工业生产线等，都需要经过系统可靠性设计的考量，以确保其在使用过程中的稳定性和安全性。
本文将从系统可靠性设计的基础知识出发，深入探讨其重要性、原理和实践应用。
可靠性设计的概念系统可靠性设计是指在系统设计和开发阶段，通过合理的工程设计和技术手段，使系统在规定的条件下，能够保持其功能完整和性能稳定的能力。
在实际应用中，可靠性设计需要考虑诸多因素，包括环境影响、材料选择、工艺技术、电子元器件的特性和使用寿命等。
可靠性设计的重要性系统的可靠性设计对于产品的质量和用户体验至关重要。
一个可靠的系统能够避免因突发故障而导致的安全事故和经济损失，同时也能够提高用户对产品的信任度。
在某些领域，比如航空航天、医疗设备等，可靠性设计更是关乎生命安全的重要因素。
可靠性设计的原理在进行可靠性设计时，需要根据系统的特点和需求，采取相应的原则和方法。
其中，最常见的原理包括：多元化原则、冗余设计原则、安全性优先原则、环境适应原则等。
通过合理应用这些原则，可以有效提高系统的可靠性和稳定性。
可靠性工程的实践应用在实践中，可靠性工程通常包括可靠性分析、可靠性测试和可靠性改进等环节。
可靠性分析是指通过对系统的结构、功能、工作环境等进行分析，确定系统的可靠性指标和影响因素，为可靠性设计提供依据。
可靠性测试则是通过模拟实际工作环境和条件，对系统进行全面的测试和验证，以确定其可靠性水平。
而可靠性改进则是指在系统出现故障或存在缺陷时，通过技术手段和工程手段，对系统进行改进和优化，提高其可靠性水平。
总结系统可靠性设计是现代工程技术发展的重要组成部分，它关系到产品的质量和安全性。
在实践中，可靠性设计需要综合考虑多种因素和原则，通过理论和实践相结合，不断提高系统的可靠性和稳定性。
希望本文能够为读者对于系统可靠性设计的基础知识有所了解，同时也能够引起更多人对于这一领域的关注和研究。
信息系统应用软件的可靠性设计
信息系统应用软件的可靠性设计王汉斌摘要随着信息系统的不断发展，应用软件作为信息系统各项功能得以实现的前提也越来越重要，软件的可靠性是保证软件正常运行的基础。
因此，为了保证应用软件的可靠性，本文首先对软件可靠性的相关概念进行了阐述，接着对信息系统应用软件可靠性设计技术进行了探究，为未来应用软件可靠性设计提供了参考。
【关键词】信息系统应用软件可靠性设计信息系统的主要功能是信息的采集、存储和加工等一系列有关信息的活动，它的运行依靠计算机和数据通信网络，所以信息系统可以定义为一个可以进行信息取得和分析处理的方法、過程、技术的综合整体。
应用软件是信息系统实现各种软件的前提和基础，所以信息系统的应用软件越来越受到人们的关注。
软件的可靠性是决定软件是否能正常运作的关键，由于软件产品的制作过程是不可见的，其在设计时可能会出现一些缺陷而导致软件运作的异常。
因此，软件可靠性是人们关注的一个重要方面。
1 软件可靠性的相关概[本文来自于]念软件可靠性的前提和基础是软件的工程化，软件工程化规定了软件在开发过程中需要遵守的各项规章规范，如GB8566等；软件工程化对软件开发的模式也进行了详细的说明；它还可以通过软件的各种需求和特点，制定出配套的软件设计任务书和软件接头的设计方案，保证软件的质量。
软件工程化对于软件开发的全过程都可以进行记[本文来自于wWw.zz-]录，使得软件开发过程中的技术、方法等可以追溯。
软件工程化设计的软件一般是由相对独立、功能单一的模块组合而成的，其具有祸合度弱、内聚度高等特点。
影响软件可靠性的原因多种多样，为了保证软件的可靠性，队信息系统应用软件系统可靠性设计提出了各种要求。
这些要求包括明确软件的各项功能和软件的使用环境，确定如何判断软件的可靠性方法，对功能进行权重划分和相关设计，确立软件可靠性设计的规则，对软件的开发制定详细的计划等。
2 信息系统应用软件可靠性设计技术2.1 信息系统应用软件的结构设计信息系统应用软件的结构最好是由相对独立的、功能单一的模块组成，其设计需要有一个结构有条理的、严谨的程序系统，用以满足各种软件的要求，不同模块之间的控制结构为单口出入的形式，不包含中断的情形。
系统可靠性设计分析
系统可靠性设计分析介绍在现代社会中，系统的可靠性设计分析对于确保产品和服务的稳定性和质量至关重要。
一个可靠的系统能够持续地执行其所需功能，且在各种环境和条件下表现出稳定的性能。
而可靠性设计分析的目标就是通过对系统进行彻底的评估和优化，以实现高度可靠性和稳定性。
本文将深入探讨系统可靠性设计分析的概念、原理、方法和应用等方面。
可靠性设计分析的概念可靠性设计分析是指通过对系统的各个组成部分、输入和输出、环境和条件等进行全面的评估和分析，以确定系统所需的可靠性水平，并提供相应的设计和优化策略。
它是一个系统工程的重要领域，涉及到多个学科和领域的知识，包括物理学、数学、工程学、统计学等。
可靠性设计分析的核心目标是确保系统能够在所需的时间内、以所需的性能和质量稳定地运行。
为了实现这一目标，可靠性设计分析需要考虑系统的各个方面，包括硬件、软件、数据、人员和环境等。
可靠性设计分析的原理负载和容量的匹配原理负载和容量的匹配原理是可靠性设计分析中的一个重要原则。
它指的是在设计系统时，应该根据系统所需的负载和容量来决定系统的设计和优化策略。
如果负载超过了系统的容量，系统可能会出现性能下降甚至崩溃的情况。
相反，如果系统的容量超过了负载，那么系统可能会浪费资源并导致不必要的成本。
为了满足负载和容量的匹配原理，可靠性设计分析需要对系统的需求进行充分的调研和分析，并应用适当的数学模型和方法来评估系统的负载和容量。
通过对系统的负载和容量进行匹配，可以确保系统在运行过程中具有足够的资源和能力来满足所需的功能和性能。
异常情况的处理原理在现实世界中，系统可能会面临各种各样的异常情况，如硬件故障、软件错误、网络中断等。
为了确保系统的可靠性，可靠性设计分析需要考虑这些异常情况，并制定相应的处理策略。
异常情况的处理原理包括以下几个方面：1.异常检测和诊断：通过在系统中添加合适的传感器和监控设备，可以实时监测系统的状态和性能，并及时发现异常情况。
系统工程中的可靠性设计与分析研究
系统工程中的可靠性设计与分析研究在现代社会中，各种机械设备和电子产品的普及已经成为了大家生活中不可或缺的一部分。
然而，在长时间的使用过程中，这些设备会经历各种意外故障，所以保障设备的可靠性变得愈发重要。
而作为系统工程的一部分，可靠性设计和分析已经成为了保障设备稳定运行的重要手段。
一、可靠性设计的重要性在传统工程设计时，我们关注的多是设备的功能性，如能够达到的最高速度或最大输出功率等。
但在许多现代设备中，功能性和可靠性早已是不可分割的。
既然崩溃或故障代价如此巨大，那么在设计和生产这些设备的时候，可靠性应该成为我们更加关注的问题。
可靠性设计和分析的目的就是让故障率尽可能地低，让设备尽可能地长时间稳定地工作。
为了实现这个目的，设计人员需要制定严格的控制标准和测试程序，分析工程中的潜在故障，并找到快速解决方法。
二、可靠性设计的方法在现代系统中，可靠性设计要考虑到各种复杂和不稳定的环境因素，如温度和电磁辐射等。
因此，要实现可靠性设计，必须采用多种方法，包括：（1）进行可靠性分析：可靠性分析是一种系统性的方法，它基于数学模型和实际测试结果，对系统进行分析，并识别可能存在的潜在问题。
在现代工程中，这种方法被广泛应用于各种领域，包括石油勘探、航空航天和医疗领域等。
（2）进行环境分析：环境分析是一种系统性的方法，它主要用来分析系统所处的环境条件的影响。
环境因素对系统的可靠性带来了许多不利因素，如氧化、腐蚀等。
因此，要保障系统的可靠性，必须在设计的时候考虑到这些因素。
（3）进行模拟试验：在设计新的系统之前，可以通过模拟试验的方式，对系统进行测试，找到现有模型中可能存在的缺陷或问题，并找到快速解决方法。
这种方法非常的有效，因为它可以让设计人员在实际产品生产之前就找到潜在故障。
三、可靠性分析的技术在现代系统工程中，可靠性分析技术主要分为定量分析和定性分析两种类型。
其中，定量分析是指通过对特定模型进行分析，来估算系统的故障率和可靠性等数据。
可靠性工程设计指南
可靠性工程设计指南可靠性工程是一种系统工程方法，旨在增加产品或系统的可靠性。
通过可靠性工程的应用，可以最大程度地减少故障率、延长设备使用寿命，提高产品的可靠性和性能。
下面是一个可靠性工程设计的指南，以帮助工程师在产品设计阶段就能考虑到可靠性问题。
1.可靠性目标的制定在产品设计之前，首先需要明确可靠性目标。
通过调查市场需求和用户的期望，推算出产品的使用环境和使用寿命要求。
设定合理的可靠性指标，包括MTBF（平均无故障时间）和MTTF（平均故障间隔时间）。
这些指标将成为评估产品性能和可靠性的依据。
2.故障模式和影响分析对产品进行故障模式和影响分析（FMEA），识别出可能导致系统故障的原因和故障模式。
通过分析故障的后果和影响，可以确定可靠性改进的优先级和措施。
3.设计阶段的选择和测试在设计阶段，要选择适合的元件和材料，并进行适当的可靠性测试。
选择经过严格验证和测试的元器件，减少因元器件质量问题引起的故障。
进行可靠性测试，包括加速寿命试验和环境适应性试验，以验证产品在不同环境下的工作可靠性。
4.冗余设计在系统设计中，考虑到冗余设计可以增加系统的可靠性。
通过增加备用元件或组件，当一个元件发生故障时可以保持系统的正常运行。
同时，在设计时要考虑到冗余设计对成本和体积的影响。
5.可维护性设计在产品设计中，要考虑到维修和保养的便捷性。
采用易于更换的模块化设计，减少维修时间和维修成本，提高产品的可靠性。
6.可靠性预测和验证使用可靠性预测模型进行可靠性评估，对产品的可靠性进行量化。
可以使用可靠性工具如故障分析树（FTA）、可靠性块图（RBD）和失败模式影响与关联分析（FMERA）等进行可靠性分析和验证。
7.反馈和改进在产品投产后，建立可靠性管理体系，收集产品的故障信息和客户的反馈。
通过故障分析和持续改进，不断提高产品的可靠性，满足用户的需求和期望。
8.培训和意识培养对工程师进行可靠性工程培训，提高其可靠性设计能力和意识。
第11章-网络系统规划-计算机网络应用技术教程(第5版)-吴功宜-清华大学出版社
网络用户需求调查
• 网络用户调查 • 网络结点地理位置分布情况 • 应用概要分析 • 网络需求详细分析
计算机网络应用技术教程（第五版）
网络应用需求调查
• 文件服务 • 打印服务 • 数据库服务 • Internet服务 • 网络基础设施服务
计算机网络应用技术教程（第五版）
网络需求详细分析
• 网络总体需求分析 • 结构化布线需求分析 • 网络可用性与可靠性分析 • 网络安全性需求分析 • 网络工程造价估算
• 在网络系统设计中没有很好地考虑与解决网 络管理与网络安全问题，这个设计方案有严 重缺陷
• 网络瘫痪或数据丢失将会造成严重的损失， 其代价可能远远大于网络组建时用于网络软、 硬件与系统的投资
计算机网络应用技术教程（第五版）
11.2 网络应用系统的需求分析
• 总体流程分析 • 网络需求分析
计算机网络应用技术教程（第五版）
11.2.1 总体流程分析
工程监理
制定项目建设任务书
网络用户需求调研
网络工程需求分析
技术方案设计
方案论证 通过
修改
工程方案设计
根据论证意见 修改方案
工程实施
工程验收 通过
改进
交付文档
根据改进意见 完成施工
用户培训
系统维护与服务
系统交付使用
计算机网络应用技术教程（第五版）
1五版）
11.3 网络应用系统的设计与实现
• 网络系统的结构设计 • 网络关键设备的选型 • 网络服务器的选型 • 网络安全方面的考虑
计算机网络应用技术教程（第五版）
11.3.1 网络系统的结构设计
• 网络结构与拓扑构型设计方法 • 核心层网络结构设计 • 汇聚层与接入层网络结构设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§11.2 硬件系统的可靠性设计
一. 总体方案的可靠性设计
3.采用CMOS电路系统
●CMOS电路有优异的电气特性，可靠性高。
4.采用数字电路
●数字电路的信号抗干扰能力强，易远传，易处理。
§11.2 硬件系统的可靠性设计
二. 器件选择的可靠性设计
1.单片机的选择 ●满足最大系统集成要求，系统的外围电路尽可能在 单片机中的集成外围电路中解决—减少硬件产生的 失误概率。 2.优选CMOS器件
§11.2 硬件系统的可靠性设计
三. 电路系统的可靠性设计
2.MCU最小系统的可靠性设计 ⑪防止系统在电源的过度态运行 ●系统上电、断电过渡过程过长，可靠导致逻辑失 误，控制出错或数据改写。 ●系统电源上升到正常值(0.85VCC)时,才启动工作。 ●系统电源跌落到0.85VCC时,系统可靠复位。 ⑫防止MCU中程序运行失常 ●采用监视定时器WDT技术。 ⑬数据保护 重要数据选用非易失性存储器存储。
●可靠性等级高则设计工作量和技术难度大,投入多。
●应用系统研制前应先了解系统对可靠性等级的要求
,选择合理的可靠性设计方案。
§11.1 可靠性设计概述
二. 单片机应用系统的可靠性等级
3.可靠性等级的评定标准 可靠性等级的评定是按可靠性因子决定。 ⑪环境因子 ●环境因子是系统运行环境对可靠性影响程度。 △机械环境(振动、冲击)。 △气象环境(温度、湿度、盐雾、化学气氛)。 △电气环境(电磁干扰、电气噪声、雷电等)。 ⑫人机偶合度 ●人机偶合度指系统运行时操作人员介入的程度。
3.简化电路设计的器件的选择 ●尽可能采用串行总线器件代替并行总线扩展的器件。
●采用V/F、V/D器件代替并行模/数转换器件。
简化了系统结构，提高了数据传输的可靠性。
§11.2 硬件系统的可靠性设计
二. 器件选择的可靠性设计
4.选择保证可靠性的专用器件 ①电源监控类器件。
②uP运行监控。程序运行监视定时器—运行失控可靠复位。
§11.2 硬件系统的可靠性设计
硬件系统的可靠性是系统本质可靠性和可靠性控 制的基础。总体方案可靠性原则有利与可靠性实现。
一. 总体方案的可靠性设计
1.采用硬件平台的系统设计方法 ●单片机应用系统的硬件平台都是由相似的可靠性高 的应用系统基本电路组成。 ●良好硬件平台应具备的条件: ①标准化、系列化、规范化设计的电路系统。 这些电路系统都是经过不断优选后形成的。 ②柔性特性结构，有良好的适应性及满足最大系统 集成的能力。 ③有丰富的软件支持。 ④有可靠性测评记录。
§11.1 可靠性设计概述
三. 应用系统的可靠性模型
3.可靠性设计原则 ③在响应端保证正常响应的唯一输出。
△保证正常响应输出的通畅。 △能抑制一切非正常响应输出。 △出现非正常响应输出时,实现安全性包容—安全导向。
④在激励输入和响应输出通道实施“管道”原则。
△防止外界干扰对输入、输出通道的入侵。 △防止正常输入激励、输出响应在通道中逃逸。 △防止输入激励、输出响应在通道传输中发生畸变、衰减。 △激励输入口、响应输出口具有识别能力，抑制假激励输入 和非正常响应输出。
●数据的计算容量、溢出、参数超出边界等可靠性问题。
§11.1 可靠性设计概述
一. 可靠性与可靠性设计
3.本质可靠性与可靠性控制 ●本质可靠性设计是只考虑系统功能要求的软、硬件 可靠性设计。 △采用CMOS电路—提高噪声容限，增强抗干扰能力。
△采用高可靠性软、硬件开发平台。 △按电磁兼容性规范设计可靠的PCB电路板。 ●可靠性控制是依靠系统软件本身智能化特点，利用
三. 应用系统的可靠性模型
将从不同角度和不同途径提供可靠性设计的具体 方法与实践经验理论规范化—建立可靠性模型（据 此总结出可靠性设计的规律与原则）。 1.系统中激励—响应的唯一性过程 ●将单片机应用系统程序的运行操作视为从激励到响 应唯一性过程。 ①唯一性或归一化的输入设计。 在容错或冗余系统中把指定的若干个输入为正常输 入，其他都视为非法输入。 ②唯一性或归一化的输出响应设计。
§11.1 可靠性设计概述
一. 可靠性与可靠性设计
2.单片机应用系统的可靠性特点 ⑫固化软件运行环境与可靠性
●固化软件可避免外来计算机的病毒入侵。 ●可靠性主要是软件本身的可靠性和程序存储器保护
数据的可靠性。 ⑬时空边界性问题与可靠性
●程序运行中普遍存在时空边界性问题—千年虫问题。 ●采用超过写入次数的E2PROM—数据写入读出处错。 ●E2PROM保存的数据超过年限—数据丢失。
§11.2 硬件系统的可靠性设计
三. 电路系统的可靠性设计
1.CMOS电路的可靠性设计 ⑬防止输入级缓变脉冲中引起的故障 ●原因：缓变输入会引起输出振荡。 ●采用施密特电路整形。 同一芯片可以输 ⑭CMOS电路的输出端应妥善处理 入输出同时并联 ●输出端不允许与电源或地短接。 ●不带三态输出时,输出端不允许直接并联。 ●输出接大电容负载时,应串接＜1mA限流电阻。 ●输出端不得强迫馈入10mA以上电流 。 ⑮CMOS电路的接口问题 要考虑逻辑摆幅、驱动电流、噪声容限、工作速度。
●可靠性设计是保证产品可靠运行的全部设计手段。
§11.1 可靠性设计概述
一. 可靠性与可靠性设计
1.现代电子系统的可靠性 ⑬现代电子系统的广义可靠性 ●纯硬件设备的可靠性有：“正常”和“失效”两种。 ●现代设备的可靠性(软件)有：“正常”、“失效” 、“出错”、“失误”、“不稳定”等。 ⑭OEM、SLSI的可靠性支持 ●OEM(Original Equiprnent Manufacturer)初级产品制造商。 ●SLSI超大规模集成。
根据正常激励与干扰信号的频带差异,信号滤波,剔除干扰。
②在过程空间保证有序的可靠运行。
△最大静态化设计,减少干扰失误概率。 △防止由异常激励和干扰引起的无序运行,实现WDT控制。 △广泛设置标志管理,条件运行,边界控制防有序运行脱轨。 △保证程序运行的关键参数安全性。
△减少程序设计失误,程序路径合理,接口控制时间余度足够。
--对可靠性的宽容度，允许存在操作者能够纠正的可靠性问题。
⑬安全因子 ●系统出现可靠性问题时，可能造成的危害程度。
§11.1 可靠性设计概述
二. 单片机应用系统的可靠性等级
4.可靠性评定方法 ●将可靠性因子构成同向量等级(高、中、低三级) △环境因子高说明机械、气象、电气环境恶劣。 △人机偶合度高表明是无人值守系统。 △安全因子高说明系统出现故障会酿成重大事故。
感知、分析、判断、决策、实时处理与控制的能力 来提高系统运行的可靠性。
●可靠性控制设计有：
§11.1 可靠性设计概述
一. 可靠性与可靠性设计
3.本质可靠性与可靠性控制 ●可靠性控制设计有： △噪声失敏控制。用单片机ID或PD方式，系统对外 界噪声失敏，减少系统的处错概率。 △时空边界管理。时空边界监测和超边界可靠性处理 △系统的自检与自修复。 △出错后的安全性包容。出错后果是安全允许范围。 4.可靠性设计内容 △总体设计。 △硬件系统设计。 △PCB设计。 △电源系统设计。 △软件设计。
③唯一性的运动过程。
§11.1 可靠性设计概述
三. 应用系统的可靠性模型
2.可靠性设计模型 可靠性模型表示了单片机应用系统从激励到响应 的唯一性过程。
非正常激励 干扰 正常激励
输入通道
安全性包容 干扰
输出通道
正常响应
激励端
过程空间
响应端
§11.1 可靠性设计概述
三. 应用系统的可靠性模型
3.可靠性设计原则 可靠性模型可了解到可靠性设计就是保证从正常 激励到输入到过程空间的有序运行再到正常响应的 唯一性过程。 ①在激励端，保证正常激励无障碍输入，其它可靠屏蔽。
第11章 应用系统可靠性设计
11.1 可靠性设计概述 11.2 硬件系统的可靠性设计 11.3 PCB的可靠性设计 11.4 软件的可靠性设计 11.5 最小功耗系统的软件设计
本章要求
1、了解应用系统的可靠性设计内容
2、了解掌握硬件系统可靠性设计方法
3、了解PCB的可靠性设计 4、掌握软件可靠性设计方法
§11.2 硬件系统的可靠性设计
一. 总体方案的可靠性设计
2.最大的系统集成 ●最大的系统集成可最大限度地简化系统结构，有利 于减少系统硬件失误概率。 ●最大系统集成具有: ①依靠集成器件。集成电路可靠性设计已十分完善。 ②单片机选择实现系统的最大包容。 单片机片内外围电路有可靠性保证。 ③OEM的支持。 采用专家设计的系统集成，可最大限度保证硬 件的可靠性。
●系统复位后,先延时然后再对外围电路初始化。
●综合系统可靠性等级（将可靠性因子的变量对号入座） △例：实验室仪表的可靠性等级为低、低、低。 △例：工厂车间仪表的可靠性等级为中、中、高。 △例：生产线的机器人可靠性等级为高、高、高。
5.可靠性等级的可靠性条款 ●对可靠性等级较高的系统，可将某些因子再细化, 明确可靠性设计的方向与重点。
§11.1 可靠性设计概述
§11.1 可靠性设计概述
二. 单片机应用系统的可靠性等级
可靠性等级有分类、评定标准、方法、条款和重要性等
1.应用系统的可靠性等级 ●可靠性等级高：在指定运行条件下，出错概率大， 一旦出现问题危害严重。 ●可靠性等级高存在客观性。通用计算机死机熟视无 睹，工业计算机死机造成事故。 2.建立可靠性等级的重要性
●静态运行指单片机停止工作，外围电路被关断或电
源被关断，系统只有值守电路工作。其可靠性主要 是值守电路的抗干扰能力,器件的静态参数余度。
●动态运行指单片机应用系统的程序运行工作。其
可靠性主要是软件运行的可靠性，表现在动态参数 余度（逻辑电平噪声容限、时钟误差、时序误差、 波特率误差、总线噪声与传输畸变）。
③尖峰抑制器件(压敏电阻、尖峰抑制二极管TVS)。 ④自聚合开关(自恢复保险丝)实现电源短路保护。 ⑤其它。线路故障保护器、静电干扰抑制器(ESD)。