输入输出系统-- 可靠性、可用性和可信性
输入输出系统简称IO系统(与“系统”有关的文档共6张)
6.1 引 言
1. 输入/输出系统简称I/O系统
包括： I/O设备 I/O设备与处理机的连接
2. I/O系统的重要性
◆ 完成与外部系统的信息交换，是Von Neumann
结构计算机的重要组成部分之一。 ◆ 衡量指标
第一页，共6页。
1／6
6.1 引 言
响应时间（Response Time）
够减少系统响应时间。 仍然会导致CPU处于空闲状态。 CPU性能浪费在I/O上。
第三页，共6页。
3／6
6.1 引 言
例6.1 假设一台计算机的I/O处理占10％，当其CPU性 能改进，而I/O性能保持不变时，系统总体性能会出现什 么变化？
如果CPU的性能提高10倍 如果CPU的性能提高100倍
仍I/O然设会备导与致处C理P机U处的于连空接闲◆状态可。 切换的进程数量有限，当I/O处理较慢时，
◆ 完成与外部系统的信息交换，是Von Neumann
仍然会导致CPU处于空闲状态。 ◆ 完成与外部系统的信息交换，是Von Neumann
结构计算机的重要组成部分之一。 1 I/O系统性能与CPU性能 如果CPU性能提高100倍，程序的计算时间为： CPU性能浪费在I/O上。 ◆ 多进程技术只能够提高系统吞吐率，并不能
解：假设原来的程序执行时间为1个单位时间。如果 CPU的性能提高10倍，程序的计算（包含I/O处理）时 间为：
(1 - 10%)/10 + 10% = 0.19
第四页，共6页。
4／6
6.1 引 言
即整机性能只能提高约5倍，差不多有50％的
CPU性能浪费在I/O上。 如果CPU性能提高100倍，程序的计算时间为： (1 - 10%)/100 + 10% = 0.109
软件测试中的可靠性与可用性测试
软件测试中的可靠性与可用性测试在当今数字化的时代，软件已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从智能手机上的各种应用程序，到企业使用的复杂业务系统，软件的质量和性能直接影响着用户的体验和工作效率。
而在软件质量的众多属性中，可靠性和可用性是两个至关重要的方面。
本文将深入探讨软件测试中的可靠性与可用性测试，帮助您更好地理解它们的重要性、测试方法以及如何确保软件在实际使用中能够满足用户的需求。
一、可靠性与可用性的概念可靠性是指软件在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
简单来说，就是软件能够稳定、持续地正常运行，不会出现意外的错误或故障。
例如，一个在线购物网站在高峰期能够承受大量用户的访问，并且不会出现崩溃或数据丢失的情况，这就体现了较高的可靠性。
可用性则侧重于用户能够方便、有效地使用软件来完成他们的任务。
它包括软件的易学性、易用性、可操作性等方面。
一个可用性好的软件，用户能够轻松上手，操作流程简洁明了，并且能够快速找到所需的功能。
比如，一款手机应用的界面设计简洁美观，操作按钮清晰可见，用户无需花费过多的时间和精力去学习如何使用，这就是可用性的体现。
二、可靠性测试1、压力测试压力测试是通过模拟大量的用户请求或数据负载，来评估软件在高压力环境下的性能和稳定性。
例如，对一个网站进行压力测试，可以使用工具模拟成千上万的用户同时访问，观察服务器的响应时间、资源利用率以及是否出现错误。
2、容错测试容错测试是检查软件在遇到错误或异常情况时的处理能力。
比如，当输入的数据不符合规范时，软件是否能够给出友好的提示并正确处理；当网络连接中断时，软件是否能够自动恢复并保存数据。
3、恢复测试恢复测试主要关注软件在出现故障或灾难后，能否快速恢复到正常运行状态。
这包括数据的恢复、系统的重启以及服务的重新启动等方面。
例如，测试一个数据库系统在遭遇硬件故障后，能否通过备份数据快速恢复，并且保证数据的完整性和一致性。
三、可用性测试1、用户体验测试用户体验测试通过观察和收集用户在使用软件过程中的反馈和行为，来评估软件的可用性。
本系统主要性能指标
本系统主要性能指标系统的主要性能指标是指测量和评估系统各方面性能的参数和指标。
以下是一些常见的系统性能指标。
1.响应时间（Response Time）：指系统从接收到一项任务或请求到完成该任务或请求所花费的时间。
它通常是用户对系统性能最直观的感知指标，因为用户通常期望任务能够以最短的时间完成。
2.吞吐量（Throughput）：指系统在给定时间内能够完成的任务或请求的数量。
吞吐量表示系统的处理能力，通常以每秒处理的请求数或事务数来衡量。
3.并发性（Concurrency）：指系统能同时处理的并发用户数或并发任务数。
并发性是评估系统处理能力的重要指标，系统的并发性能强调系统在面对大量用户或任务时，能够快速且有效地处理和响应。
4.资源利用率（Resource Utilization）：指系统在运行过程中所使用的硬件资源（如处理器、内存、磁盘等）的利用率。
资源利用率评估了系统对硬件资源的有效使用程度，可以揭示出系统在高负载情况下的扩展性和稳定性。
5.可靠性（Reliability）：指系统的稳定性和可用性，即系统在运行过程中不出现故障或中断的能力。
可靠性通常通过故障率、可用时间、恢复时间等指标来评估。
6.容错性（Fault Tolerance）：指系统在出现故障或错误的情况下仍能正常运行的能力。
容错性通常通过系统的冗余设计、异常处理机制、故障恢复功能等来实现。
7.可扩展性（Scalability）：指系统在资源需求增加时能够保持或提高性能水平的能力。
可扩展性评估了系统在不同工作负载情况下的性能表现，通常以增加硬件资源或采取一些优化措施来提高系统的性能。
8.安全性（Security）：指系统保护用户数据和系统资源免受未经授权访问、损坏或篡改的能力。
安全性评估了系统在保护用户隐私和数据保密性方面的能力，通常以认证、授权、加密等措施来实现。
9.可维护性（Maintainability）：指系统易于维护的程度，包括系统的结构设计、代码可读性、文档完整性等方面。
系统的安全与可靠性
4
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
系统可靠性的获得 可靠性 ┌──────┴──────┐ 容错性 │ 冗余技术─┬硬件冗余 (redundancy)├软件冗余 | | | └信息冗余 完美性 ┌───┴───┐ 完美硬件 完美软件 │ ├整机完美性 └器件完美性
5
├部件完美性 可信软件
系统可靠性的获得
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第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
RAID的优点 1．成本低，功耗小，传输速率高。在 RAID中，可以让很多磁盘驱动器同时传输数 据，远远超过单个磁盘驱动器。 2．提供容错功能，因而具有更高的安全 性。 3． RAID与传统的大直径磁盘驱动器相 比，价格要低？
19
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
28
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
RAID2 示意图 输入数据流 输入数据 海明校验
磁盘阵列控制器
HCC HCC HCC HDD1
HCC HCC HCC HDD2 HDD3
HCC HCC HCC HDD4 来自DD5 HDD6 HDD729
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
RAID0 示意图 输入数据流 输入数据
磁盘阵列控制器 并行传输
HDD1
HDD2
HDD3
HDD4
HDD5
22
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
镜象磁盘阵列(RAID1) 每一组盘至少两台，数据同时以同样的方式写到两 个盘上，两个盘互为镜象。磁盘镜象可以是分区镜象、 全盘镜象。容错方式以空间换取，实施可以采用镜象 或者双工技术。主要用在对数据安全性要求很高，而 且要求能够快速恢复被损坏的数据的场合。 优点：具有最高可靠性，策略简单，恢复数据时不必 停机。 缺点：有效容量只有总容量的1/2，利用率50%。由 于磁盘冗余，成本较高。
2022年厦门理工学院数据科学与大数据技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年厦门理工学院数据科学与大数据技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、利用时间重叠概念实现并行处理的是( )。
A.流水处理机B.多处理机C.并行（阵列）处理机D.相联处理机2、计算机组成设计不考虑( )。
A.专用部件设置B.功能部件的集成度C.控制机构的组成D.缓冲技术3、“启动I/O”指令是主要的输入输出指令，是属于（）。
A.目态指令B.管态指令C.目态、管态都能用的指令D.编译程序只能用的指令4、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（）A.计算机软件所要完成的功能B.计算机硬件的全部组成C.编程要用到的硬件组织D.计算机各部件的硬件实现。
5、开发并行的途径有（），资源重复和资源共享。
A.多计算机系统B.多道分时C.分布式处理系统D.时间重叠6、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（）。
A.高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级B.高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级C.应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级D.应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级7、在操作系统机器级，一般用（）程序（）作业控制语句。
A.汇编程序，翻译B.汇编程序，解释C.机器语言，解释D.机器语言，翻译8、1TFLOPS计算机能力，1TBYTE/S的I/O带宽和（）称为计算机系统的3T性能目标。
A，1TBYTE 硬盘容量B.1TBYTE 软盘容量C.1TBYTE 主存容量D.A和B9、对机器语言程序员透明的是( )。
A.中断字B.主存地址寄存器C.通用寄存器D.条件码10、浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表示的规格化最小正尾数为( )A.0.5B.0.25C.0.125D.1/64二、填空题11、评价地址码个数不同的4种指令的优缺点的主要标准是________和________12、输入输出设备的异步性、实时性、与________三个特点是现代计算机系统必须具备的共同特性。
操作系统性能指标
操作系统性能指标操作系统性能指标是评价操作系统性能优劣的衡量标准，它是通过对操作系统运行过程中各个关键部分进行监测和测试来得到的。
操作系统性能指标的好坏直接影响到系统的稳定性、响应速度和用户体验。
本文将依次介绍常见的操作系统性能指标以及对应指标的意义和评价方法。
一、响应时间（Response Time）响应时间是指操作系统在接收到一些请求后所需的时间来完成该请求，并返回结果给用户。
响应时间是用户评价操作系统性能的重要指标，较短的响应时间意味着系统运行效率高，用户体验良好。
响应时间可通过测量一些操作的开始和结束时间差来得到。
二、吞吐量（Throughput）吞吐量是指一些系统单位时间内所能处理的任务数量，也即系统的处理能力。
吞吐量较大的操作系统表示其资源利用率高，能够高效地处理大量的并发任务。
吞吐量可以通过单位时间内完成的任务数来计算。
三、并发性（Concurrency）并发性指的是操作系统所能同时处理的多个任务的能力。
一个操作系统的并发性越高，表示其可以同时处理更多的任务，减少资源浪费，提高系统的性能。
并发性可通过同时执行的进程数量来衡量。
四、可靠性（Reliability）可靠性是指操作系统在长时间运行过程中保持稳定性和可预测性的能力。
一个可靠性较高的操作系统意味着其在面对各种异常情况时能够有效地避免崩溃或出现错误，保持系统正常运行。
可靠性可以通过统计系统崩溃次数、错误处理能力等来评估。
五、安全性（Security）安全性是指操作系统在面对各种攻击和恶意软件时能够保护系统资源和用户数据的能力。
一个安全性较高的操作系统可以有效地防御各种外部和内部威胁，保护用户的隐私和敏感信息。
安全性可以通过评估系统的防火墙、用户权限管理等来进行评价。
六、可用性（Availability）可用性是指操作系统正常运行的时间比例，也称为系统的可用时间。
一个可用性高的操作系统表示其运行稳定，可以长时间持续工作，减少系统停机和维护时间。
信息系统的可用性与可靠性设计
信息系统的可用性与可靠性设计信息系统在现代社会中扮演着至关重要的角色，因此其可用性和可靠性的设计就显得尤为重要。
本文将就信息系统的可用性与可靠性进行探讨，并提出一些设计原则和方法。
一、可用性设计1.考虑用户需求：在进行信息系统的设计时，要充分考虑用户的需求和习惯。
例如，在界面设计上要简洁明了，操作要便捷易懂，以提高用户的满意度和使用体验。
2.提供良好的反馈机制：用户在使用信息系统时，应及时获得反馈，以便了解操作的结果和进度。
例如，对于提交表单或完成任务的操作，系统应给予明确的提示，让用户知道操作是否成功。
3.保障系统的可用性：为了防止系统因故障或故意破坏而无法正常运行，需要采取相应的安全措施。
例如，进行数据备份，设置容灾机制，以及对重要的硬件设备进行监控和维护。
二、可靠性设计1.健壮的代码编写：在进行信息系统开发时，要编写健壮性强的代码，确保系统能够正确地处理各种异常情况。
例如，对输入数据进行有效的验证和过滤，防止恶意攻击或错误输入导致系统崩溃。
2.模块化设计：将系统拆分为多个模块，并采用合适的接口和通信机制进行连接，可以提高系统的可靠性和可扩展性。
当一个模块出现故障时，可以更容易地进行故障排除和修复，而不会影响整个系统的正常运行。
3.错误处理与恢复机制：系统应提供完善的错误处理和恢复机制，以应对各种故障情况。
例如，对于操作失败或发生错误的情况，系统应能够给予及时的提示和纠正措施，并能够自动进行数据恢复或系统恢复。
三、设计原则和方法1.容错性设计：在信息系统设计中，要考虑到各种可能的故障和错误情况，并采取相应的容错措施。
例如，利用冗余技术实现数据备份和故障切换，确保系统在部分硬件或软件故障的情况下能够继续运行。
2.性能优化设计：为了提高系统的可用性和可靠性，需要对系统进行性能优化。
例如，优化数据库查询和存储方式，提高系统的响应速度和并发能力，以满足用户的需求。
3.测试和评估：在信息系统设计完成后，应进行全面的测试和评估。
软件测试中的可靠性与可用性测试
软件测试中的可靠性与可用性测试软件测试是软件开发过程中重要的一环，其目的是确保软件的质量和功能可靠性。
其中，可靠性和可用性测试是测试的两个重要方面。
本文将介绍软件测试中的可靠性与可用性测试方法和重要性。
一、可靠性测试可靠性测试旨在评估软件在特定环境下的稳定性和健壮性。
其主要目标是检测软件在正常和异常条件下的性能以及其是否能够持续工作并正确响应用户操作。
以下是几种常用的可靠性测试方法：1. 冒烟测试：冒烟测试是在软件发布前进行的初步测试，用于确认软件的基本功能是否正常。
它主要关注软件是否能够启动、基本功能是否可用，以及是否存在严重错误。
2. 回归测试：回归测试用于验证软件的新功能或修复过的错误是否对原有功能产生了负面影响。
它通过重新执行之前的测试案例来检测是否引入了新的错误。
3. 并发性测试：并发性测试用于评估软件在同时处理多个用户或请求时的性能和效果。
它可以检测软件在高负载条件下的稳定性和性能表现。
4. 故障注入测试：故障注入测试是一种主动引入故障或异常条件来测试软件的可靠性的方法。
通过模拟不同的故障情景，可以评估软件对错误的容忍能力和恢复能力。
二、可用性测试可用性测试旨在评估软件的易用性和用户体验。
其主要目标是确保软件界面友好、操作简单，并符合用户的期望。
以下是几种常用的可用性测试方法：1. 用户界面测试：用户界面测试用于评估软件的界面设计、布局和交互效果。
它主要关注界面的易用性、视觉效果和用户导航流程。
2. 用户体验测试：用户体验测试通过模拟真实用户的操作，评估软件在不同场景下的用户体验。
它可以发现潜在的问题和改进建议，提升用户的满意度和忠诚度。
3. 错误处理测试：错误处理测试用于评估软件在出现错误或异常情况时的反应和处理能力。
它可以检测软件是否能够提供清晰、准确的错误提示，并在发生错误时提供适当的解决方案。
4. 可访问性测试：可访问性测试用于评估软件是否符合无障碍要求，能够被残障人士轻松访问和使用。
EN50126-1999 铁路应用—可靠性_可用性_可维护性和安全性
BS EN 50126：1999铁路应用—可靠性，可用性，可维护性和安全性（RAMS）的规范和示例2007年6月目录引言------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------51适用范围----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 2相关参考标准----------------------------------------------------------------------------------------------------------------73 定义---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------84 铁路RAMS------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12 4.1综述--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12 4.2 铁路RAMS与服务质量------------------------------------------------------------------------------------------------12 4.3 铁路RAMS要素---------------------------------------------------------------------------------------------------------13 4.4 影响铁路RAMS的因素------------------------------------------------------------------------------------------------15 4.4.1总则------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------15 4.4.2 因素的归类--------------------------------------------------------------------------------------------------------------15 4.4.3因素的管理---------------------------------------------------------------------------------------------------------------19 4.5达到铁路RAMS要求的方法-------------------------------------------------------------------------------------------20 4.5.1概要------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------20 4.5.2RAMS规范----------------------------------------------------------------------------------------------------------------20 4.6风险---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------21 4.6.1风险概念-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------21 4.6.2风险分析-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------21 4.6.3风险评估和承诺----------------------------------------------------------------------------------------------------------22 4.7安全完整性------------------------------------------------------------------------------------------------------------------23 4.8自动防故障的概念---------------------------------------------------------------------------------------------------------25 5铁路RAMS的管理----------------------------------------------------------------------------------------------------------25 5.1概要---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------25 5.2系统生命周期---------------------------------------------------------------------------------------------------------------265.3标准应用---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------326 RAMS的生命周期-----------------------------------------------------------------------------------------------------------33 6.1 步骤1概念-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------34 6.2步骤2系统定义和应用条件---------------------------------------------------------------------------------------------35 6.3步骤3 风险分析-----------------------------------------------------------------------------------------------------------38 6.4步骤4 系统需求-----------------------------------------------------------------------------------------------------------39 6.5步骤5 系统需求分派-----------------------------------------------------------------------------------------------------43 6.6步骤6 设计和实施--------------------------------------------------------------------------------------------------------44 6.6步骤7 制造-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------46 6.6步骤8 安装-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------47 6.6步骤9 系统确认-----------------------------------------------------------------------------------------------------------48 6.6步骤10 系统接受度-------------------------------------------------------------------------------------------------------50 6.6步骤11 操作和维护-------------------------------------------------------------------------------------------------------51 6.6步骤12 性能监视----------------------------------------------------------------------------------------------------------526.6步骤13 修改和翻新------------------------------------------------------------------------------------------------------53 6.6步骤14 退役和处置------------------------------------------------------------------------------------------------------54 附录A（参考性）RAMS标准概括-举例---------------------------------------------------------------------------------56 附录B（参考性）RAMS程序----------------------------------------------------------------------------------------------60 附录C（参考性）铁路参数举例-------------------------------------------------------------------------------------------64 附录D（参考性）一些风险接受度原则举例----------------------------------------------------------------------------66 附录E（参考性）RAMS过程在生命周期内的职责-------------------------------------------------------------------70引言本欧洲标准为欧盟范围内各铁路主管部门和铁路支撑工业提供了一种可以实现持续管理可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、维护性(Maintainability)和安全性(Safety)（缩写为RAMS）的过程。
系统输入输出设计分析
系统输入输出设计分析系统输入输出设计是软件开发过程中非常重要的一环，它决定了系统与用户之间的交互方式。
好的系统输入输出设计可以提高用户体验和系统效率，而糟糕的设计则可能导致用户的困惑和系统性能问题。
本文将详细介绍系统输入输出设计的概念、原则和方法，并分析其在软件开发中的重要性和应用。
什么是系统输入输出设计？系统输入输出设计是指在软件系统中定义和规划用户与系统之间的数据传输和交互方式。
它涉及到用户输入数据的方式和格式、系统对输入数据的处理和验证、以及系统输出数据的格式和展示方式。
好的输入输出设计可以让用户更方便地操作系统，更好地理解系统的反馈信息，提高系统的可用性和易用性。
系统输入输出设计的原则在进行系统输入输出设计时，我们可以遵循以下几个原则：1. 用户中心原则系统输入输出设计应以用户为中心，考虑用户的需求和使用习惯。
设计师应该站在用户的角度思考问题，为用户提供便捷和直观的交互方式，避免让用户产生困惑和疑虑。
2. 简洁明了原则系统的输入输出界面应该简洁明了，避免冗长和复杂的操作流程。
用户在操作系统时，应该能够清晰地知道应该输入什么，以及系统将会输出什么。
过于复杂的输入输出界面可能会让用户感到困惑，降低用户的工作效率。
3. 一致性原则在整个系统中，输入输出界面应该保持一致，确保用户在不同场景下都能够用相似的方式进行交互。
一致的输入输出界面可以减少用户的学习成本，提高用户对系统的熟悉程度。
4. 可扩展性原则在进行系统输入输出设计时，应该考虑到后续系统扩展的可能性。
系统的输入输出界面应该具备一定的灵活性和可扩展性，以适应未来可能出现的需求变化。
系统输入设计方法进行系统输入输出设计时，我们可以借鉴以下几种方法：1. 用户调研法在进行系统输入输出设计之前，我们可以进行用户调研，了解用户对系统的期望和需求。
通过与用户的交流和观察，我们可以更好地理解用户的工作流程和操作习惯，从而为用户提供更贴近实际需求的输入输出界面。
通道处理机
基本的输入/输出方式
程序直接控制的输入/输出方式
中断方式 DMA方式
XX学院——XXX
总
专用总线和非专用总线
线
XX学院——XXX
总
基于PCI总线的I/O系统
线
基于通道总线的I/O系 统结构
XX学院——XXX
总
同步通信和异步通信 总线的连接方式
线
XX学院——XXX
XX学院——XXX
通道处理机
通道流量分析
XX学院——XXX
通道处理机
为了保证通道能够正常工作，不丢失数据，各种通 道的实际流量应该不大于通道的最大流量，即满足 下列不等式关系：
XX学院——XXX
外围处理机
输入/输出处理机是能够独立承担输入/输出工 作的处理机。 输入/输出处理机又称为外围处理机、I/O处理 机、IOP、PPU
到达
离开
把I/O系统视为黑盒
XX学院——XXX
I/O性能评测
Little定律 系统平均任务数＝到达速率×平均响应时间
系统平均任务数 Time总和 Time观察
Time总和 Number 任务
平均响应时间
到达速率
Number 任务 Time观察
XX学院——XXX
独立磁盘冗余阵列RAID
XX学院——XXX
外围处理机
输入/输出处理机的作用
XX学院——XXX
外围处理机
输入/输出处理机的种类
共享主存储器的输入/输出处理机 和 不共享主存储器的输入/输出处理机 合用同一个运算部件和指令控制部件的输入/输出处理机 和 独立运算部件和指令控制部件的输入/输出处理机
XX学院——XXX
系统功能指标
系统功能指标系统功能指标是指在软件开发过程中，为了确保系统能够按照用户需求进行设计和实现而制定的具体目标和要求。
它是检验系统功能是否符合用户需求的重要标准。
下面将从可测性、可靠性、可用性、可维护性和可扩展性五个方面介绍系统功能指标。
1. 可测性：可测性是指系统功能是否易于被测量、度量和评估。
在软件开发过程中，需要确保系统的功能指标能够以量化的方式进行测量和评估，以便及时发现和解决问题。
例如，系统的响应时间、吞吐量、并发性能等指标可以通过具体的测试方法进行测量和评估。
2. 可靠性：可靠性是指系统在特定条件下能够按照预期的要求运行的能力。
软件系统在设计和实现过程中，需要考虑各种因素对系统功能的影响，如硬件故障、网络中断等。
为了确保系统的可靠性，需要进行系统级别的测试和评估，以验证系统在各种条件下的稳定性和可靠性。
3. 可用性：可用性是指用户能够方便地使用系统并满足自身需求的程度。
为了提高系统的可用性，需要设计直观、易操作的用户界面，并提供完善的操作指引和帮助文档。
此外，还需要考虑系统的响应时间、系统稳定性等因素，以提升系统的可用性。
4. 可维护性：可维护性是指系统在设计和实现过程中是否考虑了后期的维护需求。
为了提高系统的可维护性，需要使用模块化、结构化的设计方法，以方便对系统进行修改、调试和维护。
此外，还需要提供完善的文档和注释，以便后续开发人员进行维护和升级工作。
5. 可扩展性：可扩展性是指系统在未来需求变化时是否能够方便地进行扩展和升级。
为了提高系统的可扩展性，需要使用松耦合、高内聚的设计方法，以便对系统的各个模块进行独立的扩展。
此外，还需要考虑系统的可配置性和可定制性，以满足不同用户的需求。
总之，系统功能指标是评估系统质量的重要标准，它能够通过可测性、可靠性、可用性、可维护性和可扩展性这些方面的指标来反映系统是否符合用户需求。
在软件开发过程中，需要根据用户需求和具体情况制定相应的功能指标，并通过测试和评估确保系统的功能质量。
计算机系统的可靠性与可用性
计算机系统的可靠性与可用性计算机系统在现代社会中起着至关重要的作用，很多组织和个人都依赖于计算机系统的正常运行。
因此，计算机系统的可靠性和可用性成为了关注的焦点。
本文将探讨计算机系统可靠性和可用性的概念、影响因素以及提高措施。
一、可靠性的概念和影响因素可靠性指的是计算机系统在一定时间内按照既定要求正常工作的能力。
计算机系统的可靠性受多种因素的影响，包括硬件设备的质量、软件的设计、系统的维护等。
1.1 硬件设备的质量计算机系统的硬件设备包括中央处理器、内存、硬盘等，其质量的高低直接影响着系统的可靠性。
如何选择高品质的硬件设备，以及对硬件设备的正确使用和维护，都是提高计算机系统可靠性的关键。
1.2 软件设计计算机系统的软件设计是保证系统可靠性的另一个重要方面。
合理的软件设计能够提高系统的容错性和稳定性，减少系统出错的概率。
同时，及时修复软件的漏洞和错误也是确保系统可靠性的重要手段。
1.3 系统的维护计算机系统的维护包括对系统的定期检查、更新补丁、备份数据等操作。
只有保持系统的健康状态，及时排除潜在问题，才能提高系统的可靠性。
二、可用性的概念和影响因素可用性是指计算机系统在需要的时候能够正常使用的能力。
计算机系统的可用性受多种因素的影响，包括系统的可操作性、性能、可恢复性等。
2.1 系统的可操作性一个易于操作的计算机系统能够提高用户的工作效率，增加系统的可用性。
因此，设计人员需要考虑用户界面的友好性、操作的简便性等因素。
2.2 系统的性能计算机系统的性能包括处理速度、响应时间等，直接影响着使用者的体验。
较快的处理速度和短的响应时间能够提高计算机系统的可用性。
2.3 系统的可恢复性当计算机系统遇到故障时，其可恢复性显得尤为重要。
可恢复性包括系统的故障自愈能力、数据的备份与恢复等。
通过提高系统的可恢复性，能够减少系统不可用的时间。
三、提高计算机系统可靠性与可用性的措施为了提高计算机系统的可靠性与可用性，我们应采取以下措施：3.1 定期维护与更新系统定期维护是保持计算机系统稳定运行的必要手段。
软件测试中的可靠性测试和可用性测试
软件测试中的可靠性测试和可用性测试在软件开发过程中，测试是一个至关重要的环节。
除了常见的功能测试和性能测试外，还有两个重要的测试类型——可靠性测试和可用性测试。
本文将详细介绍这两种测试类型的定义、目的、方法和重要性。
一、可靠性测试可靠性测试旨在评估软件系统在特定环境下持续运行的能力，即其稳定性和鲁棒性。
通过可靠性测试，可以发现并解决软件系统中的缺陷和故障，提高系统的可靠性。
在进行可靠性测试时，需要注意以下几个关键点：1.测试环境的搭建：为了模拟真实的使用场景，测试环境应该与实际环境尽可能接近。
同时，需要确保在测试过程中不会影响到实际生产环境。
2.测试用例的设计：测试用例应该覆盖到软件系统中可能出现的各种情况和异常情况。
通过设计全面的测试用例，可以发现系统中存在的潜在问题。
3.稳定性测试：在可靠性测试中，稳定性测试是非常重要的一个环节。
通过对软件系统的长时间运行进行监测和评估，可以判断系统是否存在内存泄漏、性能下降等问题。
4.故障模拟：故障模拟是一种常用的可靠性测试方法。
通过模拟各种故障情况，例如服务器宕机、网络中断等，评估系统在故障发生时的表现和恢复能力。
通过进行可靠性测试，可以帮助开发团队发现和修复软件系统中的问题，提高软件系统的质量和稳定性。
二、可用性测试可用性测试是评估软件系统是否容易被用户理解、学习和使用的一种测试方法。
它关注用户体验和用户界面设计，旨在提高软件系统的易用性和用户满意度。
以下是进行可用性测试时需要注意的几个关键点：1.目标用户的定义：在进行可用性测试时，需要明确软件系统的目标用户群体。
不同的用户具有不同的使用习惯和需求，为了评估软件系统的可用性，需要从用户的角度出发。
2.测试场景的设计：测试场景应该尽可能接近真实的使用场景。
通过针对不同的用户需求设计测试场景，可以发现系统中存在的易用性问题。
3.用户界面评估：用户界面是影响用户体验的重要因素。
通过对用户界面的评估，包括界面布局、导航结构、字体和颜色等方面的评估，可以发现并改进用户界面设计中的问题。
计算机系统的可靠性
2.2 计算机系统的可靠性与容错性一般所说的“可靠性(Reliability)”指的是“可信赖的”或“可信任的”。
我们说一个人是可靠的，就是说这个人是说得到做得到的人，而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人，是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。
同样，一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。
根据国家标准的规定，产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定功能的能力。
对计算机系统而言，可靠性越高就越好。
可靠性高的系统，可以长时间正常工作，从专业术语上来说，就是系统的可靠性越高，系统可以无故障工作的时间就越长。
容错性是指计算机系统在出现重大的事故或故障（如电力中断、硬件故障）时做出反应，以确保数据不会丢失并且能够继续运行的能力。
2.2.1 可靠性、可用性和可维修性计算机系统的可靠性用平均无故障时间MTBF(Meantime Between Failures)来度量，指从它开始运行（t=0）到某时刻t这段时间内能够正常运行的概率。
系统的可靠性越高，平均无故障时间越长。
可维修性：指计算机的维修效率，通常用平均修复时间MTRF（Mean Time to Repair Fault）来表示。
MTRF是指从故障发生到系统恢复平均所需要的时间。
可维修性有时用可维修度来度量。
在给定时间内，将一失效系统恢复到运行状态的概率称为可维修度。
可用性（Availability）：系统在执行任务的任意时刻能正常工作的概率。
系统可用性用可用度来度量。
系统在t时刻处于正确状态的概率称为可用度，用A(t)来表示。
A(t)= MTBF / (MTBF + MTRF) ，即：A(t) =平均无故障时间/ (平均无故障时间+平均修复时间)影响计算机可靠性的因素有内因和外因内因是指机器本身的因素，包括设计、工艺、结构、调试等因素，元件选择和使用不当、电路和结构设计不合理、生产工艺不良、质量控制不严、调试不当等都会影响计算机的可靠性；外因是指所在环境条件对系统可靠性、稳定性和维护水平的影响。
操作系统的可靠性与可用性分析
操作系统的可靠性与可用性分析操作系统作为计算机硬件和软件之间的桥梁，扮演着至关重要的角色。
一个好的操作系统应当具备良好的可靠性和可用性，以确保系统的正常运行和用户的顺利使用。
本文将对操作系统的可靠性和可用性进行分析，并探讨其影响因素及相应的解决方法。
一、可靠性分析可靠性是指操作系统在一定时间内正常运行的能力。
当系统发生故障时，其是否能够快速恢复，并继续保持正常运行，是衡量可靠性的重要指标。
以下是影响操作系统可靠性的几个关键因素：1. 异常处理能力：操作系统应具备良好的异常处理能力，能够检测和处理各种意外情况，如硬件故障、软件错误等。
异常处理的及时性和准确性对于系统的可靠性至关重要。
2. 容错能力：操作系统应当具备一定的容错能力，即使在出现错误或故障时，仍能保持一定的功能，避免系统崩溃。
容错能力可以通过备份关键数据、使用冗余设备等方式实现。
3. 可恢复性：当系统崩溃或出现故障时，操作系统应具备自动恢复的能力，能够在尽可能短的时间内恢复到正常运行状态。
系统的可恢复性直接影响到系统的连续性和可靠性。
为提高操作系统的可靠性，可以采取以下措施：1. 设备监控与故障检测：通过实时监控系统硬件设备的运行状态，及时检测和预防故障的发生。
例如，使用硬件传感器来监测温度、电压等数据，以及使用监控软件实时追踪系统的运行情况。
2. 数据冗余备份：关键数据的冗余备份是提高操作系统可靠性的有效手段。
通过将数据备份存储到多个设备或位置，可以在一方出现故障时快速切换到备份数据，避免数据丢失。
3. 异常处理机制：建立完善的异常处理机制，当系统出现异常时，可以及时发出警报并采取相应的措施，如重新启动相关进程、查找和修复错误等。
二、可用性分析可用性是指操作系统对用户的友好程度和易用性。
一个好的操作系统应当能够提供给用户良好的使用体验，并满足用户的各种需求。
以下是影响操作系统可用性的几个关键因素：1. 用户界面设计：操作系统的用户界面应当简洁明了、易于理解和操作。
计算机系统的可靠性概述
计算机系统的可靠性概述1. 引言计算机系统作为现代生活和工作中不可或缺的一部分，其可靠性对于保障系统正常运行和数据安全具有重要意义。
计算机系统的可靠性指系统在一定时间范围内按照规定的功能要求正常工作的能力。
本文将对计算机系统的可靠性进行概述，包括可靠性的定义、评估方法、影响因素以及提升可靠性的技术手段等内容。
2. 可靠性的定义和评估方法2.1 可靠性的定义可靠性是指系统在一定时间内按照规定的功能要求正常工作的能力。
可靠性是一个综合指标，包括了系统的稳定性、可用性、可恢复性等方面。
一个可靠的系统应该能够在面对各种干扰和故障的情况下保持正常运行，并能在故障发生后及时恢复。
2.2 可靠性的评估方法评估计算机系统的可靠性可以采用各种方法，常用的方法包括：•统计分析法：通过对系统的历史数据进行统计分析，计算系统的失效概率、平均无故障时间等指标，从而评估系统的可靠性水平。
•数学建模法：利用概率论、统计学等数学方法建立系统的可靠性模型，通过分析模型的参数和性能指标来评估系统的可靠性。
•可靠性测试法：通过对系统进行一系列的实际测试，观察系统在不同负载和环境下的表现，从而评估系统的可靠性。
3. 影响可靠性的因素计算机系统的可靠性受到多种因素的影响，下面列举了一些常见的影响因素：3.1 硬件可靠性硬件是计算机系统的核心组成部分，其可靠性直接影响系统的可靠性。
主要包括：•元器件可靠性：包括芯片、电容、电阻等元器件的可靠性。
•设备可靠性：包括主板、硬盘、电源等设备的可靠性。
•设计可靠性：包括硬件设计的合理性、容错性等方面。
3.2 软件可靠性软件是计算机系统的灵魂，其可靠性对系统的稳定运行和数据安全至关重要。
主要包括：•程序设计可靠性：包括编码规范、算法正确性等方面。
•软件测试可靠性：包括测试用例设计、覆盖率等方面。
•软件配置可靠性：包括软件安装、升级等方面。
3.3 环境因素计算机系统的可靠性还受到一些外部环境因素的影响，比如温度、湿度、电压等。
中级质量工程师考试可用性和可靠性
可用性和可信性六、可用性和可信性可用性是在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的能力。
它是产品可靠性、维修性和维修保障的综合反映，这里的可用性定义是固有可用性的定义，外部资源(不包括维修资源)不影响产品的可用性。
反之，使用可用性则受外部资源的影响。
可用性的概率度量称为可用度。
可用性通俗地说是“要用时就可用”。
实际上，可靠性和维修性都是为了使顾客手中的产品随时可用。
可靠性是从延长其正常工作时间来提高产品可用性，而维修性则是从缩短因维修的停机时间来提高可用性。
可用性是顾客对产品质量的又一重要的需求。
可信性是一个集合性术语，用来表示可用性及其影响因素：可靠性、维修性、维修保障。
可信性仅用于非定量条款中的一般描述，可信性的定性和定量具体要求是通过可用性、可靠性、维修性、维修保障的定性和定量要求表达的。
七、可靠度函数、累积故障(失效)分布函数产品可靠度是产品在规定条件下规定时间内完成规定功能的概率，描述的是产品功能随时间保持的概率。
因此产品可靠度是时间的函数，一般用R(t)表示，产品的可靠度函数定义为：R(t)=P(T＞t)式中：T——产品发生故障(失效)的时间，有时也称为寿命；t——规定的时间。
因此，产品在规定条件下规定的时间内，不能完成规定功能的概率，也是时间的函数，一般用F(t)表示，F(t)称为累积故障分布函数，即：F(t)=P(T≤t)关于产品所处的状态，为了研究的方便一般假定为要么处于正常工作状态，要么处于故障状态。
产品发生故障和不发生故障是两个对立的事件，因此：R(t)+ F(t)=1累积故障分布函数和可靠度函数可以通过大量产品的试验进行估计。
设有100个产品作寿命试验，试验发生的故障数随时间的变化统计见表5.1-1。
将试验数据作成直方图假设将测试产品数逐渐增加，时间间隔逐渐缩短并趋于0，即可得到一条光滑的即为累积故障分布函数F(t)。
可用性的因素
可用性的因素
可用性是指一个系统或服务能够在需要时保持可操作、可访问、可靠使用的能力。
它受到多个因素的影响，以下是一些常见的可用性因素：
1. 可靠性：系统能够持续正常运行，不会发生故障或意外中断。
2. 冗余性：系统具有备份、冗余的组件或设备，当一部分出现故障时可以切换到备用部分。
3. 容错性：系统具有错误处理和自动恢复机制，在出现错误时能够迅速恢复正常状态。
4. 可维护性：系统易于维护和修复，包括易于诊断问题、修复故障和更新升级。
5. 可扩展性：系统能够根据需要进行扩展，以满足增加的用户或负载。
6. 可管理性：系统的管理和监控能力，包括对系统资源的监测、配置和调整。
7. 可操作性：系统易于操作和使用，用户能够轻松地进行操作和管理。
8. 安全性：系统能够保护用户数据和系统资源，防止未经授权的访问和恶意攻击。
9. 响应时间：系统能够快速响应用户的请求，减少等待时间和延迟。
10. 可用性测试：对系统进行可用性测试，包括性能测试、压力测试和故障测试，以确保系统的可用性要求得到满足。
这些因素对于保证系统或服务的可用性起着重要作用，组织和开发人员应该重视并在设计和实施中考虑这些因素。
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(5) 1根SCSI连线，其MTTF为1000000小时；
虚拟存储器的特点
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6.3 可靠性、可用性和可信性
假定每个部件的正常工作时间服从指数分布,
即部件的工作时间与故障出现的概率无关；同时假
定各部件的故障相互独立，试计算整个系统的MTTF。 解：整个系统的+ + + + × ＝10 1000000 500000 200000 200000 1000000
生了失效；
(4) 系统中的所有部件的故障、错误和失效均存在 这样的关系。
虚拟存储器的特点 2／8
6.3 可靠性、可用性和可信性
2. 故障的分类 (1) 按故障产生的原因分
◆ 硬件故障：设备失效产生的故障
◆ 设计故障 ◆ 操作故障：由于用户操作的失误引起的故障 ◆ 环境故障
(2) 按故障出现的周期分
虚拟存储器的特点
6.3 可靠性、可用性和可信性
1. 故障、错误和失效之间的关系 (1) 一个故障可能会导致一个或者多个错误； (2) 错误通常具有以下特性
◆ 错误在潜在状态和有效状态间相互转换； ◆ 潜在的错误可能通过激活而有效； ◆ 有效错误的影响可以传递，引起新的错误。
(3) 如果错误影响到部件正常的服务时，部件就发
故障避免技术 故障容忍技术 错误消除技术 错误预报技术
虚拟存储器的特点
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◆ 暂时性故障 ◆ 间歇性故障 ◆ 永久性故障
虚拟存储器的特点
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6.3 可靠性、可用性和可信性
3. 系统可靠性
◆ 系统从初始状态开始一直提供服务的能力
◆ 用平均无故障时间MTTF来衡量
4. 系统可用性
◆ 系统正常工作时间在连续两次正常服务间隔时
间中所占的比率
◆ 用MTTF/MTBF（平均失效间隔时间）来衡量
5. 系统可信性
◆ 多大程度上可以合理地认为服务是可靠的 ◆ 可信性不可度量
虚拟存储器的特点
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6.3 可靠性、可用性和可信性
例6.2 假设磁盘子系统的组成部件和它们的MTTF如下：
(1) 磁盘子系统由10个磁盘构成，每个磁盘
的MTTF为1000000小时； (2) 1个SCSI控制器，其MTTF为500000小时； (3) 1个不间断电源，其MTTF为200000小时； (4) 1个风扇，其MTTF为200000小时；
23 = 1000000
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6.3 可靠性、可用性和可信性
系统的MTTF为系统失效率的倒数，即： MTTF ＝ 1000000 = 43500小时 23
大约为5年。
虚拟存储器的特点
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6.3 可靠性、可用性和可信性
6. 提高系统可靠性的方法
◆ 有效构建方法 ◆ 纠错方法
具体的说，可分为:
第六章 输入/输出系统
6.3 可靠性、可用性和可信性
◆ 反映存储外设可靠性能的参数
可靠性（Reliability） 可用性（Availability） 可信性（Dependability） 故障（fault） 错误（error） 失效（failure）
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◆ 与可靠性相关的三个术语