计算机容错技术作业

1、故障的本质是什么？

故障指硬件元件损坏（或软件中的BUG），使该元件（或软件模块）不能完成指定逻辑功能的事件。它存在于“物理空间” （构成计算机的硬、软件全体组成它的物理空间）中，是客观存在的事件。其中：硬件故障一般是由元件的物理缺陷导致的，或因运行环境恶劣而引发的随机的故障，这些是可以通过冗余同样硬件加以蔽屏掉的；软件故障一般是由设计错误造成的，是设计时固有的而与干扰无关，一般采用异样的或非相似的软件设计来进行冗余管理。

2、举例说明故障、差错及失效有何不同，举例说明故障潜伏期和差错潜伏期有何不同，举例说明永久故障、间歇故障、瞬时故障有何不同。

故障：是系统的硬件中发生的物理缺陷，设计制造的不完善或软件中隐含的错误。

硬件故障的例子如线路的短路或开路、晶体管不能正常导通或截止等。软件故障的例子如程序的死循环等。

差错：差错是系统中由于故障而造成的信息或状态的不正确。

故障是差错的原因，而差错是故障的结果，如：计算机运行过程中指令区“漂”至数据区。

失效：失效是指系统未能正确提供预先指定的服务。

差错是失效的原因，而失效是差错的结果，如：系统不能正常工作。

从故障发生到由于该故障而产生差错的时间间隔称为故障潜伏期（fault latency）。

从差错出现到由于该差错而导致失效的时间间隔称为差错潜伏期（error latency）。

故障不一定立即引起差错，比如一个与门输出端发生了s-a-0故障，如果很长一段时间，该与门的n个输入不都为1，则在它的输出端并没有‘错误’信号出现，因而也不会有差错信息产生。从差错产生后，并不一定立即失效，只有当错误的结果输出，或差错使系统无法继续运行下去，才会发生失效。

永久性故障：一旦发生即永久存在，如s-a-1/s-a-0

间歇性故障：重复的发生/消失，间竭地活动，如接触不良。依一定条件有时发生，条件成立就发生，如串扰故障。

瞬时故障：发生后很快就消失，持续时间短，如受电磁干扰、雷电干扰，空间粒子轰击存储器单元。

3、说明门级故障模型，它适合于什么场合？

门级故障模型指：门级逻辑网络中每个门的每根输入输出线均可能发生两种故障，即该线固定为逻辑1或逻辑0；故障不改变门的基本功能；故障是永久故障。除逻辑固定型故障模型外，比较重要的门级故障模型还有桥接故障模型和信号翻转模型。

该故障模型的建立使用方便，可用布尔代数处理，为复杂的系统产生测试码，故适于不同电路技术。

1、避错设计的目的是什么？

在现有元器件可行性水平的基础上，如何在不用冗余的条件下，在电路、部件、分系统的设计中保证系统可靠性指标的实现。

2、避错技术能不能容忍软件和硬件的故障？要减少软件和硬件的故障要考虑哪些方面的问题？

避错技术是采用各种分析和设计方法以避免硬/软件的故障、错误发生，因此它不能容忍软件和硬件的故障。

软件避错考虑以下问题：

（1）生产管理：将软件生存期分段；据不同特点管理用各自的规格说明，分析技术，形式化描术；质量标准和质量保证措施。

（2）设计方法和工具：控制、减少复杂性；提高变换精确性；改善信息联络；结构化；模块化；自顶向下；伪码；HIPO图……

（3）软件测试＜排错＞和验证

硬件避错考虑以下问题：

（1）防护技术：热设计技术；抗振技术；环境防护处理，如：气候、力学、生物、电磁辐射；电磁兼容（EMC）设计

（2）质量控制：筛选

（3）动态设计，提高集成度

3、什么是电气设备的电磁兼容性？如何设计才可以保障设备有要求的电磁兼容性？

电磁兼容性（EMC）――是指一种理想的工作环境，系统或电子设备在工作时产生的电磁噪声，不影响其它设备的正常工作性能，而且在规定的电磁环境电平里，不受外来电磁噪声影响，保持正常工作性能，叫这些电气设备是电磁兼容的。

系统内电磁兼容性设计：

（1）考虑信号线、电源线的最大长度，使之不会成为收、发天线；

（2）按工作进程中开关时间、开关电流和噪声分配指标计算电源去耦电容；

（3）选择和确定印制线阻抗（R），使得在其上开关电流不造成过大的压降；

（4）减小反射；

（5）其他：减小感性耦合、容性耦合以降低串扰；加大线宽，互相间不平行，要直角交叉，平行线间加地；多层布线。

系统间电磁兼容性设计：

（1）接地设计；

（2）电缆要敷设合理；

（3）使用屏蔽体对辐射源屏蔽；

（4）使用滤波器阻断假的信号。