《计算机可靠性》Word文档

计算机的可靠性描述

可靠性的定义：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。

计算机系统的可靠性：在给定的时间内，计算机系统能实施应有功能的能力。一个产品验收合格投入运营后，时间一长往往因零部件故障（振动、磨损种、积尘、温差、放电等）使整个产品不能正常工作，当排除故障后又能工作得很好。这时好时坏的性质可用该产品的可靠性来表示。例如，某种型号火箭发射5次，4次失败，则以次数度量可靠性为20%。再如，一架飞机因故障停飞156小时而预期满3000小时才大修，则以无故障时间度量可靠性为（1-156/3000）×100%＝94.8%

由于计算机系统由硬件和软件组成，它们对整个系统的可靠性影响呈现完全不同的特性：硬件和一般人工产品的机件一样，时间一长就要出毛病。软件则相反，时间越长越可靠。因为潜藏的错误陆续被发现并排除，它又没有磨损、氧化、松动等问题。所以，计算机的可靠性是指分别研究硬件的可靠性和软件的可靠性。

硬件故障主要和零部件制造工艺、组装质量、自然损耗、易维护性有关。它和产品设计有关系但不直接。硬件的可靠性度量在计算机界比较统一，用平均两次故障相隔时间度时。如一台机器每78小时左右出一次故障，另一台200小时左右，则后者比前者可靠。

软件故障表现为程序计算结果有时正确有时不正确。例如，某些输入组常常出错，其余的则没有问题。这些缺陷的原因往往可追溯到软件设计上，是软件的内在缺陷。如果能够排除则软件可靠性增加。但往往排除了一个缺陷又引发了另外几个潜藏故缺陷，这就引起可靠性降低。

软件的可靠性和正确性虽然都以运行结果是否正确来考察，但测试正确交付验收的软件不一定可靠。例如，某子程序取值随运行次数偏移，在忽略对其超值的警戒条件时，会导致实际使用中出现失败，如同若干小时后出病毒一样。同样，可靠的程序不一定正确。如例如，每当一组数进去必然出错非常稳定，一改就消除了。我们说它是可靠的，但改前却是错误的。

软件可靠性的度量和测试目前还没有形成公认的模型和方法，也谈不上标准。从数学上研究它是一随机过程。工程上则以概率统计方法处理。例如，人为播下K个错误，经过一段时间查出J个错误，则认为可靠度是J/K% 软件工程强调在软件设计开发当中注意提高可靠性，具体措施包括：增强模块的局部性、内聚性，减少数据关联（耦合）；多用重用件、标准库例程；改进测试分析，找出更多潜藏错误等等

可靠性是网络信息系统能够在规定条件下和规定的时间内完成规定的

功能的特性。可靠性是系统安全的最基于要求之一，是所有网络信息系统的建设和运行目标。

网络信息系统的可靠性测度主要有三种：抗毁性、生存性和有效性。

抗毁性是指系统在人为破坏下的可靠性。比如，部分线路或节点失效后，系统是否仍然能够提供一定程度的服务。增强抗毁性可以有效地避免因各种灾害(战争、地震等)造成的大面积瘫痪事件。

生存性是在随机破坏下系统的可靠性。生存性主要反映随机性破坏和网络拓扑结构对系统可靠性的影响。这里，随机性破坏是指系统部件因为自然老化等造成的自然失效。

有效性是一种基于业务性能的可靠性。有效性主要反映在网络信息系统的部件失效情况下，满足业务性能要求的程度。比如，网络部件失效虽然没有引起连接性故障，但是却造成质量指标下降、平均延时增加、线路阻塞等现象。

可靠性主要表现在硬件可靠性、软件可靠性、人员可靠性、环境可靠性等方面。硬件可靠性最为直观和常见。软件可靠性是指在规定的时间内，程序成功运行的概率。人员可靠性是指人员成功地完成工作或任务的概率。人员可靠性在整个系统可靠性中扮演重要角色，因为系统失效的大部分原因是人为差错造成的。人的行为要受到生理和心理的影响，受到其技术熟练程度、责任心和品德等素质方面的影响。因此，人员的教育、培养、训练和管理以及合理的人机界面是提高可靠性的重要方面。环境可靠性是指在规定的环境内，保证网络成功运行的概率。这里的环境主要是指自然环境和电磁环境。

计算机的组成部分及功能

由运算器，控制器，存储器，输入装置和输出装置五大部件组成计算机，每一部件分别按要求执行特定的基本功能。

⑴运算器或称算术逻辑单元（Arithmetical and Logical Unit）

运算器的主要功能是对数据进行各种运算。这些运算除了常规的加、减、乘、除等基本的算术运算之外，还包括能进行“逻辑判断”的逻辑处理能力，即“与”、“或”、“非”这样的基本逻辑运算以及数据的比较、移位等操作。

⑵存储器（Memory unit）

存储器的主要功能是存储程序和各种数据信息，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。存储器是具有

“记忆”功能的设备，它用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。由于记忆元件只有两种稳定状态，因此在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符，例如英文字母、运算符号等，也要转换成二进制代码才能存储和操作。

存储器是由成千上万个“存储单元”构成的，每个存储单元存放一定位数（微机上为8位）的二进制数，每个存储单元都有唯一的编号，称为存储单元的地址。“存储单元”是基本的存储单位，不同的存储单元是用不同的地址来区分的，就好像居民区的一条街道上的住户是用不同的门牌号码来区分一样。

计算机采用按地址访问的方式到存储器中存数据和取数据，即在计算机程序中，每当需要访问数据时，要向存储器送去一个地址指出数据的位置，同时发出一个“存放”命令（伴以待存放的数据），或者发出一个“取出”命令。这种按地址存储方式的特点是，只要知道了数据的地址就能直接存取。但也有缺点，即一个数据往往要占用多个存储单元，必须连续存取有关的存储单元才是一个完整的数据。

计算机在计算之前，程序和数据通过输入设备送入存储器，计算机开始工作之后，存储器还要为其它部件提供信息，也要保存中间结果和最终结果。因此，存储器的存数和取数的速度是计算机系统的一个非常重要的性能指标。

⑶控制器（Control Unit）

控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。

控制器从存储器中逐条取出指令，分析每条指令规定的是什么操作以及所需数据的存放位置等，然后根据分析的结果向计算机其它部分发出控制信号，统一指挥整个计算机完成指令所规定的操作。因此，计算机自动工作的过程，实际上是自动执行程序的过程，而程序中的每条指令都是由控制器来分析执行的，它是计算机实现“程序控制”的主要部件。

通常把控制器与运算器合称为中央处理器（Central Processing

Unit-CPU）。工业生产中总是采用最先进的超大规模集成电路技术来制造中央处理器，即 CPU 芯片。它是计算机的核心部件。它的性能，主要是工作速度和计算精度，对机器的整体性能有全面的影响。

⑷输入设备(Input device)