系统可靠性计算

系统可靠性计算就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、并联系统与冗余系统,其中串联系统与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。

系统可靠性就是指从它可就是运行(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,就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技术就就是指用可靠性R、可用性A与可维护性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就是真正需要的,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与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与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就是。

供选择的答案

A、0、6561

B、0、81

C、0、9801

D、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。这个系统总的来说就是串联,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

上面的例题就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台客户机与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.ab3c3

B.a(1-b3)(1-c2)

C.a(1-b)3(l-c)2

D.a(1-(1-b)3)(1-(l-c)2)

例题分析

在试题给出的系统中,客户机之间就是并联的(任何一台客户机出现故障,对

其她客户机没有影响),同理,打印机之间就是也并联关系。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:D

4.模冗余系统

m模冗余系统由m个(m=2n+1为奇数)相同的子系统与一个表决器组成,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。假设表决器就是完全可靠的,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。