免费智能真题库 > 历年试卷 > 系统架构设计师 > 2013年下半年 系统架构设计师 下午试卷 案例
  第3题      
  知识点:   FC   可靠性   嵌入式软件

 
故障(失效)模型影响分析FMEA是分析产品所有可能的故障模式及其可能产生的影响,并按每个故障模式产生影响的严重程度及其发生概率予以分类的一种归约分析方法。近年来,FMEA方法已被广泛用于安全关键系统的嵌入式软件可靠性分析工作。
某软件公司承担了一项通信软件的开发项目。该项目由FC系统、DY系统和GD系统组成,而DY系统(TMS320C25S)软件负责按系统的通信协议完成与FC系统的通信,图3-1给出了该通信软件的约定层次图。公司高层将项目交给王工,王工认为此项目是安全关键系统,安全等级应为II类(致命的),因此应开展软件的FMEA分析。

 
问题:3.1   请阅读以下有关FMEA的描述,将恰当的内容填入(1)〜(7)。
FMEA是FMA(故障模式分析)和FEA(故障影响分析)的组合,它对系统各种可能的风险进行评价、分析后,在现有技术的基础上消除这些风险或将这些风险降低到可接受的水平。为达到最佳效益,FMEA必须在产品研制初期进行。
FMEA实际是一组系列化的活动,其主要活动包括:
(1)                                            
(2)                                            
(3)                                            
由于产品故障可能与设计、制造过程、使用、承包商/供应商以及服务孖关,因此FMEA又细分为(4)FMEA、(5) FMEA、(6) FMEA和__(7}_FMEA四类。
 
问题:3.2   从图3-1可以看出,CSU01通信模块是该项目的关键模块,主要功能定义为:总线通信控制器自动完成一帧数据的接收,存入数据缓冲区,并产生中断(INTO),通知CPU从数据缓冲区中读取数据;CPU读完数据后,将准备好的发送数据写至数据缓存区,写完后通知总线通信控制器自动完成一帧数据的发送。CRC校验由外部电路完成判别,其结果通过数据线上的相应位进行标识。针对CSU01通信模块,简要描述实施FMEA的具体内容,填写完成表3-1的(1)〜(5)。
 
问题:3.3   表3-2给出针对该项目的CSU01通信模块的软件故障(失效)模型影响分析FMECA表(局部),请根据此题描述情况填写表3-2中的(1)〜(7)。
注:表3-2中的SRPN(软件风险优先数)=SESR(软件故障模式的严酷度等级)XSOPR(软件故障模式的发生概率等级)XSDDR(软件故障模式的被检测难度等级)。

 
 
 

   知识点讲解    
   · FC    · 可靠性    · 嵌入式软件
 
       FC
        Fiber Channel(FC)是由美国标准化委员会(ANSI)的X3T11小组于1988年提出的高速串行传输总线,解决了并行总线SCSI遇到的技术瓶颈。FC总线技术由于具备高速率的数据传输特性、较高可靠性、可扩展性强等特点被认为是未来航空总线发展的主要数据总线之一。目前支持1x、2x、4x和8x的带宽连接速率,随着技术的不断发展该带宽还在不断进行扩展,以满足更高带宽数据传输的技术性能要求。
        光纤通道具有如下特点:
        (1)高带宽、多媒介、长距离传输:串行传输速率已由最初的1Gb/s提高到4Gb/s,并且正在向更高速率、更大数据吞吐量发展,适用于不同模块间大规模应用数据(如音频、视频数据流)交换;以光纤、铜缆或屏蔽双绞线为传输介质,低成本的铜缆传输距离为25m,多模光纤传输距离为0.5km,单模光纤传输距离为10km。
        (2)可靠性与实时性:多种错误处理策略,32位CRC校验,利用优先级不同适应不同报文要求,并解决媒介访问控制时的冲突,传输误码率低于10~12,端到端的传输延迟小于10μs,支持非应答方式与传感器数据传输。
        (3)统一性与可扩展性:可以方便的增加和减少结点以满足不同应用需求,拓扑结构灵活,支持多层次系统互连,利用高层协议映射提高兼容和适应能力。可以把SCSI、IP、ATM等协议映射到光纤通道上,以有效地减少物理器件与附加设备的种类并降低经济成本。
        (4)开放式互连,遵循统一的国际标准。光纤通道(FC)是高吞吐量、低延时、包交换及面向连接的网络技术。整个标准系列还在不断的发展,其中用于航空领域-航空电子系统环境工程(FC-AE)的协议规范已经定制了5种,分别是:无签名的匿名消息传输(FC-AE-ASM)、MIL-STD-1553高层协议(FC-AE-1553)、虚拟接口(FC-AE-VI)、FC轻量协议(FC-AE-FCLP)、远程直接存储器访问协议(FC-AE-RDMA)。
 
       可靠性
        (1)完备性。完备性评价指标及测量,如下表所示。
        
        完备性评价指标及测量
        (2)连续性。连续性评价指标及测量,如下表所示。
        
        连续性评价指标及测量
        
        (3)稳定性。稳定性评价指标及测量,如下表所示。
        
        稳定性评价指标及测量
        (4)有效性。有效性评价指标及测量,如下表所示。
        
        有效性评价指标及测量
        (5)可追溯性。可追溯性评价指标及测量,如下表所示。
        
        可追溯性评价指标及测量
        
 
       嵌入式软件
        软件实际上是客观世界问题空间与解空间的具体实现,也是人类知识的提炼、抽象和固化。软件是计算机相关的:
        (1)完成预定功能和性能的可执行的指令(计算机程序)序列。
        (2)程序操作的信息或数据结构。
        (3)描述程序操作、数据和使用的文档。
        嵌入式软件是为完成某特定用途而开发的、驻留在预先定义的嵌入式计算机平台上的软件。随着微电子技术飞速发展带来的智能化需求的不断扩展,嵌入式软件无处不在,规模也越来越大。
        近三十年来,随着现代化战争信息化程度的不断提高,随着装备由机械化向信息化的战略转型,军用软件已经渗透到军事应用的各个方面,成为装备及其体系中不可或缺的组成部分,其发展和应用水平代表着一个国家的装备实力。美国国防部在2002年的《国防科学技术领域计划》中就把军用软件设计和改进作为重要研究领域,制定了军用软件发展的近、中、远期目标。2011年,美国政府、国防部、海陆空三军、洛克希德·马丁公司等26个组织组成工作组,专题研究军事装备中软件研制和部署存在的问题,形成《美国国防部与国防工业领域软件工程的重大问题报告》,对军用软件的发展提出建议。这些都说明了军用软件在现代化战争中的重要地位和作用。
        随着飞机机载计算机的广泛使用,机载软件从无到有、规模从小到大、复杂度从低到高。软件负责数据的采集、存储和处理。实时进行各种逻辑判断、数学运算、行为推导、状态转换等处理,帮助飞行员优化各种操作,实现飞行航路计算、姿态控制、环境控制、燃油输送、任务计算、状态监控、信息显示报警、人机界面控制等功能,不夸张地说,飞行员每一个操作、飞机的每一个动作的完成都离不开软件运行。而软件的复杂性、重要性还体现在:
        (1)从计算机理论和技术发展趋势来说,硬件和软件没有明确界限,原来使用硬件实现的功能在尽可能地向软件迁移,技术进步越来越显现在软件方面。
        (2)软件直接和飞机安全功能相关,而且这种相关性越来越高,如电传飞控软件。
        (3)软件的特殊性导致了需要有特殊的规则保证系统的安全性、可靠性。
        与硬件不同,软件至今尚未摆脱手工方式。更严重的是,软件在开发过程中涉及到了各行各业的工作人员,其中包括业务定义人员、系统分析员、系统设计人员、软件架构师、软件工程师、软件测试工程师以及质量工程师等。实际上这些人员中只有软件工程师是专业软件开发人员,其他人员都需要同时具备软件和其他行业的背景。因此与其他行业比较,软件行业具有以下鲜明的特点:
        (1)抽象性:软件直接反映了人的思维逻辑实体,同时几乎没有具体物理实体,且没有明显的制造过程。
        (2)客观问题越来越复杂,软件也随之越来越复杂,而且软件技术的进步速度落后于需求增长的速度。
        (3)相对于通用硬件,软件开发成本昂贵,随着问题规模的加大、成本急剧增加。
        (4)软件运行和使用没有磨损或老化现象。
        (5)软件对硬件和环境有着不同程度的依赖性。
        (6)大多数软件是新开发的,通过已有构件组装技术尚不成熟。
        (7)软件工作结果涉及到许多社会因素。
        以上特点使得软件开发进展情况较难衡量,软件质量不易评价,从而使软件产品的生产管理、过程控制及质量保证都相当困难。
        对于嵌入式软件而言,它除了具有通用软件的一般特性,同时还具有一些与嵌入式系统密切相关的特点。这些特点包括:
        (1)软件受资源的限制。由于嵌入式系统的资源一般比较有限,所以嵌入式软件必须尽可能地精简,才能适应这种状况。
        (2)开发难度大。嵌入式软件的运行环境和开发环境一般比较复杂,从而加大了它的开发难度。首先,由于硬件资源有限,使得嵌入式软件在时间和空间上都受到严格的限制,但要想开发出运行速度快、存储空间少、维护成本低的软件,需要开发人员对编程语言、编译器和操作系统有深刻的了解。其次,嵌入式软件一般都要涉及到底层软件的开发,应用软件的开发也是直接基于操作系统的,这就需要开发人员具有扎实的软、硬件基础,能灵活运用不同的开发手段和工具,具有较丰富的开发经验。最后,对于嵌入式软件来说,它的开发环境与运行环境是不同的。嵌入式软件是在目标系统上运行,但开发工作要在另外的开发系统中进行,当编程人员将应用软件调试无误后,再把它放到目标系统上去。
        (3)实时性和可靠性要求高。实时性是嵌入式系统的一个重要特征,许多嵌入式系统要求具有实时处理的能力,这种实时性主要是靠软件层来体现的。软件对外部事件做出反应的时间必须要快,在某些情况下还要求是确定的、可重复实现的,不管系统当时的内部状态如何,都是可以预测的。同时,对于事件的处理一定要在限定的时间期限之前完成,否则就有可能引起系统的崩溃。例如,火箭飞行控制系统就是实时的,它对飞行数据采集和燃料喷射时机的把握要求非常的准确,否则就难以达到精确控制的目的,从而导致飞行控制的失败。
        与实时性相对应的是可靠性,因为实时系统往往应用在一些比较重要的领域,如航天控制、核电站、工业机器人等等,如果软件出了问题,那么后果是非常严重的,所以要求这种嵌入式软件的可靠性必须非常高。
        (4)要求固化存储。为了提高系统的启动速度、执行速度和可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是像通常的计算机系统那样,存储在磁盘等载体中。
   题号导航      2013年下半年 系统架构设计师 下午试卷 案例   本试卷我的完整做题情况  
1 /
2 /
3 /
4 /
5 /
 
第3题    在手机中做本题