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系统可靠性是系统在规定的时间内及规定的环境条件下，完成规定功能的能力，也就是系统无故障运行的概率。这里的故障是系统行为与需求的不符，故障有等级之分。系统可靠性可以通过历史数据和开发数据直接测量和估算出来，与之相关的概念主要有平均无故障时间、平均故障修复时间、平均故障间隔时间、系统可用性等。
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（1）平均无故障时间。可靠度为R(t)的系统的平均无故障时间（Mean Time To Failure，MTTF）定义为从t=0时到故障发生时系统的持续运行时间的期望值，计算公式如下：
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如果R(t)=e-λt，则MTTF=1/λ。λ为失效率，是指器件或系统在单位时间内发生失效的预期次数，在此处假设为常数。例如，假设同一型号的1000台计算机，在规定的条件下工作1000小时，其中有10台出现故障。这种计算机千小时的可靠度R为(1000-10)/1000=0.99。失效率为10/(1000×1000=1×10-5)。因为平均无故障时间与失效率的关系为MTTF=1/λ，因此，MTTF=105小时。
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（2）平均故障修复时间。可用度为A(t)的系统的平均故障修复时间（Mean Time To Fix，MTTR）可以用类似于求MTTF的方法求得。设A1(t)是在风险函数Z(t)=0且系统的初始状态为1状态的条件下A(t)的特殊情况，则
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此处假设修复率μ(t)=μ（常数），修复率是指单位时间内可修复系统的平均次数，则
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（3）平均故障间隔时间。平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，MTBF）常常与MTTF发生混淆。因为两次故障（失败）之间必然有修复行为，因此，MTBF中应包含MTTR。对于可靠度服从指数分布的系统，从任一时刻t0到达故障的期望时间都是相等的，因此有
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在实际应用中，一般MTTR很小，所以通常认为MTBF≈MTTF。
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（4）系统可用性。系统可用性是指在某个给定时间点上程序能够按照需求执行的概率，其定义为
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可用性=MTTF/(MTTF+MTTR)×100%
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计算机系统是一个复杂的系统，而且影响其可靠性的因素也非常繁复，很难直接对其进行可靠性分析。但通过建立适当的数学模型，把大系统分割成若干子系统，可以简化其分析过程。
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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有能正常工作时，系统才能正常工作，这种系统称为串联系统，如下图所示。
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设系统各个子系统的可靠性分别用R1，R2，…，Rn表示，则系统的可靠性为
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如果系统的各个子系统的失效率分别用λ1，λ2，…，λn来表示，则系统的失效率为
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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，如下图所示。
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设系统各个子系统的可靠性分别用R1，R2，…，Rn表示，则系统的可靠性为
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R=1-(1-R1)×(1-R2)×…×(1-Rn)
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在并联系统中只有一个子系统是真正需要的，其余n-1个子系统称为冗余子系统，随着冗余子系统数量的增加，系统的平均无故障时间也增加了。
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m模冗余系统由m个（m=2n+1为奇数）相同的子系统和一个表决器组成，经过表决器表决后，m个子系统中占多数相同结果的输出作为系统的输出，如下图所示。
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在m个子系统中，只有n+1个或n+1个以上子系统能正常工作，系统就能正常工作，输出正确结果。假设表决器是完全可靠的，每个子系统的可靠性为R0，则m模冗余系统的可靠性为：
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其中， 为从m个元素中取j个元素的组合数。
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在实际应用系统中，往往是多种结构的混联系统。例如，某高可靠性计算机系统由如下图所示的冗余部件构成。
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显然，该系统为一个串并联综合系统，可以先计算中间两个并联系统的可靠度，根据并联公式R=1-(1-R1)×(1-R2)×…×(1-Rn)，可得到3个部件并联的可靠度为1-(1-R)3，两个部件并联的可靠度为1-(1-R)2。然后，再根据串联公式R=R1×R2×…×Rn，可得到整个系统的可靠度为R×(1-(1-R)3)×(1-(1-R)2)×R。
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