计算机可靠性模型-软考在线

计算机可靠性模型


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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。常见的系统可靠性数学模型有以下三种：

（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，如下图所示。

串联系统的可靠性模型

设系统中各个子系统的可靠性度量值分别用R₁，R₂，…，R_N来表示，则系统的可靠性R度量值由下式求得：

R=R₁R₂…R_N

如果系统的各个子系统的失效率分别用λ₁，λ₂…，λ_N来表示，则系统的失效率λ可由下式求得：

λ=λ₁+λ₂+…+λ_N

例如，设某计算机系统由CPU、存储器、I/O三部分组成，其可靠性分别为0.95、0.90和0.85，则该计算机系统的可靠性度量值为R=R₁·R₂·R₃=0.95×0.90×0.85≈0.73。

（2）并联系统。假如一个系统由N个子系统组成，只要有一个子系统正常工作，系统就能正常工作，这样的系统称为并联系统，如下图所示。设每个子系统的可靠性度量值分别以R₁，R₂，…，R_N表示，整个系统的可靠性度量值由下式来求得：

R=1-（1-R₁）（1-R₂）…（1-R_N）

并联系统的可靠性模型

假如所有子系统的失效率均为λ，则系统的失效率μ为：

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。

（3）N模冗余系统。N模冗余系统由N个（N=2n+1）相同的子系统和一个表决器组成，表决器把N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。

N模冗余系统

在N个子系统中，只要有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，输出正确的结果。假设表决器是完全可靠的，每个子系统的可靠性为R₀，则N模冗余系统的可靠性度量值为：

其中，

表示从N个元素中取i个元素的组合数。

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。

本知识点历年真题：

隶属试卷

题号/题型

题干

难度系数/错误率

   2019年上半年
   数据库系统工程..
   上午试卷综合知识

第4题
选择题

某系统由3个部件构成，每个部件的千小时可靠度都为R,该系统的千小时可靠度为(1-(1-R)²)R,则该系统的构成方式是（）。

29%

   2017年上半年
   数据库系统工程..
   上午试卷综合知识

第4题
选择题

某系统由下图所示的冗余部件构成。若每个部件的千小时可靠度都为R，则该系统的千小时可靠度为( )。

46%

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