可靠性计算
考试要求: 掌握     
知识路径:  > 安全性与可靠性技术  > 系统可靠性  > 可靠性指标与评估  > 可靠性指标与评估


 
       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。
       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。
       
       串联系统
       设系统各个子系统的可靠性分别用R1R2,…Rn表示,则系统的可靠性R=R1×R2×…×Rn
       如果系统的各个子系统的失效率分别用λ1λ2,…,λn来表示,则系统的失效率λ=λ1+λ2+…+λn
       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,如下图所示。
       
       并联系统
       设系统各个子系统的可靠性分别用R1,…R2Rn表示,则系统的可靠性R=1-(1-R1)×(1-R2)×…×(1-Rn)。
       假如所有的子系统的失效率均为λ,则系统的失效率为μ
       
       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。
       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。
       
       模冗余系统
       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:
       
       其中为从m个元素中取j个元素的组合数。
       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下图所示的冗余部件构成。
       
       某计算机系统
       显然,该系统为一个串并联综合系统,我们可以先计算出中间2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-R3,2个部件并联的可靠度为1-(1-R2
       然后,再根据串联公式R=R1×R2×…×Rn,可得到整个系统的可靠度:R×(1-(1-R3)×(1-(1-R2)×R
 

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