[拼音]：jisuanji xitong kekaoxing

[外文]：reliability of computer system

指在规定条件下和给定时间内计算机系统正确运行(计算)的概率。通常可靠 用平均无故障间隔时间MTBF来表示，即系统能正确运行时间的平均值。正确运行用下列四个标准来判断：

（1）程序不为故障所破坏或停止；

（2）结果不包括由故障所引起的错误；

（3）执行时间不超过一定的限度；

（4）程序运行在允许的领域内。与计算机系统可靠 密切相关的还有系统的可维 和可用 。可维 是指系统可维修的状况，通常用平均修复时间MTRF来表征。可用 就是计算机系统的使用效率，并以系统在任意时刻能正确运行的概率来表示

计算机系统可靠 广义的含意包括可靠 、可用 和可维 ，统称为计算机系统的可靠 指标。

随着计算机应用范围的日益扩大，尤其是实时控制的运用，对计算机系统提出了超过单纯靠元件和工艺所能达到的可靠 要求；有的系统可靠 指标虽然为元件和工艺所允许，但实现起来价格昂贵。另一方面，计算机本身的技术和理论的发展又为提高系统可靠 创造了新的条件。于是出现了容错计算的概念，尽管计算机硬件设备和软件设备出错，系统仍能正确执行特定算法(程序)。

计算机系统是由元件组成的。这里所说的元件含义广泛，既可指硬件的分系统、部件、设备、插板、组件、电阻、接插件等，又可指生产工艺如焊点、金属化孔等，还可指软件的文件、程序包、子程序等。系统的可靠 直接取决于元件的可靠 和元件之间的连接（拓扑）关系（见电子产品可靠 工程）。

计算机系统可靠 设计是计算机设计过程中必不可少的内容。高的可靠 指标靠容错和非容错两种方法来实现。

非容错法就是预先消除不可靠的因素，以保障可靠的计算方法，即在允许的成本范围内选择或者筛选出最可靠的元件，使用成熟可靠的连接装配技术，采取有效的措施屏蔽可能的外界干扰，例如用滤波消除电网干扰等。非容错法设计不能一次完成。在确定初步方案后，要利用已知或者预测到的元件和互连的可靠 来定量估算系统或者分系统的可靠 。另外还须对系统和分系统进行功能仿真和测试，以保证逻辑设计的正确 ，最后完善系统的诊断测试。

容错法是针对计算机系统运算过程中出现的故障或者低可靠 元件所采取的系统 可靠措施。运行故障有三种类型： 失效、瞬间失效和外界干扰。根据故障失效的持续时间、影响范围和出现频率，选用不同的防护 冗余就是容错法的设计内容。容错设计是建筑在非容错设计基础上的，首先要对运行 故障进行调查分类，并确定其等级，然后针对不可靠因素及其程度采用各种有效的容错措施，包括附加硬件的硬件冗余、附加软件的软件冗余和重复操作的时间冗余，最后用分析或者实验的方法来验证容错的效果。

冗余技术是提高计算机系统可靠 的一项重要技术。计算机系统冗余类似于建筑结构中的冗余，允许一个或几个构件(元件)失效，而不损伤整个建筑。计算冗余包括静态和动态硬件冗余、软件冗余、时间冗余。

（1）静态硬件冗余：又称屏蔽冗余，它是通过附加元件的办法来屏蔽故障，使系统的功能不受影响。常见的静态硬件冗余有双工（同一种功能由二个元件并行承担）、模3表决冗余等。

（2）动态硬件冗余：这种冗余包括二个阶段，首先发现故障，其后消除故障而“复常”。在计算机系统中采用动态硬件冗余时，要求系统具有模块结构和检测故障的能力，例如设有自校验码，部件状态标志等。复常的措施可选用纠错装置（如海明校验）、部件切换以及系统适度降级重新组织好元件等技术。为了保证复常成功，还要求系统有一个高可靠 的硬核。硬核范围内的元件发生故障，将不能复常。

（3）软件冗余：用附加软设备的方法来达到容错的目的。与硬件冗余相比，其优点是能在硬件设计完成之后增加系统的容错功能。常用的软件冗余有关键程序或者数据多处存储、程序和微程序上附加测试手段，以及增设程序入口和出口点等。

（4）时间冗余：简称“复执”。在时间允许的条件下，通过重复执行以消除瞬时的偶然 故障是时间冗余提高可靠 的原理。复执允许在微动作、指令、程序段或者整个作业等各种级别上进行。选取复执方案取决于复执的再启动点、实现复执可付的代价（包括时间、硬件和软件），以及复执成功率等因素。

无论是硬件冗余、软件冗余，还是时间冗余，相互之间并不排斥，大多数的计算机系统具备多种冗余的特 ──混合冗余。

计算机系统可靠 是计算机科学与技术的一个重要领域。它包括系统可靠 模型的建立、系统可靠 计算与分配、系统故障检测与诊断、容错计算、系统正确 证明等理论和技术。由于多机系统、网络系统、分布系统的涌现，互连和通路的可靠 将成为研究系统可靠 的重要课题。微程序、固件化、单片计算机的兴起又将进一步促进冗余技术和容错计算的发展，新的高级的可靠 措施必将大幅度地提高系统可靠 。自诊断、自修复、替代冗余、维修再入等技术的广泛使用，使计算机系统的可靠 分析越来越依赖于计算机。软件方面的正确 证明和冗余技术将会有所突破。

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