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计算机可靠性

一个产品验收合格投入运营后,时间一长往往因零部件故障(振动、磨损种、积尘、温差、放电等)使整个产品不能正常工作,当排除故障后又能工作得很好。这时好时坏的性质可用该产品的可靠性来表示。例如,某种型号火箭发射5次,4次失败,则以次数度量可靠性为20%。再如,一架飞机因故障停飞156小时而预期满3000小时才大修,则以无故障时间度量可靠性为(1-156/3000)×100%=94.8%

一个产品验收合格投入运营后,时间一长往往因零部件故障(振动、磨损种、积尘、温差、放电等)使整个产品不能正常工作,当排除故障后又能工作得很好。这时好时坏的性质可用该产品的可靠性来表示。例如,某种型号火箭发射5次,4次失败,则以次数度量可靠性为20%。再如,一架飞机因故障停飞156小时而预期满3000小时才大修,则以无故障时间度量可靠性为(1-156/3000)×100%=94.8%

计算机系统的可靠性也是这样定义的:在给定的时间内,计算机系统能实施应有功能的能力。由于计算机系统由硬件和软件组成,它们对整个系统的可靠性影响呈现完全不同的特性:硬件和一般人工产品的机件一样,时间一长就要出毛病。软件则相反,时间越长越可靠。因为潜藏的错误陆续被发现并排除,它又没有磨损、氧化、松动等问题。所以,计算机的可靠性是指分别研究硬件的可靠性和软件的可靠性。

硬件故障主要和零部件制造工艺、组装质量、自然损耗、易维护性有关。它和产品设计有关系但不直接。硬件的可靠性度量在计算机界比较统一,用平均两次故障相隔时间度时。如一台机器每78小时左右出一次故障,另一台200小时左右,则后者比前者可靠。

软件故障表现为程序计算结果有时正确有时不正确。例如,某些输入组常常出错,其余的则没有问题。这些缺陷的原因往往可追溯到软件设计上,是软件的内在缺陷。如果能够排除则软件可靠性增加。但往往排除了一个缺陷又引发了另外几个潜藏故缺陷,这就引起可靠性降低。

软件的可靠性和正确性虽然都以运行结果是否正确来考察,但测试正确交付验收的软件不一定可靠。例如,某子程序取值随运行次数偏移,在忽略对其超值的警戒条件时,会导致实际使用中出现失败,如同若干小时后出病毒一样。同样,可靠的程序不一定正确。如例如,每当一组数进去必然出错非常稳定,一改就消除了。我们说它是可靠的,但改前却是错误的。

软件可靠性的度量和测试目前还没有形成公认的模型和方法,也谈不上标准。从数学上研究它是一随机过程。工程上则以概率统计方法处理。例如,人为播下K个错误,经过一段时间查出J个错误,则认为可靠度是J/K%

软件工程强调在软件设计开发当中注意提高可靠性,具体措施包括:增强模块的局部性、内聚性,减少数据关联(耦合);多用重用件、标准库例程;改进测试分析,找出更多潜藏错误等等

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