[計算機硬件及網(wǎng)絡(luò)]診斷與容錯技術(shù)(已修改)
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【正文】 2021/11/10 1 容錯技術(shù)與診斷技術(shù) 課程性質(zhì)：計算機專業(yè)選修課 前修課程：組成原理、操作系統(tǒng)、概率論 南京航空航天大學(xué)計算機學(xué)院 錢忠民 2021/11/10 2 課程內(nèi)容： ? 第一章 容錯系統(tǒng)概述 ? 第二章 可靠性的基本知識 ? 第三章 可靠性的分析方法 ? 第四章 冗余技術(shù) ? 第五章 馬爾可夫模型分析法 ? 第六章 軟件容錯技術(shù) ? 第七章 容錯系統(tǒng)設(shè)計和典型的容錯系統(tǒng)介紹 ? 第八章 故障診斷技術(shù) ? 存儲技術(shù)及其他。 2021/11/10 3 第一章 容錯系統(tǒng)概述 第一節(jié) 可靠性是計算機系統(tǒng)的重要性能 指標 一般講到計算機性能指標時往往只考慮： CPU功能： 速度 （ 如：主頻 ） 指令系統(tǒng) （ 包括 CPU寄存器 ） 尋址能力 （ 尋址空間 ） 存儲系統(tǒng)： Cache、 主存容量 、 組織方法 、 管理機構(gòu) 外設(shè)配置和采用的總線等 2021/11/10 4 但是 ， 隨著計算機應(yīng)用領(lǐng)域擴大出現(xiàn)了許多對可靠性有特殊要求的應(yīng)用領(lǐng)域 ， 對這些系統(tǒng)來說 ，可靠性 是極其重要的性能指標 。 例如： 工業(yè) 、 交通 、 航空 ： 飛行控制計算機 ， 一旦故障 ， 有可能造成機毀人亡的嚴重后果 要求在 1020小時飛行任務(wù)期間內(nèi)失效的可能性低于 109 工業(yè)控制： 如：核電站 、 化工廠的過程控制 。 如控制失靈會造成重大事故 。 2021/11/10 5 交通： 如：鐵路運輸中的信號系統(tǒng) 通訊： 如程控交換機等 商業(yè)、金融 對信息的安全可靠有極高要求 長壽命、高可靠 應(yīng)用 航天：人造衛(wèi)星的通訊控制 如：美國的 STAR系統(tǒng)（ Self Test and Repair） 保證在十年中可靠運行的時間≥95%，只允許短暫的停頓（比如幾分鐘） 2021/11/10 6 這些領(lǐng)域?qū)τ嬎銠C的可靠性提出在正常條 件下難以達到的要求。 比如，市售的成品計算機的可靠性指標： MTBF（ 平均故障間隔時間） 為 30010000小時。在 10小時內(nèi)可靠度僅 (故障可能為 3 103→ 1 103)。 在運行 10000小時時候，可靠運行的概率僅 2021/11/10 7 第二節(jié) 容錯技術(shù)與非容錯技術(shù) 提高可靠性的方法有兩種： 非容錯方法（避錯技術(shù)） 避錯方法是保證可靠性的主要和基本的方 法。它采用 預(yù)防 為主的手段。 2021/11/10 8 硬件措施 : 嚴格地進行元件篩選 、 老化處理 采用成熟技術(shù) ， 防止設(shè)計錯誤 嚴格遵守加工工藝如：制板、裝配、調(diào)試 在保證功能 、 性能要求前提下采用最簡單的設(shè)計方案 降負荷運行 。 比如：降低主頻 、 降低通訊線的數(shù)據(jù)傳輸率 改善運行環(huán)境：空調(diào)、防震、防塵、防潮 2021/11/10 9 軟件措施： 模塊化 、 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 完善的 、 規(guī)范的文檔資料 嚴格的調(diào)試 2021/11/10 10 避錯方法是保證系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)，也是必不可少的手段。但是 單靠避錯方法不能達到上述高可靠性指標 ，這是因為： 1） 元件質(zhì)量受當時工藝水平限制，在一個時期只能達到一定水平。 比如 50年代計算機采用電子管為主要元件，其平均壽命為 800小時。采用特殊工藝可達15002021小時，此時價格已高出常規(guī)價格幾十倍。 當時計算機采用 18000只電子管，平均每小時有 912個管子損壞。 2021/11/10 11 2） 設(shè)備的可靠性隨復(fù)雜性增加而降低。 復(fù)雜的設(shè)備使用的器件種類和數(shù)量都多，不可避免有較高的故障率。而隨著計算機應(yīng)用范圍的不斷擴大，系統(tǒng)復(fù)雜性日益增加?？煽啃詥栴}也日趨嚴重。 要獲得高可靠的系統(tǒng)，還必須在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上想辦法，使系統(tǒng)具有抵抗故障的能力，因而產(chǎn)生了 容錯設(shè)計 的方法 2021/11/10 12 2. 容錯方法 : 正如采用預(yù)防
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