第二章故障及故障模型

1、第二章第二章 故障及故障模型故障及故障模型楊秋偉湖南大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2.1 故障模型及分類(lèi)故障模型及分類(lèi)o故障模型的動(dòng)機(jī)故障模型的動(dòng)機(jī)n故障是降低系統(tǒng)可信性的根源n故障形式千變?nèi)f化、舉不勝舉n抽象化、邏輯化的數(shù)學(xué)模型易于處理故障模型故障模型o抽象化、模型化故障屬性并進(jìn)行歸類(lèi)形成故障模型o故障模型與故障檢測(cè)故障模型與故障檢測(cè)故障樣本故障樣本集集模型化模型化模型一模型一模型二模型二.故障檢測(cè)故障檢測(cè)(屬性匹配屬性匹配)某種故障某種故障2.1 故障模型及分類(lèi)故障模型及分類(lèi)o故障模型的分類(lèi)故障模型的分類(lèi)n結(jié)構(gòu)類(lèi)故障模型結(jié)構(gòu)類(lèi)故障模型系統(tǒng)(或部件、模塊)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變o硬件：假定每個(gè)元件工作正

2、常，僅連接信號(hào)線發(fā)生故障(例如 固定型故障固定型故障“s-a-V”、橋接故障橋接故障和開(kāi)路故障開(kāi)路故障)o軟件：違反語(yǔ)法規(guī)則等n功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型系統(tǒng)的功能發(fā)生改變，具有繼發(fā)性繼發(fā)性(/原發(fā)性原發(fā)性)o硬件：例如某連接信號(hào)線輸入邏輯值為“1”而輸出端為“0”o軟件：例如某變量被規(guī)定在一定值域范圍，而實(shí)際值超出該范圍由其它故障引由其它故障引起的故障起的故障2.2 硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型o前提條件前提條件n硬件系統(tǒng)只考慮具備“0”和“1”兩值的物理元件邏輯元件n硬件故障模型視為邏輯故障模型o物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為邏輯問(wèn)題o故障與物理器件、物理性能、工藝技術(shù)無(wú)關(guān)o邏輯模

3、型化后對(duì)表現(xiàn)形式過(guò)于復(fù)雜的物理故障能進(jìn)行較為徹底的研究o硬件邏輯故障模型硬件邏輯故障模型n顯式故障模型顯式故障模型每一個(gè)故障都可以被清晰的枚舉、區(qū)分開(kāi)來(lái)n隱式故障模型隱式故障模型只能列舉一類(lèi)性質(zhì)相同的故障，無(wú)法逐一枚舉2.2 硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型o硬件故障模型的分類(lèi)硬件故障模型的分類(lèi)n故障的靜故障的靜/動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模型靜態(tài)和動(dòng)態(tài)n故障的持續(xù)性模型故障的持續(xù)性模型永久和暫時(shí)n故障的對(duì)稱性模型故障的對(duì)稱性模型對(duì)稱和非對(duì)稱o另一種比較重要的分類(lèi)另一種比較重要的分類(lèi)n單故障模型單故障模型考慮至多一個(gè)故障發(fā)生n多故障模型多故障模型考慮同時(shí)多個(gè)故障發(fā)生2.2 硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)硬件結(jié)

4、構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型o硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型n結(jié)構(gòu)類(lèi)故障模型結(jié)構(gòu)類(lèi)故障模型原發(fā)性n功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型繼發(fā)性Gxyzs-a-02.3 軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型o軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)故障模型軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)故障模型例如違反語(yǔ)法規(guī)則的錯(cuò)誤while(c 0) cout c 5 & b 10)x = 10;elsex = 0;while(c 0) cout c 5 & b 10) x = 10;else x = 0;2.3 軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型o軟件功能類(lèi)故障模型的分類(lèi)軟件功能類(lèi)故障模型的分類(lèi)n故障的靜故障的靜

5、/動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模型靜態(tài)和動(dòng)態(tài)n故障的持續(xù)性模型故障的持續(xù)性模型永久和暫時(shí)o另一種比較重要的分類(lèi)另一種比較重要的分類(lèi)n單故障模型單故障模型考慮一個(gè)故障發(fā)生只影響到一個(gè)模塊（單元）n多故障模型多故障模型考慮一個(gè)故障發(fā)生影響到多個(gè)模塊（單元）2.3 軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型o軟件功能類(lèi)故障模型軟件功能類(lèi)故障模型源代碼級(jí)源代碼級(jí)n源代碼級(jí)的功能故障主要由源代碼級(jí)的功能故障主要由程序語(yǔ)義上的錯(cuò)誤程序語(yǔ)義上的錯(cuò)誤所引起所引起o程序未返回結(jié)果值o子程序的參數(shù)變量未初始化o子程序執(zhí)行完后對(duì)它的輸出變量沒(méi)有賦值o變量越界o存儲(chǔ)器（內(nèi)存）泄露o任務(wù)調(diào)用失敗o空指針等2.3 軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)軟件

6、結(jié)構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型o軟件功能類(lèi)故障模型軟件功能類(lèi)故障模型可執(zhí)行代碼級(jí)可執(zhí)行代碼級(jí)n可執(zhí)行代碼級(jí)的功能故障主要由可執(zhí)行代碼級(jí)的功能故障主要由可執(zhí)行代碼的屬性錯(cuò)誤可執(zhí)行代碼的屬性錯(cuò)誤所引起所引起o子程序未返回失敗故障錯(cuò)誤的跳轉(zhuǎn)或惡意修改返回地址o執(zhí)行堆棧溢出故障堆棧容量不足（包括編譯階段）2.3 軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)軟件結(jié)構(gòu)類(lèi)/功能類(lèi)故障模型功能類(lèi)故障模型o軟件功能類(lèi)故障模型軟件功能類(lèi)故障模型一個(gè)實(shí)例一個(gè)實(shí)例float Average(float * M, int Number) float S = 0.0; for(int i = 0; i Number; i+) S = *(M + i

7、) + S; return (M / Number);數(shù)據(jù)敏化故障數(shù)據(jù)敏化故障故障的激故障的激活與使用的數(shù)據(jù)有密切關(guān)聯(lián)活與使用的數(shù)據(jù)有密切關(guān)聯(lián)2.4 故障模型的建立標(biāo)準(zhǔn)故障模型的建立標(biāo)準(zhǔn)o故障模型故障模型一類(lèi)具有一類(lèi)具有相同屬性相同屬性的故障集合的故障集合n相同屬性是相對(duì)的相同屬性是相對(duì)的o屬性規(guī)定比較模糊則包含的故障模型比較多n例如:固定型故障可歸納到橋接故障o屬性規(guī)定比較確切則包含的故障模型比較少n故障模型包含的故障類(lèi)型要故障模型包含的故障類(lèi)型要恰如其分恰如其分!2.4 故障模型的建立標(biāo)準(zhǔn)故障模型的建立標(biāo)準(zhǔn)o幾條建立故障模型的標(biāo)準(zhǔn)幾條建立故障模型的標(biāo)準(zhǔn)n確保故障模型的合理精確性n確保故障模型的合理分布性n具有良好的描述故障的能力o能很好的描述每一個(gè)(種)故障的能力n具有明確的區(qū)分性n具有良好的實(shí)踐性和可操作性o理論模型與實(shí)際應(yīng)用存在偏差,應(yīng)該選用實(shí)用型的模型2.4 故障模型的建立標(biāo)準(zhǔn)故障模型的建立標(biāo)準(zhǔn)o故障模型的不足故障模型的不足一個(gè)實(shí)例一個(gè)實(shí)例n單固定型故障模型分析單固定型故障模型分析o7 * 2 = 14n多固定型故障模型分析多固定型故障模型分析o37 1 = 2186n邏輯設(shè)計(jì)原理分析邏輯設(shè)計(jì)原理分析o216 = 65536o故