系統(tǒng)可靠性計(jì)算

系統(tǒng)可靠性計(jì)算是軟件設(shè)計(jì)師考試的一個(gè)重點(diǎn)，近些年幾乎每次考試都會(huì)考到，

但這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的難度不高，了解基本的運(yùn)算公式，即可輕松應(yīng)對(duì)。

可靠性計(jì)算主要涉及三種系統(tǒng)，即串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)和冗余系統(tǒng)，其中串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性計(jì)算都非常簡(jiǎn)單，只要了解其概念，公式很容易記住。冗余系統(tǒng)要復(fù)雜一些。在實(shí)際的考試當(dāng)中，考得最多的就是串并混合系統(tǒng)的可靠性計(jì)算。所以要求我們對(duì)串聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的特點(diǎn)有基本的了解，對(duì)其計(jì)算公

式能理解、運(yùn)用。

系統(tǒng)可靠性是指從它可是運(yùn)行(t=0)到某時(shí)刻t這段時(shí)間內(nèi)能正常運(yùn)行的

概率，用R（t)表示。所謂失效率，是指單位時(shí)間內(nèi)失效的原件數(shù)與元件總數(shù)的

比例，用λ表示，當(dāng)λ為常數(shù)時(shí)，可靠性與失效率的關(guān)系為

R(t)=е^(-λt)

計(jì)算機(jī)的RAS技術(shù)就是指用可靠性R、可用性A和可維護(hù)性S三個(gè)指標(biāo)衡量一個(gè)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

下面將對(duì)這些計(jì)算的原理及公式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

1．串聯(lián)系統(tǒng)

假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)由n個(gè)子系統(tǒng)組成，當(dāng)且僅當(dāng)所有的子系統(tǒng)都能正常工作時(shí)，

系統(tǒng)才能正常工作，這種系統(tǒng)稱(chēng)為串聯(lián)系統(tǒng)，如圖1所示

設(shè)系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)的可靠性分別用表示，

則系統(tǒng)

的可靠性。

如果系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)的失效率分別用來(lái)表示，

則系

統(tǒng)的失效率。

系統(tǒng)越多可靠性越差，失效率越大。

2．并聯(lián)系統(tǒng)

假如一個(gè)系統(tǒng)由n個(gè)子系統(tǒng)組成，只要有一個(gè)子系統(tǒng)能夠正常工作，系統(tǒng)就

能正常工作，如圖2所示。

設(shè)系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)的可靠性分別用表示，

則系統(tǒng)的可靠性

。

假如所有子系統(tǒng)的失效率均為l，則系統(tǒng)的失效率為m：

在并聯(lián)系統(tǒng)中只有一個(gè)子系統(tǒng)是真正需要的，其余n-1個(gè)子系統(tǒng)都被稱(chēng)

為冗余子系統(tǒng)。該系統(tǒng)隨著冗余子系統(tǒng)數(shù)量的增加，其平均無(wú)故障時(shí)間也會(huì)增加。

C

串聯(lián)就是一個(gè)有問(wèn)題就會(huì)癱瘓，并聯(lián)只要有一個(gè)能用就沒(méi)有問(wèn)

題。

3．串并混合系統(tǒng)

串并混合系統(tǒng)實(shí)際上就是對(duì)串聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。我們?cè)诖?/p>

以實(shí)例說(shuō)明串并混合系統(tǒng)的可靠性如何計(jì)算。

例1：

某大型軟件系統(tǒng)按功能可劃分為2段P1和P2。為提高系統(tǒng)可靠性，軟件應(yīng)用單位設(shè)計(jì)了如下圖給出的軟件冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，其中P1和P2均有一個(gè)與其完

全相同的冗余備份。若P1的可靠度為，P2的可靠度為，則整個(gè)系統(tǒng)的可靠度

是。

供選擇的答案

A.B.C.D.

試題分析

當(dāng)系統(tǒng)采用串聯(lián)方式時(shí)，其可靠度R可由公式R=R1R2…Rn求得。當(dāng)系統(tǒng)采用并聯(lián)方式時(shí)，其可靠度R可由公式R=1-（1-R1）*(1-R2)…(1-Rn)求得。這個(gè)系統(tǒng)總的來(lái)說(shuō)是串聯(lián),但分成兩個(gè)并聯(lián)部分。第一部分的可靠度為：R1=1-*=；

第二部分的可靠度也為：R2=；所以整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為：R=R1*R2=，C答案。

試題答案

上面的例題是屬于常規(guī)形式的可靠性計(jì)算題，如果把這種試題再撥高一

個(gè)層次，可以。

例2：

1臺(tái)服務(wù)器、3臺(tái)客戶(hù)機(jī)和2臺(tái)打印機(jī)構(gòu)成了一個(gè)局域網(wǎng)（如圖4所示）。

在該系統(tǒng)中，服務(wù)器根據(jù)某臺(tái)客戶(hù)機(jī)的請(qǐng)求，數(shù)據(jù)在一臺(tái)打印機(jī)上輸出。設(shè)服務(wù)

器、各客戶(hù)機(jī)及各打印機(jī)的可靠度分別為a、b、c，則該系統(tǒng)的可靠度為。

A．a(chǎn)b3c3B．a(chǎn)(1-b3)(1-c2)

C．a(chǎn)(1-b)3(l-c)2D．a(chǎn)(1-(1-b)3)(1-(l-c)2)

例題分析

在試題給出的系統(tǒng)中，客戶(hù)機(jī)之間是并聯(lián)的（任何一臺(tái)客戶(hù)機(jī)出現(xiàn)故障，對(duì)其他客戶(hù)機(jī)沒(méi)有影響），同理，打印機(jī)之間是也并聯(lián)關(guān)系。然后，客戶(hù)機(jī)、服務(wù)

器、打印機(jī)之間再組成一個(gè)串聯(lián)關(guān)系。因此，我們可以把該系統(tǒng)簡(jiǎn)化為：D

4．模冗余系統(tǒng)

m模冗余系統(tǒng)由m個(gè)（m=2n+1為奇數(shù)）相同的子系統(tǒng)和一個(gè)表決器組成，經(jīng)

過(guò)表決器表決后，m個(gè)子系統(tǒng)中占多數(shù)相同結(jié)果的輸出可作為系統(tǒng)的輸出，如圖

5所示。

在m個(gè)子系統(tǒng)中，只有n+1個(gè)或n+1個(gè)以上的子系統(tǒng)能正常工作，系統(tǒng)就能正常

工作并輸出正確結(jié)果。假設(shè)表決器是完全可靠的，每個(gè)子系統(tǒng)的可靠性為R0，

則m模冗余系統(tǒng)的可靠性為：

提高計(jì)