軟件設(shè)計師重點難點——系統(tǒng)可靠性計算

　　系統(tǒng)可靠性計算是軟件設(shè)計師考試的一個重點，近些年幾乎每次考試都會考到，但這個知識點的難度不高，了解基本的運算公式，即可輕松應(yīng)對。

　　可靠性計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)的可靠性計算都非常簡單，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)的可靠性計算。所以要求我們對串聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的特點有基本的了解，對其計算公式能理解、運用。下面將對這些計算的原理及公式進(jìn)行詳細(xì)的說明。

　　串聯(lián)系統(tǒng)

　　假設(shè)一個系統(tǒng)由n個子系統(tǒng)組成，當(dāng)且僅當(dāng)所有的子系統(tǒng)都能正常工作時，系統(tǒng)才能正常工作，這種系統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)，如圖1所示。　

　　設(shè)系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的可靠性分別用R₁，R₂，……，R_n表示，則系統(tǒng)的可靠性R=R₁×R₂×…×R_n 。

　　如果系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)的失效率分別用λ₁，λ₂，……，λ_n來表示，則系統(tǒng)的失效率λ=λ₁×λ₂×…×λ_n 。

　　并聯(lián)系統(tǒng)

　　假如一個系統(tǒng)由n個子系統(tǒng)組成，只要有一個子系統(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)各個子系統(tǒng)的可靠性分別用R₁，R₂，……，R_n表示，則系統(tǒng)的可靠性R=1－（1－R₁）×（1－R₂）×…×（1－R_n） 。

　　假如所有子系統(tǒng)的失效率均為λ，則系統(tǒng)的失效率為μ：

　　在并聯(lián)系統(tǒng)中只有一個子系統(tǒng)是真正需要的，其余n-1個子系統(tǒng)都被稱為冗余子系統(tǒng)。該系統(tǒng)隨著冗余子系統(tǒng)數(shù)量的增加，其平均無故障時間也會增加。

　　串并混合系統(tǒng)

　　串并混合系統(tǒng)實際上就是對串聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。我們在此以實例說明串并混合系統(tǒng)的可靠性如何計算。

　　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)計了如下圖給出的軟件冗余容錯結(jié)構(gòu)，其中P1和P2均有一個與其完全相同的冗余備份。若P1的可靠度為0.9，P2的可靠度為0.9，則整個系統(tǒng)的可靠度是 。

　　A. 0.6561

　　B. 0.81

　　C. 0.9801

　　D. 0.9

　　試題分析

　　當(dāng)系統(tǒng)采用串聯(lián)方式時，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，其可靠度R可由公式R=1-（1-R1）*(1-R2)…(1-Rn)求得。這個系統(tǒng)總的來說是串聯(lián),但分成兩個并聯(lián)部分。第一部分的可靠度為：R1=1-(1-0.9)*(1-0.9)=0.99；第二部分的可靠度也為：R2=0.99；所以整個系統(tǒng)的可靠度為：R=R1*R2=0.9801 ，C答案。

　　試題答案

　　C

　　上面的例題是屬于常規(guī)形式的可靠性計算題，如果把這種試題再撥高一個層次，可以。

　　例2：

　　1臺服務(wù)器、3臺客戶機和2臺打印機構(gòu)成了一個局域網(wǎng)（如圖4所示）。在該系統(tǒng)中，服務(wù)器根據(jù)某臺客戶機的請求，數(shù)據(jù)在一臺打印機上輸出。設(shè)服務(wù)器、各客戶機及各打印機的可靠度分別為a、b、c，則該系統(tǒng)的可靠度為 。

　　A．a(chǎn)b3c3

　　B．a(chǎn)(1-b3)(1-c2)

　　C．a(chǎn)(1-b)3(l-c)2

　　D．a(chǎn)(1-(1-b)3)(1-(l-c)2)

　　例題分析

　　在試題給出的系統(tǒng)中，客戶機之間是并聯(lián)的（任何一臺客戶機出現(xiàn)故障，對其他客戶機沒有影響），同理，打印機之間是也并聯(lián)關(guān)系。然后，客戶機、服務(wù)器、打印機之間再組成一個串聯(lián)關(guān)系。因此，我們可以把該系統(tǒng)簡化為：

　　已知服務(wù)器、各客戶機及各打印機的可用性分別為a、b、c，因此整個系統(tǒng)的可用性為：R=（1-（1-b）³）a（1-（1-c）²）=a（1-（1-b）³）（1-（1-c）²）
 
　　例題答案D

　　4．模冗余系統(tǒng)

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