计算机系统可靠性设计方案

李群

摘 计算机的核心是系统。系统运行的可靠性和安全性直接影响计算机运行的效率。因此，加强计算机系统可靠性研究具有现实意义。本文简要分析了影响计算机系统可靠性的因素，并提出了计算机系统硬件和软件设计的具体方案。除了关注计算机系统的内部因素外，计算机系统的可靠性设计方案还需要考虑外部因素的影响综合设计系统方案。

计算机 系统 可靠性 设计方案

计算机广泛应用于各个领域，发挥着重要作用。如果计算机系统运行的可靠性较差，很容易影响项目设备运行的安全性和稳定性。计算机控制系统的可靠性较差，主要受软硬件系统和外部环境因素等各种因素的影响。

1 计算机系统可靠性分析

即计算机控制系统CCS，它是指利用计算机，借助相关的辅助部件，并与被控对象相连，以达到控制的目的。计算机系统可靠性分析，即控制系统可靠性分析，主要针对部件设备、系统运行参数、系统各单元等影响控制系统运行安全可靠性的因素MTTR等。在设计计算机系统的可靠性之前，需要详细分析上述影响因素，然后进行系统设计。

2 计算机系统可靠性设计分析

2.1 系统输入可靠性分析

计算机系统运行需要输入指定的命令。根据系统输入运行结果，如果输入错误，很容易导致系统输出结果错误，需要仔细选择传感器，以确保传感器的适用性和可靠性。如果系统选择模拟传感器，最好设计绝对值放大电路，需要设计输入保护和滤波处理输入信号，防止输入信号大损坏系统接口。此外，还需要仔细研究传感器故障原理，以确保传感器的可靠性和安全性。

2.2 系统输出可靠性分析

影响计算机系统输出安全性和可靠性的因素很多，主要分为输出执行器、输出传输线、输出接口电路、输出软件等。这些因素的可靠性直接影响到计算机控制系统输出的可靠性和安全性。由于系统输出主要依靠驱动执行器，驱动执行器属于高速运行元件，容易受到外部因素的影响，损坏所有内容，最终导致系统操作错误。

2.3 可靠性分析诊断技术

计算机系统运行时，需要借助诊断技术有效判断检测信号，判断计算机系统是否正常运行。如果要准确判断计算机系统的故障位置，可以利用事故现象与系统故障之间的对应关系来确定故障位置，从而减少系统故障修复的时间，提高计算机系统运行的可靠性和安全性。

2.4 冗余和容错可靠性分析

冗余和容错设计在影响计算机系统可靠性的因素中更为重要。冗余技术主要分为工作冗余和后备冗余。工作冗余可支持系统设备多次重复配置。当系统运行时，如果任何设备出现故障，它将脱离控制系统，不会影响系统。备用冗余是指配置两台设备，其中一台作为备用设备。如果操作设备出现故障，备用设备将投入系统，以确保系统的可靠性。计算机冗余系统主要包括并联系统(冗余设计)、备用系统和表决系统，具有很强的应用性。容错设计是指承认系统故障，确保系统故障后继续运行。为了提高计算机系统的容错能力，通常增加冗余设计，以取代容错单元的功能，确保系统的正常运行，并自动修复故障系统，以确保系统运行的可靠性。

3 计算机系统可靠性设计

3.1 硬件系统设计方案

计算机系统可分为硬件系统和软件系统，可作为设计的两部分。硬件系统主要由各部件和信息技术组成。为了保证系统的可靠性，需要采取良好的操作和维护措施，合理设计，可遵循以下要点：

3.1.1 冗余容错设计方案

该方案应用广泛，可分为电路级冗余、静态冗余、动态冗余和混合冗余。电路级冗余设计需要遵循计算机控制机烯烃的原则，即系统模块电路中的极管冗余设计，以确保允许电路在运行模块故障后更换原电路元件；静态冗余容错设计主要采用投票模块，以屏蔽系统异常。在设计方案中，单模块主要交替三模冗余；动态硬件冗余容错设计主要基于控制系统的特点，将系统设计成多个模块，形成故障检测模块、故障定位模块、系统恢复模块等。混合容错设计方案主要集成静态冗余容错和动态容错系统，实现系统可靠性运行目标。

3.1.2 系统可靠性操作方案

要提高计算机系统运行的可靠性，必须采取系统维护措施，使用高性能元件。部件的使用性能直接影响其运行环境，特别是温度因素，需要设置电源散热装置和配置，以提高部件的运行可靠性。同时，需要考虑组件是基于功能组成的。为了保证运行的可靠性，需要检查组件的焊接位置和接触部位，防止系统运行故障。此外，部件的可靠性直接影响系统的运行，因此其结构设计应简单，以减少部件的数量。根据计算机控制系统的运行环境特点，对雨雪、温度、气体等主要影响因素采取相关保护措施。

3.2 软件系统设计方案

计算机控制系统的可靠性设计主要是软件容错设计和软件编程规范。

3.2.1 构建冗余系统

设计软件系统的容错能力需要构成冗余系统。基于相关原理，简化系统单元模块，提高系统运行的可靠性，将控制系统分散设计为各个控制系统，再将其分解为独立单元，基于系统性能，将其构建为不同模块。为避免通信系统运行节点故障，影响计算机系统，可使用CANBUS为了解决通信系统的缺点，使其具有多主结构的特点，确保系统能够在任何节点内实现信息交互。

3.2.2 降低单元的MTTP

模块化设计主要用于计算机系统，以减少单元MTTR，当系统出现故障时，可以实现快速定位和维护，缩短系统MTTR，然后提高系统的可靠性。同时，将系统设计成诊断故障模块，采用诊断技术和自动隔离技术，提高系统故障处理率。

3.2.3 软件编程规范

计算机软件系统编程规范主要包括设置自检程序、指令冗余法、软件陷阱WATCHDOG、将上述技术结合起来，完善输入信号和输出信号的抗干扰技术，可以大大提高计算机系统的安全性和可靠性。

3.3 计算机系统可靠性设计分析-通信系统

计算机通信系统要点：

(1)利用冗余技术和设备实现系统运行故障监测，确保故障发生后的交替；

(2)利用现代技术提高网络水平。

(3)优化网络系统结构，合理组合设备，降低系统建设成本。

(4)考虑到网络升级和扩容的需要，使用高性能网络产品。

层次化通信网可靠性设计要点：

(1)使用接入层网络系统OSI模型。模型的第一层是集线层。如果设备与集线层连接，可以实现资源共享和交换机的使用，提高集线器的性能，具有网络连接的优势，实现资源的完整转发和端口识别，自动判断资源是否传输，从而提高系统的可靠性。

（2）核心层设计。核心层的合理设计可以为计算机系统提供高性能的数据链路，以确保网络数据传输的稳定性和速度。同时，核心路由协议可以转换为负载模式，实现网络资源调度，快速恢复系统故障。

（3）分布层的可靠性设计。设计分布层可以审查和过滤访问请求信息，并拒绝不合理的资源访问请求。如果访问层和核心层的路由协议被拒绝或不协调，则需要重新分布资源信息，以确保通信网络的速度。通信分布层的合理设计可以使其具有较高的性能，保证网络系统的稳定性，提高系统的可靠性。

4 结束语

为了提高计算机系统的可靠性，有必要对影响因素进行全面的分析。计算机系统的可靠性设计主要分为硬件系统设计和软件系统设计，并进行细节优化设计和系统结构优化设计，以确保系统的可靠性和安全性。

参考文献

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作者单位

纺织服装工程学院武汉职业技术学院 武汉市，湖北省 430074