《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 嵌入式技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 軟硬件可靠性綜合評(píng)價(jià)方法研究
軟硬件可靠性綜合評(píng)價(jià)方法研究
2015年電子技術(shù)應(yīng)用第3期
封二強(qiáng),,鄭 軍,,藍(lán)新生
中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所,,北京100028
摘要: 首先闡述了軟硬件可靠性綜合評(píng)價(jià)方法,,并對(duì)現(xiàn)有綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行深入分析和總結(jié),,將現(xiàn)有方法分為基于故障數(shù)據(jù)融合的方法,、基于多模型綜合的方法和基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的方法三類并進(jìn)行比較,。在此基礎(chǔ)上,,分別從失效過(guò)程融合、評(píng)價(jià)結(jié)果融合以及微觀結(jié)構(gòu)融合三個(gè)方面進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)方法機(jī)理分析,,得出基于評(píng)價(jià)結(jié)果融合的方法未能有效解決軟硬件失效機(jī)理不同對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響從而造成評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性較差,,而其他兩類方法則在較大程度上考慮了軟硬件失效機(jī)理不同,因此評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性高,,最后討論了軟硬件綜合評(píng)價(jià)方法未來(lái)有前景的研究方向,。
中圖分類號(hào): TP311
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào): 0258-7998(2015)03-0020-04
Study on software and hardware integrated reliability evaluation method
Feng Erqiang,Zheng Jun,,Lan Xinsheng
China Aero-Polytechnology Establishment,,Beijing 100028,China
Abstract: The concept and characteristics of hardware and software reliability testing are introduced and analyzed. Prevalent hardware and software reliability integrated evaluation methods can be broadly classified into three categories, named, fault data fusion based, models combination based and micro-fabric fusion based. The research achievements and development in hardware and software reliability integrated evaluation methods are mainly analyzed, summarized and discussed. And the conclusions are that the models combination based approach don’t solve the problem that a fundamental difference in the nature of the failure processes of hardware and software and the others solve the problem partly. Based on this the principle of hardware and software reliability integrated evaluation methods was studied, and the research direction in the future is proposed.
Key words : integrated reliability evaluation,;evaluation method,;software reliability;hardware reliability,;combined hardware/software

0 引言

  隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,,在各種控制系統(tǒng)中軟件日益發(fā)揮著不可替代的作用。軟件作為系統(tǒng)的一部分,,一旦失效,,將導(dǎo)致系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)。所以,,軟硬件綜合系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越受到用戶重視[1],。當(dāng)前研究大部分是軟件可靠性硬件可靠性分別考慮,或硬件部分和軟件部分作為一般的兩個(gè)或多個(gè)部件串/并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行處理[2],,并沒(méi)有考慮兩者的區(qū)別以及兩者的相互作用關(guān)系,。然而在軟硬件綜合系統(tǒng)中,硬件與軟件之間是相互影響的[3-4],,一方面,,硬件失效由軟件傳播或放大導(dǎo)致系統(tǒng)失效[5];另一方面,,軟件失效,、硬件失效可能共同作用導(dǎo)致系統(tǒng)失效[6];第三,軟硬件之間的交互給系統(tǒng)帶來(lái)了較大的不確定性[7],。因此,, 為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)軟硬件綜合系統(tǒng)的可靠性,必須從軟硬件綜合的角度建立綜合系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法,。

  本文首先分析與總結(jié)了軟硬件可靠性,并對(duì)現(xiàn)有綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行深入分析和總結(jié),,將現(xiàn)有方法分為基于故障數(shù)據(jù)融合的方法,、基于多模型綜合的方法和基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的方法三類并進(jìn)行比較。然后從失效過(guò)程融合,、評(píng)價(jià)結(jié)果融合以及微觀結(jié)構(gòu)融合三個(gè)方面進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)方法機(jī)理分析,,最后討論了軟硬件綜合評(píng)價(jià)方法未來(lái)有前景的研究方向。

1 軟件可靠性與硬件可靠性

  1.1 軟件可靠性

  軟件可靠性的定義為在規(guī)定環(huán)境,、規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi),,軟件不引起系統(tǒng)失效的概率。軟件可靠性不僅與軟件存在的差錯(cuò)(缺陷)有關(guān),,而且與系統(tǒng)使用有關(guān),。其中規(guī)定環(huán)境為軟件運(yùn)行的軟、硬件環(huán)境,,軟件環(huán)境包括操作系統(tǒng),、編譯環(huán)境、輔助軟件等,;硬件環(huán)境包括芯片,、板卡、總線等,;規(guī)定條件是指用戶使用軟件的方式,,一般可用操作剖面來(lái)描述;規(guī)定時(shí)間包括日歷時(shí)間,、時(shí)鐘時(shí)間和執(zhí)行時(shí)間[8],。

  1.2 硬件可靠性

  硬件可靠性的定義和軟件可靠性的定義類似,也可定義為在一段特定時(shí)間間隔內(nèi),,產(chǎn)品無(wú)失效運(yùn)行的概率,。但是軟硬件失效機(jī)理是不同的[4],軟件失效的根源在于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,,而硬件失效的根源在于物理變質(zhì),,其損耗和其他物理原因造成的失效的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由于未發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題所造成的失效,因?yàn)橛布壿嬢^為簡(jiǎn)單,,因此將硬件的設(shè)計(jì)失效保持在一個(gè)低水平上是可能的[9],。

  1.3 兩者的聯(lián)系與區(qū)別

  雖然軟硬件可靠性在定義上較為一致,但兩者之間存在較大區(qū)別,例如:(1)硬件存在物理實(shí)體,,而軟件則為邏輯表達(dá),,其承載形式多變;(2)硬件在生產(chǎn)過(guò)程,、使用過(guò)程中和物料變化后均能造成內(nèi)部故障,,而軟件缺陷均為開(kāi)發(fā)過(guò)程的設(shè)計(jì)缺陷;(3)硬件出現(xiàn)故障后危險(xiǎn)通常是修復(fù)失效的零部件,,可靠性只能保持,,而軟件通過(guò)缺陷剔除則可以不斷提高可靠性;(4)軟件產(chǎn)品本身不具備危險(xiǎn),,硬件產(chǎn)品本身具備危險(xiǎn)性,。

  盡管存在上述諸多不同,但是軟件可靠性理論所采用的方法和硬件可靠性理論仍然是相容的,,軟件可靠性,、硬件可靠性必須作為一個(gè)集成系統(tǒng)的屬性進(jìn)行管理[9]。

2 軟硬件綜合評(píng)價(jià)方法

  針對(duì)當(dāng)前軟件可靠性評(píng)價(jià)與硬件可靠性評(píng)價(jià)分別進(jìn)行所存在的缺點(diǎn)和不足,,現(xiàn)有研究多集中在如何進(jìn)行軟硬件可靠性綜合評(píng)價(jià)方面,。本節(jié)將對(duì)當(dāng)前方法進(jìn)行分類、比較,,并從綜合試驗(yàn)和評(píng)價(jià)原理出發(fā)對(duì)這些方法進(jìn)行分析,。文獻(xiàn)[4]中分析了阻礙軟硬件綜合評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展的最大障礙在于軟硬件失效機(jī)理不同,以下各種綜合方法都是在不同程度地解決這一難題,。

  2.1 基于故障數(shù)據(jù)融合的綜合評(píng)價(jià)方法

  Bernstein等人通過(guò)對(duì)失效過(guò)程以及引發(fā)失效的條件進(jìn)行分析[6],,指出系統(tǒng)失效過(guò)程通過(guò)建立適當(dāng)?shù)氖н^(guò)程模型,可以在更高一層統(tǒng)一軟硬件失效過(guò)程,,進(jìn)而可以解決軟硬件失效機(jī)理不同導(dǎo)致的軟硬件綜合評(píng)價(jià)困難,。因此,部分學(xué)者針對(duì)軟硬件失效過(guò)程進(jìn)行深入分析研究,,從不同方向?qū)浻布н^(guò)程進(jìn)行融合,。其中主要有以下幾種方法。

  Rodriguez等人在可靠性評(píng)價(jià)時(shí)考慮使用過(guò)程中軟件操作對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響,,該方法通過(guò)建立軟件操作在硬件失效產(chǎn)生和傳播過(guò)程中的影響模型,,并結(jié)合電路級(jí)分析半導(dǎo)體器件失效表現(xiàn)和疲勞磨損的關(guān)系,從而得到軟件操作下的系統(tǒng)可靠性[6],。該方法是間接通過(guò)軟件操作對(duì)硬件的影響融合軟硬件可靠性對(duì)系統(tǒng)可靠性的共同影響,。

  與之不同,文獻(xiàn)[5]中則通過(guò)分析軟件缺陷對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響,,提出一種考慮軟件缺陷因素的系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)方法,,該方法中假設(shè)系統(tǒng)可靠性水平由軟件狀態(tài)決定,理由為:(1)如果硬件失效導(dǎo)致了軟件失效進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)失效;(2)如果硬件失效未導(dǎo)致軟件失效,,軟件狀態(tài)正確,,則系統(tǒng)未失效,因此系統(tǒng)可靠性水平等于軟件可靠性水平,。該方法的不足在于假設(shè)條件過(guò)于苛刻,,適用范圍太小,當(dāng)前多數(shù)嵌入式系統(tǒng)為軟硬件狀態(tài)共同決定了系統(tǒng)可靠性水平,。

  而文獻(xiàn)[10]則首先將系統(tǒng)失效分為硬件失效,、軟件失效與硬/軟件結(jié)合失效,然后根據(jù)這三類故障是否發(fā)生將系統(tǒng)狀態(tài)分為9種狀態(tài),,并建立軟硬件綜合系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,綜合考慮了硬/軟件綜合系統(tǒng)多種失效方式的基礎(chǔ)上,,利用Markov過(guò)程表示軟硬件綜合系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程,,從而建立了軟硬件綜合可靠性評(píng)價(jià)模型,并結(jié)合循環(huán)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程進(jìn)行求解,,從而方便地得到系統(tǒng)處于各狀態(tài)的瞬時(shí)概率與穩(wěn)態(tài)概率,。該方法通過(guò)將各種失效對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的影響進(jìn)行分析,從而將各種類型失效都融合到了系統(tǒng)狀態(tài)中,,但實(shí)際應(yīng)用中,,由于系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)較大,求解過(guò)程較為困難,。

  文獻(xiàn)[11]則通過(guò)建立計(jì)算數(shù)據(jù)流模型,,進(jìn)而在此基礎(chǔ)上建立了錯(cuò)誤流模型,并以無(wú)窮存儲(chǔ)機(jī)器的指令集為例,,說(shuō)明可以為任意程序建立計(jì)算數(shù)據(jù)流圖,。并把計(jì)算過(guò)程中的錯(cuò)誤分成物理錯(cuò)誤和傳播錯(cuò)誤兩種,通過(guò)分析這兩種錯(cuò)誤的本質(zhì)和傳播規(guī)律,,給出了六條有關(guān)錯(cuò)誤傳播的規(guī)則和兩條獨(dú)立定律,。根據(jù)這些規(guī)則和定律,能夠計(jì)算出在程序運(yùn)行過(guò)程中,,任意時(shí)刻在任意位置上出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率,。該傳播模型為進(jìn)行軟硬件故障數(shù)據(jù)融合奠定了基礎(chǔ),可通過(guò)結(jié)合軟件失效數(shù)據(jù)進(jìn)而評(píng)價(jià)系統(tǒng)可靠性水平,。

  上述綜合評(píng)價(jià)方法的實(shí)質(zhì)是在測(cè)試過(guò)程將軟件失效,、硬件失效、軟硬件交互失效等系統(tǒng)失效過(guò)程融合,,從而可以將各類原因引發(fā)系統(tǒng)失效的發(fā)生機(jī)理統(tǒng)一,,即基于故障數(shù)據(jù)融合的綜合評(píng)價(jià)方法。具體方法可細(xì)分為兩類:(1)以硬件關(guān)聯(lián)失效作為系統(tǒng)失效主要表現(xiàn)形式,將軟件相關(guān)聯(lián)失效建立系統(tǒng)影響模型,,從而將其轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)失效,,然后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià);(2)以軟件關(guān)聯(lián)失效作為系統(tǒng)失效主要表現(xiàn)形式,,將硬件關(guān)聯(lián)失效建立系統(tǒng)影響模型,,從而將其轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)失效,然后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),。對(duì)于基于故障數(shù)據(jù)融合的綜合評(píng)價(jià)方法,,失效數(shù)據(jù)獲得有嚴(yán)格的要求,即只能通過(guò)軟硬件一體化測(cè)試獲得,,不能分別針對(duì)軟件,、硬件進(jìn)行可靠性試驗(yàn)獲得,因此該類方法在工程使用中靈活性受到一定限制,;但由于該類方法通過(guò)失效過(guò)程融合較大程度上解決了軟硬件失效機(jī)理不同帶來(lái)了綜合評(píng)價(jià)困難,,充分考慮了軟硬件失效之間存在的關(guān)聯(lián)性,從而使得該類方法評(píng)價(jià)結(jié)果較為準(zhǔn)確,?;诠收蠑?shù)據(jù)融合的綜合評(píng)價(jià)過(guò)程如圖1所示。

001.jpg

  2.2 基于多模型綜合的綜合評(píng)價(jià)方法

  軟硬件可靠性綜合評(píng)價(jià)最初的研究主要集中在軟件可靠性單獨(dú)評(píng)價(jià),、硬件可靠性單獨(dú)評(píng)價(jià),,然后將評(píng)價(jià)結(jié)果綜合,其中主要是進(jìn)行各種模型的組合和匹配,,進(jìn)而需求最優(yōu)評(píng)價(jià)模型組合,,但這種方法未解決軟硬件失效機(jī)理不同造成的影響,因此存在較大的局限性,。其中主要的研究成果如下,。

  Jongmoon等人提出了一種考慮軟件失效以及軟硬件綜合失效的評(píng)估模型,該評(píng)估模型結(jié)合了WeiBull模型與G-O模型,,通過(guò)模型組合得到系統(tǒng)綜合評(píng)估模型[1],。該模型的局限在于假設(shè)系統(tǒng)中未出現(xiàn)硬件失效,因此如果綜合試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)硬件失效,,該評(píng)估模型無(wú)法使用,。Schneidewind等人則進(jìn)行了改進(jìn),考慮了硬件失效,,利用WeiBull模型分別針對(duì)軟件失效數(shù)據(jù)和硬件失效數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià),,然后根據(jù)軟硬件組件的可靠性框圖,將軟件可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果和硬件可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行組合得到系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果[12],。與之類似,,文獻(xiàn)[13-14]中均將系統(tǒng)描述為硬件和軟件組成的串聯(lián)系統(tǒng),,然后根據(jù)軟件產(chǎn)品和硬件電子產(chǎn)品不同的失效機(jī)理,運(yùn)用適合其分布特性的檢驗(yàn)方法進(jìn)行可靠性檢驗(yàn),,然后再綜合評(píng)估,。即軟件、硬件可靠性分別試驗(yàn)以及評(píng)價(jià),,然后再將評(píng)價(jià)結(jié)果綜合,。

  而Rios等人則是首先利用可靠性框圖得到軟硬件部件關(guān)系,然后通過(guò)軟件可靠性評(píng)價(jià)模型(Schneidewind model SRGM)得到軟件可靠性水平,,通過(guò)硬件可靠性評(píng)價(jià)模型(CTMCs)得到硬件可靠性水平,,最后通過(guò)軟硬件部件關(guān)系組合得到系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果[15]。Park等人利用類似方法針對(duì)可配置并行處理系統(tǒng)提出軟硬件可靠性綜合評(píng)價(jià)方法,,該方法通過(guò)模型組合各并行處理器模塊和存儲(chǔ)器模塊的軟件可靠性模型以及硬件可靠性模型,,最終得到系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)模型[7]。

  Jeske等人則對(duì)系統(tǒng)失效進(jìn)行細(xì)化,,以提高評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性,,其將系統(tǒng)失效分為三類:硬件失效、軟件失效,、軟硬件交互失效,然后利用WeiBull模型評(píng)價(jià)硬件失效數(shù)據(jù),,利用NHPP模型評(píng)價(jià)軟件失效數(shù)據(jù),、利用馬爾科夫過(guò)程評(píng)價(jià)軟硬件交互失效數(shù)據(jù),最終將3個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果相乘得到系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果[16],。

  上述綜合評(píng)價(jià)方法的實(shí)質(zhì)是評(píng)價(jià)結(jié)果融合,,即系統(tǒng)失效數(shù)據(jù)分類評(píng)估,然后評(píng)價(jià)結(jié)果綜合得到系統(tǒng)可靠性,,即基于多模型綜合的綜合評(píng)價(jià)方法,。通常的做法是對(duì)系統(tǒng)失效數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,分成兩類(軟件失效,、硬件失效)或三類(硬件失效,、軟件失效、軟硬件交互失效),,然后分別利用不同評(píng)價(jià)模型針對(duì)分類后的失效數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估,,最后利用軟硬件可靠性框圖組合得到系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果。對(duì)于基于多模型綜合的綜合評(píng)價(jià)方法,,失效數(shù)據(jù)獲得沒(méi)有特殊的要求,,既可以通過(guò)軟硬件一體化測(cè)試獲得,也可以通過(guò)分別針對(duì)軟件,、硬件進(jìn)行可靠性試驗(yàn)獲得,,因此該類方法的工程實(shí)用性較強(qiáng),;但由于該類方法簡(jiǎn)單回避了軟硬件失效機(jī)理不同,并且軟硬件失效之間存在關(guān)聯(lián)性,,從而使得該類方法評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性不高,。基于多模型綜合的綜合評(píng)價(jià)過(guò)程如圖2所示,。

002.jpg

  2.3 基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的綜合評(píng)價(jià)方法

  Bennett等人通過(guò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析[3],,指出將軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)則性劃分,可以在微觀層級(jí)統(tǒng)一軟硬件組件,,使得該層級(jí)上不再存在明顯的軟硬件區(qū)別,,進(jìn)而巧妙解決軟硬件失效機(jī)理不同導(dǎo)致的軟硬件綜合評(píng)價(jià)困難。因此,,部分學(xué)者針對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解技術(shù)進(jìn)行深入分析研究,,利用不同的劃分原則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行劃分,從而得到不同的綜合評(píng)價(jià)方法,。其中主要有以下幾種方法,。

  Yamada等人通過(guò)假設(shè)系統(tǒng)僅包括一個(gè)軟件配置項(xiàng)和一個(gè)硬件配置項(xiàng),以及系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行滿足NHPP過(guò)程,,使用無(wú)限服務(wù)隊(duì)列理論分析系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行的分布,,即在系統(tǒng)任務(wù)中不再嚴(yán)格區(qū)分軟硬件,進(jìn)而提出了一個(gè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型,。該模型的不足在于假設(shè)條件過(guò)于苛刻,,工程實(shí)用性不強(qiáng)[2]。

  文獻(xiàn)[3]則通過(guò)采用分解技術(shù)簡(jiǎn)化軟硬件系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)難度,,該技術(shù)通過(guò)將系統(tǒng)功能分解至原子功能(原子功能是不可再分的硬件,、軟件以及相互交互的集合),然后利用隨機(jī)活動(dòng)網(wǎng)理論將原子功能組合成系統(tǒng),,從而在組合過(guò)程中得到系統(tǒng)可靠性水平,。該方法的局限性在于評(píng)價(jià)過(guò)程過(guò)于繁瑣,并且評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性不高,。與之類似,,文獻(xiàn)[17]中利用圖論中有向圖最小路集將一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)視為一個(gè)由多個(gè)軟體與硬體結(jié)合起來(lái)的一個(gè)可執(zhí)行體計(jì)算元組成的系統(tǒng),而非每個(gè)計(jì)算元,,不是單獨(dú)的程序,、進(jìn)程或線程, 也不是物理部件的某個(gè)組成部分,然后根據(jù)這些可執(zhí)行體的可靠性框圖,,得到系統(tǒng)可靠性,。

  而文獻(xiàn)[18]中則利用馬氏過(guò)程提出了系統(tǒng)可靠性綜合評(píng)價(jià)模型,該模型首先將系統(tǒng)的任務(wù)階段性明確劃分出來(lái),然后根據(jù)軟件功能,,分解設(shè)立不同的系統(tǒng)狀態(tài);從而將支持每個(gè)任務(wù)階段的軟件單元和硬件部件完整準(zhǔn)確地找出來(lái),,弄清它們?cè)趯?shí)現(xiàn)可靠性中的關(guān)系,,形成硬件階段子系統(tǒng)和軟件階段子系統(tǒng);再根據(jù)軟件子系統(tǒng)和相應(yīng)的接口特性等因素作為與硬件階段子系統(tǒng)串聯(lián)的虛擬的“硬件部件”與硬件階段子系統(tǒng)一起構(gòu)成一個(gè)完整的階段子系統(tǒng),;將一個(gè)個(gè)階段子系統(tǒng)依據(jù)軟件控制流圖構(gòu)成系統(tǒng)可靠性框圖或系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,;求解系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程,求得系統(tǒng)可靠性指標(biāo)參數(shù),。

  上述方法的實(shí)質(zhì)是微觀結(jié)構(gòu)融合,,即通過(guò)將系統(tǒng)分解為軟硬件綜合的原子結(jié)構(gòu),每個(gè)原子結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮,,即基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的綜合評(píng)價(jià)方法,。常用的做法是對(duì)系統(tǒng)按照某種原則(任務(wù)階段、系統(tǒng)功能,、最小路集等)進(jìn)行劃分,,分解為不可再分的原子結(jié)構(gòu)(軟硬件綜合體),然后將各原子結(jié)構(gòu)作為整體建立模型進(jìn)行評(píng)價(jià),,最后利用各原子結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)結(jié)果逆向系統(tǒng)分解過(guò)程得到系統(tǒng)可靠性結(jié)果,。對(duì)于基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的綜合評(píng)價(jià)方法,失效數(shù)據(jù)的獲得有嚴(yán)格的要求,,即只能通過(guò)軟硬件一體化測(cè)試獲得,,不能分別針對(duì)軟件、硬件進(jìn)行可靠性試驗(yàn)獲得,,因此該類方法的在工程使用中靈活性受到一定限制,;但由于該類方法較為巧妙地解決了軟硬件失效機(jī)理不同帶來(lái)的綜合評(píng)價(jià)困難,充分考慮了軟硬件失效之間存在的關(guān)聯(lián)性,,從而使得該類方法評(píng)價(jià)結(jié)果較為準(zhǔn)確?;诙嗄P途C合的綜合評(píng)價(jià)過(guò)程如圖3所示,。

003.jpg

3 結(jié)論

  目前,雖然許多學(xué)者對(duì)軟硬件綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了廣泛的研究,,但是其中仍然存在許多不足:軟硬件綜合試驗(yàn)技術(shù)研究仍不成熟,;各種綜合評(píng)價(jià)方法雖各有優(yōu)點(diǎn),但彼此之間沒(méi)有形成互補(bǔ),;一些方法過(guò)于復(fù)雜,,在工程實(shí)踐中難以實(shí)施等。因此,,在下一階段的工作中,,有許多方面的內(nèi)容需要研究和探索:

  (1)將故障數(shù)據(jù)融合方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解方法相結(jié)合,形成軟硬件系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)綜合整體方法,。例如:先利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解方法對(duì)軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行分解,,然后針對(duì)原子結(jié)構(gòu)利用故障數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行評(píng)價(jià),,最后逆向分解過(guò)程得到系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果。在整個(gè)過(guò)程中各類方法之間的融合是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題,。

  (2)將同類方法中的各種方法相結(jié)合,,以形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。例如:在基于故障數(shù)據(jù)融合的綜合評(píng)價(jià)方法中首先以軟件失效為主進(jìn)行融合,,然后以硬件失效為主進(jìn)行融合,,將兩種融合結(jié)果再進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),從而形成雙向融合的軟硬件系統(tǒng)可靠性綜合評(píng)價(jià)方法,;在基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的綜合評(píng)價(jià)方法中首先將多種劃分規(guī)則進(jìn)行綜合,,然后針對(duì)原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化測(cè)試,最后逆向分解過(guò)程綜合得到系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果,,從而形成多層次綜合的軟硬件系統(tǒng)可靠性綜合評(píng)價(jià)方法,。

  參考文獻(xiàn)

  [1] Jinhee Park,Hyeon-Jeong Kim,,Ju-Hwan Shin,,et alembedded software reliability model with consideration hardware related softwarefailures[C].IEEEInternationalConference on Software Security and Reliability,2012:207-214.

  [2] TOKUNO K,,YAMADA S.Codesign-oriented performabilitymodeling for hardware-software systems[J].IEEE Transactionson Reliability,,2011,60(1):171-179.

  [3] PURWANTORO Y,,BENNETT S.Decomposition techniquefor integrated dependability evaluation of hardware-softwaresystems using stochastic Activity Networks[C].The 25tEUROMICRO,1999:142-145.

  [4] BOYD M A,,MONAHAN C M.Developing integrated hard-ware-software reliability models: difficulties and issues[C].In Proceedings of Digital Avionics Systems Conference,1995:193-198.

  [5] Xiong Lei,,Tan Qingping,,Xu Jianjun.Effects of soft error tosystem reliability[C].In Proceedings of ICAINA,2011:204-209.

  [6] HUANG B,,RODRIGUEZ M,,Li Ming,et al.Hardware errorlikelihood induced by the operation of software[J].IEEETransactions on Reliability,,2011,,60(3):622-640.

  [7] CHOI M,PARK N.Hardware-software co-reliability infield reconfigurable multi-processor-memory systems[C].FTPDSWORKSHOP,,2002:1-14.

  [8] IEEE STD 1633-2008.IEEE recommended practice onsoftware reliability[S].2008.

  [9] MUSA J.Software reliability engineering[M].MC-GrawHill,,1999.

  [10] 于敏,何正友,,錢清泉.基于Markov過(guò)程的硬/軟件綜合系統(tǒng)可靠性分析[J].電子學(xué)報(bào),,2010,38(2):474-483.

  [11] Yang Xuejun,,Gao Long.Error flow model:modeling andanalysis of software propagating hardware faults[J].Journalof Software,,2012,,18(4):808-824.

  [12] SCHNEIDEWIND N F.Computer,network,,software,,anhardware engineering with applications[M].John Wil Sons,2012:315-334.

  [13] 王琦.軟硬件分統(tǒng)結(jié)合的導(dǎo)彈武器裝備可靠性評(píng)定方法[J].四川工兵學(xué)報(bào),,2012,,33(1):50-52.

  [14] 吳祥,張婧,,唐應(yīng)輝,,等.基于軟硬件特性的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性分析[J].中國(guó)民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)[J].2006,26(1):33-36.

  [15] CANO J,,RIOS D.Reliability forecasting in complex hard-ware/software systems[C].ARES,,2006:1-5.

  [16] Teng Xiaolin,PHAM H,,JESKE D R.Reliability modelingof hardware and software interactions,,and its applications[J].IEEE Transactions on Reliability,2006,,55(4):571-578.

  [17] 馬士超,,王貞松,姜珊珊.基于網(wǎng)絡(luò)模型的軟/硬件可靠性分析[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,,2007,,20(1):28-31.

  [18] Rao Lan,Wang Zhanlin,,Li Peiqiong,,et al.A new analysismethodology of hardware software systems[J].Journal ofAstronautics,1999,,20(1):57-65.


此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。