- 相關(guān)推薦
計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性及抗干擾性優(yōu)化設(shè)計(jì)
本論文是一篇關(guān)于計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性及抗干擾性優(yōu)化設(shè)計(jì)的優(yōu)秀論文范文,對(duì)正在寫有關(guān)于系統(tǒng)論文的寫作者有一定的參考和指導(dǎo)作用。
摘要：人們?cè)谑褂糜?jì)算機(jī)時(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求，抗干擾技術(shù)是保證計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性能的一種重要策略。對(duì)計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了定量計(jì)算，著重介紹了提高可靠性的抗干擾技術(shù)法，并從制約系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩個(gè)角度對(duì)提高制約系統(tǒng)可靠性的策略進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng);可靠性;抗干擾性;抗干擾設(shè)計(jì)
引言
計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)是工程項(xiàng)目中的重要組成部分，它關(guān)系到工程項(xiàng)目中的眾多儀表、機(jī)器能否正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于如何才能保證計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)的理由，設(shè)計(jì)人員們首先考慮的是在制約系統(tǒng)中添加抗干擾設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的抗干擾設(shè)計(jì)是事關(guān)項(xiàng)目機(jī)器儀表能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分。
1、計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性
1.1可靠性的定量化
在實(shí)際生產(chǎn)操作中，可靠性是個(gè)定性的概念，大都以量的多少來(lái)計(jì)算制約系統(tǒng)的可靠性，在生活中常以維護(hù)率、故障率、平均故障間隔時(shí)間、平均維護(hù)時(shí)間、有效度等來(lái)表示系統(tǒng)的可靠性。
平均維護(hù)時(shí)間表示系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次維修后，平均一次維護(hù)所需要的時(shí)間，平均維護(hù)時(shí)間越短，表明系統(tǒng)越容易維護(hù)，也即更容易修復(fù)。
除了上述指標(biāo)外，還有有效度的概念，表示系統(tǒng)在某一瞬間正常工作的概率，該指標(biāo)越大則越好。
1.2系統(tǒng)可靠度提升策略
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，因此，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性可以從提高計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的可靠性和提高計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的可靠性兩部分來(lái)考慮。由上述定量化描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性可知，提高系統(tǒng)的可靠性需要注重兩個(gè)方面，一是在系統(tǒng)正常工作時(shí)間內(nèi)減少系統(tǒng)故障發(fā)生的次數(shù);二是系統(tǒng)發(fā)生故障后要能夠及時(shí)排除故障。提高計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的可靠性主要考慮計(jì)算機(jī)抗干擾技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)硬件系統(tǒng)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境的適應(yīng)性，以及使用質(zhì)量比較好的硬件材料。軟件系統(tǒng)的可靠性主要考慮軟件的自我測(cè)試技術(shù)、自我糾錯(cuò)、自我修復(fù)等。
1.2.1硬件系統(tǒng)的可靠性
研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最終目的是為了實(shí)現(xiàn)一定的功能，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)計(jì)算機(jī)的性能和工作要求來(lái)決定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
(1) 系統(tǒng)的可靠性由系統(tǒng)中各個(gè)元件的可靠性決定，只要能滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，就應(yīng)盡可能地簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少元件的數(shù)量，并簡(jiǎn)化方案，避開片面追求高性能指標(biāo)和過(guò)多的功能，采用模塊化、積木化、標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)。在組建制約系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)采用類似積木的標(biāo)準(zhǔn)組建模式，根據(jù)工程項(xiàng)目的大小和功能要求，采用相應(yīng)的模塊來(lái)組建制約系統(tǒng)，盡可能在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程目標(biāo)的同時(shí)使系統(tǒng)最簡(jiǎn)化。這樣的結(jié)構(gòu)不僅僅可以減少不必要的損失，而且還方便用戶備份，一旦在使用過(guò)程中出現(xiàn)理由，用戶便可以很快地通過(guò)備份進(jìn)行恢復(fù)，這對(duì)于增加平均間隔時(shí)間、縮短平均維護(hù)時(shí)間具有重要作用，同樣可以達(dá)到增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性的目的。
(2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中很多元器件的功能與效率與環(huán)境有很大關(guān)系，在使用元器件時(shí)必須考慮溫度因素的影響。因此，要做好電源的配置工作和散熱裝置的設(shè)置。
(3)計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)受環(huán)境的影響不容忽視。這種環(huán)境不僅僅是系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)境，還有整個(gè)計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)所處的大環(huán)境，如風(fēng)火雷電雨雪等。必須針對(duì)計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)所處的大環(huán)境來(lái)進(jìn)行專門的防護(hù)工作，比如系統(tǒng)的防火、防水、防雷擊等，確保萬(wàn)無(wú)一失。
(4)盡量節(jié)省硬件資源。比如，如果一項(xiàng)工作能夠適應(yīng)中央處理器有限的條件，則盡可能通過(guò)使用計(jì)算機(jī)的軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(5)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)往往由眾多的元器件按照一定的功能組建在一起，所以對(duì)元器件之間的焊接及接觸部位，應(yīng)進(jìn)行詳盡檢查，以防發(fā)生故障。同樣，有些硬件是故障的高發(fā)部位，所以應(yīng)該有針對(duì)性地進(jìn)行更高頻率的檢查，把隱患盡可能地消除在發(fā)生階段。
(6)用多重化技術(shù)解決隱患。很多情況下，有些元件有重復(fù)的部分，應(yīng)當(dāng)利用這些多余的元件發(fā)揮它們的效用來(lái)消除或者減弱已經(jīng)發(fā)生的故障對(duì)系統(tǒng)造成的影響。常用的系統(tǒng)包括備用系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)和表決系統(tǒng)3種。
(7)還有一種很重要的策略就是抗干擾技術(shù)的使用，這是提高硬件系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵部分，下文將會(huì)詳盡介紹。
1.2.2軟件系統(tǒng)的可靠性
可以通過(guò)采用高質(zhì)量的元器件、采取比較好的維護(hù)防護(hù)措施以及采用抗干擾技術(shù)來(lái)提高計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的可靠性以提高計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性。但是僅僅通過(guò)硬件系統(tǒng)可靠性的提高來(lái)保證計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性是不夠的，還需要通過(guò)一些措施來(lái)提高軟件系統(tǒng)的可靠性以間接提高整個(gè)計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性。具體措施如下：
(1)提高應(yīng)用程序的運(yùn)轉(zhuǎn)速率。如果編制的程序能夠達(dá)到一種很高的運(yùn)轉(zhuǎn)速率，在這種運(yùn)轉(zhuǎn)速率下程序的運(yùn)轉(zhuǎn)周期小于斷電器等一些保險(xiǎn)裝置的反應(yīng)時(shí)間，就可以保證一些程序運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)因小小的失誤而造成大的故障。
(2) 通過(guò)把輸出信號(hào)與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的輸出量相比較，如果兩者不相同則需要再一次輸出，如果出現(xiàn)故障則需要報(bào)警，同時(shí)采取一定的措施來(lái)檢查并排除故障。
(3)編制一定的程序來(lái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)。可以通過(guò)編制相應(yīng)測(cè)試程序?qū)τ?jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行不斷測(cè)試，如果發(fā)現(xiàn)有運(yùn)轉(zhuǎn)不正常的地方，則讓系統(tǒng)自己發(fā)出報(bào)警信號(hào)并采取一定的安全防護(hù)措施保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
(4)對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)存儲(chǔ)，如果需要使用這些數(shù)據(jù)則讓其單獨(dú)表決，這樣可以保證存儲(chǔ)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以防偶然狀況的發(fā)生。
(5)用系統(tǒng)管理軟件對(duì)使用的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。如果使用過(guò)程中出現(xiàn)理由，可以使用系統(tǒng)管理軟件對(duì)出現(xiàn)理由的部位進(jìn)行隔離保護(hù)，并立刻用其它功能完好的軟件代替使系統(tǒng)恢復(fù)正常。(6)使用重復(fù)被干擾指令的策略。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在執(zhí)行一項(xiàng)指令時(shí)被干擾了，則應(yīng)當(dāng)要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重復(fù)這條被干擾了的指令。
除上述常規(guī)措施外，提高軟件自身的功能和效率對(duì)于提高軟件系統(tǒng)的可靠性也至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)軟件時(shí)盡可能地采用模塊化設(shè)計(jì)、進(jìn)行軟件評(píng)審和對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試等措施來(lái)減少軟件設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的失誤。設(shè)計(jì)軟件時(shí)的重要一點(diǎn)就是保證設(shè)計(jì)出來(lái)的軟件可以進(jìn)行測(cè)試，以提高軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性，即使在一定情況下出現(xiàn)錯(cuò)誤，也可以通過(guò)測(cè)試快速找到錯(cuò)誤發(fā)生的部位以便及時(shí)搶修。
2、抗干擾技術(shù)
抗干擾技術(shù)在維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性方面扮演著重要角色。干擾源、干擾路徑、干擾對(duì)象是造成干擾的三大對(duì)象，要想解決干擾對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的影響，應(yīng)該從造成干擾的三大對(duì)象進(jìn)行考慮。在實(shí)際操作過(guò)程中，很容易想到的辦法就是避開干擾源，但要想完全避開干擾十分困難。在實(shí)際操作過(guò)程中常常采用抑制干擾的策略有：對(duì)電波進(jìn)行過(guò)濾、屏蔽干擾、分離以及吸收干擾電波等。抗干擾也可以從硬件和軟件兩方面進(jìn)行。
2.1硬件抗干擾技術(shù)
(1)電源系統(tǒng)抗干擾。計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)所需要的電源應(yīng)盡量采用普通照明的電源，或者說(shuō)交流電，但要注意對(duì)變壓器進(jìn)行相應(yīng)的隔離。直流電源加穩(wěn)壓、 濾波、印刷板電源、 芯片電源側(cè)加置RC濾波。
(2)傳輸路徑抗干擾。傳輸路徑抗干擾主要從切斷干擾路徑的角度考慮，具體做法是盡量使得強(qiáng)信號(hào)線與弱信號(hào)線相交而不是使這兩條線呈平行走向，這種正交的接線可使線間的電容降至零。對(duì)于傳播信號(hào)的線路要進(jìn)行分類，不能裝在相同的電纜管或者電纜槽中，要保證電纜線在期間有足夠的空間。
(3)采用金屬防護(hù)措施屏蔽外來(lái)的干擾等一些其它抗干擾措施。
2.2軟件抗干擾技術(shù)
(1)數(shù)字濾波技術(shù)。這種技術(shù)實(shí)際上是通過(guò)一種程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要用來(lái)減少對(duì)于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)功能無(wú)用的信號(hào)在有用信號(hào)中的比例。
(2)軟件陷阱技術(shù)。這種技術(shù)上實(shí)質(zhì)上是用一條引導(dǎo)指令，強(qiáng)制將捕捉到的程序引向一個(gè)指定的地址，那里設(shè)置了另外一個(gè)用于對(duì)出錯(cuò)的程序進(jìn)行處理的專門應(yīng)用程序。
(3)程序運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)。這就是所謂的“看門狗”策略，是一種既運(yùn)用了硬件策略又融合了軟件的傳統(tǒng)技術(shù)。它可以有效地阻止程序意外“跑飛”，防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障和程序不穩(wěn)定。硬件技術(shù)上要求用到單穩(wěn)觸發(fā)器或者定時(shí)器來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)或者定時(shí)，定時(shí)完成后，即觸動(dòng)程序或者系統(tǒng)的復(fù)位原件，從而達(dá)到定時(shí)清零的目的。一般情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)“看門狗”程序后，在T時(shí)間內(nèi)對(duì)程序進(jìn)行有效清零。在受到外界干擾后，“看門狗”程序讀取的順序就會(huì)錯(cuò)位，無(wú)法完成定周期的清零動(dòng)作，從而導(dǎo)致定時(shí)溢出。這時(shí)程序會(huì)立刻清零，使系統(tǒng)擺脫因?yàn)槌绦蛞馔狻芭茱w”而造成的癱瘓狀態(tài)。
3、結(jié)語(yǔ)
計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在我國(guó)各個(gè)行業(yè)的各個(gè)方面，而計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。一般而言，應(yīng)從軟件和硬件兩個(gè)方面來(lái)考慮，采取一定的抗干擾技術(shù)來(lái)保證系統(tǒng)的可靠性，從而保證制約系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]馬愛(ài)永.計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)[D].成都：西華大學(xué)，2011.
[2]彭建學(xué).計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)研究[J].自動(dòng)化與儀表，1992(4)：38.
【計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性及抗干擾性優(yōu)化設(shè)計(jì)】相關(guān)文章：
探析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題論文10-09
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)論文10-08
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)論文10-08
系統(tǒng)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)教案10-08
機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的可靠性問(wèn)題10-05
計(jì)算機(jī)軟件可靠性設(shè)計(jì)09-30
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化問(wèn)題分析論文10-09