- 相關(guān)推薦
計算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性及抗干擾性優(yōu)化設(shè)計
本論文是一篇關(guān)于計算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性及抗干擾性優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)秀論文范文,對正在寫有關(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：人們在使用計算機(jī)時，對計算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求，抗干擾技術(shù)是保證計算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性能的一種重要策略。對計算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了定量計算，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)兩個角度對提高制約系統(tǒng)可靠性的策略進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：計算機(jī)制約系統(tǒng);可靠性;抗干擾性;抗干擾設(shè)計
引言
計算機(jī)制約系統(tǒng)是工程項目中的重要組成部分，它關(guān)系到工程項目中的眾多儀表、機(jī)器能否正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。對于如何才能保證計算機(jī)制約系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)的理由，設(shè)計人員們首先考慮的是在制約系統(tǒng)中添加抗干擾設(shè)計，計算機(jī)系統(tǒng)中的抗干擾設(shè)計是事關(guān)項目機(jī)器儀表能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分。
1、計算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性
1.1可靠性的定量化
在實際生產(chǎn)操作中，可靠性是個定性的概念，大都以量的多少來計算制約系統(tǒng)的可靠性，在生活中常以維護(hù)率、故障率、平均故障間隔時間、平均維護(hù)時間、有效度等來表示系統(tǒng)的可靠性。
平均維護(hù)時間表示系統(tǒng)經(jīng)過多次維修后，平均一次維護(hù)所需要的時間，平均維護(hù)時間越短，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，提高計算機(jī)系統(tǒng)的可靠性可以從提高計算機(jī)硬件系統(tǒng)的可靠性和提高計算機(jī)軟件系統(tǒng)的可靠性兩部分來考慮。由上述定量化描述計算機(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方面，一是在系統(tǒng)正常工作時間內(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排除故障。提高計算機(jī)硬件系統(tǒng)的可靠性主要考慮計算機(jī)抗干擾技術(shù)的實現(xiàn)，增強(qiáng)硬件系統(tǒng)對運(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試技術(shù)、自我糾錯、自我修復(fù)等。
1.2.1硬件系統(tǒng)的可靠性
研究計算機(jī)系統(tǒng)的最終目的是為了實現(xiàn)一定的功能，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)計算機(jī)的性能和工作要求來決定計算機(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)盡可能地簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少元件的數(shù)量，并簡化方案，避開片面追求高性能指標(biāo)和過多的功能，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)工程項目的大小和功能要求，采用相應(yīng)的模塊來組建制約系統(tǒng)，盡可能在實現(xiàn)項目工程目標(biāo)的同時使系統(tǒng)最簡化。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，一旦在使用過程中出現(xiàn)理由，用戶便可以很快地通過備份進(jìn)行恢復(fù)，這對于增加平均間隔時間、縮短平均維護(hù)時間具有重要作用，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，還有整個計算機(jī)制約系統(tǒng)所處的大環(huán)境，如風(fēng)火雷電雨雪等。必須針對計算機(jī)制約系統(tǒng)所處的大環(huán)境來進(jìn)行專門的防護(hù)工作，比如系統(tǒng)的防火、防水、防雷擊等，確保萬無一失。
(4)盡量節(jié)省硬件資源。比如，如果一項工作能夠適應(yīng)中央處理器有限的條件，則盡可能通過使用計算機(jī)的軟件功能來實現(xiàn)。
(5)計算機(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)揮它們的效用來消除或者減弱已經(jīng)發(fā)生的故障對系統(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，下文將會詳盡介紹。
1.2.2軟件系統(tǒng)的可靠性
可以通過采用高質(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)來提高計算機(jī)硬件系統(tǒng)的可靠性以提高計算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性。但是僅僅通過硬件系統(tǒng)可靠性的提高來保證計算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性是不夠的，還需要通過一些措施來提高軟件系統(tǒng)的可靠性以間接提高整個計算機(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裝置的反應(yīng)時間，就可以保證一些程序運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會因小小的失誤而造成大的故障。
(2) 通過把輸出信號與計算機(jī)存儲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)故障則需要報警，同時采取一定的措施來檢查并排除故障。
(3)編制一定的程序來監(jiān)控計算機(jī)制約系統(tǒng)。可以通過編制相應(yīng)測試程序?qū)τ嬎銠C(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行不斷測試，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)出報警信號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)對計算機(jī)存儲器中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)存儲，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)管理軟件對使用的計算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。如果使用過程中出現(xiàn)理由，可以使用系統(tǒng)管理軟件對出現(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。如果計算機(jī)系統(tǒng)在執(zhí)行一項指令時被干擾了，則應(yīng)當(dāng)要求計算機(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于提高軟件系統(tǒng)的可靠性也至關(guān)重要。在設(shè)計軟件時盡可能地采用模塊化設(shè)計、進(jìn)行軟件評審和對軟件進(jìn)行測試等措施來減少軟件設(shè)計中可能出現(xiàn)的失誤。設(shè)計軟件時的重要一點(diǎn)就是保證設(shè)計出來的軟件可以進(jìn)行測試，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)錯誤，也可以通過測試快速找到錯誤發(fā)生的部位以便及時搶修。
2、抗干擾技術(shù)
抗干擾技術(shù)在維護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)的可靠性方面扮演著重要角色。干擾源、干擾路徑、干擾對象是造成干擾的三大對象，要想解決干擾對計算機(jī)系統(tǒng)的影響，應(yīng)該從造成干擾的三大對象進(jìn)行考慮。在實際操作過程中，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。在實際操作過程中常常采用抑制干擾的策略有：對電波進(jìn)行過濾、屏蔽干擾、分離以及吸收干擾電波等�？垢蓴_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，或者說交流電，但要注意對變壓器進(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)信號線與弱信號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。對于傳播信號的線路要進(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)實際上是通過一種程序來實現(xiàn)，主要用來減少對于實現(xiàn)計算機(jī)功能無用的信號在有用信號中的比例。
(2)軟件陷阱技術(shù)。這種技術(shù)上實質(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指定的地址，那里設(shè)置了另外一個用于對出錯的程序進(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)器或者定時器來進(jìn)行計數(shù)或者定時，定時完成后，即觸動程序或者系統(tǒng)的復(fù)位原件，從而達(dá)到定時清零的目的。一般情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)“看門狗”程序后，在T時間內(nèi)對程序進(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錯位，無法完成定周期的清零動作，從而導(dǎo)致定時溢出。這時程序會立刻清零，使系統(tǒng)擺脫因為程序意外“跑飛”而造成的癱瘓狀態(tài)。
3、結(jié)語
計算機(jī)制約系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在我國各個行業(yè)的各個方面，而計算機(jī)制約系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。一般而言，應(yīng)從軟件和硬件兩個方面來考慮，采取一定的抗干擾技術(shù)來保證系統(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]馬愛永.計算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性設(shè)計[D].成都：西華大學(xué)，2011.
[2]彭建學(xué).計算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性設(shè)計研究[J].自動化與儀表，1992(4)：38.
【計算機(jī)制約系統(tǒng)可靠性及抗干擾性優(yōu)化設(shè)計】相關(guān)文章：
探析計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)問題論文10-09
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計論文10-08
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性優(yōu)化設(shè)計論文10-08
系統(tǒng)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計教案10-08
機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中的可靠性問題10-05
計算機(jī)軟件可靠性設(shè)計09-30
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化問題分析論文10-09