硬件系统的可靠性设计(8)

详细讲解了在硬件系统设计过程中,如何进行可靠行的设计。系统的可靠性是由多种因素决定的,影响系统可靠、安全运行的主要因素来自于系统内部和外部的各种电气干扰,以及系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。可靠性的高低涉及产品活动的方方面面,包括元器件采购、检验、设备设计、生产、工程安装、维护等各个环节。

3.3 冗余设计

冗余技术也称为容错技术或故障掩盖技术，它是通过增加完成同一功能地并联或备用单元（包括硬件单元或软件单元）数目来提高系统可靠性地一种设计方法。如在电路设计中，对那些容易产生短路故障的单元，以串联形式复制；对那些容易产生开路故障的单元，以并联形式复制。

冗余设计并非适用于所有的场合，一般在低层次和关键环节的情况下使用可获得较好的效果。同时，还需注意，某些冗余技术的采用需增加若干故障检测和冗余通道切换装置，它们的失效率在远低于受控部分的失效率时，才能发挥冗余技术的优越性。

冗余设计的主要任务是：

1）确定冗余等级；

2）选定冗余类型；

3）确定冗余配置方案；

4）确定冗余管理方案。

冗余技术主要包括硬件冗余、软件冗余、信息冗余、时间冗余等。 硬件冗余

硬件冗余是采用增加硬件的方式来实现，当系统发生故障时，将备份的硬件顶替上去，使系统仍然能够正常工作。在电路级、功能单元级、部件级和系统级都可以采用硬件冗余结构。如交换机系统中的处理机系统、时钟系统等就是采用的硬件冗余结构。

软件冗余

实现软件冗余的主要方法有：指令冗余技术、软件陷阱技术和软件看门 狗技术等。

信息冗余

对于重要的文件或数据复制一份或多份，并存储于不同的空间，当某一区间或某一备份被破坏后，自动从其它部分重新复制，使文件或数据得以恢复。

时间冗余

重复执行某一操作或某一程序，并将执行结果与前一次的结果进行比较