1.6 軟硬件綜合系統可靠性

系統可靠性描述的是系統在規定時間內和規定條件下完成規定功能的能力，其中系統是指由一些基本部件（組件）構成的用于完成某種指定功能的整體。這里系統的概念是相對的。例如，飛控計算機系統可看作一個系統，其中的飛控計算機可以看作系統的一個組件，但是在單獨研究飛控計算機時可以把它看作一個系統，而它又是由硬件和軟件組件構成的用于完成某種指定功能的整體。由于設計軟硬件綜合系統一般來說是為了使系統具有更高的性能，因此系統越復雜就越容易發生故障，這也使得軟硬件綜合系統的可靠性問題成為亟待解決的問題。當從體系結構上考慮系統的可靠性時，由于系統的軟硬件結構、冗余結構應用廣泛，因此本書針對上述兩類結構給出目前對其進行建模與分析的現狀。

目前國內外部分學者已針對軟硬件綜合系統可靠性開展了相關研究。文獻[9]基于嵌入式系統提出了一種軟件故障與硬件故障的劃分方法，為具體的故障分析提供了依據；文獻[10]利用RBD建立了考慮硬件失效與軟件失效的網絡服務器的可靠性模型；文獻[11]利用Markov過程建立了由硬件與軟件組成的分布式系統的可靠性模型；文獻[12]利用Markov過程建立了考慮硬件與軟件失效的單組件、三組件冗余系統和冷備系統的可靠性模型；文獻[13]利用FTA法建立了用于某復合計算機系統可靠性分析的故障樹，并將故障樹分為硬件子系統故障樹和軟件子系統故障樹；文獻[14]利用DFT分析法對考慮了硬件容錯與軟件容錯的數字飛控計算機系統的可靠性進行了分析。上述關于軟硬件綜合系統的可靠性分析將系統的硬件與軟件視為不同的子系統，將系統故障分為由硬件子系統引起的系統故障和由軟件子系統引起的系統故障，分析模型假定硬件與軟件是相互獨立的而忽略了硬件與軟件之間的相互作用關系。

近年來，國內外部分學者在對軟硬件綜合系統可靠性進行分析時開始考慮硬件與軟件之間的相互作用關系，如文獻[15]分析了在軟件運行時，內存失效時的軟件可靠性；文獻[16]通過故障注入的方法定性地給出了硬件與軟件之間的相互作用關系，尤其是軟件對硬件的故障容錯；文獻[17]在考慮軟硬件結合故障的基礎上建立了不可維修的軟硬件綜合系統可靠性分析模型；文獻[18]在一種新的軟件可靠性分析方法基礎上，參考硬件系統階段性任務可靠性的建模方法，為考慮硬件與軟件之間的相互作用關系的計算機系統可靠性提出了解決方法；文獻[19]根據系統的可維修性建立了可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）系統的可靠性分析的Markov模型，并根據模型提出了提高PLC系統有效度的有效措施；文獻[20]對故障容錯系統進行了可靠性分析，并考慮了組件的功能和結構的相互作用及整個系統的重組和維修策略，但建模過程較為復雜?？傊?，在進行軟硬件綜合系統可靠性分析時，應根據實際情況考慮軟件與硬件之間的相互作用關系，建立系統可靠性模型，并使模型能用于實際系統的可靠性分析，從目前國內外的研究現狀來看，此類研究仍存在不足。