計算機系統(tǒng)運行的可靠性技術

龐宇

[摘 要] 當前，計算機的設計規(guī)模已經(jīng)達到了百萬億次的數(shù)量級，同時計算機的計算能力還在不斷擴大，隨著計算機硬件系統(tǒng)的升級，其運行可靠性也相應的下降，發(fā)生故障的概率不斷增大，從而影響了計算機的計算功能，造成重要的經(jīng)濟損失，因此加強計算機系統(tǒng)運行的可靠性技術研究至關重要。

[關鍵詞] 計算機系統(tǒng)；可靠性技術；研究

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 03. 073

[中圖分類號] TN915.08 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）03- 0133- 02

0 前 言

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機在社會各個領域中發(fā)揮著不可取代的作用，因此，對計算機的可靠性要求也不斷提高，尤其是避免計算機運行不可靠影響正常的工作和生活，造成嚴重的經(jīng)濟損失。

1 干擾因素

在計算機系統(tǒng)中，影響其正常運行的元素主要有兩種，即硬件因素和軟件因素，系統(tǒng)內(nèi)的空間輻射干擾、信號干擾、電源干擾都會引起計算機的運行故障，因此其可靠性技術研究的重點是強化其抗干擾能力，針對不同干擾因素的性質(zhì)和傳播途徑來設置有效的抗干擾措施，消除干擾源，有效抑制耦合通道，減少電路干擾的敏感性，從而全面提高計算機系統(tǒng)的運行可靠性。

2 硬件抗干擾技術分析

2.1 合理選擇計算機元器件

計算機電路系統(tǒng)的基本組成是元器件，其抑制干擾的能力之間決定了計算機的運行可靠性，因此要合理選擇元器件，優(yōu)先選擇高質(zhì)量的元件，首先是對微處理器的選擇，常用的抗干擾技術有降低外時鐘頻率、低噪聲系列單片機、時鐘監(jiān)測電路、“看門狗”技術與低電壓復位等幾種技術，先進技術的應用有效提高了計算機的可靠性。再者是電源的合理選擇，要優(yōu)先選擇波動電壓范圍大，供電電源功率充足的電源，減少電源自身產(chǎn)生的紋波和諧波干擾；此外是電子元件的選擇，要根據(jù)電器參數(shù)選擇功能符合的元件，優(yōu)先選擇集成度高、抗干擾能力強的元件。

2.2 冗余技術的應用

在計算機系統(tǒng)中，冗余技術分為兩種：工作冗余和后備冗余，前者是對關鍵設備進行重復配置，一旦相關聯(lián)的系統(tǒng)設備中發(fā)生故障時，故障設備就會自動脫離系統(tǒng)，避免面單個設備出現(xiàn)故障影響整個設備的運行。而后備冗余技術則是采用后備設備投入運行的方式來解決突然出現(xiàn)的技術故障。在計算機系統(tǒng)中，冗余技術采用最多的設計方式是并聯(lián)裝置，另外還有串并聯(lián)或并串聯(lián)混合裝置和多數(shù)表決裝置等。

2.3 通道抗干擾技術的應用

為了提高信息輸出和測量的準確性，要強化信號線上的抗干擾處理，常用的通道抗干擾技術有以下幾種：①磁珠的應用，磁珠可以是最為有效的抑制干擾電流的設備，同時其結構簡單，適用范圍較廣，磁珠選擇時要匹配信號頻率，磁珠的應用不能影響信號傳輸，避免磁珠處于飽和的工作狀態(tài)；②雙芯互絞屏蔽電纜，這種處理方式可以有效減小空間交變變電磁場的影響，提高線路的抗干擾能力；③雙絞線應用，信號線采用均勻的雙絞線，是電磁感應的電壓大致相同，實現(xiàn)兩端電壓的相互抵消；④光電隔離技術應用，利用發(fā)光二極管和光敏三極管組成的光電耦合器件，將輸入輸出端口與主機采取光電耦合方式，使得主機免受外部設備的許多干擾。

2.4 網(wǎng)絡拓撲結構的應用

當前計算機系統(tǒng)中存在著的問題較多，尤其是其網(wǎng)絡結構不合理，網(wǎng)絡之間的協(xié)調(diào)性較差，因此，要合理劃分虛擬局域網(wǎng)，實現(xiàn)局域網(wǎng)的靈活性運轉，從而提高各個部門的危險抵抗能力。通常而言，計算機網(wǎng)絡功能分為接入網(wǎng)部分和內(nèi)部局域網(wǎng)部分，這種劃分方式縮短了的問題范疇，有助于網(wǎng)絡安全的監(jiān)管，減少了網(wǎng)絡中的安全漏洞。

3 軟件抗干擾技術分析

3.1 強化軟件工程技術開發(fā)

軟件工程技術開發(fā)要從軟件設計的各個階段入手，從問題定義、需求、設計、編碼、測試和維護等方面開展工作，提高軟件的適用性。首先，軟件設計技術，軟件設計要分為詳細的子系統(tǒng)，由這些子系統(tǒng)完成最高層次的功能，再以每個子系統(tǒng)為基礎設計一系列更為詳細的子系統(tǒng)；其次，結構化程序設計，采用模塊式的程序設計，分別注明程序接口的匹配，提高信號輸入和輸出的能力，對于更小級別的程序，可以采用編程的方式來提高程序之間的獨立性；再者，容錯技術，由于軟件在運行過程中不可避免的出現(xiàn)錯誤，因此要設計容錯軟件來調(diào)整錯誤，避免軟件發(fā)生錯誤時出現(xiàn)崩潰的現(xiàn)象，同時可以采用不同算法和編程語言來提高軟件的獨立性，避免發(fā)生軟件的關聯(lián)性錯誤；最后，強化軟件的測試，優(yōu)化軟件的運行方式，最大限度的降低軟件的出錯率，同時提高軟件的完備測試流程，提高計算機軟件在系統(tǒng)中的兼容性。

3.2 軟件的自動診斷技術

軟件的自動診斷技術包含對計算機系統(tǒng)的全方位監(jiān)測，包括電腦CPU元算功能檢查，對特定的存儲區(qū)域數(shù)據(jù)進行診斷，把參加運算的數(shù)據(jù)按預定的運算規(guī)律進行計算，以此檢測數(shù)據(jù)的正確性。再者對輸入和輸出通道的檢查，計算機向檢查通道的輸出通道輸出一個隨機數(shù)，再從輸入通道讀取回來，然后對輸出的輸入數(shù)作比較。其次是對定時器的監(jiān)視，每一個計算機中都設置了固定的監(jiān)視定時器，當計算機運行正常時，其定時發(fā)出是脈沖信號，并有上位機來評估信號的正常性，對于發(fā)現(xiàn)的異常及時發(fā)出報警信號。最后是數(shù)據(jù)有效性的檢查，由于過程通道采集的數(shù)據(jù)和運算結果的數(shù)據(jù)總是在一個有限的范圍內(nèi)，通過檢查這些數(shù)據(jù)是否超限，便可判斷相關部分硬件是否出現(xiàn)故障。

4 結 語

當前計算機技術的發(fā)展給人們的工作和生活帶來了極大的影響，但是計算機技術在應用出現(xiàn)了一些不良問題，部分黑客甚至將計算機作為攻擊的對象，從而造成數(shù)據(jù)泄漏現(xiàn)象。因此計算機系統(tǒng)運行的可靠性技術研究是當前研究的重點。

主要參考文獻

[1]李帥.基于同態(tài)加密技術的云安全存儲模型研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2015.