計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性技術(shù)分析

陳健

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚膶?shí)用工具，能夠有效地提升工作效率，推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)受到內(nèi)部以及外部因素的影響，使系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性降低。文章對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的內(nèi)涵進(jìn)行分析，闡述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的影響因素，針對(duì)提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的途徑進(jìn)行具體研究。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；可靠性；技術(shù)分析

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的加速，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)得到全面普及，計(jì)算機(jī)作為新時(shí)代改革的重要組成部分，已經(jīng)涉及人們生產(chǎn)生活的多個(gè)領(lǐng)域，給人們的生活帶來極大的便捷。計(jì)算機(jī)具有一定的穩(wěn)定性與快捷性，在信息時(shí)代發(fā)展的背景下會(huì)起到非常重要的作用。但是，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)存在一定的故障以及弊端，影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性技術(shù)需要深入分析與研究，對(duì)現(xiàn)有的理論研究?jī)?nèi)容進(jìn)行豐富具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性內(nèi)涵分析

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要指由計(jì)算機(jī)以及相關(guān)的配套設(shè)備共同組成，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則與目標(biāo)對(duì)用戶信息進(jìn)行采集、加工與處理。關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性主要指在一定的時(shí)間、環(huán)境的條件下，準(zhǔn)確完成一定功能的能力，從某種意義上來講，計(jì)算機(jī)的可靠性是建立在統(tǒng)一的可靠基礎(chǔ)上形成的。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的更新比較頻繁，所以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性非常重要，只有確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，才能夠確保計(jì)算機(jī)安全。

2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性影響因素

2.1 內(nèi)部因素

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)共同組成，無論硬件還是軟件系統(tǒng)都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全可靠性造成影響。首先，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的運(yùn)行需要相應(yīng)的操作程序進(jìn)行配合，在操作程序的下載與安裝過程中，很容易受到病毒或木馬的入侵，破壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體安全性，對(duì)系統(tǒng)可靠性造成嚴(yán)重影響。另外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件包括中央處理器、存儲(chǔ)器以及外接設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)會(huì)不斷地進(jìn)行升級(jí)與換代，在此過程中，很容易出現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)件不兼容的問題，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行緩慢。

2.2 外部影響因素

計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)受到外部因素的影響比較嚴(yán)重，主要外部因素包括計(jì)算機(jī)病毒、黑客入侵等。目前，黑客群體比較猖獗，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段來攻擊計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，給社會(huì)公共秩序的穩(wěn)定發(fā)展造成一定威脅，侵害公民隱私信息安全。而計(jì)算機(jī)病毒主要是在計(jì)算機(jī)程序編寫的過程中插入病毒代碼，一旦計(jì)算機(jī)病毒進(jìn)入到系統(tǒng)中，勢(shì)必會(huì)在一定程度上對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性造成威脅。

3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相關(guān)可靠性技術(shù)分析

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性技術(shù)能夠保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，針對(duì)不同的情況，需要采取相應(yīng)的技術(shù)與措施來保障系統(tǒng)的安全性。

3.1 容錯(cuò)與避錯(cuò)

在對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性技術(shù)設(shè)計(jì)方面，容錯(cuò)與避錯(cuò)是必要的手段之一。為了有效地降低系統(tǒng)故障發(fā)生的概率，彌補(bǔ)系統(tǒng)自身的弊端，需要采用高質(zhì)量的材質(zhì)，確保科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)督方式，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行提供良好的環(huán)境。

3.1.1 容錯(cuò)技術(shù)

之所以容錯(cuò)技術(shù)能夠提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，是因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)可以構(gòu)建一個(gè)能夠自動(dòng)排除非致命性故障的容錯(cuò)系統(tǒng)，主要由兩臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器構(gòu)成，在每個(gè)服務(wù)器中對(duì)系統(tǒng)盤進(jìn)行設(shè)置，另外，兩臺(tái)服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的數(shù)據(jù)盤來對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。為了滿足容錯(cuò)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)冗余的需求，可以在硬盤柜中加入插拔硬盤，提升冗余空間。

3.1.2 避錯(cuò)技術(shù)

避錯(cuò)技術(shù)主要應(yīng)用在軟件方面，首先需要明確計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組件的功能參數(shù)以及接口信息，通過避錯(cuò)技術(shù)對(duì)軟件的組件進(jìn)行細(xì)化，對(duì)軟件單元進(jìn)行劃分，然后對(duì)軟件單元間的數(shù)據(jù)流以及相應(yīng)的操作進(jìn)行控制。完成以上工作之后可以對(duì)編程以及編碼風(fēng)格進(jìn)行設(shè)置，建立起各個(gè)軟件單元的追蹤關(guān)系。避錯(cuò)技術(shù)能夠有效地降低軟件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的邏輯錯(cuò)誤。在應(yīng)用時(shí)，盡量采用主動(dòng)查錯(cuò)的方式對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)周期性、持續(xù)性地對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行檢測(cè)與排除。

3.2 硬件的冗余

目前，大多選用容錯(cuò)的方式來進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，通常會(huì)分析冗余結(jié)構(gòu)并且通過某種手段使計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)適度冗余，比較常用的手段為雙機(jī)結(jié)構(gòu)。主要包括一備一用、任務(wù)分組以及微同步。首先，需要通過一個(gè)主機(jī)對(duì)輸出進(jìn)行控制，第二個(gè)主機(jī)在同一任務(wù)級(jí)上行使相同任務(wù)的微同步，將反饋內(nèi)容直接通過通信口傳遞給主機(jī)，將反饋信息與運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行比較，如果出現(xiàn)不統(tǒng)一，則需對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行分析，這種操作能夠起到管控作用。其次，采取主機(jī)處理任務(wù)，備機(jī)進(jìn)行輔助的方法，一旦主機(jī)出現(xiàn)問題或故障，立即啟用備機(jī)，將備機(jī)投入使用，隨即對(duì)備機(jī)進(jìn)行維護(hù)。對(duì)于任務(wù)分組來講，較以上兩種方法優(yōu)勢(shì)更明顯，任務(wù)分組可以合理的利用資源，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加順暢，提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

4 提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的有效途徑

4.1 指令信號(hào)冗余以及攔截技術(shù)的應(yīng)用

指令信號(hào)冗余主要是在一些重要的位置插入單字節(jié)指令形式，將有效的指令信息進(jìn)行復(fù)寫，從而使相應(yīng)程序自動(dòng)步入正軌。指令信號(hào)攔截技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上可以解決計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，對(duì)比較容易出錯(cuò)的點(diǎn)需要盡量處理，通過攔截技術(shù)可以對(duì)系統(tǒng)漏洞進(jìn)行彌補(bǔ)，確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的提升。

4.2 系統(tǒng)功能自動(dòng)復(fù)位

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有獨(dú)特的功能形式，為了提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性，可以實(shí)施系統(tǒng)的自動(dòng)復(fù)位。選取長(zhǎng)度相同的時(shí)間差，按照特定的方式實(shí)施，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位。只要復(fù)位成功，系統(tǒng)會(huì)采取相應(yīng)的操作，進(jìn)入到睡眠階段，然后等待下一次的復(fù)位，通過這種方式，能夠最大限度地提升系統(tǒng)性能，有效的解決系統(tǒng)存在的漏洞，確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性。

4.3 看門狗技術(shù)

Watch dog timer主要是處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)陷入死環(huán)節(jié)的程序，根據(jù)出錯(cuò)的內(nèi)容進(jìn)行恢復(fù)操作。具體流程為：對(duì)看門狗T0節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，節(jié)點(diǎn)參數(shù)的大小，會(huì)影響錯(cuò)誤程序運(yùn)行的檢查周期，頻率越大，錯(cuò)誤查詢的時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)。降低頻率，計(jì)算機(jī)運(yùn)行周期會(huì)縮短，發(fā)現(xiàn)異常的概率就會(huì)提高。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件及軟件系統(tǒng)構(gòu)成，所以，程序循環(huán)的時(shí)間會(huì)存在較大差異，二者之間很難達(dá)成統(tǒng)一。如果系統(tǒng)陷入死循環(huán)，但看門狗節(jié)點(diǎn)不能達(dá)到刷新時(shí)間，這時(shí)會(huì)向計(jì)算機(jī)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。看門狗服務(wù)程序的設(shè)計(jì)僅需一條“無條件轉(zhuǎn)移”指令就可以完成操作，插入指令后會(huì)回到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主控程序并且在初始化之后執(zhí)行指令。

4.4 不良信息攔截技術(shù)

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中一定會(huì)出現(xiàn)程序操縱錯(cuò)誤或者黑客入侵的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象不利于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定以及用戶個(gè)人信息的安全。為了避免不穩(wěn)定現(xiàn)象，計(jì)算機(jī)相關(guān)管理人員需要對(duì)指令進(jìn)行設(shè)定，通過相應(yīng)的指令對(duì)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理，對(duì)惡意信息進(jìn)行有效的攔截，解決計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的安全問題。

4.5 程序分離技術(shù)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的惡意程序發(fā)展到一定階段會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，所以，一定要做到防患于未然，運(yùn)用程序分離技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行定期檢測(cè)，一旦程序運(yùn)行時(shí)間超出限定最大值，需要通過特定措施進(jìn)行維護(hù)。程序分離技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的惡意軟件，最大限度地保證計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.6 軟件自動(dòng)診斷技術(shù)

軟件的自動(dòng)診斷技術(shù)主要包含對(duì)中央處理器（Central Processing Unit，CPU）的檢測(cè)、對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域的診斷以及將參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)按照規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，以此檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確性，另外自動(dòng)診斷技術(shù)會(huì)對(duì)輸入與輸出通道進(jìn)行檢查。其次是對(duì)定時(shí)器的監(jiān)視，每個(gè)計(jì)算機(jī)中都會(huì)對(duì)監(jiān)視定時(shí)器進(jìn)行設(shè)置，計(jì)算機(jī)運(yùn)行正常時(shí)，會(huì)發(fā)出脈沖信號(hào)，計(jì)算機(jī)運(yùn)行異常，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。最后，自行診斷技術(shù)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行檢查，掌控采集的數(shù)據(jù)與運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)是否超限，從而對(duì)硬件故障進(jìn)行檢測(cè)。

4.7 合理選擇計(jì)算機(jī)元器件

計(jì)算機(jī)的電路系統(tǒng)是由元器件組成，元器件的選擇會(huì)決定計(jì)算機(jī)運(yùn)行的可靠性，所以需要優(yōu)先選擇高質(zhì)量的元件。對(duì)微處理器的選擇需要具有較強(qiáng)的抗干擾性。另外，對(duì)電源的選擇也要合理，需要優(yōu)先選擇波動(dòng)電壓范圍大。功率充足的電源，減少電源自身產(chǎn)生的紋波與諧波的干擾。對(duì)電子元件的選擇要結(jié)合使用功能，優(yōu)先選擇集成度高、抗干擾能力強(qiáng)的元件。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性技術(shù)進(jìn)行分析研究，最終得出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性技術(shù)受到多種因素影響的結(jié)論，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由不同的組件所構(gòu)成，根據(jù)對(duì)該技術(shù)形式相關(guān)內(nèi)容的分析，了解到技術(shù)形式中存在一定的缺陷。為了進(jìn)一步提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，需要參照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)技術(shù)支持，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性運(yùn)行技術(shù)的作用，來獲得更高的計(jì)算機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。

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