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計算機制約系統可靠性及抗干擾性優化設計
本論文是一篇關于計算機制約系統可靠性及抗干擾性優化設計的優秀論文范文,對正在寫有關于系統論文的寫作者有一定的參考和指導作用。
摘要：人們在使用計算機時，對計算機制約系統的可靠性提出了很高的要求，抗干擾技術是保證計算機制約系統可靠性能的一種重要策略。對計算機制約系統的可靠性進行了定量計算，著重介紹了提高可靠性的抗干擾技術法，并從制約系統的軟件系統和硬件系統兩個角度對提高制約系統可靠性的策略進行了介紹。
關鍵詞：計算機制約系統;可靠性;抗干擾性;抗干擾設計
引言
計算機制約系統是工程項目中的重要組成部分，它關系到工程項目中的眾多儀表、機器能否正常、安全、穩定運轉。對于如何才能保證計算機制約系統能夠安全穩定地運轉的理由，設計人員們首先考慮的是在制約系統中添加抗干擾設計，計算機系統中的抗干擾設計是事關項目機器儀表能否正常運轉的關鍵部分。
1、計算機制約系統的可靠性
1.1可靠性的定量化
在實際生產操作中，可靠性是個定性的概念，大都以量的多少來計算制約系統的可靠性，在生活中常以維護率、故障率、平均故障間隔時間、平均維護時間、有效度等來表示系統的可靠性。
平均維護時間表示系統經過多次維修后，平均一次維護所需要的時間，平均維護時間越短，表明系統越容易維護，也即更容易修復。
除了上述指標外，還有有效度的概念，表示系統在某一瞬間正常工作的概率，該指標越大則越好。
1.2系統可靠度提升策略
計算機系統是由硬件系統和軟件系統兩大部分組成，因此，提高計算機系統的可靠性可以從提高計算機硬件系統的可靠性和提高計算機軟件系統的可靠性兩部分來考慮。由上述定量化描述計算機系統的可靠性可知，提高系統的可靠性需要注重兩個方面，一是在系統正常工作時間內減少系統故障發生的次數;二是系統發生故障后要能夠及時排除故障。提高計算機硬件系統的可靠性主要考慮計算機抗干擾技術的實現，增強硬件系統對運轉環境的適應性，以及使用質量比較好的硬件材料。軟件系統的可靠性主要考慮軟件的自我測試技術、自我糾錯、自我修復等。
1.2.1硬件系統的可靠性
研究計算機系統的最終目的是為了實現一定的功能，所以應當根據計算機的性能和工作要求來決定計算機系統的結構。
(1) 系統的可靠性由系統中各個元件的可靠性決定，只要能滿足系統的性能指標，就應盡可能地簡化系統結構，減少元件的數量，并簡化方案，避開片面追求高性能指標和過多的功能，采用模塊化、積木化、標準化結構。在組建制約系統時應當采用類似積木的標準組建模式，根據工程項目的大小和功能要求，采用相應的模塊來組建制約系統，盡可能在實現項目工程目標的同時使系統最簡化。這樣的結構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理由，用戶便可以很快地通過備份進行恢復，這對于增加平均間隔時間、縮短平均維護時間具有重要作用，同樣可以達到增強系統可靠性的目的。
(2)計算機系統中很多元器件的功能與效率與環境有很大關系，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置。
(3)計算機制約系統受環境的影響不容忽視。這種環境不僅僅是系統的內部環境，還有整個計算機制約系統所處的大環境，如風火雷電雨雪等。必須針對計算機制約系統所處的大環境來進行專門的防護工作，比如系統的防火、防水、防雷擊等，確保萬無一失。
(4)盡量節省硬件資源。比如，如果一項工作能夠適應中央處理器有限的條件，則盡可能通過使用計算機的軟件功能來實現。
(5)計算機硬件系統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，應進行詳盡檢查，以防發生故障。同樣，有些硬件是故障的高發部位，所以應該有針對性地進行更高頻率的檢查，把隱患盡可能地消除在發生階段。
(6)用多重化技術解決隱患。很多情況下，有些元件有重復的部分，應當利用這些多余的元件發揮它們的效用來消除或者減弱已經發生的故障對系統造成的影響。常用的系統包括備用系統、并聯系統和表決系統3種。
(7)還有一種很重要的策略就是抗干擾技術的使用，這是提高硬件系統可靠性的關鍵部分，下文將會詳盡介紹。
1.2.2軟件系統的可靠性
可以通過采用高質量的元器件、采取比較好的維護防護措施以及采用抗干擾技術來提高計算機硬件系統的可靠性以提高計算機制約系統的可靠性。但是僅僅通過硬件系統可靠性的提高來保證計算機制約系統的可靠性是不夠的，還需要通過一些措施來提高軟件系統的可靠性以間接提高整個計算機制約系統的可靠性。具體措施如下：
(1)提高應用程序的運轉速率。如果編制的程序能夠達到一種很高的運轉速率，在這種運轉速率下程序的運轉周期小于斷電器等一些保險裝置的反應時間，就可以保證一些程序運轉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控計算機制約系統。可以通過編制相應測試程序對計算機軟件系統進行不斷測試，如果發現有運轉不正常的地方，則讓系統自己發出報警信號并采取一定的安全防護措施保證系統的正常運轉。
(4)對計算機存儲器中的重要數據進行分區存儲，如果需要使用這些數據則讓其單獨表決，這樣可以保證存儲器的正常運轉以防偶然狀況的發生。
(5)用系統管理軟件對使用的計算機軟件系統進行調度。如果使用過程中出現理由，可以使用系統管理軟件對出現理由的部位進行隔離保護，并立刻用其它功能完好的軟件代替使系統恢復正常。(6)使用重復被干擾指令的策略。如果計算機系統在執行一項指令時被干擾了，則應當要求計算機系統重復這條被干擾了的指令。
除上述常規措施外，提高軟件自身的功能和效率對于提高軟件系統的可靠性也至關重要。在設計軟件時盡可能地采用模塊化設計、進行軟件評審和對軟件進行測試等措施來減少軟件設計中可能出現的失誤。設計軟件時的重要一點就是保證設計出來的軟件可以進行測試，以提高軟件系統的可維護性，即使在一定情況下出現錯誤，也可以通過測試快速找到錯誤發生的部位以便及時搶修。
2、抗干擾技術
抗干擾技術在維護計算機系統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系統的影響，應該從造成干擾的三大對象進行考慮。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行。
2.1硬件抗干擾技術
(1)電源系統抗干擾。計算機制約系統所需要的電源應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行相應的隔離。直流電源加穩壓、 濾波、印刷板電源、 芯片電源側加置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
(1)數字濾波技術。這種技術實際上是通過一種程序來實現，主要用來減少對于實現計算機功能無用的信號在有用信號中的比例。
(2)軟件陷阱技術。這種技術上實質上是用一條引導指令，強制將捕捉到的程序引向一個指定的地址，那里設置了另外一個用于對出錯的程序進行處理的專門應用程序。
(3)程序運轉監視系統技術。這就是所謂的“看門狗”策略，是一種既運用了硬件策略又融合了軟件的傳統技術。它可以有效地阻止程序意外“跑飛”，防止系統出現故障和程序不穩定。硬件技術上要求用到單穩觸發器或者定時器來進行計數或者定時，定時完成后，即觸動程序或者系統的復位原件，從而達到定時清零的目的。一般情況下，運轉“看門狗”程序后，在T時間內對程序進行有效清零。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，從而導致定時溢出。這時程序會立刻清零，使系統擺脫因為程序意外“跑飛”而造成的癱瘓狀態。
3、結語
計算機制約系統廣泛應用在我國各個行業的各個方面，而計算機制約系統的可靠性至關重要。一般而言，應從軟件和硬件兩個方面來考慮，采取一定的抗干擾技術來保證系統的可靠性，從而保證制約系統的正常運轉。
參考文獻
[1]馬愛永.計算機制約系統可靠性設計[D].成都：西華大學，2011.
[2]彭建學.計算機制約系統可靠性設計研究[J].自動化與儀表，1992(4)：38.
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