【系统分析师之路】第十三章 复盘系统配置与性能评价

【系统分析师之路】第十三章 复盘系统配置与性能评价

前言部分 历年真题考点分析

1）考点分析

系统配置与性能评价在架构师当中是非常重要的且核心知识点，在系统分析师中因为侧重点的分离，他就显得没有在架构师中比重大了。但即便是这样，在系统分析师考试中，性能评价系统配置的知识点都出现在综合知识，案例分析和论文写作当中。所以也是一个重要的知识点。
在上午综合知识当中，分值也有逐年减少的趋势，从十年前考查5分到现在每年1-2分的趋势可以看出，这块知识点已经被架构师给蚕食了；
在下午的案例分析当中，只放了一道大题关于可靠性分析的，这也充分可以看出架构师与分析师的不同，系统分析师关注的是系统的功能性需求和建模测试这些需求，对于非功能需求的实现，包括了可靠性与性能等，应该交给系统架构设计师来处理。
在论文写作当中，系统可靠性和容灾各出现了一次，15年之后性能可靠性等的论文也消失在了软考系统分析师的考试当中。
一句话概括就是系统分析师需要理解系统性能评价，可靠性等方面的知识，但在系统分析师的领域，它的重要性在逐渐降低。

2）重要知识点

1.系统吞吐率与系统负荷的关系
2.信息系统的兼容性概念
3.开放系统的概念和特点
4.衡量CPU性能的两大指标：MIPS（每秒百万次指令数）和 MFLOPS（每秒百万次浮点运算数
5.评价计算机系统性能的三种方法
6.评测信息系统可用性的三个方面
7.阿姆达尔定律的概念
8.网络可用性的概念
9.网络利用率的概念
10.系统性能评估的六种方法
11.信息系统的评价的三个指标
12.冗余方法以及软件容错技术的概念及分类
13.灾难恢复的两个关键概念是*恢复点目标（Recovery Point Objective，RPO）和恢复时间目标（Recovery Time Objective，RTO）
14.最小割集和割集的概念计算

第一部分 综合知识历年真题

2008上综合知识历年真题（2分）

【2008上系分真题第50题：绿色】
50.事务处理系统运行时，系统的吞吐率指标（每秒处理的事务数）会随系统负荷（系统中待处理的事务数量）大小而变化。当系统的负荷从0开始逐步增大时，系统吞吐率的变化一般将先后经历如下三个阶段：（62）。
(62)
A.快增长、慢增长、下降
B.慢增长、快增长、下降
C.快增长、较慢增长、慢增长
D.慢增长、较快增长、快增长

解答：答案选择A。送分题。

• 当系统负荷小于系统设计能力时，随着系统负荷从零开始增长，系统吞吐率会快速增长;
• 当系统负荷达到系统设计的正常高效运转水平后，随着系统负荷的再增长，系统吞吐率的增长率就会慢下来。
• 当系统超负荷运转时，随着系统负荷的增长，系统吞吐率就会下降。

【2008上系分真题第51题：绿色】
51.以下关于改进信息系统性能的叙述中，正确的是（63）。
(63)
A.将CPU时钟周期加快一倍，能使系统吞吐率增加一倍
B.一般情况下，增加磁盘容量可以明显缩短作业的平均CPU处理时间
C.如果事务处理平均响应时间很长，首先应注意提高外围设备的性能
D.利用性能测试工具，可以找出程序中最花费运行时间的20%代码，再对这些代码进行优化

解答：答案选择D。送分题。

• CPU时钟周期加快一倍一般并不能使系统吞吐率增加一倍，因为作业运行时间还受外围设备的制约。
• 一般的系统中，磁盘的容量都足够大，增加其容量对缩短作业平均CPU处理时间基本上没有作用。对于较小的主存来说，增加主存容量，可以减少页面滚进滚出的时间，有利于缩短作业处理时间。
• 事务处理的响应时间主要取决于同时要求处理的平均事务数，也与CPU处理速度及外围设备的性能有关.加快响应主要应解决系统运转时实际存在的瓶颈问题。
• 程序运行时，往往是20%的代码花费了80%的时间。找出最花费时间的20%代码，对速度要求苛刻的程序来说，就成为性能优化的基础。Rational Quantify是著名的程序测试工具，可以跟踪多种语言程序的每一次函数调用，计算其所花费的时间

2008下综合知识历年真题（3分）

【2008年下系分真题第45题：黄色】
45.以下关于系统兼容性的叙述，正确的是（60）。
(60)
A.若两种计算机指令系统与体系结构不同，则无法实现高级语言程序兼容
B.操作系统的内核在不同体系结构的计算机上是不能兼容的
C.操作系统的外层在不同类型的计算机上是难以实现兼容的
D.不同体系结构的计算机之间可以实现编译程序兼容

解答：答案选择B。蒙对。

• 高级语言与计算机体系结构无关，采用标准化的语言文本，比较容易实现兼容。
• 操作系统是计算机上最基础的软件，其内核处于软件的最底层，也最靠近硬件，它与计算机体系结构密切相关，因此，不同体系结构的计算机之间操作系统的内核是不能兼容的。
• 操作系统的外层靠近用户程序，它与计算机体系结构关系并不密切，所以，操作系统的外层在不同体系结构的计算机上是可以实现兼容的。
• 编译程序需要将高级语言源程序编译成机器语言，而机器语言与计算机体系结构密切相关，因此，不同体系结构的计算机之间难以实现编译程序的兼容。

【2008年下系分真题第46题：黄色】
46.按照开放的接口、服务和支持的规范而实现的系统称为开放系统。开放系统环境中的人机界面、系统管理工具、通信服务和安全性等方面都是按公开标准实现的，这种环境有利于实现应用软件的（61）。
(61)
A.可移植性、可裁剪性和互操作性
B.可靠性、可用性和可维护性
C.兼容性、安全性和可理解性
D.完整性、可扩充性和可推广性

解答：答案选择A。二周目蒙对。

• 关于开放系统较详细的叙述见《系统分析师教程》的第11.4.2节。
  开放系统环境中的人机界面、系统管理工具、通信服务和安全性等方面都是按公开标准实现的。这种环境显然有利于实现应用软件的可移植性、可裁剪性和互操作性。
  按开放的标准规范实现的系统。与系统的可靠性、完整性关系不大，为确保可靠性与完整性。需要采用其他的措施

【2008年下系分真题第44题：黄色】
44.从A村通过B村再到C村已有一条通信线路。A村与B村间通信线路的可靠度为0.90，B村与C村间通信线路的可靠度为0.70。现在计划在A村与C村之间再直接建一条新的通信线路（见下图）。试问，这条新建通信线路的可靠度至少应该为（59）时，才使A村与C村之间的通信可靠度能达到0.90以上。
(59)
A.0.27
B.0.37
C.0.63
D.0.73

解答：答案选择D。蒙对。

• 原来的通信失效率0.3，新通信失效率是x；那么0.3*x=0.1；那么x的失效率就是0.33；
  各部件串联时，总体的可靠度等于各部件可靠度之积〔各部件都可靠时总体才可靠）。各部件并联时，总体的故障率等于各部件故障率之积（各部件都故障时总体才故障）。
• AB线路的可靠度为0.90， BC线路的可靠度为0.70，则串联后的ABC线路的可靠度为0.90×0.70=0.63，而ABC线路的故障率为1-0.63=0.37。设AC直接线路的故障率为x，则A与C之间的通信（由ABC线路与直接AC线路并联组成）故障率为0.37x，按要求应小于1-0.90=0.10。由0.37x≤0.10}，x大致应小于0.27，从而AC直接线路的可靠度至少应有1-0.27=0.73。

2009上综合知识历年真题（4分）

【2009年系分真题第12题：绿色】
12.假定求浮点数平方根（FPSQR）的操作在某台机器上的一个基准测试程序中占总执行时间的20%，FP运算指令所用时间占总执行时间的50%。采用两种优化FPSQR的方法，第一种方法是增加专门的FPSQR硬件，可以将FPSQR的操作速度提高为原来的10倍；第二种方法是提高所有FP（浮点）运算指令的执行速度到原来的1.6倍，从而提高求浮点数平方根操作的速度。可以通过计算这两种方法对基准测试程序的加速比来比较这两种方法的优劣。以下叙述正确的是（13）。
A.第一种方法的加速比是 1.23，效果较好
B.第二种方法的加速比是 1.23，效果较好
C.第一种方法的加速比是 1.22，效果较好
D.第二种方法的加速比是 1.22，效果较好

解答：答案选择B。考查的是系统性能与评价。红色变绿色。

• 第一种方法：0.2/10＋0.8=0.82；第一种方法加速比是1.22；
• 第二种方法：0.5/1.6+0.5=0.8125；第二种方法加速比是1.23；
• 通过改进计算机的某一部分（部件）的性能，使得计算机整体性能得以提高，可以采用Amdahl(阿姆达尔）定律定义的加速比来进行定量分析。
• 加速比=不使用增强措施时完成整个任务的时间/使用增强措施时完成整个任务的时间，或者，加速比=使用增强措施时完成整个任务的性能/不使用増强措施时完成整个任务的性能。
• 加速比主要取决于两个因素：
  第一，在原计算机上，能被改进增强的部分在总执行时间中所占的比例
  第二，整个计算机采用了增强措施执行时，增强部分的执行效率提高的程度。

【2009年系分真题第13题：绿色】
13.一般来讲，在并行处理系统中，将程序的模块划分得越小，（14）。
A.程序模块间的数据相关性越大，线程创建和通信的开销越大。
B.程序模块间的数据相关性越小，线程创建和通信的开销越大。
C.程序模块间的数据相关性越小，线程创建和通信的开销越小。
D.程序模块间的数据相关性越大，线程创建和通信的开销越小

解答：答案选择A。考查的是系统性能与评价。

• 一般来说，将程序的模块划分得越小，程序模块间的数据相关性越大，通信的开销也越大。线程是程序中一个单一的顺序控制流程，模块越小就需要越多的线程，如果有大量的线程，会由于相互切换而影响性能，更多的线程也需要更多的内存空间，即开销更大。

【2009年系分真题第15题：黄色】
15.MIPS（每秒百万次指令数）和 MFLOPS（每秒百万次浮点运算数）是衡量 CPU性能的两个指标，其中（16）。
A.MIPS适合衡量向量处理机的性能，MFLOPS适合衡量标量处理机的性能
B.MIPS适合衡量标量处理机的性能，MFLOPS适合衡量向量处理机的性能
C.MIPS反映计算机系统的峰值性能，MFLOPS反映计算机系统的持续性能
D.MIPS反映计算机系统的持续性能，MFLOPS反映计算机系统的峰值性能

解答：答案选择B。其实A和B是相反的，所以必有一个是对的。

• 标量（scalar)是指一个完全由其大小决定而没有方向的数量，如质量、长度等。
  在标量处理机中，只能依次串行处理。一次处理中涉及的是标量，如处理向量A的分量3d。
  在标量计算机中执行一条指令，一般可得到一个运算结果
• 向量（vector)是指完全由大小和方向确定的量，如速度等。在数学中，向量常用形如A(x1,x2,x3)的形式来表示。
  在向量处理机中，是将A作为整体来处理，即并行处理x1、x2、x3。
  向量处理机一次处理的往往是一组数据（向量）
  在向量机中，一条向量指令通常要对多个数据元素进行运算，得到多个运算结果
  向量机适用于线性规划、傅里叶变换、滤波计算以及矩阵、线性代数、偏微分方程、积分等数学问题的求解，主要解决气象研究与天气预报、航空航天飞行器设计、原子能与核反应研究、地球物理研究、地震分析、大型工程设计，以及社会和经济现象大规模模拟等领域的大型计算问题。
• 计算机性能的评价通常用峰值性能（peak performance)及持续性能（sustained performance)两个指标。MIPS指标和MFLOPS指标通常是峰值性能指标。峰值性能反映在理想情况下计算机系统可获得的最高性能，而实际上程序运行时的资源冲突等因素造成计算机系统不能充分发挥最大计算能力。持续性能指标反映的是实际性能。
• MIPS指标不能准确反映向量集中数据的运算速度。因此，MIPS(每秒百万次指令数）适合衡量标量处理机的性能，MFLOPS(每秒百万次浮点运算数）适合衡量向量处理机的性能。

【2009年系分真题第46题：绿色】
46.为测量高负载大型计算机系统的性能，最适宜的方法是（61）。
（61）
A.查看运行日志
B.硬件监控
C.软件监控
D.查看作业记账系统

解答：答案选择B。

• 运行日志记录的是作业的活动、操作过程以及运行时的问题，并不是测量计算机系统性能的。
• 作业记账系统记录的是各作业的运行时间、运行期间所用的硬件软件资源量，也不是测量计算机系统性能的。
• 硬件监控与软件监控都可以测量计算机系统性能，但对于高负载的计算机系统来说，软件监控的开销很大，会严重降低系统性能

2010上综合知识历年真题（6分）

【2010系分真题第14题：绿色】
14.利用海明码校验方法在工程上可以有效地提高内存可靠性。若不加校验功能时，内存的可靠性为0.98,出错位数为1的概率为80%,当采用海明码校验，将内存出错1位加以纠正之后，内存的可靠性为(18)。
A.0.99
B.0.996
C.0.999
D.0.9996

解答：答案选择B。剩下的0.02的情况下，只有20%的情况是无法纠正的。

• 1-0.02/5=0.996。也可以用0.98+0.02×80%=0.996

【2010系分真题第20题：绿色】
20.服务器软件系统对可用性（Availability)和性能（Performance)要求较高，以下(26)设计策略能提高该系统的可用性，（27）设计策略能够提高该系统的性能。
(26) (27)
A.限制访问
B.内置监控器
C.主动冗余
D.队列调度

解答：答案选择C｜D。软件质量属性描述了软件的非功能性属性。

• 可用性质量属性描述了可用性是系统能够正常运行的时间比例，实现可用性策略的主要方法有错误检测、错误恢复和错误防御。
• 主动冗余就是一种错误恢复的策略。性能是指系统的响应能力，即要经过多长时间才能对某个事件做出响应，或者在某段时间内系统所能处理事件的个数。
• 队列调度是一种提升系统性能的常用方法。

【2010系分真题第25题：绿色】
25.为配合防疫部门对H1N1流感的防控，某机场拟建设旅客体温监测系统，对每位出入机场的乘客进行体温测量并根据阈值报警，评价该系统最重要的指标是（35）。
(35)
A.存储容量
B.成本收益
C.系统误差
D.响应速度

解答：答案选择D。

• 信息系统评价要素包括：功能、成本、可靠性、可用性、存储容量、效率、响应时间等。
  不同应用，首选评价指标是不同的，如银行系统，应重点考虑系统的可用性和可靠性。
  一般情况下正常体温范围的旅客数据不用保存，存储容量不是系统评价的重要指标。
  因为系统部署在机场，为了避免拥挤，系统的响应时间应尽可能地短。

【2010年系分真题第44题：绿色】
44.评价计算机系统性能的方法主要有三种，不包括（60）。
(60)
A.测量方法
B.分析方法
C.模拟方法
D.用户调查方法

解答：答案选择D。

• 对计算机系统的性能进行评价的方法主要有三种：测量方法、分析方法和模拟方法。

1. 测量方法主要是通过采用各种性能数据获取方法和运行各种不同类型的基准测试程序或工具来测量目标系统的性能情况。
2. 分析方法通过为计算机系统建立一种数学模型，进而在给定输入条件下通过计算来获取目标系统的性能情况。
3. 模拟方法通过构造系统模型和工作负载模型来近似模仿目标系统，以了解系统的特性。

• 计算机系统的性能指标是一些精度较高的数据，用户调查问卷或专家小组法只能取得一些大致的、轮廓性的数据。多数用户并没有使用多种计算机系统，难以进行比较，所以计算机系统性能指标的评价一般不通过用户调查法来确定。

【2010年系分真题第45题：绿色】
45.计算机系统的可用性可从多个方面来评测，但不包括（61）。
(61)
A.故障率
B.健壮性
C.可移植性
D.可恢复性

解答：答案选择C。

• 通常，计算机系统的可用性可从故障率（failurerate)、**健壮性（robustness)和可恢复性（recoverability)**三个方面来进行评测。

1. 故障率是指在给定的时间里，系统故障和维护事件出现的次数。
2. 健壮性是指系统检测和处理故障的能力，以及系统在各种故障情况下仍然具有的工作能力。
3. 可恢复性是指系统从故障状态恢复到正常状态的能力。
4. 计算机应用系统的可移植性对推广应用来说是重要的，但对于使用单一系统的多数用户而言，可用性指标主要包括故障率、健壮性和可恢复性。

2011上综合知识历年真题（1分）

【2011年系分真题第46题：绿色】
46.对应用系统的运行进行持续的性能监测，其主要目标不包括（61）。 （61）
A.检査系统的资源是否得到最佳利用
B.检查系统所用的技术是否已经落后
C.检查并记录系统运行的异常情况
D.对业务处理量的增长进行合理预测

解答：答案选择B。

• 信息系统建设中，系统的运行维护日常管理工作非常重要，这是能否持续产生效益的重要问题。只注重开发不重视运维就很难持续获得效益。许多系统建成后就束之高阁的原因就在于此。
• 系统的运维工作包括对系统的运行进行持续的性能监测，检查系统的资源是否得到最佳利用（以便对资源进行必要的调配)；
  检查并记录系统运行的异常情况（以便进行维护维修)；
  检查业务量的动态变化情况，对业务处理量的增长进行合理预测，以便及时采用有关的措施。
  至于系统所采用的技术是否落后，要看是否影响应用。适合应用的技术就是好的技术。
  不顾应用需要而过于频繁更新技术则会浪费资金。

2012上综合知识历年真题（3分）

【2012年系分真题第42题：绿色】
42.阿姆达尔（Amdahl)定律量化定义了通过改进系统中某个组件的性能，使系统整体性能提高的程度。假设某一功能的处理时间为整个系统运行时间的60%，若使该功能的处理速度提高至原来的5倍，则根据阿姆达尔定律，整个系统的处理速度可提高至原来的（60）倍。
(60)
A.1.333
B.1.923
C.1.5
D.1.829

解答：答案选择B。1/（0.6/5+0.4）=1/0.52=1.923。

【2012年系分真题第46题：绿色】
46.网络的可用性是指（64）。
(64)
A.网络通信能力的大小
B.用户用于网络维修的时间
C.网络的可靠性
D.网络可供用户使用的时间百分比

解答：答案选择D。二周目黄变绿。

• 可用性是指网络系统、网络元素或网络应用对用户可利用的时间的百分比。
  有些应用对可用性很敏感，例如飞机订票系统若宕机一小时，就可能减少几十万元的票款；
  股票交易系统如果中断运行一分钟，就可能造成几千万元的损失。
• MTTR (Mean Time To Repair)为发生失效后的平均维修时间。由于网络系统由许多网络元素组成，因此系统的可靠性不但与各个元素的可靠性有关，而且还与网络元素的组织形式有关
• 可用性是指网络提供用户连续使用的时间,它通常是网络设计客户一个非常重要的目标,可以用每年、每月、每周、每天、每小时的网络连续运行时间与所对应时间段的全部时间之比来表达。

【2012年系分真题第47题：红色】
47.以下关于网络利用率的叙述中，错误的是（65）。
(65)
A.利用率与吞吐量大小有关
B.利用率是描述效率的指标
C.利用率与负载大小有关
D.利用率是描述服务性能的指标

解答：答案选择D。

• 网络利用率是度量一个网络带宽被占用了多少和网络拥塞的一个关键参数。
  利用率高表明网络负载较大；利用率低则表明网络较空闲。

【2012年系分真题第43题：绿色】
43.需要对应用系统的性能进行调整的原因通常不包括（61)。
(61)
A.在系统开发设计和开发阶段没有考虑好性能问题
B.系统运行环境发生了变化
C.数据积累达到了一定的量
D.用户的功能性需求发生变化

解答：答案选择D。红色变绿色。

• 应用系统在运行了一段时间后，通常会出现一些性能问题，需要考虑对系统性能进行调整。
  如果在系统开发设计和开发阶段没有充分考虑好某些方面的性能（例如，并发用户数量大大增加影响了性能)
  如果系统运行环境发生了变化（例如网络环境的改变或企业规模扩大）都可能使系统性能下降
  经过一段时间的运行，积累了不少运行状况的数据，分析得知了系统性能瓶颈所在，这些因素都是对系统性能进行调整的原因。
  用户的功能性需求发生变化时常需要对系统进行适应性维护，而不是调整系统性能。

2013上综合知识历年真题（2分）

【2013年系分真题第43题：绿色】
43.某台计算机的CPU主频为1.8GHz，如果2个时钟周期组成1个机器周期，平均3个机器周期可完成1条指令，则该计算机的指令平均执行速度为（60）
MIPS。
（60）
A.300
B.600
C.900
D.1800

解答：答案选择A。蒙对。本题主要考查计算机性能度量方面知识。

• 根据题意，六个时钟周期可完成一条指令。
  根据题干：计算机的CPU主频为1.8GHz，2个时钟周期组成1个机器周期，平均3个机器周期可完成1条指令，则执行一条指令需要2x3=6个时钟周期，CPU的主频为1800MHz,因此执行速度为1800/6=300MIPS

【2013年系分真题第44题：绿色】
44.以下关于系统性能评估方法的描述，错误的是（61）。
（61）
A.ministrator.指令执行速度法常用每秒百万次指令运算（MIPS)评估系统性能
B.基准程序法主要针对CPU(有时包括主存）的性能，但没有考虑I/O结构、 操作系统、编译程序的效率等对系统性能的影响
C.等效指令速度法评估系统性能时需要计算各类指令在程序中所占的比例
D.综合理论性能法（CPT)采用每秒百万次理论运算（MTOPS)评估系统性能

解答：答案选择B。本题主要考查对各种系统性能评估方法的理解与掌握

• 指令执行速度法常用每秒百万次指令运算（MIPS)评估系统性能；
• 等效指令速度法评估系统性能时需要计算各类指令在程序中所占的比例；
• 综合理论性能法（CPT)采用每秒百万次理论运算（MTOPS) 评估系统性能；
• 基准程序法主要针对CPU (有时包括主存）的性能，通常也会考虑I/O结构、操作系统、编译程序的效率等对系统性能的影响

2015上综合知识历年真题（3分）

【2015年系分真题第27题：绿色】
27.以下不属于软件容错技术的是（33）。
(33)
A.热备份或冷备份系统
B.纠错码
C.三模冗余
D.程序走查

解答：答案选择D。

• 容错是指系统在运行过程中发生一定的硬件故障或软件错误时，仍能保持正常工作而不影响正确结果的一种性能或措施。
• 容错技术主要是采用冗余方法来消除故障的影响。冗余是指在正常系统运行所需的基础上加上一定数量的资源，包括信息、时间、硬件和软件。主要的冗余技术有结构冗余(硬件冗余和软件冗余)、信息兀余、时间冗余和冗余附加4种。
• 结构冗余是常用的冗余技术，按其工作方式，可分为静态冗余、动态冗余和混合冗余三种。静态冗余又称为屏蔽冗余或被动冗余，常用的有三模冗余和多模冗余。动态冗余又称为主动冗余，它是通过故障检测、故障定位及故障恢复等手段达到容错的目的。其主要方式是多重模块待机储备，当系统检测到某工作模块出现错误时，就用一个备用的模块来顶替它并重新运行。各备用模块在其待机时，可与主模块一样工作，也可不工作。前者叫做热备份系统(双重系统)，后者叫做冷备份系统(双工系统、双份系统)。混合冗余技术是将静态冗余和动态冗余结合起来。
• 除冗余技术之外，软件容错技术还可采用N版本程序设计、恢复块方法和防卫式程序设计等。
• N版本程序设计是一种静态的故障屏蔽技术，采用前向恢复的策略；N版本程序的设计思想是用N个具有相同功能的程序同时执行一项计算，结果通过多数表决来选择。
• 恢复块方法是一种动态的故障屏蔽技术，采用后向恢复策略；恢复块方法提供具有相同功能的主块和几个后备块，一个块就是一个执行完整的程序段，主块首先投入运行，结束后进行验证测试，如果没有通过验证测试，系统经现场恢复后由后备块1运行。后备块1运行结束后也进行验证测试，如果没有通过验证测试，系统经现场恢复后由后备块2运行。重复这一过程，可以重复到耗尽所有的后备块，或者某个程序故障行为超出了预料，从而导致不可恢复的后果。
• 防卫式程序设计是一种不采用任何传统的容错技术就能实现软件容错的方法，对于程序中存在的错误和不一致性，防卫式程序设计的基本思想是通过在程序中包含错误检查代码和错误恢复代码，使得一旦发生错误，程序就能撤销错误状态，恢复到一个己知的正确状态中去。

【2015年系分真题第48题：绿色】
48.计算机系统性能评估中，（60）考虑了各类指令在程序中所占的比例。（61）考虑了诸如I/O结构、操作系统、编译程序的效率对系统性能的影响，可以较为准确评估计算机系统的实际性能。
(60)
A.时钟频率法
B.等效指令速度法
C.综合理论性能法
D.基准程序法
(61)
A.时钟频率法
B.等效指令速度法
C.综合理论性能法
D.基准程序法

解答：答案选择B｜D。本题考查计算机系统性能评估经典方法的基本知识。

• 计算机性能评估方法基本上分为两大类，分别是测量方法和模型方法。

1. 测量方法指通过一定的测量设备或测量程序，可以直接从系统中测得各项性能指标或与之密切的相关度量，然后，由它们经过一些简单的运算，求出相应的性能指标。
2. 模型方法的基本思想是，首先对要评估的系统建立适当模型，然后求出模型的性能指标，以便对系统进行性能评估。本试题考查的是测量方法中的经典评测方法的基本知识。

• 测量方法中经典的性能评估方法有时钟频率法、指令执行速度法、等效指令速度法、数据处理速率法、综合理论性能法等。
  1. 时钟频率法：计算机的时钟频率在一定程度上反映了机器速度，对于同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的速度就越快，但是不同体系结构的计算机，相同频率下，其速度和性能可能会差别很大。
  2. 指令执行速度法：计算机发展中，由于加法的指令速度大体上可反映出乘法、除法等其他算术运算的速度，而逻辑运算、转移指令等简单指令的执行时间往往设计成与加法指令相同，因此可以采用加法指令的运算速度来衡量计算机的速度。
  3. 等效指令速度法：也称为吉普森或混合比例计算法，是通过各类指令在程序中所占的比例进行计算后得到的计算机运算速度。
  4. 数据处理速率法(ProcessingDataRate，PDR)：采用计算PDR值的方法来衡量机器性能，PDR值越大，机器性能越好。PDR与每条指令和每个操作数的平均位数以及每条指令的平均运算速度有关。PDR主要对CPU和主存储器的速度进行度量，不适合衡量机器的整体速度，不能全面反映计算机的性能，因为它没有涉及Cache、多功能部件等技术对性能的影响。
  5. 综合理论性能法：该方法是首先计算出处理部件每个计算单元的有效计算率，再按不同字长加以调整，得出该计算单元的理论性能，所有组成该处理部件的计算单元的理论性能之和即为最终的计算机性能。

2017上综合知识历年真题（2分）

【2017年系分真题第46题：绿色】
46.计算机系统的性能一般包括两个大的方面。一个方面是它的（60），也就是计算机系统能正常工作的时间，其指标可以是能够持续工作的时间长度，也可以是在一段时间内，能正常工作的时间所占的百分比;另一个方面是处理能力，这又可分为三类指标，第一类指标是吞吐率，第二类指标是响应时间，第三类指标是（61），即在给定时间区间中，各种部件被使用的时间与整个时间之比。
(60)
A.可用性
B.安全性
C.健壮性
D.可伸缩性
(61)
A.可靠性
B.资源利用率
C.系统负载
D.吞吐量

解答：答案选择A｜B。

• 计算机系统的性能一般包括两个大的方面。一个方面是它的可靠性或可用性，也就是计算机系统能正常工作的时间，其指标可以是能够持续工作的时间长度（例如，平均无故障时间），也可以是在一段时间内，能正常工作的时间所占的百分比；另一个方面是它的处理能力或效率，这又可分为三类指标，第一类指标是吞吐率（例如，系统在单位时间内能处理正常作业的个数），第二类指标是响应时间（从系统得到输入到给出输出之间的时间），第三类指标是资源利用率，即在给定的时间区间中，各种部件（包括硬设备和软件系统）被使用的时间与整个时间之比。当然，不同的系统对性能指标的描述有所不同，例如，计算机网络系统常用的性能评估指标为信道传输速率、信道吞吐量和容量、信道利用率、传输延迟、响应时间和负载能力等。

2018上综合知识历年真题（1分）

【2018年系分真题第40题：绿色】
40.信息系统的性能评价指标是客观评价信息系统性能的依据，其中，（ ）是指系统在单位时间内处理请求的数量。
A.系统响应时间
B.吞吐量
C.资源利用率
D.并发用户数

解答：答案选择B。

1. 吞吐量是指对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量（以比特、字节、分组等测量）。

2019上综合知识历年真题（1分）

【2019年系分真题第37题：绿色】
37、信息系统的性能评价指标是客观评价信息系统性能的依据，其中，（ ）是指系统在单位时间内处理请求的数量。
A、系统响应时间
B、吞吐量
C、资源利用率
D、并发用户数

解答：答案选择B。本题考查计算机性能与评价。

• 吞吐率指一个业务系统在单位时间内提供的产量(或服务量)。

2020下综合知识历年真题（2分）

【2020下系分真题第39题：黄色】
39.系统评价是对系统运行一段时间后的技术性能和经济效益等方面的评价，是对信息系统审计工作的延伸。系统评价包含多个方面的内容，其中系统( )评价是系统评价的内容，评价指标一般包括可靠性、系统效率、可维护性等;系统()评价分配在信息系统生命周期的各个阶段的阶段评审之中，在系统规划阶段，主要关注如何识别满足标的信息系统。
A.性能
B.建设
C.效益
D.安全

解答：答案选择A｜B。二周目还是错在第二空。
系统评价是对系统运行一段时间后的技术性能和经济效益等方面的评价，是对信息系统审计工作的延伸。评价的目的是检查系统是否达到了预期的目标，技术性能是否达到了设计的要求，系统的各种资源是否得到充分利用，经济效益是否理想，并指出系统的长处与不足，为以后系统的改进和扩展提出依据。
评价的指标：
信息系统的评价是一项难度很大的工作，它属于多目标评价问题。目前，大部分的系统评价还处于非结构化的阶段，只能对部分评价内容列出可度量的指标，其他的还只能利用定性的方法。系统评价指标可以分为系统性能评价、系统效益评价和系统建设评价。
（1）系统性能评价
信息系统的性能是指系统的各个组成部分，包括计算机硬件、软件、人员和各种规章制度，有机地结合在一起，作为一个整体对使用者所表现出来的特性。系统性能的好坏直接影响到系统的运行与维护，决定了运行和应用的长期效果，决定了系统的生命力。因此，系统性能评价是信息系统评价的主要内容。性能评价的指标体系一般包括可靠性、系统效率、可维护性、可扩充性、可移植性、实用性、适应性和安全保密性等。
（2）系统效益评价
系统效益评价是指对系统的经济效益和社会效益等做出评价。经济效益评价又称为直接效益评价，社会效益评价又称为间接效益评价。由于社会效益评价难度较大，一般以经济效益评价为主。直接经济效益有关的指标包括系统投资额、系统运行维护费用、运行信息系统而带来的收益和投资回收期等。
（3）系统建设评价
系统建设评价分配在信息系统生命周期的各个阶段的阶段评审之中。在信息系统生命周期的不同阶段，系统评价的作用是不同的。例如，在系统规划阶段，重点关注如何识别满足业务目标的信息系统；在系统实现阶段，在于理解IT战略后，识别、开发或获取、实施信息系统解决方案，保持项目的方向。

2022上综合知识历年真题（2分）

【2022下系分真题第46题：黄色】
46.计算机系统性能评估中，( )通常采用加法指令的运算速度来衡量计算机的速度。( )首先计算出处理部件每个计算单元的有效计算率，再按不同字长加以调整，得出该计算单元的理论性能，所有组成该处理部件的计算单元的理论性能之和即为最终的计算机性能。
A.指令执行速度法
B.等效指令速度法
C.综合理论性能法
D.基准程序法
》
A.指令执行速度法
B.等效指令速度法
C.综合理论性能法
D.基准程序法

解答：答案选择A|C。第一空错选了B。
在计算机发展的初期，曾用加法指令的运算速度来衡量计算机的速度，速度是计算机的主要性能指标之一。因为加法指令的运算
速度大体上可反映出乘法、除法等其他算术运算的速度，而且逻辑运算，转移指令等简单指令的执行时间往往设计成与加法指令相同，因此加法指令的运算速度有一定代表性。表示机器运算速度的单位。
表示机器运算速度的单位是 KIPS （每秒千条指令）。
1）等效指令速度法( Gibson mix ，吉普森混合法）：
通过各类指令在程序中所占的比例（ Wi ）进行计算得到。特点：考虑指令比例不同的问题。
2）综合理论性能法
Composite Theoretical Performance ): CTPMTOPSMillion 。CTP 的估算方法是，首先算出处理部件每个计算单元的有效计算率，每秒百万次理论运算）表示再按不同字长加以调整，得出该计算单元的理论性能，所有组成该处理部件的计算单元的理论性能之和即为 CTP 。
3）基准程序法：
把应用的标准程序，称为基准测试程序（ benchmark )。基准程序法是目前
一致承认的测试系统性能的较好方法。

第二部分 案例分析历年真题

2012上案例分析历年真题（25分）

某企业欲研制某宇航控制系统。该系统对软件的可靠性要求很高，分配给软件的可靠性指标为R≥0.99 。根据软件结构设计方案，该软件由7个模块XI，X2, X7组成，分别完成不同的控制功能。
为了保证该控制系统能够满足环境可靠性指标，李工认为应该首先采用故障树方法分析，预测出可靠性指标。该企业主管采用了李工的建议，建立了该软件的故障树模型
(如图4-1所示)，评估出了每个模块的可靠性指标，同时在每个模块的设计与实现过程中，采用了流程优化、结构优化、降低设计复杂度等方法来提高模块的可靠性指标。
软件开发完成后，项目组对该软件进行了相应的可靠性测试，得到了各模块的失效概率为：
FX1=FX2=0.05, FX3=0.008,
FX4=0.07, FX5=FX6=0.05,
FX7=0.08,通过计算割集的失效概率来近似计算整个软件的可靠性指标，计算结果表明该软件的可靠性未达到分配的指标要求

【问题1】
请给出该故障树的所有最小割集。
【问题2】
根据题中给出的、经过可靠性测试后得到的每个模块的失效概率，计算每个割集失效概率，并近似计算出整个软件的失效概率，说明该软件的可靠性测试指标确未达要求。
【问题3】
请进一步分析导致该软件可靠性测试未能满足分配指标要求的原因，并给出后续的改进策略

• 【问题1标准答案】
  最小割集为：
  K1={X3}，K2={X1, X2},
  K3={X4, X5, X6}, K4={X5, X6, X7}。
• 【问题2标准答案】
  K1失效概率=0.008；
  K2失效概率=0.05*0.05=0.0025；
  K3失效概率=0.07x0.05x0.05=0.000175
  K4失效概率=0.08x0.05x0.05=0.0002
  则整个软件的失效概率近似为：
  P(T)=0.008+0.0025+0.000 175+0.0002=0.010875
  R=1-0.010 875=0.989 125<0.99
  因此，软件的可靠性没有达到分配的指标要求。
• 【问题3标准答案】
  根据最小割集的定义，最小割集中所含模块数越少，此最小割集中模块的可靠性要求就越高，为关键功能模块。由于X3模块对应的割集失效率概率过高，导致了软件未能达到分配的指标要求。
  改进方法：
  1）采用多轮重复测试的方法，使得模块X3的失效率收敛，满足可靠性指标要求。
  2）重新设计模块X3，提高其可靠性，降低其失效概率。
  3）割集K1为一阶割集，容易出现单点故障。可以在X3模块所在层次或上级增加与门，降低K1割集的失效概率。

第三部分 论文写作历年真题

2013上论文写作历年真题（75分）

【试题四】论信息系统的可靠性分析与设计
随着企业信息化程度不断提高，企业的正常动作高度依赖于信息系统为其持续不断地提供有效服务，这对信息系统的可靠性提出了更高的要求。为了提高系统的可靠性，需要对系统进行可靠性分析与设计，对信息系统生命周期故障的发生、发展规律进行研究实现预防故障、消灭故障的目标。信息系统的可靠性分析与设计的重要内容是根据业务可靠性需求，建立可靠性模型，反复进行可靠性指标的预计与分配，选择合适方案，逐步将可靠性指标分配到系统各个层次或部件中。
请围绕“信息系统的可靠性分析与设计”论题，依次从以下三个方面进行论述。
1.概要叙述你参与管理和开发的信息系统以及你在其中所担任的主要工作。
2.容错技术是提高系统可靠性的常用技术，请列举两种常见的系统容错技术，并对每种技术进行解释。
3.结合你具体参与管理和开发的信息系统，说明在系统分析与设计过程中针对何种具体的可靠性要求，使用了哪些

• 【解答】
• 容错是指在系统运行过程中，发生了一定的硬件故障或软件错误，仍然能保持正常工作，而不影响正常结果的一种措施。容错技术主要采用冗余方法来消除系统的故障。常见的冗余机制包括三种：

1. 冗余方法

• 冗余是指在正常系统运行所需的基础上加上一定数量的资源，包括信息、时间、硬件和软件。
• 冗余是容错技术的基础，通过冗余资源的加入，可以使系统的可靠性得到大大的提高。
• 主要的冗余技术有结构冗余（硬件冗余和软件冗余)、信息冗余、时间冗余和冗余附加4种。
  1）结构冗余
  结构用于是常用的冗余方法。其工作方式可以分为静态冗余，动态冗余和混合冗余三种。
  静态冗余又叫做屏蔽冗余或被动冗余。通过表决和比较来屏蔽系统中出现的错误。
  动态冗余又称为主动冗余，通过故障检测、故障定位及故障恢复等手段来达到容错的目的。混合冗余将静态冗余和动态冗余结合起来，以提高系统的可靠性。
  2）信息冗余
  信息冗余是在实现正常功能所需要的信息外，再添加一些信息，以保证运行结果正确性的方法，通常采用编码和译码技术来提高信息冗余的效率。
  3）时间冗余
  减少硬件冗余和信息冗余的开销来达到提高系统可靠性的目的。实现时间冗余的方法很多，其主要思想是对相同的计算任务重复执行多次，然后通过比较计算结果确定是否存在故障。
  4）冗余附加
  冗余附加是指为实现上述冗余技术所需的资源和技术，包括程序，指令，数据，以及存放和调用它们的空间等。

2. 软件容错技术
   软件容错的基本思想是从硬件容错中引申而来，利用软件设计的冗余和多样化来达到屏蔽信息错误的影响，提高系统可用性的目的。
   软件容错的主要方法是提供足够的冗余信息和算法程序，使系统在实际运行时能及时发现程序设计的错误，采取补救措施，以提高系统的可靠性，保证整个系统正常运行。常见的软件容错技术有N版本程序设计，恢复块方法和防卫式程序设计。
   1）N版本程序设计
   N版本程序设计是一种静态的故障屏蔽技术，主要设计思想是用N个具有相同功能的程序同时执行一项计算，结果通过多数表决来选择。其中N个版本的程序必须由不同的人（小组）独立设计，使用不同的方法、不同的设计语言、不同的开发环境来实现，目的是减少N个版本的程序在表决点上相关错误的概率
   2）恢复块方法
   恢复块方法是一种动态的故障屏蔽技术，提供具有相同功能的主块和几个后备块，一个块就是一个执行完成的程序段，主块首先投入运行，结束后进行验证测试，如果没有通过验证测试，系统经现场恢复后由后备块1运行，后备块1运行结束后也进行验证测试，如果没有通过验证测试，则由后备块2运行，重复这一过程， 直到耗尽所有的后备块，或者某个程序故障行为超出预料，从而导致不可恢复的结果。
   3）防卫式程序设计
   防卫式程序设计不采用任何传统的容错技术，基本思想是通过在程序中包含错误检查代码和错误恢复代码，使得一旦发生错误，程序就能撤销错误状态，恢复到一个已知的正确状态中。其实现策略包括错误检测、破坏估计和错误恢复三个方面。
3. 双机容错机制
   双机容错技术是一种软硬件结合的容错应用方案，通常有两台服务器和一个外接共享磁盘阵列及相应的双机软件组成。
   其中共享磁盘阵列是一个可选的部件，可以在两台服务器中分别采取RAID卡来取代。
   在双机容错系统中两台服务器一般区分主系统和从系统（备用系统），两台服务器各为主从关系。每台服务器都有自己的系统盘，安装操作系统和应用程序。
   每台服务器至少安装两块网卡，一块连接到网络上，对外提供服务，另一块与另一台服务器相连，用以侦测对方的工作状况，并通过心跳方法保证主系统与备用系统的联系。同时，每台服务器都连接在共享磁盘阵列上，用户数据存放在共享磁盘阵列中，当一台服务器出现故障时，另一台服务区主动替代工作，保证网络服务不间断。双机容错系统有双机热备，双机互备和双机双工三种工作模式
4. 集群技术
   集群技术就是将多台计算机组织起来进行协同工作，是提高系统可用性和可靠性的一种技术。在集群系统中，每台计算机均承担部分计算任务和容错任务，当其中一台计算机出现故障时，系统使用集群软件将这台计算机从系统中隔离出去，通过各计算机之间的负载转嫁机制完成新的负载分担，同时向系统管理人员发出警报。集群系统通过功能整合和故障过渡，实现了系统的高可用性和可靠性。按照解决问题的不同，一般将集群系统分为高性能计算集群、负载均衡集群和高可用集群

2015上论文写作历年真题（75分）

试题三 论软件系统的容灾与恢复
随着计算机应用的日益普及和不断深入，软件系统的规模和复杂性急剧增大，软件已经成为系统中的核心部件。在航空航天、武器装备、医疗设备、交通、核能、金融等安全攸关的应用领域，软件系统失效将导致灾难性的后果。因此，当软件系统的一个完整应用环境因灾难性事件遭到破坏时，为了迅速恢复系统的数据和环境，需要采用灾难备份和恢复技术，确保软件系统能够快速从灾难造成的故障或瘫痪状态恢复到正常运行状态，并将其支持的业务功能从灾难造成的不正常状态恢复到可接受状态。
请围绕“软件系统的容灾与恢复”论题，依次从以下三个方面进行论述。
1．概要叙述你参与管理和开发的软件项目及在其中所担任的主要工作。
2．详细论述容灾系统灾难恢复的主要技术，涵盖灾难恢复的技术指标、灾难恢复等级划分、容灾系统的分类等方面。
3．结合你具体参与管理和开发的实际项目，说明该项目中是如何实施灾难恢复的，实际效果如何

【解答】

1. 灾难恢复的两个关键概念是恢复点目标（Recovery Point Objective，RPO）和恢复时间目标（Recovery Time Objective，RTO）。RPO是指灾难发生后，容灾系统能将数据恢复到灾难前时间点的数据，它是衡量企业在灾难发生后，会丢失多少数据的指标；
2. RTO则是指在灾难发生后，从系统宕机导致业务停顿时刻开始，到系统恢复至可以支持业务部门运作，业务恢复运营之时，此两点之间的时间。RPO可简单描述为企业能容忍的最大数据丢失量，RTO可以简单描述为企业能够容忍的恢复时间。
3. 理想状态下，希望RTO=0，RPO=0，即灾难发生对企业生产毫无影响，既不会导致生产停顿，也不会导致生产数据丢失。但显然这不现实，企业要做的是尽量减少灾难造成的损失。企业在构建容灾备份系统时，首先要找到对企业自身而言比较适合的RTO目标，即在该目标定义下，用于灾难备份的投入应不大于对应的业务损失。
4. 从对系统的保护程度来分，可以将容灾系统分为数据容灾和应用容灾。数据容灾的关注点在于数据，即灾难发生后确保原有的数据不会丢失或者遭到损坏。
5. 应用容灾是在数据容灾的基础上，再将执行应用处理能力复制一份，也就是说在备份站点同样构建一套应用系统；应用容灾系统能提供不间断的应用服务，让用户应用的服务请求能够透明的继续运行，而感受不到灾难的发生。保证信息系统提供的服务完整，可靠和安全。
6. 对于业务应用繁多，并且系统需要保持7×24小时连续运行的企业来说，显然需要高级别的应用容灾来满足需求。应用容灾是在数据容灾的基础上，再将执行应用处理能力复制一份，也就是说，在备份站点同样构建一套应用系统。应用容灾系统能提供不间断的应用服务，让用户应用的服务请求能够透明地继续运行，而感受不到灾难的发生，保证信息系统提供的服务完整、可靠和安全。一般来说，应用容灾系统需要通过更多软件来实现，它可以使企业的多种应用在灾难发生时进行快速切换，确保业务的连续性。