87、嵌入式系统的可靠性、安全性与重置策略

嵌入式系统的可靠性、安全性与重置策略

在嵌入式系统的开发与应用中，可靠性、安全性以及系统重置策略是至关重要的方面。它们直接影响着系统的性能、稳定性以及能否满足用户的需求。本文将深入探讨这些关键要素，为嵌入式系统的设计与优化提供有价值的参考。

1. 系统可靠性

系统可靠性是指系统在规定的条件和时间内，完成规定功能的能力。它涵盖了多个方面，包括冗余设计、可用性和可调度性。

1.1 冗余设计提升可靠性

以喷气式飞机发动机为例，为了确保跨太平洋飞行的高可靠性，需要合理配置发动机数量。假设现代发动机每小时的故障率为(2\times10^{-5})（即每(50000)小时发生一次飞行中停车），通过计算不同发动机数量下的可靠性，可以得出：
| 发动机数量 | (R(11))（(50000)小时） | (MTBF) | 故障前平均任务数 |
| — | — | — | — |
| 1 | (0.99978) | (4546) | |
| 2 | (0.999999952) | (20665853) | |
| 3 | (0.999999999999) | (999998) | (1.326\times10^{17}) |

飞机对于灾难性故障（如所有发动机失效）的任务失败概率要求每飞行小时低于(10^{-9})，这意味着(11)小时飞行的失败概率要低于(1.1\times10^{-8})。从计算结果来看，两台发动机对于跨太平洋飞行来说可靠性不足（失败概率为(4.84\times10^{-8})），需要三台或更多发动机才能确保安全。不过，双发动机飞机也可以跨洋飞行，但需要始终靠近备降机场，以降低风险。 </