69、嵌入式系统的可靠性、测试与问题追踪

嵌入式系统的可靠性、测试与问题追踪

1. 硬件可靠性

硬件可靠性是衡量系统能否按预期运行的重要指标，主要涉及可靠性和可用性两个方面。
- 故障与失效
- 故障 ：硬件门故障、内存位损坏或软件代码出错等情况。
- 错误 ：故障激活导致计算结果错误。例如内存位损坏，只有在读取该位并导致计算错误时才产生错误。
- 失效 ：错误激活导致系统运行出现可观察的偏差，但并非所有错误都会导致失效。
- 即使系统存在许多故障，只要采取措施防止故障激活为错误，错误激活为失效，系统仍可保持可靠。
- 可靠性
- 定义：系统开机后在一定时间内仍能正常工作的概率。开机时间越长，可靠性越低。重启系统可开启新的可靠性时间间隔。
- 计算示例 ：以喷气式飞机发动机为例，发动机每小时有一定的故障概率，飞行时间越长，故障发生的可能性越大。对于单引擎飞机，从起飞到降落期间发动机不能故障，这段飞行时间就是任务时间。若某特定长度飞行的可靠性为 99.99%，意味着 10000 次该长度飞行中有 9999 次能成功降落且发动机无故障。
- 可靠性计算 ：假设硬件组件随机独立失效，若组件每小时的故障率为 λ，连续运行 t 小时的可靠性计算公式为指数形式，这使得长时间任务难以实现高可靠性，随着 t 增大，可靠性迅速下降。
- 可靠性与平均无故障时间（MTBF）