85、嵌入式系统的可靠性、安全性与监控机制

嵌入式系统的可靠性、安全性与监控机制

1. 嵌入式系统的可靠性

1.1 可靠性概述

嵌入式系统的可靠性至关重要，它衡量系统在给定时间内无缺陷运行的能力。可靠性和可用性是嵌入式系统可靠性的两个关键方面。可靠性是指系统在开启后一段时间内仍能正常工作的概率，而可用性是指系统在任何给定时刻正常运行的概率。

1.2 硬件可靠性

1.2.1 故障与失效

硬件故障可能由多种原因引起，如硬件门的故障、内存中的位损坏或软件中的错误代码。故障激活时会导致错误，而错误可能进一步导致系统失效。不过，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，以及错误激活为失效，系统仍可以保持可靠。

1.2.2 可靠性计算

硬件可靠性可以通过假设随机独立故障来计算。如果组件每小时的故障率为λ，那么连续运行t小时的可靠性R(t)可以用指数形式表示。这种指数形式使得长时间任务的高可靠性难以实现，因为随着t的增大，可靠性会迅速下降。

1.2.3 可靠性与MTBF

平均无故障时间（MTBF）是系统无故障运行的平均长度。MTBF越长，系统的可靠性越好。然而，可靠性方程的指数形式导致在比较可靠性和故障率时会出现一些反直觉的结果。例如，当λ = 0.001（每1000小时发生一次故障）时，1000小时任务的可靠性约为37%，这意味着63%的系统在使用1000小时之前可能会出现组件故障。

MTBF (hrs)	99%可靠性任务时间	99.9%可靠性任务时间 <