87、嵌入式系统的可靠性、安全性与系统重置策略

嵌入式系统的可靠性、安全性与系统重置策略

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、稳定性以及用户体验。下面将详细探讨这些关键要素。

1. 系统可靠性

系统可靠性是衡量系统在规定条件和时间内完成规定功能的能力。它主要包括冗余性、可用性和可调度性等方面。

1.1 冗余性的应用

以喷气式发动机为例，为了确保飞机在跨太平洋飞行时具有很高的安全概率，需要合理配置发动机数量。假设现代发动机的故障率为每小时(2\times10^{-5})（即每(50000)小时发生一次飞行中停车），对于一次(11)小时的跨太平洋飞行，不同发动机数量的可靠性如下表所示：
| 发动机数量 | (R(11))（(50000)小时平均无故障工作时间） | 平均无故障工作时间（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}) |

飞机要求灾难性故障（如所有发动机失效）的任务失败概率每飞行小时小于(10^{-9})，对于(11)小时的飞行，这意味着失败概率要小于(1.1\times10^{-8})。从表中数据可知，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，双发飞机也可以跨洋飞行，但通常会限制在离备降机场较近的范围内（