計算機可靠性

計算機可靠性計算機術語01定義故障表現(xiàn)硬件故障計算機之父目錄03020405重要事件社會評價個人經(jīng)歷目錄0706基本信息一個產(chǎn)品驗收合格投入運營后，時間一長往往因零部件故障（振動、磨損種、積塵、溫差、放電等）使整個產(chǎn)品不能正常工作，當排除故障后又能工作得很好。這時好時壞的性質可用該產(chǎn)品的可靠性來表示。例如，某種型號火箭發(fā)射5次，4次失敗，則以次數(shù)度量可靠性為20%。再如，一架飛機因故障停飛156小時而預期滿3000小時才大修，則以無故障時間度量可靠性為（1-156/3000）×100%=94.8%定義定義計算機系統(tǒng)的可靠性也是這樣定義的：在給定的時間內，計算機系統(tǒng)能實施應有功能的能力。由于計算機系統(tǒng)由硬件和軟件組成，它們對整個系統(tǒng)的可靠性影響呈現(xiàn)完全不同的特性：硬件和一般人工產(chǎn)品的機件一樣，時間一長就要出毛病。軟件則相反，時間越長越可靠。因為潛藏的錯誤陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)并排除，它又沒有磨損、氧化、松動等問題。所以，計算機的可靠性是指分別研究硬件的可靠性和軟件的可靠性。硬件故障硬件故障主要和零部件制造工藝、組裝質量、自然損耗、易維護性有關。它和產(chǎn)品設計有關系但不直接。硬件的可靠性度量在計算機界比較統(tǒng)一，用平均兩次故障相隔時間度時。如一臺機器每78小時左右出一次故障，另一臺200小時左右，則后者比前者可靠。故障表現(xiàn)故障表現(xiàn)軟件故障表現(xiàn)為程序計算結果有時正確有時不正確。例如，某些輸入組常常出錯，其余的則沒有問題。這些缺陷的原因往往可追溯到軟件設計上，是軟件的內在缺陷。如果能夠排除則軟件可靠性增加。但往往排除了一個缺陷又引發(fā)了另外幾個潛藏故缺陷，這就引起可靠性降低。軟件的可靠性和正確性雖然都以運行結果是否正確來考察，但測試正確交付驗收的軟件不一定可靠。例如，某子程序取值隨運行次數(shù)偏移，在忽略對其超值的警戒條件時，會導致實際使用中出現(xiàn)失敗，如同若干小時后出病毒一樣。同樣，可靠的程序不一定正確。如例如，每當一組數(shù)進去必然出錯非常穩(wěn)定，一改就消除了。我們說它是可靠的，但改前卻是錯誤的。軟件可靠性的度量和測試目前還沒有形成公認的模型和方法，也談不上標準。從數(shù)學上研究它是一隨機過程。工程上則以概率統(tǒng)計方法處理。例如，人為播下K個錯誤，經(jīng)過一段時間查出J個錯誤，則認為可靠度是J/K%軟件工程強調在軟件設計開發(fā)當中注意提高可靠性，具體措施包括：增強模塊的局部性、內聚性，減少數(shù)據(jù)關聯(lián)（耦合）；多用重用件、標準庫例程；改進測試分析，找出更多潛藏錯誤等等計算機之父晚年前半生計算機之父前半生諾伊曼，著名匈牙利裔美籍數(shù)學家計算機科學家物理學家化學家。1903年12月28日生于匈牙利布達佩斯的一個猶太人家庭。馮·諾依曼的父親麥克斯年輕有為、風度翩翩，憑著勤奮、機智和善于經(jīng)營，年輕時就已躋身于布達佩斯的銀行家行列。馮·諾依曼的母親是一位善良的婦女，賢慧溫順，受過良好教育。馮·諾伊曼從小就顯示出數(shù)學天才，關于他的童年有不少傳說。大多數(shù)的傳說都講到馮·諾伊曼自童年起在吸收知識和解題方面就具有驚人的速度。六歲時他能心算做八位數(shù)乘除法，八歲時掌握微積分，十二歲就讀懂領會了波萊爾的大作《函數(shù)論》要義。微積分的實質是對無窮小量進行數(shù)學分析。人類探索有限、無限以及它們之間的關系由來已久，l7世紀由牛頓萊布尼茨發(fā)現(xiàn)的微積分，是人類探索無限方面取得的一項激動人心的偉大成果。三百年來，它一直是高等學府的教學內容，隨著時代的發(fā)展，微積分在不斷地改變它的形式，概念變得精確了，基礎理論扎實了，甚至有不少簡明恰當?shù)年愂?。但不管怎么說，八歲的兒童要弄懂微積分，仍然是罕見的。上述種種傳聞雖然不盡可信，但馮·諾伊曼的才智過人，則是與他相識的人們的一致看法。1914年夏天，約翰進入了大學預科班學習，是年7月28日，奧匈帝國借故向塞爾維亞宣戰(zhàn)，揭開了第一次世界大戰(zhàn)的序幕。由于戰(zhàn)爭動亂連年不斷，馮·諾依曼全家離開過匈牙利，以后再重返布達佩斯。晚年馮·諾依曼的健康狀況一直很好，可是由于工作繁忙，到1954年他開始感到十分疲勞。1955年的夏天，X射線檢查出他患有癌癥，但他還是不停的工作，病勢擴展。后來他被安置在輪椅上，繼續(xù)思考、演說及參加會議。長期而無情的疾病折磨著他，慢慢地終止了他所有的活動。1956年4月，他進入華盛頓的沃爾特·里德醫(yī)院，1957年2月8日在醫(yī)院逝世，享年53歲。重要事件重要事件集合論，數(shù)學基礎馮·諾依曼的第一篇論文是和菲克特合寫的，是關于車比雪夫多項式求根法的菲葉定理推廣，注明的日期是1922年，那時馮·諾依曼還不滿18歲。另一篇文章討論一致稠密數(shù)列，用匈牙利文寫就，題目的選取和證明手法的簡潔顯露出馮·諾依曼在代數(shù)技巧和集合論直觀結合的特征。1923年當馮·諾依曼還是蘇黎世的大學生時，發(fā)表了超限序數(shù)的論文。文章第一句話就直率地聲稱“本文的目的是將康托的序數(shù)概念具體化、精確。他的關于序數(shù)的定義，現(xiàn)在已被普遍采用。強烈企求探討公理化是馮·諾依曼的愿望，大約從l925年到l929年，他的大多數(shù)文章都嘗試著貫徹這種公理化精神，以至在理論物理研究中也如此。當時，他對集合論的表述處理，尤感不夠形式化，在他1925年關于集合論公理系統(tǒng)的博士論文中，開始就說“本文的目的，是要給集合論以邏輯上無可非議的公理化論述”。有趣的是，馮·諾依曼在論文中預感到任何一種形式的公理系統(tǒng)所具有的局限性，模糊地使人聯(lián)想到后來由哥德爾證明的不完全性定理。對此文章，著名邏輯學家、公理集合論奠基人之一的弗蘭克爾教授曾作過如下評價：“我不能堅持說我已把(文章的)一切理解了，但可以確有把握地說這是一件杰出的工作，并且透過他可以看到一位巨人”。1928年馮·諾依曼發(fā)表了論文《集合論的公理化》，是對上述集合論的公理化處理。個人經(jīng)歷個人經(jīng)歷熟悉計算機發(fā)展歷史的人都知道，美國科學家馮·諾依曼歷來被譽為“電子計算機之父”。可是，數(shù)學史界卻同樣堅持認為，馮·諾依曼是本世紀最偉大的數(shù)學家之一，他在遍歷理論、拓撲群理論等方面做出了開創(chuàng)性的工作，算子代數(shù)甚至被命名為“馮·諾依曼代數(shù)”。物理學家說，馮·諾依曼在30年代撰寫的《量子力學的數(shù)學基礎》已經(jīng)被證明對原子物理學的發(fā)展有極其重要的價值；而經(jīng)濟學家則反復強調，馮·諾依曼建立的經(jīng)濟增長橫型體系，特別是40年代出版的著作《博弈論和經(jīng)濟行為》，使他在經(jīng)濟學和決策科學領域豎起了一塊豐碑。無論史學家怎樣評價，美籍匈牙利裔學者約翰·馮·諾依曼（JohnVonNeumann，1903-1957）都不愧為杰出的全才科學大師。人們至今還在津津樂道，這位天才人物的少年時代，竟請不到一位家庭教師……事情發(fā)生在1931年匈牙利首都布達佩斯。一位猶太銀行家在報紙上刊登啟事，要為他11歲的孩子招聘家庭教師，聘金超過常規(guī)10倍。布達佩斯人才濟濟，可一個多月過去，居然沒有一人前往應聘。因為這個城市里，誰都聽說過，銀行家的長子馮·諾依曼聰慧過人，3歲就能背誦父親賬本上的所有數(shù)字，6歲能夠心算8位數(shù)除8位數(shù)的復雜算術題，8歲學會了微積分，其非凡的學習能力，使那些曾經(jīng)教過他的教師驚詫不已。父親無可奈何，只好把馮·諾依曼送進一所正規(guī)學校就讀。不到一個學期，他班上的數(shù)學老師走進家門，告訴銀行家自己的數(shù)學水平已遠不能滿足馮·諾依曼的需要。社會評價社會評價20世紀即將過去，21世紀就要到來．我們站在世紀之交的大門檻，回顧20世紀科學技術的輝煌發(fā)展時，不能不提及20世紀最杰出的數(shù)學家之一的馮·諾依曼．眾所周知，1946年發(fā)明的電子計算機，大大促進了科學技術的進步，大大促進了社會生活的進步．鑒于馮·諾依曼在發(fā)明電子計算機中所起到關鍵性作用，他被西方人譽為"計算機之父"．而在