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第一章 可靠性与可靠技术概论1

1.1 计算机系统的可靠性技术及其发展过程1

1.2 可靠性技术研究的范畴5

1.2.1 提高元部件可靠性的技术——避错技术5

1.2.2 使用给定器件构成高可靠性系统的技术——容错技术5

1.2.3 可测性设计技术8

1.2.4 失败安全设计技术8

1.3 可靠性研究的四层次结构模型10

1.4 故障与故障模型12

1.4.1 故障分类12

1.4.2 故障模型14

1.5 表征系统可靠性的参数指标20

1.5.1 可靠性与可靠度21

1.5.2 可维性与可维度23

1.5.3 可用性与可用度24

1.5.4 安全性与安全度25

1.5.5 保能性与保能度25

1.5.6 可测性与可测度26

1.5.7 简化可靠性参数26

1.6 简单系统的可靠性分析计算27

1.6.1 串联系统27

1.6.2 并联系统28

1.6.3 串并联系统29

1.6.4 并串联系统30

习题一31

第二章 可靠性编码技术33

2.1 检错纠错码概述33

2.1.1 检错纠错编码原理33

2.1.3 码距与检错、纠错能力的关系36

2.1.2 关于编码技术的几个基本概念36

2.2 常用可靠性编码38

2.2.1 奇偶校验码38

2.2.2 循环码（循环冗余码CRC）47

2.2.3 汉明码53

2.2.4 算术码60

2.2.5 校验和码65

2.2.6 n中取m码67

2.2.7 伯格码69

2.3 可靠性编码的码制选择71

习题二72

第三章 故障自检测与自诊断技术75

3.1 概述75

3.1.1 故障检测与诊断概念75

3.1.2 故障自检测与自诊断76

3.1.3 检测与诊断技术的评价标准80

3.2 以硬件冗余为主导的故障检测与诊断技术81

3.2.1 基于检错码的自检测技术81

3.2.2 基于冗余模块的比较检测技术95

3.2.3 基于自对偶函数的交替逻辑检测技术98

3.2.4 基于监视定时器的检测技术99

3.3 以软件冗余为主导的故障检测与诊断技术100

3.3.1 基于系统动态模型的方法100

3.3.2 基于一致校验的方法103

3.3.3 基于因果关系的信号处理方法103

3.3.4 基于专家系统的方法104

3.3.5 基于故障树的诊断方法104

3.3.7 基于模糊数学的方法105

3.3.6 基于模式识别的方法105

3.3.8 基于人工神经网络的方法106

3.3.9 小结107

习题三107

第四章 故障屏蔽技术110

4.1 概述110

4.2 元件级故障屏蔽技术111

4.2.1 二倍冗余结构111

4.2.2 四倍冗余结构112

4.2.3 桥接冗余结构113

4.3 逻辑级故障屏蔽技术114

4.3.1 交织逻辑114

4.3.2 编码状态机逻辑117

4.4.1 模块级故障屏蔽模型119

4.4 模块级故障屏蔽技术119

4.4.2 N模冗余校正器的设计120

4.4.3 三模冗余技术123

4.4.4 三模-单模系统131

4.5 系统级故障屏蔽技术132

4.6 故障屏蔽技术在PC控制系统设计中的应用133

4.6.1 可编程控制器的基本概念134

4.6.2 控制系统的静态冗余设计137

4.6.3 控制系统供电系统设计141

习题四143

第五章 动态冗余技术145

5.1 概述145

5.2 重组146

5.2.1 后援备份重组146

5.2.2 缓慢降级重组147

5.3 可重组的动态N模冗余技术148

5.3.1 待命储备式N模冗余148

5.3.2 可重组二模冗余150

5.3.3 混合N模冗余153

5.3.4 自适应重组N模冗余158

5.3.5 自清除冗余160

5.3.6 筛除冗余163

5.3.7 双机-三模冗余165

5.3.8 动态N模冗余小结166

5.4 恢复169

5.4.1 向前/向后恢复技术169

5.4.2 常用恢复算法171

5.4.3 计算机系统基本部分的恢复技术178

5.4.4 文件恢复技术183

5.4.5 通信系统的恢复技术186

5.5 多处理机系统的动态冗余结构与容错处理188

5.5.1 常用多处理机系统冗余结构188

5.5.2 容错处理198

5.6 模拟部件的冗余容错201

5.6.1 模拟部件的错误屏蔽技术201

5.6.2 中值选择模拟信号表决器202

5.6.3 模拟TMR表决器的VLSI实现与应用204

5.6.4 磁通和技术在模拟TMR系统中的应用205

5.6.5 模拟TMR表决的软件实现206

5.7 动态冗余设计的综合考虑206

习题五209

6.1.2 测试技术分类213

6.1.1 何为测试213

第六章 可测性设计技术213

6.1 测试技术的基本概念213

6.1.3 故障可检测性和可诊断性215

6.1.4 测试技术的评价标准216

6.2 测试生成算法217

6.2.1 通路敏化（Path Sensitizing）法217

6.2.2 D算法（D-Algorithm）219

6.2.3 布尔差分法220

6.2.4 时序电路的测试生成220

6.3 可测性设计230

6.3.1 何谓可测性230

6.3.2 可控性和可观察性232

6.3.3 可测性设计的特定技术234

6.3.4 可测性设计的通用技术237

6.4.3 测试点的选择和评价240

6.4 内建自测试设计242

6.4.1 概述242

6.4.2 BIT的结构243

6.4.4 BIT的主要性能指标243

6.4.5 BIT的设计考虑244

6.4.6 BIT的设计成本估算244

习题六245

第七章 软件可靠性技术247

7.1 软件可靠性概述247

7.1.1 软件可靠性与硬件可靠性的联系和区别247

7.1.2 软件可靠性技术的内涵249

7.1.3 软件可靠性定义250

7.1.4 软件可靠性指标251

7.2.1 软件可靠性管理技术254

7.2 软件避错排错技术254

7.2.2 可靠性程序设计技术255

7.2.3 程序验证技术258

7.3 软件容错技术271

7.3.1 容错软件的基本概念及原理271

7.3.2 容错软件设计的基本技术276

7.3.3 容错软件设计的先进技术279

7.3.4 容错软件的相异性设计准则281

7.4 信息保护技术282

7.4.1 概述282

7.4.2 基本信息保护技术283

7.4.3 先进的计算机网络信息保护技术286

7.5.1 概述290

7.5 软件可靠性模型290

7.5.2 Jelinski-Moranda模型291

7.5.3 Goel-Okumoto的NHPP模型293

7.5.4 Weibull模型295

7.5.5 Littlewood模型297

7.5.6 对数Poisson执行时间模型299

习题七299

第八章 失败安全设计技术301

8.1 失败安全设计概述301

8.2 失败安全设计和失败安全的条件302

8.3 输出失败安全设计303

8.4 系统失败安全设计305

8.4.1 基于检错码原理的失败安全设计305

8.4.2 分块法失败安全设计309

习题八314

第九章 容错系统的可靠性分析评估317

9.1 概述317

9.2 基于可靠性框图的分析法318

9.2.1 系统可靠性框图及其建立318

9.2.2 真值表法320

9.2.3 全概率公式法322

9.2.4 最小路集法和最小割集法326

9.3 基于马尔可夫模型的分析法334

9.3.1 状态图及其构造334

9.3.2 状态图的简化336

9.3.3 状态方程及其解算方法337

9.4 基于故障树的分析法342

9.4.1 故障树分析法概述342

9.4.2 故障树的建造343

9.4.3 故障树的数学描述345

9.4.4 故障树的定性分析349

9.4.5 故障树的定量化计算352

9.4.6 故障树分析法的评价358

9.5 不可维修系统的可靠性分析358

9.5.1 简单系统的可靠性分析359

9.5.2 复杂系统的可靠性分析365

9.6 可维修系统的可靠性分析366

9.6.1 概述366

9.6.2 串联可维修系统369

9.6.3 并联可维修系统372

9.6.4 r/N可维修系统375

9.6.5 二部件冷备份可维修系统376

9.6.6 实例分析378

9.7 预维修系统的可靠性分析380

9.7.1 概述380

9.7.2 基本的预维修方针及其可靠性分析381

9.7.3 第二种预维修方针及其可靠性分析384

习题九387

第十章 高可靠性计算机应用系统设计390

10.1 设计方法及举例390

10.1.1 设计方法391

10.1.2 设计举例393

10.2 可靠性技术在航天航空领域中的应用实例404

10.2.1 多数表决冗余计算机系统404

10.2.2 三模冗余加热备份容错计算机系统405

10.2.3 微波统一测控系统中的可靠性设计407

10.2.4 导弹落区实时数据传输网络的可靠性设计408

10.3 可靠性技术在工业过程计算机控制与监测系统中的应用实例409

10.3.1 独立总线三模冗余容错微机系统409

10.3.2 智能仪表通信系统中的一种冗余通道设计413

10.3.3 监测系统中的冗余技术应用416

10.4 故障诊断技术在FMS中的应用419

10.4.1 FMS故障机理分析420

10.4.2 FMS故障检测策略420

10.4.3 监测诊断系统总体结构422

10.4.4 基于传感信息、控制信号的状态初级识别423

10.4.5 状态综合监测识别专家系统424

10.4.6 故障脱机精密诊断专家系统425

习题十426

参考文献429