計算機系統運行的可靠性技術研究

摘 要：當前計算機技術的發展給人們的工作和生活帶來了極大的影響，但是計算機技術在應用出現了一些不良問題，部分黑客甚至將計算機作為攻擊的對象，從而造成數據泄漏現象。因此計算機系統運行的可靠性技術研究是當前研究的重點，本文分析了計算機系統運行可靠性的干擾因素，詳細分析了硬件和軟件兩個方面的抗干擾技術的應用。

關鍵詞：計算機系統；可靠性技術；研究

當前，計算機的設計規模以及達到了百萬億次的數量級，同時計算機的計算能力還在不斷擴大，隨著計算機硬件系統的升級，其運行可靠性也相應的下降，發生故障的概率不斷增大，從而影響了計算機的計算功能，造成重要的經濟損失，因此加強計算機系統運行的可靠性技術研究至關重要。

1 干擾因素

在計算機系統中，影響其正常運行的元素主要有兩種，即硬件因素和軟件因素，系統內的空間輻射干擾、信號干擾、電源干擾都會引起計算機的運行故障，因此其可靠性技術研究的重點是強化其抗干擾能力，針對不同干擾因素的性質和傳播途徑來設置有效的抗干擾措施，消除干擾源，有效抑制耦合通道，減少電路干擾的敏感性，從而全面提高計算機系統的運行可靠性。

2 硬件抗干擾技術分析

2.1 合理選擇計算機元器件

計算機電路系統的基本組成是元器件，其抑制干擾的能力之間決定了計算機的運行可靠性，因此要合理選擇元器件，優先選擇高質量的元件，首先是對微處理器的選擇，常用的抗干擾技術有降低外時鐘頻率、低噪聲系列單片機、時鐘監測電路、“看門狗”技術與低電壓復位等幾種技術，先進技術的應用有效提高了計算機的可靠性。再者是電源的合理選擇，要優先選擇波動電壓范圍大，供電電源功率充足的電源，減少電源自身產生的紋波和諧波干擾；此外是電子元件的選擇，要根據電器參數選擇功能符合的元件，優先選擇集成度高、抗干擾能力強的元件。

2.2 冗余技術的應用

在計算機系統中，冗余技術分為兩種：工作冗余和后備冗余，前者是對關鍵設備進行重復配置，一旦相關聯的系統設備中發生故障時，故障設備就會自動脫離系統，避免面單個設備出現故障影響整個設備的運行。而后備冗余技術則是采用后備設備投入運行的方式來解決突然出現的技術故障。在計算機系統中，冗余技術采用最多的設計方式是并聯裝置，另外還有串并聯或并串聯混合裝置和多數表決裝置等。

2.3 通道抗干擾技術的應用

為了提高信息輸出和測量的準確性，要強化信號線上的抗干擾處理，常用的通道抗干擾技術有以下幾種：①磁珠的應用，磁珠可以是最為有效的抑制干擾電流的設備，同時其結構簡單，適用范圍較廣，磁珠選擇時要匹配信號頻率，磁珠的應用不能影響信號傳輸，避免磁珠處于飽和的工作狀態；②雙芯互絞屏蔽電纜，這種處理方式可以有效減小空間交變變電磁場的影響，提高線路的抗干擾能力；③雙絞線應用，信號線采用均勻的雙絞線，是電磁感應的電壓大致相同，實現兩端電壓的相互抵消；④光電隔離技術應用，利用發光二極管和光敏三極管組成的光電耦合器件，將輸入輸出端口與主機采取光電耦合方式，使得主機免受外部設備的許多干擾。

2.4 網絡拓撲結構的應用

當前計算機系統中存在著的問題較多，尤其是其網絡結構不合理，網絡之間的協調性較差，因此，要合理劃分虛擬局域網，實現局域網的靈活性運轉，從而提高各個部門的危險抵抗能力。通常而言，計算機網絡功能分為接入網部分和內部局域網部分，這種劃分方式縮短了的問題范疇，有助于網絡安全的監管，減少了網絡中的安全漏洞。

3 軟件抗干擾技術分析

3.1 強化軟件工程技術開發

軟件工程技術開發要從軟件設計的各個階段入手，從問題定義、需求、設計、編碼、測試和維護等方面開展工作，提高軟件的適用性。首先，軟件設計技術，軟件設計要分為詳細的子系統，由這些子系統完成最高層次的功能，再以每個子系統為基礎設計一系列更為詳細的子系統；其次，結構化程序設計，采用模塊式的程序設計，分別注明程序接口的匹配，提高信號輸入和輸出的能力，對于更小級別的程序，可以采用編程的方式來提高程序之間的獨立性；再者，容錯技術，由于軟件在運行過程中不可避免的出現錯誤，因此要設計容錯軟件來調整錯誤，避免軟件發生錯誤時出現崩潰的現象，同時可以采用不同算法和編程語言來提高軟件的獨立性，避免發生軟件的關聯性錯誤；最后，強化軟件的測試，優化軟件的運行方式，最大限度的降低軟件的出錯率，同時提高軟件的完備測試流程，提高計算機軟件在系統中的兼容性。

3.2 軟件的自動診斷技術

軟件的自動診斷技術包含對計算機系統的全方位監測，包括電腦CPU元算功能檢查，對特定的存儲區域數據進行診斷，把參加運算的數據按預定的運算規律進行計算，以此檢測數據的正確性。再者對輸入和輸出通道的檢查，計算機向檢查通道的輸出通道輸出一個隨機數，再從輸入通道讀取回來，然后對輸出的輸入數作比較。其次是對定時器的監視，每一個計算機中都設置了固定的監視定時器，當計算機運行正常時，其定時發出是脈沖信號，并有上位機來評估信號的正常性，對于發現的異常及時發出報警信號。最后是數據有效性的檢查，由于過程通道采集的數據和運算結果的數據總是在一個有限的范圍內，通過檢查這些數據是否超限，便可判斷相關部分硬件是否出現故障。

4 結語

總之，隨著計算機技術的不斷發展，計算機在社會各個領域中扮演著不可取代的作用，因此，對計算機的可靠性要求也不斷提高，尤其是避免計算機運行部可靠影響正常的工作和生活，造成嚴重的經濟損失。當前計算機系統運行可靠性技術主要從硬件和軟件抗干擾技術入手，優化硬件的選擇，提高計算機系統的安全性，同時加強軟件技術的研發，提高軟件運行的可靠性。

參考文獻

[1] 黃永勤.高性能計算機的可靠性技術現狀與趨勢[J].計算機研究與發展，2010（04）.

[2] 丁 健.計算機控制系統的可靠性技術研究[J].計算機工程與設計，2007（8）.

[3] 吳 翔.計算機系統可靠性研究[D].電子科技大學，2012年5月.

作者簡介

李斌（1981—），男，重慶涪陵人，碩士，重慶電子工程職業學院實驗師，主要研究方向：電子技術、計算機技術，多媒體技術等。