动态故障树分析方法在软、硬件容错计算机系统中的应用

注：也许你看这篇文章和电工技术没有什么实质性的联系，但是，我们把这篇文章放在这里的目的是让朋友们学习一下故障树分析法，因为这个在技师和高级技师的技能鉴定考试里面是经常有的题，所以你现在可以先学习一下，对你以后肯定会有帮助的！

摘　要: 结合几个动态逻辑门及其向Markov状态转移链的转化，介绍了一种新的动态故障树建模分析方法，用来解决不可修系统中对动态时序特性的建模困难问题。并给出了一个具体的例子，应用这种方法对其进行分析。分析结果表明，软、硬件容错技术在计算机系统中的应用，可以显著提高系统的可靠性。
关键词： 动态故障树分析法（DFTA）； 软、硬件容错计算机系统； Markov状态转移链; 可靠性； 逻辑门
分类号：V247; TP302.8　　　文献标识码：A
文章编号：1000-6893(2000)01-0034-04

APPLICATION OF DYNAMIC FAULT TREE ANALYSIS TO SOFTWARE AND
HARDWARE FAULT-TOLERANT CONTROL COMPUTER SYSTEMS

CHENG Ming-hua 　 YAO Yi-ping
（ Automatic Control Department ， Beijing Univ. of Aero. and Astro. ， Beijing 　 100083, China

Abstract ： This paper introduces a new Dynamic Fault Tree Analysis(DFTA) modeling technique, combining the dynamic fault tree containing dynamic logic gate(s) with Markov chain, to solve the problem that the dynamic behavior and sequence process are hard to describe in irreparable systems. An example is also given to demonstrate the modeling of the method and to analyze the system. The result shows that the application of software and hardware redundancy to the computer-based system can greatly improve the system reliability.
Key words ： dynamic fault tree analysis (DFTA); software/hardware fault-tolerance; Markov state transition chain; reliability; logic gate ▲

　　对关键系统进行可靠性分析时，经常采用故障树模型及其相应的处理方法^［1］。但是，在高级的容错计算机系统中，一些重要动态行为，如故障恢复、时序相关的故障和冷储备的应用等，无法用一般的故障树模型来描述。动态故障树是在一般故障树分析方法的基础上，结合Markov状态转移链方法而发展起来的一种新的可靠性分析方法^［2］。在故障树的基础上建立一些新的逻辑符号（动态逻辑门），在故障树模型中，利用这些新的符号表示底事件和顶事件间的动态、时序的逻辑关系，动态系统故障行为可以由动态故障树直接表示出来。在进行系统的可靠性分析计算时，将动态故障树转换为相应的Markov状态转移链，利用Markov状态转移过程来表示系统中的动态和时序的过程，并利用Markov状态转移过程分析计算系统的可靠性。这样即避免了建立Markov状态转移链图过程中复杂且容易出错的困难，也应用了Markov状态转移链的图解方法，取代了Markov状态过程解析求解的计算机算法的繁琐工作。

1　动态逻辑门及其向Markov状态转移链的转换

　　在系统的动态故障树模型中，对于一般故障树所不能描述的动态、时序过程，介绍几种新的动态逻辑门来处理，并给出其向Markov状态转移链的转换^［3］。
　　(1)功能触发门(FDEP)　如图1所示，功能触发门由一个触发输入（既可以是一个基本事件，也可以是动态故障树中其它门的输出），一个不相关的输出（反映触发事件的状态）和若干个相关的基本事件组成。相关基本事件与触发事件功能相关，当触发事件发生时，相关事件被迫发生，相关事件以后的故障对系统没有进一步的影响，可以不再考虑。
　　根据触发事件和相关基本事件的关系，分析图1所示的包含两个基本事件的功能触发门，可以得到与之相对应的Markov状态转移链，如图2所示。