1、計算機(jī)的可靠性描述可靠性的定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。計算機(jī)系統(tǒng)的可靠性：在給定的時間內(nèi)，計算機(jī)系統(tǒng)能實(shí)施應(yīng)有功能的能力。一個產(chǎn)品驗(yàn)收合格投入運(yùn)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(dāng)排除故障后又能工作得很好。這時好時壞的性質(zhì)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(jī)因故障停飛156小時而預(yù)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% 由于計算機(jī)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

2、不同的特性：硬件和一般人工產(chǎn)品的機(jī)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?yàn)闈摬氐腻e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(jī)的可靠性是指分別研究硬件的可靠性和軟件的可靠性。硬件故障主要和零部件制造工藝、組裝質(zhì)量、自然損耗、易維護(hù)性有關(guān)。它和產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)系但不直接。硬件的可靠性度量在計算機(jī)界比較統(tǒng)一，用平均兩次故障相隔時間度時。如一臺機(jī)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。 軟件故障表現(xiàn)為程序計算結(jié)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(shè)計上，是軟件的內(nèi)在缺陷。如果能

3、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(yùn)行結(jié)果是否正確來考察，但測試正確交付驗(yàn)收的軟件不一定可靠。例如，某子程序取值隨運(yùn)行次數(shù)偏移，在忽略對其超值的警戒條件時，會導(dǎo)致實(shí)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(dāng)一組數(shù)進(jìn)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(rèn)的模型和方法，也談不上標(biāo)準(zhǔn)。從數(shù)學(xué)上研究它是一隨機(jī)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(rèn)為可靠

4、度是J/K% 軟件工程強(qiáng)調(diào)在軟件設(shè)計開發(fā)當(dāng)中注意提高可靠性，具體措施包括：增強(qiáng)模塊的局部性、內(nèi)聚性，減少數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)（耦合）；多用重用件、標(biāo)準(zhǔn)庫例程；改進(jìn)測試分析，找出更多潛藏錯誤等等 可靠性是網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)能夠在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的功能的特性。可靠性是系統(tǒng)安全的最基于要求之一，是所有網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的可靠性測度主要有三種：抗毀性、生存性和有效性。 抗毀性是指系統(tǒng)在人為破壞下的可靠性。比如，部分線路或節(jié)點(diǎn)失效后，系統(tǒng)是否仍然能夠提供一定程度的服務(wù)。增強(qiáng)抗毀性可以有效地避免因各種災(zāi)害(戰(zhàn)爭、地震等)造成的大面積癱瘓事件。 生存性是在隨機(jī)破壞下系統(tǒng)的可靠性。生存性

5、主要反映隨機(jī)性破壞和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對系統(tǒng)可靠性的影響。這里，隨機(jī)性破壞是指系統(tǒng)部件因?yàn)樽匀焕匣仍斐傻淖匀皇А?有效性是一種基于業(yè)務(wù)性能的可靠性。有效性主要反映在網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的部件失效情況下，滿足業(yè)務(wù)性能要求的程度。比如，網(wǎng)絡(luò)部件失效雖然沒有引起連接性故障，但是卻造成質(zhì)量指標(biāo)下降、平均延時增加、線路阻塞等現(xiàn)象。 可靠性主要表現(xiàn)在硬件可靠性、軟件可靠性、人員可靠性、環(huán)境可靠性等方面。硬件可靠性最為直觀和常見。軟件可靠性是指在規(guī)定的時間內(nèi)，程序成功運(yùn)行的概率。人員可靠性是指人員成功地完成工作或任務(wù)的概率。人員可靠性在整個系統(tǒng)可靠性中扮演重要角色，因?yàn)橄到y(tǒng)失效的大部分原因是人為差錯造成的。人的行為要

6、受到生理和心理的影響，受到其技術(shù)熟練程度、責(zé)任心和品德等素質(zhì)方面的影響。因此，人員的教育、培養(yǎng)、訓(xùn)練和管理以及合理的人機(jī)界面是提高可靠性的重要方面。環(huán)境可靠性是指在規(guī)定的環(huán)境內(nèi)，保證網(wǎng)絡(luò)成功運(yùn)行的概率。這里的環(huán)境主要是指自然環(huán)境和電磁環(huán)境。計算機(jī)的組成部分及功能 由運(yùn)算器，控制器，存儲器，輸入裝置和輸出裝置五大部件組成計算機(jī)，每一部件分別按要求執(zhí)行特定的基本功能。 運(yùn)算器或稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetical and Logical Unit） 運(yùn)算器的主要功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)算。這些運(yùn)算除了常規(guī)的加、減、乘、除等基本的算術(shù)運(yùn)算之外，還包括能進(jìn)行“邏輯判斷”的邏輯處理能力，即“與”、“或

7、”、“非”這樣的基本邏輯運(yùn)算以及數(shù)據(jù)的比較、移位等操作。 存儲器（Memory unit） 存儲器的主要功能是存儲程序和各種數(shù)據(jù)信息，并能在計算機(jī)運(yùn)行過程中高速、自動地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。存儲器是具有“記憶”功能的設(shè)備，它用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來存儲信息。這些器件也稱為記憶元件。由于記憶元件只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，因此在計算機(jī)中采用只有兩個數(shù)碼“0”和“1”的二進(jìn)制來表示數(shù)據(jù)。記憶元件的兩種穩(wěn)定狀態(tài)分別表示為“0”和“1”。日常使用的十進(jìn)制數(shù)必須轉(zhuǎn)換成等值的二進(jìn)制數(shù)才能存入存儲器中。計算機(jī)中處理的各種字符，例如英文字母、運(yùn)算符號等，也要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼才能存儲和操作。 存儲器是由成千上萬個“

8、存儲單元”構(gòu)成的，每個存儲單元存放一定位數(shù)（微機(jī)上為8位）的二進(jìn)制數(shù)，每個存儲單元都有唯一的編號，稱為存儲單元的地址。“存儲單元”是基本的存儲單位，不同的存儲單元是用不同的地址來區(qū)分的，就好像居民區(qū)的一條街道上的住戶是用不同的門牌號碼來區(qū)分一樣。 計算機(jī)采用按地址訪問的方式到存儲器中存數(shù)據(jù)和取數(shù)據(jù)，即在計算機(jī)程序中，每當(dāng)需要訪問數(shù)據(jù)時，要向存儲器送去一個地址指出數(shù)據(jù)的位置，同時發(fā)出一個“存放”命令（伴以待存放的數(shù)據(jù)），或者發(fā)出一個“取出”命令。這種按地址存儲方式的特點(diǎn)是，只要知道了數(shù)據(jù)的地址就能直接存取。但也有缺點(diǎn)，即一個數(shù)據(jù)往往要占用多個存儲單元，必須連續(xù)存取有關(guān)的存儲單元才是一個完整的數(shù)據(jù)

9、。 計算機(jī)在計算之前，程序和數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備送入存儲器，計算機(jī)開始工作之后，存儲器還要為其它部件提供信息，也要保存中間結(jié)果和最終結(jié)果。因此，存儲器的存數(shù)和取數(shù)的速度是計算機(jī)系統(tǒng)的一個非常重要的性能指標(biāo)。 控制器（Control Unit） 控制器是整個計算機(jī)系統(tǒng)的控制中心，它指揮計算機(jī)各部分協(xié)調(diào)地工作，保證計算機(jī)按照預(yù)先規(guī)定的目標(biāo)和步驟有條不紊地進(jìn)行操作及處理。 控制器從存儲器中逐條取出指令，分析每條指令規(guī)定的是什么操作以及所需數(shù)據(jù)的存放位置等，然后根據(jù)分析的結(jié)果向計算機(jī)其它部分發(fā)出控制信號，統(tǒng)一指揮整個計算機(jī)完成指令所規(guī)定的操作。因此，計算機(jī)自動工作的過程，實(shí)際上是自動執(zhí)行程序的過程，而程序

10、中的每條指令都是由控制器來分析執(zhí)行的，它是計算機(jī)實(shí)現(xiàn)“程序控制”的主要部件。通常把控制器與運(yùn)算器合稱為中央處理器（Central Processing Unit-CPU）。工業(yè)生產(chǎn)中總是采用最先進(jìn)的超大規(guī)模集成電路技術(shù)來制造中央處理器，即 CPU 芯片。它是計算機(jī)的核心部件。它的性能，主要是工作速度和計算精度，對機(jī)器的整體性能有全面的影響。 輸入設(shè)備(Input device) 用來向計算機(jī)輸入各種原始數(shù)據(jù)和程序的設(shè)備叫輸入設(shè)備。輸入設(shè)備把各種形式的信息，如數(shù)字、文字、圖像等轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的“編碼”，即計算機(jī)能夠識別的用1和0表示的二進(jìn)制代碼(實(shí)際上是電信號)，并把它們“輸入”（INPUT）到

11、計算機(jī)內(nèi)存儲起來。鍵盤是必備的輸入設(shè)備、常用的輸入設(shè)備還有鼠標(biāo)器、圖形輸入板、視頻攝像機(jī)等。 輸出設(shè)備(Output device) 從計算機(jī)輸出各類數(shù)據(jù)的設(shè)備叫做輸出設(shè)備。輸出設(shè)備把計算機(jī)加工處理的結(jié)果（仍然是數(shù)字形式的編碼）變換為人或其它設(shè)備所能接收和識別的信息形式如文字、數(shù)字、圖形、聲音、電壓等。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。通常把輸入設(shè)備和輸出設(shè)備合稱為I/O設(shè)備（輸入輸出設(shè)備）。一臺微型計算機(jī)功能的強(qiáng)弱或性能的好壞，不是由某項(xiàng)指標(biāo)來決定的，而是由它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、硬件組成、軟件配置等多方面的因素綜合決定的。但對于大多數(shù)普通用戶來說，可以從以下幾個指標(biāo)來大體評價計算機(jī)

12、的性能。 (1)運(yùn)算速度。運(yùn)算速度是衡量計算機(jī)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。通常所說的計算機(jī)運(yùn)算速度（平均運(yùn)算速度），是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用“百萬條指令秒”（mips，Million Instruction Per Second）來描述。同一臺計算機(jī)，執(zhí)行不同的運(yùn)算所需時間可能不同，因而對運(yùn)算速度的描述常采用不同的方法。常用的有CPU時鐘頻率（主頻）、每秒平均執(zhí)行指令數(shù)(ips)等。微型計算機(jī)一般采用主頻來描述運(yùn)算速度，例如，Pentium/133的主頻為133 MHz，Pentium/800的主頻為800 MHz，Pentium 4 1.5G的主頻為1.5 GHz。一般說來，主頻越高，運(yùn)

13、算速度就越快。 (2)字長。一般說來，計算機(jī)在同一時間內(nèi)處理的一組二進(jìn)制數(shù)稱為一個計算機(jī)的“字”，而這組二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)就是“字長”。在其他指標(biāo)相同時，字長越大計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度就越快。早期的微型計算機(jī)的字長一般是8位和16位。目前586（Pentium， Pentium Pro， Pentium，Pentium，Pentium 4）大多是32位，現(xiàn)在的大多裝人都裝64位的了 (3)內(nèi)存儲器的容量。內(nèi)存儲器，也簡稱主存，是CPU可以直接訪問的存儲器，需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)就是存放在主存中的。內(nèi)存儲器容量的大小反映了計算機(jī)即時存儲信息的能力。隨著操作系統(tǒng)的升級，應(yīng)用軟件的不斷豐富及其功能

14、的不斷擴(kuò)展，人們對計算機(jī)內(nèi)存容量的需求也不斷提高。目前，運(yùn)行Windows 95或Windows 98操作系統(tǒng)至少需要 16 M的內(nèi)存容量，Windows XP則需要128 M以上的內(nèi)存容量。內(nèi)存容量越大，系統(tǒng)功能就越強(qiáng)大，能處理的數(shù)據(jù)量就越龐大。 (4)外存儲器的容量。外存儲器容量通常是指硬盤容量（包括內(nèi)置硬盤和移動硬盤）。外存儲器容量越大，可存儲的信息就越多，可安裝的應(yīng)用軟件就越豐富。目前，硬盤容量一般為10 G至60 G，有的甚至已達(dá)到120 G。 計算機(jī)的發(fā)展現(xiàn)代計算機(jī)的劃代原則主要是依據(jù)計算機(jī)所采用的電子器件不同來劃分的，這就是人們通常所說的電子管、晶體管、集成電路、超大規(guī)模集成電路

15、等四代。一、第一代(19461958)：電子管數(shù)字計算機(jī) 計算機(jī)的邏輯元件采用電子管，主存儲器采用汞延遲線、磁鼓、磁芯；外存儲器采用磁帶；軟主要采用機(jī)器語言、匯編語言；應(yīng)用以科學(xué)計算為主。其特點(diǎn)是體積大、耗電大、可靠性差、價格昂貴、維修復(fù)雜，但它奠定了以后計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。 二、第二代(19581964)：晶體管數(shù)字計算機(jī) 晶體管的發(fā)明推動了計算機(jī)的發(fā)展，邏輯元件采用了晶體管以后，計算機(jī)的體積大大縮小，耗電減少，可靠性提高，性能比第一代計算機(jī)有很大的提高。 主存儲器采用磁芯，外存儲器已開始使用更先進(jìn)的磁盤；軟件有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的高級語言及其編譯程序，還出現(xiàn)了以批處理為主的操作系統(tǒng)，

16、應(yīng)用以科學(xué)計算和各種事務(wù)處理為主，并開始用于工業(yè)控制。 三、第三代(19641971)：集成電路數(shù)字計算機(jī) 20世紀(jì)60年代，計算機(jī)的邏輯元件采用小、中規(guī)模集成電路(SSI、MSI)，計算機(jī)的體積更小型化、耗電量更少、可靠性更高，性能比第十代計算機(jī)又有了很大的提高，這時，小型機(jī)也蓬勃發(fā)展起來，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。 主存儲器仍采用磁芯，軟件逐漸完善，分時操作系統(tǒng)、會話式語言等多種高級語言都有新的發(fā)展。 四、第四代(1971年以后)：大規(guī)模集成電路數(shù)字計算機(jī) 計算機(jī)的邏輯元件和主存儲器都采用了大規(guī)模集成電路(LSI)。所謂大規(guī)模集成電路是指在單片硅片上集成10002000個以上晶體管的集成電路，其集

17、成度比中、小規(guī)模的集成電路提高了12個以上數(shù)量級。這時計算機(jī)發(fā)展到了微型化、耗電極少、可靠性很高的階段。大規(guī)模集成電路使軍事工業(yè)、空間技術(shù)、原子能技術(shù)得到發(fā)展，這些領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展對計算機(jī)提出了更高的要求，有力地促進(jìn)了計算機(jī)工業(yè)的空前大發(fā)展。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)除了向巨型機(jī)方向發(fā)展外，還朝著超小型機(jī)和微型機(jī)方向飛越前進(jìn)。1971年末，世界上第一臺微處理器和微型計算機(jī)在美國舊金山南部的硅谷應(yīng)運(yùn)而生，它開創(chuàng)了微型計算機(jī)的新時代。此后各種各樣的微處理器和微型計算機(jī)如雨后春筍般地研制出來，潮水般地涌向市場，成為當(dāng)時首屈一指的暢銷品。這種勢頭直至今天仍然方興未艾。特別是IBM-PC系列

18、機(jī)誕生以后，幾乎一統(tǒng)世界微型機(jī)市場，各種各樣的兼容機(jī)也相繼問世。 。計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域計算機(jī)應(yīng)用是研究計算機(jī)應(yīng)用于各個領(lǐng)域的理論、方法、技術(shù)和系統(tǒng)等，是計算機(jī)學(xué)科與其他學(xué)科相結(jié)合的邊緣學(xué)科 ，是計算機(jī)學(xué)科的組成部分。計算機(jī)應(yīng)用分為數(shù)值計算和非數(shù)值應(yīng)用兩大領(lǐng)域。非數(shù)值應(yīng)用又包括數(shù)據(jù)處理、知識處理 ，例如信息系統(tǒng)、工廠自動化、辦公室自動化、家庭自動化 、專家系統(tǒng)、模式識別、機(jī)器翻譯等領(lǐng)域1.科學(xué)計算（或稱為數(shù)值計算） 體驗(yàn)中早期的計算機(jī)主要用于科學(xué)計算。目前，科學(xué)計算仍然是計算機(jī)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。如高能物理、工程設(shè)計、地震預(yù)測、氣象預(yù)報、航天技術(shù)等。由于計算機(jī)具有高運(yùn)算速度和精度以及邏輯判斷能力，因此出現(xiàn)了計算力學(xué)、計算物理、計算化學(xué)、生物控制論等新的學(xué)科。2.過程檢測與控制