楊 博

（廣州工商學(xué)院，廣東 廣州 510800）

0 引言

和過去的單片機(jī)比較起來，嵌入式電子信息系統(tǒng)顯然具有更高的運(yùn)行效率和運(yùn)行水平，因此其一經(jīng)出現(xiàn)就得到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛認(rèn)可和關(guān)注。隨著研究的不斷深入，嵌入式電子信息系統(tǒng)開始在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮作用，比如說國防領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、信息工程領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域等，都離不開嵌入式電子信息系統(tǒng)的支持。但是嵌入式電子信息系統(tǒng)的運(yùn)行流程和數(shù)據(jù)處理方法也比單片機(jī)更復(fù)雜，因此其可靠性往往得不到保證，只有對(duì)嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠度進(jìn)行優(yōu)化，才能使之在以后的使用中發(fā)揮更大的作用。

1 嵌入式電子信息系統(tǒng)的可靠度分析

嵌入式電子信息系統(tǒng)的組成相對(duì)來說比較復(fù)雜，包括應(yīng)用程序、處理單元等，涉及許多的硬件、零部件，每個(gè)組成部分都比較小，基本只占據(jù)1 kB的儲(chǔ)存空間，程序空間自然也比較小。在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證數(shù)據(jù)運(yùn)算的準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)性，嵌入式電子信息系統(tǒng)的運(yùn)算頻率往往非常高，在64位處理器的協(xié)同下進(jìn)行運(yùn)行，這給嵌入式電子信息系統(tǒng)的硬件性能提出了較高的要求[1]。同時(shí)，和常規(guī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，嵌入式電子信息系統(tǒng)的信息存儲(chǔ)方式也比較獨(dú)特，主要利用EPROM進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)速度比較快且存儲(chǔ)能力比較強(qiáng)。嵌入式電子信息系統(tǒng)的計(jì)算都是通過程序進(jìn)行的，再加上不同硬件的協(xié)助，最終就能實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，因此需要確保應(yīng)用程序與系統(tǒng)接口相統(tǒng)一，提升數(shù)據(jù)管理及控制有效性。另外，嵌入式電子信息系統(tǒng)的硬件無法兼容、軟件也不夠穩(wěn)定，因此其整體的可靠性很容易出問題，這使得它往往無法在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮更多作用，應(yīng)用范圍比較有限。

2 影響嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠度的因素

現(xiàn)階段來看，嵌入式電子信息系統(tǒng)的配套技術(shù)及研究方法相對(duì)成熟，其應(yīng)用范圍也變得越來越大，系統(tǒng)的功能越來越豐富，正在朝著多元化、實(shí)用化方向發(fā)展，整體開發(fā)規(guī)模日益提升。但是，不同的應(yīng)用方向給嵌入式電子信息系統(tǒng)提出了不同的新要求，比如說有的行業(yè)就要求其具有實(shí)時(shí)性功能，而嵌入式電子信息系統(tǒng)本身不可能毫無漏洞，在高速發(fā)展的同時(shí)，其本身存在的一些局限性愈發(fā)明顯，可靠性逐漸下降。

上文已有提及，該系統(tǒng)的硬件設(shè)備比較多，隨機(jī)靜態(tài)存儲(chǔ)量和閃存能力都在不斷提升，而嵌入式電子信息系統(tǒng)的可靠性受其硬件設(shè)備影響，所以其可靠性容易出現(xiàn)問題。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，讀取信息的功能由硬盤承擔(dān)，但是嵌入式電子信息系統(tǒng)卻并非如此，它讀取信息的功能為閃存方式，同時(shí)通過統(tǒng)一接口的方式對(duì)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序進(jìn)行協(xié)調(diào)，確保硬件功能能夠順利實(shí)現(xiàn)[2]。在嵌入式電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中，涉及非常多的運(yùn)行流程，一旦軟件系統(tǒng)或硬件設(shè)備出了問題，其運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)問題，換而言之，這種統(tǒng)一接口的方式從基礎(chǔ)上就決定了其可靠性不高的特點(diǎn)。另外，嵌入式電子信息系統(tǒng)的程序運(yùn)行離不開EOS的支持，自身容量卻比較小，這也是導(dǎo)致可靠性低下的一個(gè)問題。同時(shí)，嵌入式電子信息系統(tǒng)的操作系統(tǒng)也不夠穩(wěn)定，在運(yùn)行過程中，操作系統(tǒng)承擔(dān)著應(yīng)用管理的任務(wù)，操作系統(tǒng)的缺失和故障必然會(huì)導(dǎo)致嵌入式電子信息系統(tǒng)相關(guān)功能無法順利實(shí)現(xiàn)。還有部分嵌入式芯片和操作系統(tǒng)難以順利兼容，也可能導(dǎo)致嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠性大幅度下降。

3 嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠度優(yōu)化

嵌入式電子信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍十分廣泛，但是其可靠性相對(duì)有限，影響了它的應(yīng)用擴(kuò)大化，上文中簡單闡述了嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠度的總體情況和影響因素，基于上文論述的嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠度優(yōu)化大致可以分成以下兩點(diǎn)進(jìn)行理解。

3.1 嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠度優(yōu)化模型

3.1.1 密度函數(shù)的優(yōu)化

所謂故障密度的含義是，嵌入式電子信息系統(tǒng)發(fā)生故障的概率、發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)等，從數(shù)據(jù)角度來看，故障密度完全是可約束條件，根據(jù)系統(tǒng)硬件分析結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的故障密度進(jìn)行計(jì)算，就能夠明確故障密度的約束函數(shù)，再利用積分分析方式，就能降低故障密度。

3.1.2 失效率的優(yōu)化

失效率是嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠度最重要的指標(biāo)，它代表的是某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)出現(xiàn)失效情況的概率，通常來說嵌入式電子信息系統(tǒng)的失效問題可以分成早期失效、偶然失效和特定失效，這三種失效情況發(fā)生的概率并不相同。因此，可根據(jù)失效情況和使用壽命明確失效率，對(duì)早期失效和特定失效進(jìn)行篩除。從實(shí)際的模型優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)來看，早期失效往往是由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較短，利用內(nèi)部處理方法往往就能解決類似問題，而特定失效則與之相反，基本上是因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行過久、硬件發(fā)生老化導(dǎo)致的，一般可通過對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的評(píng)估和分析進(jìn)行處理，明確老化部位并進(jìn)行調(diào)整更換，就能解決問題。而關(guān)于嵌入式電子信息系統(tǒng)偶然失效問題，則需判斷其是否在規(guī)定失效率范圍內(nèi)，如果不超出該數(shù)值則可認(rèn)為是正常情況，只需要做好系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和調(diào)控即可[3]。

3.2 嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠性優(yōu)化措施

3.2.1 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試

嵌入式電子信息系統(tǒng)是人為設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)物，而人的思維不可能完全沒有漏洞，因此設(shè)計(jì)產(chǎn)物也必然會(huì)存在各種各樣的漏洞，嵌入式電子信息系統(tǒng)中的任何一個(gè)漏洞，都會(huì)降低其運(yùn)行可靠度，為了保證嵌入式電子信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員可在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候反復(fù)斟酌，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行篩查，從而從源頭上降低漏洞數(shù)量、在運(yùn)行中篩查運(yùn)行隱患，除此之外還需要對(duì)嵌入式電子信息系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。測(cè)試一般可從功能測(cè)試入手，對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能能否正常實(shí)現(xiàn)進(jìn)行判斷，在程序員進(jìn)行個(gè)人測(cè)試以后，可將無誤的嵌入式電子信息系統(tǒng)交由第三方進(jìn)行測(cè)試，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中確實(shí)存在漏洞，需要第一時(shí)間進(jìn)行處理和調(diào)整，并在調(diào)整以后進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，確認(rèn)漏洞是否得到了有效的處理。在一個(gè)漏洞得到有效處理以后，需要重復(fù)上述過程進(jìn)行多次測(cè)試，確認(rèn)系統(tǒng)沒有漏洞以后才能結(jié)束測(cè)試。在全部測(cè)試都結(jié)束以后，嵌入式電子信息系統(tǒng)前期開發(fā)即可結(jié)束。

3.2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的使用

上文中闡述了嵌入式電子信息系統(tǒng)的漏洞測(cè)試及篩查，在完成系統(tǒng)篩查以后，可選擇部分客戶進(jìn)行使用，從而獲取更大批量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，在這個(gè)階段如果沒有出現(xiàn)系統(tǒng)故障，就可以將嵌入式電子信息系統(tǒng)推向市場(chǎng)。實(shí)際上，無論是怎樣的測(cè)試、無論過去多大的數(shù)據(jù)樣本，測(cè)試都不能完全覆蓋和解決所有的漏洞，初步確認(rèn)以后，在用戶的多樣化使用需求下，系統(tǒng)仍有可能出現(xiàn)各種各樣的故障。在應(yīng)用過程中，很多測(cè)試階段未被發(fā)現(xiàn)的漏洞會(huì)接踵而來，工作人員可對(duì)這些漏洞進(jìn)行記錄的處理，避免其再度出現(xiàn)?？傮w來說，嵌入式電子信息系統(tǒng)可靠度優(yōu)化是長期工作，并非一朝一夕就能徹底結(jié)束的，即使系統(tǒng)維持了一段時(shí)間的穩(wěn)定，也不能認(rèn)為其以后會(huì)一直穩(wěn)定運(yùn)行，因此工作人員需實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的使用情況，及時(shí)修復(fù)漏洞。

4 結(jié)語

21世紀(jì)是信息技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代，新的運(yùn)行系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，過去的單片機(jī)已經(jīng)不再具有突出的優(yōu)越性，而嵌入式電子信息系統(tǒng)正在以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)獲取更多的認(rèn)可和關(guān)注。從實(shí)際應(yīng)用過程來看，嵌入式電子信息系統(tǒng)目前還存在一些不足之處，可靠度比較低。工作人員必須要對(duì)其可靠度影響因素進(jìn)行分析，從可靠度模型入手，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，并采取相應(yīng)措施降低系統(tǒng)故障率，使嵌入式電子信息系統(tǒng)維持可靠運(yùn)行。