系统性能评测和可靠性基础
一、性能评测的常用方法
（1）时钟频率
CPU的时钟频率也就是CPU主频率，在一定程度上反映了机器速度，一般来讲，主频越高，速度越快。
（2）指令执行速度
表征机器运算速度的计量单位由KIPS发展到MIPS（每秒百万条指令）。
（3）等效指令速度法统计各类指令在程序中所占比例，并进行折算。设某类指令i在程序中所占
n 比例为Wi，执行时间为ti，n为指令的种类数。则等效指令的执行时间为：
（4）数据处理速率(Processing Data Rate，PDR)法
由于在不同程序中，各类指令的使用频率是不同的，所以固定比例方法存在着很大的局限性，而且数据长度与指令功能的强弱对解题的速度影响极大。 PDR法采用计算PDR值的方法来衡量机器性能，PDR值越大，机器性能越好。PDR与每条指令和每个操作数的平均位数以及每条指令的平均运算速度有关，其计算方法如下：
PDR=L/R
L=0.85G+0.15H+0.4J+0.15K，R=0.85M + 0.09N + 0.06P。
G— 每条定点指令的位数；
M—平均定点加法时间；
H—每条浮点指令的位数；
N—平均浮点加法时间；
J—定点操作数的位数；
P—平均浮点乘法时间；
K—浮点操作数的位数。
（5）核心程序法
核心程序法是研究较多的一种方法，它把应用程序中用得最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序，在不同的机器上运行，测得其执行时间，作为各类机器性能评价的依据。机器软硬件结构的特点能在核心程序中得到反映，但是核心程序各部分之间的联系较小。由于程序短，所以访问存储器的局部性特征很明显，以致Cache的命中率比一般程序高。
二、一些基本概念
（1）系统的可靠性：从它开始运行（t=0）到某时刻t这段时间内能正常运行的概率，用R(t)表示。
（2）失效率：单位时间内失效的元件数与元件总数的比例，通常用λ表示。当 λ为常数时，可靠性与失效率的关系为：
。
（3）平均无故障时间（MTBF）：两次故障之间系统能正常工作的时间的平均值。它与失效率的关系为：
。
（4）平均修复时间（MTTF）：从故障发生到机器修复平均所需要的时间。通常用平均修复时间（MTTR）来表示计算机的可维修性，即计算机的维修效率。
（5）可用性：计算机的使用效率，它以系统在执行任务的任意时刻能正常工作的概率A来表示：
。
三、系统可靠性模型
1．串联系统
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【试题 1-45】2011年 5月真题 6
某计算机系统由下图所示部件构成，假定每个部件的千小时可靠度为R，则该系统的千小时可靠度为（6）。
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分析：两个并联部件的可靠度=1-(1-R)(1-R)
总可靠度=(1-(1-R)(1-R))×R×(1-(1-R)(1-R))= R(1-(1-R)2)2 【答案： D】
【试题 1-46】2011年 5月真题 31
软件产品的可靠度并不取决于（ 31）。
（31）A．潜在错误的数量 B．潜在错误的位置
C．软件产品的使用方法 D．软件产品的开发方式
分析：软件可靠性是关于软件能够够满足需求功能的性质，软件不能满足需求是因为软件中的差错引起了软件故障。软件差错是软件开发各阶段潜入的人为错误：需求分析定义错误、设计错误、编码错误、测试错误、文档错误等。软件可靠性不但与软件中存在的缺陷有关，而且与系统输入和系统使用有关。
【答案： D】
【试题 1-47】2011年 5月真题 32
软件（ 32）是指一个系统在给定时间间隔内和给定条件下无失效运行的概率。
（32）A．可靠性 B．可用性 C．可维护性 D．可伸缩性
分析：软件可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内，软件不引起系统故障的能力。可用性是指系统在特定使用环境下为特定用户用于特定用途时，所具有的有效性、效率和用户主观满意度。可维护性是指软件能够被理解、校正、适应及增强功能的容易程度。可伸缩性主要是指系统通过增加或减少服务器从而提升或降低系统性能的难易程度。【答案： A】
【试题 1-48】2010年 5月真题 2
某计算机系统由下图所示的部件构成，假定每个部件的千小时可靠度都为 R，则该系统的千小时可靠度为（2）。
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分析：由子系统构成串联系统时，其中任何一个子系统失效就足以使系统失效，其可靠度等于各子系统可靠度的乘积；构成并联系统时，只要有一个子系统正常工作，系统就能正常工作。设每个子系统的可靠性分别以R1，R2，…，RN表示，则并联系统的可靠度由下式来求得：
R=1-(1-R1)(1-R2)…(1-RN)
因此，本系统的可靠度为R(1-(1-R)2)2。【答案： D】
【试题 1-49】2008年 5月真题 31
某数据处理软件包括2个完全相同的数据处理部件和1个数据存储部件，且采用下图给出的容错方案。当数据处理部件的可靠性为0.6时，为使整个软件系统的可靠性不小于0.66，则数据存储部件的可靠性至少应为（31）。
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（31）A．0.6 B．0.66 C．0.79 D．1.0
分 析：两个数据处理部件并联后这段的可靠度为：1.（1-0.6 ）2 =0.84 ，设数据存储部件的可靠度为R1，则有0.84×R1≥0.66，解不等式得R1=0.7857，约为0.79。【答案：C】