嵌入式电子信息系统可靠度优化探讨

杨 博

（广州工商学院，广东 广州 510800）

0 引言

和过去的单片机比较起来，嵌入式电子信息系统显然具有更高的运行效率和运行水平，因此其一经出现就得到了业内人士的广泛认可和关注。随着研究的不断深入，嵌入式电子信息系统开始在越来越多的领域发挥作用，比如说国防领域、航空航天领域、信息工程领域、交通运输领域等，都离不开嵌入式电子信息系统的支持。但是嵌入式电子信息系统的运行流程和数据处理方法也比单片机更复杂，因此其可靠性往往得不到保证，只有对嵌入式电子信息系统可靠度进行优化，才能使之在以后的使用中发挥更大的作用。

1 嵌入式电子信息系统的可靠度分析

嵌入式电子信息系统的组成相对来说比较复杂，包括应用程序、处理单元等，涉及许多的硬件、零部件，每个组成部分都比较小，基本只占据1 kB的储存空间，程序空间自然也比较小。在实际应用中，为了保证数据运算的准确度和实时性，嵌入式电子信息系统的运算频率往往非常高，在64位处理器的协同下进行运行，这给嵌入式电子信息系统的硬件性能提出了较高的要求[1]。同时，和常规的计算机系统相比，嵌入式电子信息系统的信息存储方式也比较独特，主要利用EPROM进行存储，存储速度比较快且存储能力比较强。嵌入式电子信息系统的计算都是通过程序进行的，再加上不同硬件的协助，最终就能实现运算，因此需要确保应用程序与系统接口相统一，提升数据管理及控制有效性。另外，嵌入式电子信息系统的硬件无法兼容、软件也不够稳定，因此其整体的可靠性很容易出问题，这使得它往往无法在实际应用中发挥更多作用，应用范围比较有限。

2 影响嵌入式电子信息系统可靠度的因素

现阶段来看，嵌入式电子信息系统的配套技术及研究方法相对成熟，其应用范围也变得越来越大，系统的功能越来越丰富，正在朝着多元化、实用化方向发展，整体开发规模日益提升。但是，不同的应用方向给嵌入式电子信息系统提出了不同的新要求，比如说有的行业就要求其具有实时性功能，而嵌入式电子信息系统本身不可能毫无漏洞，在高速发展的同时，其本身存在的一些局限性愈发明显，可靠性逐渐下降。

上文已有提及，该系统的硬件设备比较多，随机静态存储量和闪存能力都在不断提升，而嵌入式电子信息系统的可靠性受其硬件设备影响，所以其可靠性容易出现问题。在计算机系统中，读取信息的功能由硬盘承担，但是嵌入式电子信息系统却并非如此，它读取信息的功能为闪存方式，同时通过统一接口的方式对操作系统和应用程序进行协调，确保硬件功能能够顺利实现[2]。在嵌入式电子信息系统运行中，涉及非常多的运行流程，一旦软件系统或硬件设备出了问题，其运行就会出现问题，换而言之，这种统一接口的方式从基础上就决定了其可靠性不高的特点。另外，嵌入式电子信息系统的程序运行离不开EOS的支持，自身容量却比较小，这也是导致可靠性低下的一个问题。同时，嵌入式电子信息系统的操作系统也不够稳定，在运行过程中，操作系统承担着应用管理的任务，操作系统的缺失和故障必然会导致嵌入式电子信息系统相关功能无法顺利实现。还有部分嵌入式芯片和操作系统难以顺利兼容，也可能导致嵌入式电子信息系统可靠性大幅度下降。

3 嵌入式电子信息系统可靠度优化

嵌入式电子信息系统的应用范围十分广泛，但是其可靠性相对有限，影响了它的应用扩大化，上文中简单阐述了嵌入式电子信息系统可靠度的总体情况和影响因素，基于上文论述的嵌入式电子信息系统可靠度优化大致可以分成以下两点进行理解。

3.1 嵌入式电子信息系统可靠度优化模型

3.1.1 密度函数的优化

所谓故障密度的含义是，嵌入式电子信息系统发生故障的概率、发生故障的风险等，从数据角度来看，故障密度完全是可约束条件，根据系统硬件分析结果，对系统运行的故障密度进行计算，就能够明确故障密度的约束函数，再利用积分分析方式，就能降低故障密度。

3.1.2 失效率的优化

失效率是嵌入式电子信息系统可靠度最重要的指标，它代表的是某一个时间段内系统出现失效情况的概率，通常来说嵌入式电子信息系统的失效问题可以分成早期失效、偶然失效和特定失效，这三种失效情况发生的概率并不相同。因此，可根据失效情况和使用寿命明确失效率，对早期失效和特定失效进行筛除。从实际的模型优化经验来看，早期失效往往是由于系统运行时间较短，利用内部处理方法往往就能解决类似问题，而特定失效则与之相反，基本上是因为系统运行过久、硬件发生老化导致的，一般可通过对系统运行时间的评估和分析进行处理，明确老化部位并进行调整更换，就能解决问题。而关于嵌入式电子信息系统偶然失效问题，则需判断其是否在规定失效率范围内，如果不超出该数值则可认为是正常情况，只需要做好系统监测和调控即可[3]。

3.2 嵌入式电子信息系统可靠性优化措施

3.2.1 对系统进行严格测试

嵌入式电子信息系统是人为设计出来的产物，而人的思维不可能完全没有漏洞，因此设计产物也必然会存在各种各样的漏洞，嵌入式电子信息系统中的任何一个漏洞，都会降低其运行可靠度，为了保证嵌入式电子信息系统的稳定性，设计人员可在进行设计的时候反复斟酌，并对系统进行运行筛查，从而从源头上降低漏洞数量、在运行中筛查运行隐患，除此之外还需要对嵌入式电子信息系统进行严格的测试。测试一般可从功能测试入手，对系统的各项功能能否正常实现进行判断，在程序员进行个人测试以后，可将无误的嵌入式电子信息系统交由第三方进行测试，如果发现系统中确实存在漏洞，需要第一时间进行处理和调整，并在调整以后进行重复测试，确认漏洞是否得到了有效的处理。在一个漏洞得到有效处理以后，需要重复上述过程进行多次测试，确认系统没有漏洞以后才能结束测试。在全部测试都结束以后，嵌入式电子信息系统前期开发即可结束。

3.2.2 实时监控系统的使用

上文中阐述了嵌入式电子信息系统的漏洞测试及筛查，在完成系统筛查以后，可选择部分客户进行使用，从而获取更大批量的运行数据，在这个阶段如果没有出现系统故障，就可以将嵌入式电子信息系统推向市场。实际上，无论是怎样的测试、无论过去多大的数据样本，测试都不能完全覆盖和解决所有的漏洞，初步确认以后，在用户的多样化使用需求下，系统仍有可能出现各种各样的故障。在应用过程中，很多测试阶段未被发现的漏洞会接踵而来，工作人员可对这些漏洞进行记录的处理，避免其再度出现。总体来说，嵌入式电子信息系统可靠度优化是长期工作，并非一朝一夕就能彻底结束的，即使系统维持了一段时间的稳定，也不能认为其以后会一直稳定运行，因此工作人员需实时监控系统的使用情况，及时修复漏洞。

4 结语

21世纪是信息技术不断发展的时代，新的运行系统不断出现，过去的单片机已经不再具有突出的优越性，而嵌入式电子信息系统正在以其独特的优势获取更多的认可和关注。从实际应用过程来看，嵌入式电子信息系统目前还存在一些不足之处，可靠度比较低。工作人员必须要对其可靠度影响因素进行分析，从可靠度模型入手，对其进行优化和调整，并采取相应措施降低系统故障率，使嵌入式电子信息系统维持可靠运行。