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  3. 阅读以下关于嵌入式实时系统设计的描述，回答问题1至问题3。 [说明] 嵌入式系统是当前航空、航天、船舶及工业、医疗等领域的核心技术，嵌入式系统可包括实时系统与非实时系统两种。某宇航公司长期从事航空航天飞行器电子设备的研制工作，随着业务的扩大，需要大量大学毕

阅读以下关于嵌入式实时系统设计的描述，回答问题1至问题3。 [说明] 嵌入式系统是当前航空、航天、船舶及工业、医疗等领域的核心技术，嵌入式系统可包括实时系统与非实时系统两种。某宇航公司长期从事航空航天飞行器电子设备的研制工作，随着业务的扩大，需要大量大学毕

admin2017-11-28  53
问题 阅读以下关于嵌入式实时系统设计的描述，回答问题1至问题3。
[说明]
嵌入式系统是当前航空、航天、船舶及工业、医疗等领域的核心技术，嵌入式系统可包括实时系统与非实时系统两种。某宇航公司长期从事航空航天飞行器电子设备的研制工作，随着业务的扩大，需要大量大学毕业生补充到科研生产部门。按照公司规定，大学毕业生必须进行相关基础知识培训，为此，公司经理安排王工对他们进行了长达一个月的培训。
[问题3]
可靠性是实时系统的关键特性之一，区分软件的错误(Error)、缺陷(Defect)、故障(Fault)和失效(Failure)概念是软件可靠性设计工作的基础。请简要说明错误、缺陷、故障和失效的定义；并在图3—2中标出错误、缺陷和失效出现阶段，说明缺陷、故障和失效的表现形式，填写图3—2中(1)～(6)处的空白。
选项
答案错误、缺陷、故障和失效的定义： (1)错误(error)：是指开发人员在开发过程中出现的失误、疏忽和错误。 (2)软件缺陷(defect)：是指代码中能引起一个或一个以上失效的错误的编码(步骤、过程、数据定义等)。 (3)软件故障(fault)：是指软件在运行过程中出现的一种不希望或不可接受的内部状态，通常是由于软件缺陷在运行时引起并产生的错误状态。 (4)软件失效(failure)：是指程序的运行偏离了需求，是动态运行的结果，软件执行遇到软件中的缺陷时可能会导致软件的失效。 错误、缺陷、故障和失效关系图填空： (1)存在 (2)引起 (3)用户经历 (4)在开发过程中 (5)在产品中 (6)在运行时
解析 本题考查嵌入式实时系统的基本概念和主要特征，在掌握基本概念基础上，针对安全关键系统的可靠性需求，区分错误、缺陷、故障和失效含义以及所处的场景。
此类题目要求考生根据自己已掌握的有关嵌入式系统的知识，认真阅读题目对实时性问题的描述，经过分析、分类和概括等方法，从中分析出题干或备选答案给出的术语间的差异，正确回答问题1到问题3所涉及的各类技术要点。
[问题1]
嵌入式系统是深埋于专用设备或系统中，对设备或系统的各类传感器进行管理与控制的系统，根据专用设备或系统的应用领域的不同，通常分为实时系统和非实时系统。比如大的可以是飞机、飞船、舰艇、机床等，小的可以是家用电器、手机、电子门锁等。一般来讲，设备运行对于时间特性具备一定敏感性的系统可称之为“实时系统”。因此，实时系统是“指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性，也取决于结果产生的时间，如果系统的时间约束条件得不到满足，系统将会出错。”(牛津计算机字典)，或者“指能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致运行的系统。”上述两个定义均说明了任务正确的运行不仅与运算结果有关，而且也与运行时限有关。
实时系统的主要特征一般体现在以下8个方面：
(1)时间敏感性：任何实时系统对响应时间是极其关注的，要保证在所有条件下适当的时间产生适当的输出，在设计和实现方面是相当困难的。
(2)并发性：实时系统一般由处理器和一些公共外部相互作用的设备组成，这种结构隐含着天然的并行特征。
(3)数值计算：一般实时系统均采用了控制技术实现信息反馈与控制，因此处理器必须支持高速度、高精度和向量、浮点计算能力。
(4)复杂性：实时系统的核心是对外部真实事件的响应，而系统必须迎合这些外部事件的组合，这样就带来设计上的复杂性。因此，实时系统要使用语言或环境将这些复杂性分解为可有效管理的较小规模的组件、抽象数据结构、类和对象等。
(5)效能：实时系统是时间攸关的系统，其执行效率与其他系统相比尤为重要，有些情况，为了提高系统效能，往往要用低级程序设计语言(即汇编语言)控制和操作硬件接口或中断。因此，系统需要应答时间往往在毫秒或纳秒级，适当采用低级语言设计是非常必要的。
(6)可靠性和安全性：一般实时系统都是应用于生死攸关系统的(如飞机、高铁等)，一个系统的失效可能引起上亿元的经济损失，有些失效是不能挽回的。因此，实时系统的可靠性至关重要。在军事领域，我们必须在设计和执行系统时考虑系统失效的控制算法，尽可能地减少人为操作错误所引起的失效。预防被外部非法入侵而带来的关键数据泄漏和系统失效。
(7)预测性：实时系统是一种确定性要求极高的系统，要求对系统每一时刻的运行的行为、状态和结果都是可预计的。尤其是在系统发生错误后，其可能影响的系统失效也是可预测到的，并设计了系统失效后处理方法，如备份、手工操作等。
(8)交互作用：实时系统的本质是对外部事件的处理，必然带来了交互作用，并且系统还应根据外部事件的不同因素，自动适应环境的变化，因此，实时系统的智能化、自适应化是交互作用主要体现。
[问题2]
实时系统是一种时间敏感性的系统，根据不同的应用环境和条件的不同，其时间敏感性要求各有差异，因此实时系统还可根据时间类别、时间需求和工作方式的不同，分类出不同的实时系统。比如按时间类别的时限要求程度不同，我们一般将具备毫秒级或纳秒级时限要求的系统称之为“强实时系统”，而将具备秒级以上的时限要求的系统称之为“弱实时系统”。本问题共给出了8个@参考答案@，主要考查考生在理解了时间类别、时间需求和工作方式三种场景分类的含义基础上，将8个@参考答案@分门别类地归纳到不同类型中。
针对按“时间类别”分类主要是以用户对时间敏感程度的高低划分。可归纳为“时限的危害程度”和“时间角色’’两种类型，时限的危害程度可由“强实时”“弱实时”和“固定实时”三种；而时间角色可由“时间明确”和“时间响应”两种；
针对按“时间需求”分类主要是以系统对时间响应需求的紧迫程度划分。可归纳为“时限／反应时间”“输入／输出激励”和“周期／零星／非周期”三种；
针对按“工作方式”分类主要以系统对时间工作方式的触发条件划分。可归纳为“时间触发”和“事件触发”两类。
[问题3]
系统可靠性是嵌入式实时系统的关键特性之一，安全攸关系统的设计必须关注系统的可靠性设计，要提高系统的健壮性必然要清楚错误(Error)、缺陷(Defect)、故障(Fault)和失效(Failure)基本概念和存在的环境与场景。
软件错误(Error)是指开发人员在开发过程中出现的失误、疏忽和错误而导致的设计缺陷；软件缺陷(Defect)是指代码中能引起一个或一个以上失效的错误编码，包括了步骤、过程、数据定义等方面；软件故障(Fault)是指软件在运行过程中出现的一种不希望或不可接受的内部状态，通常是由于软件缺陷在运行时引起并产生的错误状态；软件失效(Failure)是指程序的运行偏离了需求，是动态运行的结果，软件执行遇到软件中的缺陷时可能会导致软件的失效。
基于上述的定义，考生就不难回答图3—2所空缺的内容。
“错误”是“开发人员”在“开发过程中”产生；
“缺陷”是“在产品中”固有“存在”的；
“故障”是系统“在运行时”所“引起”；
“失效”是系统“在运行时”由“用户经历”感觉到的。
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