GSPN的计算机硬件系统可靠性
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摘要：科学技术的发展推动了计算机硬件系统的进一步完善，对于计算机硬件系统和与时间相关的动态性特征描述，如果继续采用过去的传统分析方法，很难得到准确的描述信息，基于此，就需要对其动态性特征进行描述，进而在其基础上得到可靠性分析方法。
GSPN，也就是广义随机Petri网，它是一种以普通的Petri网为基础，在此基础上对类型形式进行扩展变化而形成的一种较为高级的Petri网，它的一个显著特点就是可以对计算机硬件系统的动态变化运行过程进行准确的描述，并且在很多领域的可靠性分析中得到了应用。
1建模的基本方法
1.1什么是GSPN
从广义的角度来讲，随机Petri网可以定义为一个8元组，即GSPN＝（P、T、I、O、H、M、W0、λ）[1]。这几个元组分别代表不同的含义，P代表的是库所的所有有穷集合；T代表的是变迁的所有集合；I代表的是输入弧的有穷集合；O代表的是输出弧的有穷集合；H代表的是禁止弧的有穷集合；M0代表的是系统初始标识的集合；W代表的是弧权函数的有穷集合；λ是和变迁集合相对应的。1.2GSPN建模元素的用法库所：用来对计算机硬件系统工作过程中的资源和状态进行描述。时间变迁：用来对计算机硬件系统工作过程中的各种事件进行描述。瞬时变迁：用来对计算机硬件系统工作过程中的控制和运行逻辑进行描述。有向弧：用来对计算机硬件系统工作中的状态与时间之间的因果联系进行描述。禁止弧：用来对计算机硬件系统工作中的控制和运行逻辑进行描述。标记：用来对计算机硬件系统的动态行为变化进行描述。
2硬件系统基本单元GSPN模型阐述
2.1库所及其含义
库所结构中，它的含义各有不同，其中，P1表示的是计算机硬件系统处于正常运行状态；P2表示运行出现了异常；P3表示的是出现了临时性故障；P4表示的是硬件系统的故障是永久性的；P5表示的是异常故障计算机可以自动恢复；P6表示的是异常故障不能自动恢复，需要对其进行人工检查和维修。
2.2变迁及其含义
变迁的每一项含义各有不同，其中，T1表示的是计算机硬件系统在运行过程中出现了异常；T2表示的是永久性故障；T3表示的是临时性故障；T4表示的是系统在经过维修后可以正常工作；T5表示的是系统可以自行恢复；T6表示的是不能恢复的故障；T7表示的是转化为永久性故障。我们从实际的计算机硬件系统来看，模型的运作原理是，如果计算机硬件系统基本单元在正常状态下发生了故障，它的基本单元发生了异常，这个异常状况还不确定，可能是临时性的也可能是永久性的，如果是临时性的话，又很可能转化为两种状态，即可以自动恢复和不可以自动恢复，如果是可以自动恢复的话，在系统基本单元下可以自行恢复，如果是不可自动恢复的话，就需要进行人工维修恢复，如果故障转化为了永久性故障时，经过恢复后会进入正常的工作状态。
3系统基本单元GSPN模型设计分析
计算机硬件系统基本单元GSPN模型的描述粒度精度，它的描述也有一定的针对性，对于结构简单单一的硬件系统描述具有很好的效果，对于复杂的则很难描述完整。
3.1简化假设
简化假设的体现主要是在哪些地位较为关键的模型分析来说的，对于这部分的模型分析，要按照既定的流程，首要做的是区分运行状态，也就是属于正常和故障哪一类，然后假设硬件系统中基本单元出现的故障都可以在λ基础上进入到泊松过程中，最后可以把所有硬件系统全部维修成功为条件，直接处于维修率的泊松过程中。
3.2精化模型
从计算机硬件系统基本单位GSPN的自身运作原理和作用来看，它的主要作用是可以反映出计算机硬件系统的故障变化情况，PW表示的是计算机处于正常的工作状态，Pf表示的是它的硬件系统出现了故障，Tf表示的是硬件系统基本单元受到某些因素的干扰发生了故障，Tr表示的是出现的故障经过维修后可以正常运作[2]。
4对于计算机硬件系统的分析
4.1出现的故障分析
在其模型建立后，模型中的矩形S表示的是计算机硬件系统出现了全局性的故障，矩形Yi（其中i＝1、2、3），它所表示的是在第i个功能模块出现了故障异常，那么圆形Xi（其中i＝1、2、3）表示的是硬件系统基本单元出现了故障异常，需要注意的是，这个故障的逻辑关系是这样的：功能模块的障碍以或门逻辑引起了全局性的故障，计算机硬件系统基本单元故障以与门逻辑引起了故障产生。
4.2系统GSPN的可靠性分析
对于它的分析主要是通过模型实现的，也就是计算机硬件系统GSPN可靠性分析的模型，这种模型的运行条件是需要TimeNET软件支持的，通过实际的研究证明，计算机硬件系统的可用度是PSA＝1－P{＃PS＞0}，那么它的功能模块的可用度是PYiA＝1－P{＃PYi＞0}，需要注意的是，i的取值是1、2、3。本文主要对计算机硬件系统的可靠性进行了分析探讨，研究以GSPN为基础，相对于传统的描述方法来说具有明显的优势特性，可以准确描述出简单结构的计算机硬件系统。
参考文献
[1]谷春英,姚青山.基于GSPN的计算机硬件系统可靠性分析[J].微电子学与计算机,2013,30(06):122-125+130.
[2]李宁.基于GSPN的计算机硬件系统可靠性研究[J].电子制作,2015,(11):31.
作者：赵天 单位：陕西省汉中市职业技术学院