系統故障

故障是指系統不能執行規定功能的狀態。在計算機中，系統故障是指系統在運行過程中，由於某種原因，造成系統停止運行，以致事務在執行過程中以非正常的方式終止，致使記憶體中的信息丟失，而存儲在外存上的數據未受影響。

2017年12月1日，《公共服務領域英文譯寫規範》正式實施，規定系統故障標準英文名為Out of Order。

基本介紹

• 中文名：系統故障
• 外文名：Out of Order
• 學科：計算機
• 定義：由於某種原因，造成系統停止運行
• 有關術語：事務
• 領域：作業系統

系統故障簡介

故障是電腦程式的語法錯誤或邏輯錯誤。系統故障是指系統在運行過程中，由於某種原因，以致事務在執行過程中以非正常的方式終止。按故障的部件可將故障分為硬體故障和軟體故障。硬體故障是指故障因硬體系統失效。軟體故障是指程式運行一些非法指令，如特權指令。

事務

事務的定義

事務是用於訪問和修改各種數據項的一個程式單位。事務也可以被看做是一系列相關讀和寫操作。被訪問的數據可以分散地存放在同一檔案的不同記錄中，也可放在多個檔案中。只有對分布在不同位置的同一數據所進行的讀和寫(含修改)操作全部完成時，才能再以託付操作(Commit Operation)來終止事務。只要有一個讀、寫或修改操作失敗，便須執行夭折操作(Abort Operation)。讀或寫操作的失敗可能是由於邏輯錯誤，也可能是系統故障所導致的。

一個夭折的事務，通常已執行了一些操作，因而可能已對某些數據做了修改。為使夭折的事務不會引起數據的不一致性，須將該事務內剛被修改的數據項恢復成原來的情況，使系統中各數據項與該事務未執行時的數據項內容完全相同。此時，可以說該事務“已被退回”(rolled back)。不難看出，一個事務在對一批數據執行修改操作時，要么全部完成，並用修改後的數據去代替原來的數據，要么一個也不修改。

事務記錄(Transaction Record)

為了實現上述的原子修改，通常須藉助於稱為事務記錄的數據結構來實現。這些數據結構被放在穩定存儲器中，用來記錄在事務運行時數據項修改的全部信息，故又稱為運行記錄(Log)。該記錄中包括有下列欄位:

· 事務名：用於標識該事務的惟一名字；

· 數據項名：指被修改數據項的惟一名字；

· 舊值：修改前數據項的值；

· 新值：修改後數據項將具有的值。

在事務記錄表中的每一記錄，描述了在事務運行中的重要事務操作，如修改操作、開始事務、託付事務或夭折事務等。在一個事務 T i 開始執行時， 〈T i 開始〉記錄被寫入事務記錄表中；在 T i 執行期間，在 T i 的任何寫(修改)操作之前，便寫一適當的新記錄到事務記錄表中；當 T i 進行託付時，把一個〈T i 託付〉記錄寫入事務記錄表中。

分類

按故障的持續時間分類

按故障的持續時問可將故障分為永久故障、瞬時故障和間歇故障。永久故障由元器件的不可逆變化所引發，其永久地改變元器件的原有邏輯．直到採取措施消除故障為止；瞬時故障的持續時間不超過一個指定的值．並f1隻引起元器件當前參數值的變化，而不會導致不可逆的變化；間歇故障是可重複出現的故障，主要由元件參數的變化、不正確的設計和工藝方面的原因所引發。

按故障的發生和發展進程分類

按故障的發生和發展過程可將故障分為突發性故障和漸發性故障。突發性故障出現前無明顯的徵兆，很難通過早期試驗或測試來預測；漸發性故障是由於元器件老化等其他原因，導致設備性能逐漸下降並最終超出正確值而引發的故障．因此具有一定的規律性，可進行狀態監測和故障預防。

按故障的部件分類

按故障的部件可將故障分為硬體故障和軟體故障。硬體故障是指故障因硬體系統失效

按故障的嚴重程度分類

按故障的嚴重程度可將故障分為破壞性故障和非破壞性故障。破壞性故障既是突發性的又是永久性的．故障發生後往往危及設備和人身的安全：而非破壞性的故障一般是漸發性的又是局部的，故障發生後暫時不會危及設備和人身的安全。

除此之外．還可以按照故障的因果關係分成物理性故障和邏輯性故障，按故障的表征分為靜態故障和動態故障．按故障變數的值分為確定值故障和非確定值故障等。

閉環系統故障

隨著科學技術的發展 , 現代工業系統的規模和複雜程度都在日益提高 . 這類複雜大系統一旦發生故障 , 就可能帶來重大的財產損失和人員傷亡 . 因此 , 如何提高系統在運行中的安全性與可靠性 , 減少生產生活中的安全隱患 , 成為現代工業系統中的重大問題。故障診斷技術是提高系統運行可靠性、降低系統運行風險的重要方法。 故障診斷技術對系統運行狀況進行監測 ，判斷是否有故障發生 ，同時確定故障發生的時間、位置、大小和種類等情況 , 即完成故障檢測、分離和估計。在過去的數十年時間裡 ， 故障診斷技術得到了廣泛研究 。大量研究成果得到發表。

目前有部分學者認為，與開環系統相比，閉環系統中的故障診斷性能下降主要由於如下兩個原因 : 1) 反饋系統的引入通常會使得系統對於外部擾動更魯棒 , 因此當故障處於早期階段或幅值較小時，所帶來的影響可能會被控制量所掩蓋 . 發生故障時殘差信號可能仍在較小範圍內變動，使得故障難以被檢測到，導致了更高的漏報率。 2) 反饋控制可能使得故障在系統內傳播，導致多處信號發生異常。以感測器故障為例，在開環系統中，某感測器發生的故障不會對系統中其他感測器造成影響，其他感測器的測量信號仍然處於正常範圍之內 . 而在閉環系統中，由於引入了反饋信號，某個異常的測量值被反饋控制器採用之後 , 可能導致控制信號偏離正常值 , 進而通過反饋使得系統整體脫離正常工作範圍 , 此時其他感測器測量得到的也同樣是異常信號 . 這種故障傳遞現象也增加了故障分離的難度。