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出版者:Addison Wesley

作者:Neil Storey

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:1996-08-28

价格:USD 96.99

装帧:Textbook Binding

isbn号码:9780201427875

丛书系列:

图书标签:

• safety
• functional-safety
• 计算机安全
• 安全关键系统
• 可靠性工程
• 嵌入式系统
• 形式化方法
• 软件工程
• 系统工程
• 故障分析
• 实时系统
• 风险评估

《安全关键计算机系统》是一本深入探讨在对人类生命、财产或环境具有重大影响的系统中，如何设计、开发、验证和维护计算机系统的权威著作。本书并非一本虚构的冒险故事，也不是一本关于如何构建个人图书馆的指南。相反，它聚焦于一个至关重要且复杂的工程领域——安全关键系统。 本书将带领读者穿越严谨的工程原理和前沿的技术实践，揭示构建能够应对最严苛挑战的计算系统的秘密。在这里，“安全关键”并非仅仅是一个标签，它代表着一个系统在发生故障时可能导致灾难性后果的固有风险。从航空航天领域的飞行控制系统，到医疗设备中的生命支持装置，再到交通运输中的信号控制，以及工业自动化中的核心流程，每一个环节都可能对数百万人的福祉产生直接影响。 《安全关键计算机系统》会详细阐述这些系统所面临的独特挑战。本书将深入剖析各种潜在的失效模式，无论是硬件的物理损坏，还是软件的逻辑错误，亦或是人为操作的失误，都将被置于显微镜下进行分析。读者将了解到，如何通过一系列精心设计的机制来预测、缓解并最终避免这些失效的发生。 在设计层面，本书将重点介绍如何采用系统化的方法来确保安全性。这包括对系统需求的详尽分析，以及如何将安全性要求转化为可执行的设计规范。书中会详细介绍各种架构模式，例如冗余设计、故障检测和隔离机制，以及如何通过分层设计来降低复杂性并提高可信度。例如，在冗余设计中，本书可能会探讨双重冗余、三重冗余以及更复杂的 N 模冗余的原理和适用场景，以及如何在不同层次上实现故障转移和容错。 软件开发部分将是本书的核心内容之一。它将不仅仅关注编写功能性的代码，更强调如何编写安全、可靠且易于验证的代码。读者将学习到各种软件工程方法论，包括形式化方法，这是一种利用数学原理来证明软件正确性的强大技术。本书可能会详细介绍模型检测、定理证明等形式化方法在安全关键软件验证中的应用，以及它们如何帮助发现隐藏的逻辑缺陷。此外，还会涵盖测试策略，但不是普通的单元测试或集成测试，而是专门针对安全关键系统的、更具挑战性的验证技术，例如故障注入测试、压力测试以及合规性测试。 本书的另一大重点是验证与确认。在安全关键系统中，仅仅完成开发是不够的，必须证明系统符合预期的安全标准。本书将深入介绍各种验证技术，包括静态分析、动态分析、仿真以及实际场景的测试。读者将了解到如何构建详尽的测试计划，如何设计各种测试用例来覆盖最危险的场景，以及如何进行全面的评审和审计。例如，在验证航空航天系统的软件时，本书会介绍如何进行故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA），以评估系统级的故障风险。 此外，《安全关键计算机系统》还将触及软件和硬件的可靠性工程。它将探讨如何对组件进行可靠性建模，如何进行寿命预测，以及如何通过硬件冗余和容错技术来提高系统的整体可用性。书中可能会介绍如海明码、循环冗余校验（CRC）等错误检测和纠正技术，以及如何在硬件层面实现纠错功能。 书中还会涉及相关的标准化和认证过程。对于安全关键系统，通常需要满足严格的行业标准，例如 ISO 26262（汽车功能安全）、DO-178C（航空软件标准）等。本书将解释这些标准的意义，以及如何遵循这些标准来确保系统的安全性和可信度。读者将了解，在设计和开发过程中，如何记录和跟踪所有与安全相关的决策和活动，以满足法规和认证机构的要求。 在维护和更新方面，本书同样不会忽视。安全关键系统并非一成不变，随着时间的推移和环境的变化，可能需要进行更新和维护。本书将探讨如何安全地进行这些操作，如何评估更新引入的风险，以及如何确保更新不会破坏原有的安全属性。 总而言之，《安全关键计算机系统》是一本旨在为工程师、研究人员和任何对构建高度可靠和安全的计算系统感兴趣的人士提供全面指导的书籍。它将帮助读者理解安全关键系统的独特复杂性，掌握设计、开发、验证和维护这些系统的关键技术和方法，并最终为构建一个更安全、更可靠的世界贡献力量。本书的内容绝非空泛的理论，而是建立在深厚的工程实践和严谨的科学基础上，为读者提供切实可行的解决方案和深刻的洞察。

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这本书的结构编排简直是**艺术品级别**的精妙。它并非简单地堆砌知识点，而是构建了一个**层层递进的知识体系**。前几章奠定了**系统安全工程**的基础，让你明白安全不是事后的补救，而是贯穿始终的哲学。然后，作者极其自然地过渡到了硬件与软件的**接口协同**问题，这一点很多其他书籍都会避重就轻，但恰恰是这些边界条件最容易出问题。最让我印象深刻的是关于**冗余设计**的讨论，它没有给出“一刀切”的答案，而是详细对比了**主动-被动冗余、三取二投票**等不同策略在不同风险等级下的成本效益分析，这种**务实到近乎残酷**的分析，让我在面对项目资源限制时，能做出更明智的权衡。读完后，我感觉自己像是在一位经验极其丰富的首席架构师的**一对一辅导**下学习，所有细节都得到了充分的曝光和审视，那种**豁然开朗**的感觉，实在难以言喻。

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对于那些已经厌倦了浮夸口号和**“银弹式”解决方案**的资深工程师而言，这本书无疑是一剂**清醒剂**。它极其坦诚地揭示了**系统复杂性带来的固有风险**，并且没有提供任何不切实际的捷径。我尤其欣赏其中关于**软件架构演进与安全债**的讨论。随着系统功能的增加，如何在不推倒重来的情况下，逐步提升安全等级，这是一个现实中的巨大挑战。作者提供的**分层解耦策略和接口隔离技术**，为我们处理这种“历史遗留问题”提供了**富有洞察力**的工具箱。整本书的行文风格是**沉稳而权威**的，仿佛一位经验丰富的老兵，在向你传授如何在看不见的战场上生存下来。读完后，你不会觉得自己掌握了某种魔力，而是获得了一种**基于深刻理解的、冷静的自信**，这才是真正有价值的知识沉淀。

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这是一本读起来让人感到**醍醐灌顶**的书，对于任何身处关键技术领域，需要对系统可靠性和安全性有深刻理解的人来说，简直是**一本宝藏**。我记得最开始翻开它的时候，就被其**严谨的逻辑**和**详实的案例**所吸引。作者似乎非常了解读者的痛点，没有陷入空泛的理论说教，而是直接切入核心问题，比如**故障模式与影响分析（FMEA）**在实际设计中的应用，以及如何构建一个**真正可验证、可追溯**的软件架构。书中对**形式化方法**的介绍尤其精彩，它不像其他技术书籍那样将这些方法描绘成高不可攀的数学玩具，而是通过一系列**生动的场景模拟**，展示了它们在预防灾难性故障中的实际效用。读完后，我立刻感觉自己对软件生命周期中的“安全红线”有了全新的认识，不再仅仅是遵循规范，而是真正理解了**为什么**要这么做。那种由内而外的**信心提升**，是任何一本普通的“如何写代码”的书都无法给予的。

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我不得不说，这本书在**合规性与实践**之间的平衡做得非常出色。在今天的工程环境中，谁能绕开**行业标准和监管要求**？然而，很多书籍只是简单罗列规范条文，让人感觉枯燥乏味。这本书的厉害之处在于，它将**ISO 26262、DO-178C**等标准的内容**“内化”**成了工程实践的指导方针。举个例子，它在讲解**需求追溯性矩阵**时，配上了不同安全等级（ASIL A到D）下，矩阵的**粒度要求**的具体差异，这使得原本抽象的合规要求瞬间变得**立体而可操作**。我过去在做项目时，常常为如何“证明”合规性而头疼，这本书提供了一套**清晰的、可审计的思维框架**。它让我们明白，遵循规范不是为了应付检查，而是为了构建一个**经得起时间检验**的健壮系统。

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老实说，这本书的阅读体验是**充满挑战但极其有价值**的。它要求读者具备一定的工程背景，否则在理解一些关于**实时操作系统（RTOS）调度策略**或者**内存保护单元（MPU）配置**的章节时，可能会感到吃力。但正是这种“不妥协”的态度，保证了其内容的深度和权威性。我特别欣赏作者在处理**软件错误注入和容错机制**时所展现的**辩证思维**。他没有鼓吹“完美无错”，而是教导我们如何设计一个系统，使其在面对不可避免的错误时，能够优雅地降级，而不是灾难性地崩溃。书中关于**诊断覆盖率（DC）**的量化评估部分，彻底改变了我过去对单元测试的肤浅理解，它让我明白，测试的目的不仅是验证功能，更是为了**量化安全裕度**。这本书就像一把**精密的手术刀**，帮助你精准地切割掉系统中的那些“定时炸弹”。

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