一种可计算的高可靠架构设计方法和系统

1.本发明属于数据处理领域，尤其涉及一种可计算的高可靠架构设计方法和系统。


背景技术：

2.对于一个给定的系统，其任务可靠性指的是该系统在某些组件发生故障后仍能保持规定功能运行的概率。对于部分任务关键型系统，如飞控系统或武器装备系统，如果在系统交付使用后频繁出现失效或故障，其后果是难以承受的。
3.因此，在系统的设计阶段，以高任务可靠为设计目标，提出一种可计算的设计方法及系统具有至关重要的作用。
4.目前针对系统可靠性的架构设计方法一般归结为系统的冗余分配问题，即在一定代价约束下，系统中每个组件应该配备几个冗余备份，才能够最大化系统的任务可靠性。
5.这样的方法主要存在两个问题：一是系统架构假设局限性大。冗余分配问题要求系统的可靠性多项式已知，因此一般的研究都只针对于串联、并联或者串并联复合的系统。然而，随着系统的复杂性逐步提升，系统的内部连接结构与接口关系越发复杂，难以用串连、并联或者串并联复合的模型来描述，传统的冗余分配方法难以适用于大规模的复杂系统架构设计问题。
6.二是缺乏自动的系统任务可靠性计算方法。现有的冗余分配方法一般使用可靠性框图法，人工分析系统结构以计算任务可靠性。而在系统架构设计问题中，需要对成千上万个备选设计方案进行任务可靠性预计。对于大型系统的设计问题，巨大的解算空间带来的人力代价使现有方法不再适用。


技术实现要素：

7.本发明提出一种可计算的高可靠架构设计方案，以解决上述技术问题。
8.本发明第一方面公开了一种可计算的高可靠架构设计方法。所述架构包含若干提供系统功能的组件，所述架构表示为，其中代表组件集合，代表各个组件间的连接关系集合，互为冗余的组件属于同一功能域，所述方法包括：步骤s1、两两计算各个功能域的交集，获取多组交集不为空的功能域对，将每一组所述交集不为空的功能域对、拆分为三个新的功能域、和，并在所述新的功能域中分别添加虚拟节点、和，同时向所述连接关系集合中添加虚拟连接、和，从而获得包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的架构表示；
步骤s2、针对包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示，将其包含的m个互不相交的功能域中的每一个功能域聚集为一个超节点，基于连接关系中的每一个连接关系，构建以m个所述超节点的表征的架构表示；步骤s3、基于所述以m个所述超节点的表征的架构表示，获取包含所有最小生成树的集合，其中所述最小生成树表征以最小次数m-1个连接关系将m个所述超节点连接起来的生成树，并基于包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示来判断所述各个最小生成树的连通性，以剔除不具备连通性的最小生成树；步骤s4、基于通过所述连通性判断的最小生成树集合的架构表示，计算其中每一种架构组件配置的可靠性，，，为中所有组件都正常工作的事件，为事件发生的概率，基于可靠性计算结果，从多种架构组件配置中选取一种架构组件配置，以提供相关服务。
9.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s1中，获得的包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示中的m个功能域互不相交。
10.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s2中，构建所述以m个所述超节点的表征的架构表示具体包括：对所述连接关系中的连接关系，，，将连接关系添加至超节点集合超节点集合中，重复执行上述操作，最终获取以m个所述超节点的表征的架构表示。
11.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s4中，基于所述可靠性计算结果，从所述多种架构组件配置中选取一种架构组件配置，具体包括：获取各个组件的可靠性参数为，费用参数为，重量参数为，功耗参数为，开发难度为，以建立如下优化模型：
其中，表示当前架构组件配置下的总费用，表示所述当前架构组件配置下的总重量，表示所述当前架构组件配置下的总功耗， 表示所述当前架构组件配置下的总开发难度，、和分别表示所述当前架构组件配置下的功耗、重量和开发难度的约束值，表示所述当前架构组件配置的可靠性计算结果；利用所述优化模型的优化结果选取最优的一种架构组件配置。
12.本发明第二方面公开了一种可计算的高可靠架构设计系统。所述架构包含若干提供系统功能的组件，所述架构表示为，其中代表组件集合，代表各个组件间的连接关系集合，互为冗余的组件属于同一功能域，所述装置包括：第一处理单元，被配置为：两两计算各个功能域的交集，获取多组交集不为空的功能域对，将每一组所述交集不为空的功能域对、拆分为三个新的功能域、和，并在所述新的功能域中分别添加虚拟节点、和，同时向所述连接关系集合中添加虚拟连接、和，从而获得包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的架构表示；第二处理单元，被配置为：针对包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示，将其包含的m个互不相交的功能域中的每一个功能域聚集为一个超节点，基于连接关系
中的每一个连接关系，构建以m个所述超节点的表征的架构表示；第三处理单元，被配置为：基于所述以m个所述超节点的表征的架构表示，获取包含所有最小生成树的集合，其中所述最小生成树表征以最小次数m-1个连接关系将m个所述超节点连接起来的生成树，并基于包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示来判断所述各个最小生成树的连通性，以剔除不具备连通性的最小生成树；第四处理单元，被配置为：基于通过所述连通性判断的最小生成树集合的架构表示，计算其中每一种架构组件配置的可靠性，，，为中所有组件都正常工作的事件，为事件发生的概率，基于可靠性计算结果，从多种架构组件配置中选取一种架构组件配置，以提供相关服务。
13.根据本发明第二方面的装置，所述第一处理单元具体被配置为，获得的包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示中的m个功能域互不相交。
14.根据本发明第二方面的装置，所述第二处理单元具体被配置为，构建所述以m个所述超节点的表征的架构表示具体包括：对所述连接关系中的连接关系，，，将连接关系添加至超节点集合超节点集合中，重复执行上述操作，最终获取以m个所述超节点的表征的架构表示。
15.根据本发明第二方面的装置，所述第四处理单元具体被配置为，基于所述可靠性计算结果，从所述多种架构组件配置中选取一种架构组件配置，具体包括：获取各个组件的可靠性参数为，费用参数为，重量参数为，功耗参数为，开发难度为，以建立如下优化模型：
其中，表示当前架构组件配置下的总费用，表示所述当前架构组件配置下的总重量，表示所述当前架构组件配置下的总功耗， 表示所述当前架构组件配置下的总开发难度，、和分别表示所述当前架构组件配置下的功耗、重量和开发难度的约束值，表示所述当前架构组件配置的可靠性计算结果；利用所述优化模型的优化结果选取最优的一种架构组件配置。
16.本发明第三方面公开了一种电子设备。所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本公开第一方面中任一项所述的一种可计算的高可靠架构设计方法中的步骤。
17.本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本公开第一方面中任一项所述的一种可计算的高可靠架构设计方法中的步骤。
18.综上，本发明提供的技术方案使用无向图及其邻接矩阵对系统架构进行建模表征，将邻接矩阵中的元素作为优化变量，系统的任务可靠性作和费用为优化目标，系统的重量、功耗、开发难度等代价作为优化约束，建立系统架构多目标优化模型。通过相应算法求解得到帕累托最优前沿，该前沿面上的每个点对应系统架构的一个帕累托最优解，代表了相应费用约束下系统任务可靠性所能达到的最大值。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为根据本发明实施例的高可靠架构设计的流程图；图2a为根据本发明实施例的功能域划分示意图；图2b为根据本发明实施例的添加虚拟节点的示意图；图2c为根据本发明实施例的功能域超节点的示意图；图2d为根据本发明实施例的无效配置的示意图；图2e为根据本发明实施例的有效配置的示意图；图2f为根据本发明实施例的可靠性分解组件的示意图；图2g为根据本发明实施例的帕累托前沿的示意图；图3为根据本发明实施例的一种可计算的高可靠架构设计系统的结构图；图4为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本发明第一方面公开了一种可计算的高可靠架构设计方法。所述架构包含若干提供系统功能的组件，所述架构表示为，其中代表组件集合，代表各个组件间的连接关系集合，互为冗余的组件属于同一功能域，所述方法包括：步骤s1、两两计算各个功能域的交集，获取多组交集不为空的功能域对，将每一组所述交集不为空的功能域对、拆分为三个新的功能域、和，并在所述新的功能域中分别添加虚拟节点、和，同时向所述连接关系集合中添加虚拟连接、和，从而获得包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的架构表示；步骤s2、针对包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示，将其包含的m个互不相交的功能域中的每一个功能域聚集为一个超节点，基于连接关系中的每一个连接关系，构建以m个所述超节点的表征的架构表示；步骤s3、基于所述以m个所述超节点的表征的架构表示，获取包含所有最小生成树的集合，其中所述最小生成树表征以最小次数m-1个连接关系将m个所述超节点连接起来的生成树，并基于包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示来判断所述各个最小生成树的连通性，以剔除不具备连通性的最小生成树；步骤s4、基于通过所述连通性判断的最小生成树集合的架构表示，计算其中每一种架构组件配置的可靠性，，，为中所有组件都正常工作的事件，为事件发生的概率，基于可靠性计算结果，从多种架构组件配置中选取一种架构组件配置，以提供相关服务。
23.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s1中，获得的包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示中的m个功能域互不相交。
24.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s2中，构建所述以m个所述超节点的表征的架构表示具体包括：对所述连接关系中的连接关系，，，将连接关系添加至超节点集合超节点集合中，重复执行上述操作，最终获取以m个所述超节点的表征的架构表示。
25.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s4中，基于所述可靠性计算结果，从所述
多种架构组件配置中选取一种架构组件配置，具体包括：获取各个组件的可靠性参数为，费用参数为，重量参数为，功耗参数为，开发难度为，以建立如下优化模型：其中，表示当前架构组件配置下的总费用，表示所述当前架构组件配置下的总重量，表示所述当前架构组件配置下的总功耗， 表示所述当前架构组件配置下的总开发难度，、和分别表示所述当前架构组件配置下的功耗、重量和开发难度的约束值，表示所述当前架构组件配置的可靠性计算结果；利用所述优化模型的优化结果选取最优的一种架构组件配置。
具体实施例
26.将系统中组件间的连接关系表征为图结构，通过分析系统业务流程，在组件集上进行系统功能域的划分。同一功能域中的组件聚集成为一个功能域超节点，从而形成功能域集合上的多重图结构。
27.在系统功能域多重图的基础上，可以定义系统的任务可靠性。假设系统的任务完成能力是各功能域能力的集合，那么系统的任务可靠性就能够定义为功能域多重图上的全端可靠性，即对于系统中的任意功能域，都存在一条正常工作的路径将其与其他功能域相连接的概率。对多重图进行最小生成树搜索，再将功能域集合上的最小生成树转化为组件集上的图结构，进行连通性的判别。若连通，则该最小生成树就代表了一种有效的系统配置。对所有的有效配置求不交积和，即得到了系统任务可靠性。具体流程如图1所示。
28.步骤101、按照业务流程，划分系统功能域。
29.分析系统的业务流程，将系统的规定任务划分为不同硬件所提供的系统功能。一般认为系统中能够互为冗余的组件同属于一个功能域。对应到架构的图中，功能域划分将中的节点划分为代表功能域的簇。
30.以一个嵌入式系统为例，假设该架构由6个组件组成，待分析架构的邻接矩阵为：
其中组件1和2分别表示按键和旋钮，组件3表示指示灯，组件4为可触摸的显示屏，组件5和6表示两个嵌入式处理器。该系统的规定任务为接收用户输入的数据，计算返回给用户相应的输出。因此，如图2a所示，该系统的功能域可以划分为：输入功能域a，包括组件1、2和4；输出功能域b，包括组件3和4；以及计算功能域c，包括组件5和6。
31.步骤102，若存在功能域交集非空，进一步细分并添加虚拟节点和虚拟连接。
32.在对系统组件集进行功能域划分的过程中，可能存在两功能域集合的交集非空的情况。例如在图2a中，易见，，但。
33.不失一般性，假设存在两个功能域与的交集非空。此时，对、和分别创建新的功能域、和。为了表示系统中所有可能的组件配置，还需要在新功能域、和中分别添加虚拟节点、和，并向中添加虚拟连接、和。这些虚拟节点仅仅为了帮助表达组件的可能组合，其本身并不提供系统功能，且可靠性恒等于1。对于多个功能域交集非空的情况，以此类推。
34.以图2a中的系统结构为例，对于交集非空的输入功能域a和输出功能域b，首先对功能域进行细分并加入虚拟节点，得到新功能域：为了表示系统中各种组件的可能组合，还需要添加虚拟连接、、、和，最终得到图2b中的系统结构。
35.步骤103，同一功能域中的组件聚集为超节点，形成功能域集上的多重图。
36.在进行功能域划分后，系统中任意两个功能域之间的交集都为空。此时，将属于同一功能域的组件节点聚集为一个功能域超节点，保留原有的连接不变，就得到了功能域集上的多重图。
37.假设系统进行了步骤103所描述的功能域细分后，构成了的图结构，其中和分别为添加了虚拟节点和虚拟连接之后的节点集和连接集，且系统中存在m个互不相交的功能域。此时任给一个组件间连接，假设，，则
在功能域超节点集合上添加连接到集合，最终形成功能域上的多重图，且该多重图上的每一条连接都与中的连接存在一一对应关系。
38.以图2b中的系统功能域划分为例，细化后的四个功能域中的节点分别聚集为超节点，形成了集合。任给一个中的连接，假设为。易见，，，因此添加连接到集合。以此类推，形成了如图2c的功能域超节点上的多重图。
39.步骤104，对多重图进行最小树搜索，并转换回组件集上的图结构进行连通性判别。
40.对于一个无向图，它的生成树指包含原图中所有节点的树，树中各边的权重之和称为树的权，而具有最小权的生成树就称为该图的最小生成树。由于功能域多重图中的边不包含权重，可以认为每条边的权重都为1，那么功能域多重图上的最小生成树就指能够连接图中所有节点的长度最小的边的集合。
41.对于系统的功能域多重图，该图上的每颗最小生成树就对应了一组能够连接所有功能域的路径。为判断这一组路径是否为系统的有效配置，需要将功能域多重图上的每一颗最小生成树转化回组件集合上的图结构，并判断其连通性。
42.由于中的连接与中的连接存在一一对应关系，每颗上的最小生成树可以转换为一个子集上的图结构。假设功能域多重图上所有最小生成树的集合为，其中每棵树是一组多重图上连接的集合。任给中的一条连接，假设它对应的中的连接为中的连接为，则添加和到，添加到。对中的所有连接都进行相同的操作，由此诱导出组件子集上的图结构。判断是否连通，如果是连通的，则代表了系统的一组有效配置；如果不是连通的，则代表了系统的一组无效配置。
43.如图2d所示，左图中加粗的边连接起了所有的系统功能域，构成了多重图上的一颗最小生成树，设为。假设中这三条加粗的连接分别对应了中的、和，则由诱导出的组件子集上的图结构如图2d中的右图所示。易见，该图不是连通的，因此对应了系统的一个无效配置。
44.如图2e，左图中加粗的边同样连接起了所有的系统功能域，构成了多重图上的一颗最小生成树，设为。假设中这三条加粗的连接分别对应了中的、和，则由诱导出的组件子集上的图结构如图2e中的右图所示。由于该图是连通的，故对应了系统的一个有效配置。
45.步骤105，将通过判别的最小生成树转化为组件集，求其不交积和即为系统任务可靠性。
46.假设通过了连通性判别的最小生成树集为。由于在计算系统任务可靠性时一般假设组件间连接是完全可靠的，只考虑组件失效的概率，我们可以将
中的每颗最小生成树转化为组件集的子集。任给一颗最小生成树，假设在步骤105中由其诱导出的图结构为，则该图的组件集合即可代表系统的一种有效配置。因此，通过了连通性判别的最小生成树集也可以被表示。
47.以图2c为例，该功能域多重图共有58颗最小生成树，其中有4颗通过了连通性判别，其余54颗最小生成树均对应系统的无效配置。对应了系统有效配置的四颗最小生成树分别为：分别为：它们所诱导出的组件子集分别为、、和。由于虚拟节点的可靠性恒为1，为了简便计算，可以将虚拟节点剔除，得到组件子集、、和。
48.中的每颗树实际对应了一种能够完成系统既定任务的组件有效配置。，假设为中所有组件都正常工作的事件，为事件发生的概率。那么系统能够完成既定任务的概率，即系统任务可靠性，就定义为中任意一种有效配置能够正常工作的概率，即事件中任意一个发生的概率，等价于各事件的并集发生的概率。因此，系统的任务可靠性就可以通过下式求得：利用集合论中的容斥定理，一定有：换言之，要求一组事件的并集的概率，可以将其拆分为两部分，先求一个事件的概率，再求该事件的补集与其余事件交集的概率，两部分概率之和即为原事件并集的概率（公式第二行）；进一步地，利用集合论中的分配率，可以将所选事件的补集与其余事件并集的交集，转化为所选事件与其余事件分别求交集后再求并集（公式第三行）。上述计算以此类推，就能够将一组相交的事件转化为一组不交的事件，其概率之和就为原事件并集的概率。
49.继续之前的例子，由于，因此系统的任务可靠性为：
首先选择第一项，求它的补集与后面3项的交集，得：此时，系统的任务可靠性就转化为了：依此类推，选择，求它的补集与后面5项的交集，得：以上过程重复进行，直到需要求不交积的元素只剩余一项。此时得到：假设为组件1至6的可靠性参数，由于各组件之间的概率服从独立性假设，因此系统的任务可靠性为：为验证所提方法的合理性，使用传统的可靠性框图法，步骤101中的架构邻接矩阵可以转化为图2f。
50.通过观察，根据因子定理，可以将系统任务可靠性分解为组件5正常工作和失效两
种情况，则系统任务可靠性为：再利用可靠性框图法，可得：带入上式：两种方法计算所得结果完全一致。
51.在一些实施例中，在备选组件集合给定的情况下，架构可以用一个无向图来建模表征，其中代表组件集合，代表组件间的连接关系。架构也可以用的邻接矩阵来表示，其中代表，即组件和组件之间存在连接；反之，。由于图是无向的，邻接矩阵一定是对称的，即。易见，给定一个组件集合，架构能够被邻接矩阵唯一确定。因此，以任务可靠性为优化目标，对架构的优化等价于对系统邻接矩阵的优化。
52.需要指出的是，架构的优化范围并不是邻接矩阵中的所有元素。首先，架构图是无向且无自环的，因此只有邻接矩阵中上三角区域内的元素是需要关注的。其次，从工程实践的角度来说，某些组件之间不是直接连接的关系，而是通过其他组件间接相连。例如，计算机系统中的输入设备和输出设备一定是通过计算设备相连接的。因此，架构的邻接矩阵实际上是稀疏的。为了加速优化模型的求解，可以通过规定架构中不可能存在的连接集合和一定存在的连接集合，将解空间的大小从缩小到。
53.假设各组件的可靠性参数为，费用参数为，重量参数为，功耗参数为，各组件间连接的开发难度为，建立如下的多目标优化模型：
其中，是架构下系统的总费用，是架构下系统的总重量，是架构下系统的总功耗， 是架构下系统的总开发难度，、和分别是系统的功耗、重量和开发难度的约束值。是基于任务域划分的系统任务可靠性评估方法。
54.对于上述多目标优化模型，求解其最优解集合，形成类似图2g中的帕累托前沿，该前沿上的每个点对应一个最优解的费用和可靠性参数。给定一个系统的费用约束就能够得到在该约束下的系统最高的任务可靠性，以及最高可靠性所对应的邻接矩阵，即架构。
55.本发明第二方面公开了一种可计算的高可靠架构设计系统。所述架构包含若干提供系统功能的组件，所述架构表示为，其中代表组件集合，代表各个组件间的连接关系集合，互为冗余的组件属于同一功能域。
56.图3为根据本发明实施例的一种可计算的高可靠架构设计系统的结构图；如图3所示，所述装置包括：第一处理单元，被配置为：两两计算各个功能域的交集，获取多组交集不为空的功能域对，将每一组所述交集不为空的功能域对、拆分为三个新的功能域、和，并在所述新的功能域中分别添加虚拟节点、和，同时向所述连接关系集合中添加虚拟连接、和，从而获得包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的架构表示；第二处理单元，被配置为：
针对包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示，将其包含的m个互不相交的功能域中的每一个功能域聚集为一个超节点，基于连接关系中的每一个连接关系，构建以m个所述超节点的表征的架构表示；第三处理单元，被配置为：基于所述以m个所述超节点的表征的架构表示，获取包含所有最小生成树的集合，其中所述最小生成树表征以最小次数m-1个连接关系将m个所述超节点连接起来的生成树，并基于包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示来判断所述各个最小生成树的连通性，以剔除不具备连通性的最小生成树；第四处理单元，被配置为：基于通过所述连通性判断的最小生成树集合的架构表示，计算其中每一种架构组件配置的可靠性，，，为中所有组件都正常工作的事件，为事件发生的概率，基于可靠性计算结果，从多种架构组件配置中选取一种架构组件配置，以提供相关服务。
57.根据本发明第二方面的装置，所述第一处理单元具体被配置为，获得的包含所述虚拟节点和所述虚拟连接的所述架构表示中的m个功能域互不相交。
58.根据本发明第二方面的装置，所述第二处理单元具体被配置为，构建所述以m个所述超节点的表征的架构表示具体包括：对所述连接关系中的连接关系，，，将连接关系添加至超节点集合超节点集合中，重复执行上述操作，最终获取以m个所述超节点的表征的架构表示。
59.根据本发明第二方面的装置，所述第四处理单元具体被配置为，基于所述可靠性计算结果，从所述多种架构组件配置中选取一种架构组件配置，具体包括：获取各个组件的可靠性参数为，费用参数为，重量参数为，功耗参数为，开发难度为，以建立如下优化模型：
其中，表示当前架构组件配置下的总费用，表示所述当前架构组件配置下的总重量，表示所述当前架构组件配置下的总功耗， 表示所述当前架构组件配置下的总开发难度，、和分别表示所述当前架构组件配置下的功耗、重量和开发难度的约束值，表示所述当前架构组件配置的可靠性计算结果；利用所述优化模型的优化结果选取最优的一种架构组件配置。
60.本发明第三方面公开了一种电子设备。所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本公开第一方面中任一项所述的一种可计算的高可靠架构设计方法中的步骤。
61.图4为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图，如图4所示，电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、近场通信（nfc）或其他技术实现。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
62.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本公开的技术方案相关的部分的结构图，并不构成对本技术方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
63.本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本公开第一方面中任一项所述的
一种可计算的高可靠架构设计方法中的步骤。
64.综上，本发明提供的技术方案使用无向图及其邻接矩阵对架构进行建模表征，将邻接矩阵中的元素作为优化变量，系统的任务可靠性作和费用为优化目标，系统的重量、功耗、开发难度等代价作为优化约束，建立架构多目标优化模型。通过相应算法求解得到帕累托最优前沿，该前沿面上的每个点对应架构的一个帕累托最优解，代表了相应费用约束下系统任务可靠性所能达到的最大值。
65.可见，本发明通过对系统功能域的划分，建立架构的多目标优化模型，以系统重量、功耗、设计难度为约束，通过调整系统组件的备份数量以及组件间的连接关系，最大化系统任务可靠性的同时最小化系统的实现费用。由于系统功能域划分仅考虑系统的业务流程，不对组件间连接关系做假设，所提方法能够建模处理各种类型的连接关系，而不仅仅局限于串联、并联或二者的复合结构。在系统功能域划分的基础上，通过最小树搜索、连通性判别以及不交积和法，解决了大型复杂系统的任务可靠性建模与预计问题，实现了通过计算机软件辅助，自动设计优化架构的技术效果。
66.请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。