甲公司承擔了一項為宇航系統(tǒng)配套生產高性能嵌入式計算機系統(tǒng)的任務，用戶要求該系統(tǒng)要具有高速并發(fā)處理能力、低功耗、高可靠性，并可以有效地防止系統(tǒng)故障的蔓延。根據(jù)用戶對本項目的要求，甲公司成立了軟/硬件兩個項目組，總體設計由硬件組承擔，負責高性能嵌入式計算機系統(tǒng)體系結構設計，軟件組負責確定軟件的技術需求和應用軟件開發(fā)平臺的軟件設計工作。
在處理器選型方面，硬件組王工與軟件組張工在討論采用哪種CPU體系結構方面發(fā)生爭議。目前，流行的處理器結構包括單核結構、多處理器結構、超線程結構、多核結構、共享Cache的多核結構和超線程技術的多核結構共6種，如圖12-20所示。

在本項目中，如果計算機采用了多線程技術實現(xiàn)應用程序的并發(fā)操作，程序設計人員將面臨多種挑戰(zhàn)，其主要原因在于：程序會同時發(fā)生多個動作，對這些同時發(fā)生的動作及它們之間的交互進行管理將面臨4方面的挑戰(zhàn)，即同步、通信、負載均衡和可伸縮性，用200字以內的文字對上述4種挑戰(zhàn)進行簡要描述，并給出如表12-14所示的常用并發(fā)程序設計模式的分解方式。

甲公司承擔了一項為宇航系統(tǒng)配套生產高性能嵌入式計算機系統(tǒng)的任務，用戶要求該系統(tǒng)要具有高速并發(fā)處理能力、低功耗、高可靠性，并可以有效地防止系統(tǒng)故障的蔓延。根據(jù)用戶對本項目的要求，甲公司成立了軟/硬件兩個項目組，總體設計由硬件組承擔，負責高性能嵌入式計算機系統(tǒng)體系結構設計，軟件組負責確定軟件的技術需求和應用軟件開發(fā)平臺的軟件設計工作。
在處理器選型方面，硬件組王工與軟件組張工在討論采用哪種CPU體系結構方面發(fā)生爭議。目前，流行的處理器結構包括單核結構、多處理器結構、超線程結構、多核結構、共享Cache的多核結構和超線程技術的多核結構共6種，如圖12-20所示。

王工提出，根據(jù)用戶要求，本嵌入式系統(tǒng)應具有高速并行處理能力，采用多處理器結構比較適合，主要理由是多處理器結構設計簡單、可支持多個進程在不同處理器上并發(fā)處理：而張工提出，必須分清"多處理器結構"與"多核結構"的優(yōu)點和缺點，多處理器結構雖然支持多進程的并發(fā)處理，但沒有直接實現(xiàn)多線程并發(fā)執(zhí)行；多核結構可以直接實現(xiàn)多線程并發(fā)執(zhí)行。要提高應用的并行性就必須利用多個硬件資源的并行工作，建議采用超線程技術的多核結構的處理器。請?zhí)顚憟D12-20（f）中的（1）～（8），并用300字以內的文字對上述6種處理器結構的工作原理進行簡要描述。

某軟件公司開發(fā)一項基于數(shù)據(jù)流的軟件，其系統(tǒng)的主要功能是對輸入的數(shù)據(jù)進行多次分析、處理和加工，生成需要的輸出數(shù)據(jù)。需求方對該系統(tǒng)的軟件可靠性要求很高，要求系統(tǒng)能夠長時間無故障運行。該公司將該系統(tǒng)設計交給王工負責。王工給出該系統(tǒng)的模塊示意圖如圖12-18所示。王工解釋：只要各個模塊的可靠度足夠高，失效率足夠低，則整個軟件系統(tǒng)的可靠性是有保證的。

李工對王工的方案提出了異議。李工認為王工的說法有兩個問題：第一，即使每個模塊的可靠度足夠高，假設各個模塊的可靠度均為0.99，但是整個軟件系統(tǒng)模塊之間全部采用串聯(lián)，則整個軟件系統(tǒng)的可靠度為0.99=0.96，即整個軟件系統(tǒng)的可靠度下降明顯；第二，軟件系統(tǒng)模塊全部采用串聯(lián)結構，一旦某個模塊失效，則意味著整個軟件系統(tǒng)失效。
李工認為，應該在軟件系統(tǒng)中采用冗余技術中的動態(tài)冗余或者軟件容錯的N版本程序設計技術，對容易失效或者非常重要的模塊進行冗余設計，將模塊之間的串聯(lián)結構部分變?yōu)椴⒙?lián)結構，來提高整個軟件系統(tǒng)的可靠性。同時，李工給出了采用動態(tài)冗余技術后的軟件系統(tǒng)模塊示意圖，如圖12-19所示。

劉工建議，李工方案中M1和M4模塊沒有采用容錯設計，但M1和M4發(fā)生故障有可能導致嚴重后果。因此，可以在M1和M4模塊設計上采用檢錯技術，在軟件出現(xiàn)故障后能及時發(fā)現(xiàn)并報警，提醒維護人員進行處理。
注：假設各個模塊的可靠度均為0.99

某軟件公司開發(fā)一項基于數(shù)據(jù)流的軟件，其系統(tǒng)的主要功能是對輸入的數(shù)據(jù)進行多次分析、處理和加工，生成需要的輸出數(shù)據(jù)。需求方對該系統(tǒng)的軟件可靠性要求很高，要求系統(tǒng)能夠長時間無故障運行。該公司將該系統(tǒng)設計交給王工負責。王工給出該系統(tǒng)的模塊示意圖如圖12-18所示。王工解釋：只要各個模塊的可靠度足夠高，失效率足夠低，則整個軟件系統(tǒng)的可靠性是有保證的。

李工對王工的方案提出了異議。李工認為王工的說法有兩個問題：第一，即使每個模塊的可靠度足夠高，假設各個模塊的可靠度均為0.99，但是整個軟件系統(tǒng)模塊之間全部采用串聯(lián)，則整個軟件系統(tǒng)的可靠度為0.99=0.96，即整個軟件系統(tǒng)的可靠度下降明顯；第二，軟件系統(tǒng)模塊全部采用串聯(lián)結構，一旦某個模塊失效，則意味著整個軟件系統(tǒng)失效。
李工認為，應該在軟件系統(tǒng)中采用冗余技術中的動態(tài)冗余或者軟件容錯的N版本程序設計技術，對容易失效或者非常重要的模塊進行冗余設計，將模塊之間的串聯(lián)結構部分變?yōu)椴⒙?lián)結構，來提高整個軟件系統(tǒng)的可靠性。同時，李工給出了采用動態(tài)冗余技術后的軟件系統(tǒng)模塊示意圖，如圖12-19所示。

劉工建議，李工方案中M1和M4模塊沒有采用容錯設計，但M1和M4發(fā)生故障有可能導致嚴重后果。因此，可以在M1和M4模塊設計上采用檢錯技術，在軟件出現(xiàn)故障后能及時發(fā)現(xiàn)并報警，提醒維護人員進行處理。
注：假設各個模塊的可靠度均為0.99

某軟件公司開發(fā)一項基于數(shù)據(jù)流的軟件，其系統(tǒng)的主要功能是對輸入的數(shù)據(jù)進行多次分析、處理和加工，生成需要的輸出數(shù)據(jù)。需求方對該系統(tǒng)的軟件可靠性要求很高，要求系統(tǒng)能夠長時間無故障運行。該公司將該系統(tǒng)設計交給王工負責。王工給出該系統(tǒng)的模塊示意圖如圖12-18所示。王工解釋：只要各個模塊的可靠度足夠高，失效率足夠低，則整個軟件系統(tǒng)的可靠性是有保證的。
李工對王工的方案提出了異議。李工認為王工的說法有兩個問題：第一，即使每個模塊的可靠度足夠高，假設各個模塊的可靠度均為0.99，但是整個軟件系統(tǒng)模塊之間全部采用串聯(lián)，則整個軟件系統(tǒng)的可靠度為0.99=0.96，即整個軟件系統(tǒng)的可靠度下降明顯；第二，軟件系統(tǒng)模塊全部采用串聯(lián)結構，一旦某個模塊失效，則意味著整個軟件系統(tǒng)失效。
李工認為，應該在軟件系統(tǒng)中采用冗余技術中的動態(tài)冗余或者軟件容錯的N版本程序設計技術，對容易失效或者非常重要的模塊進行冗余設計，將模塊之間的串聯(lián)結構部分變?yōu)椴⒙?lián)結構，來提高整個軟件系統(tǒng)的可靠性。同時，李工給出了采用動態(tài)冗余技術后的軟件系統(tǒng)模塊示意圖，如圖12-19所示。
劉工建議，李工方案中M1和M4模塊沒有采用容錯設計，但M1和M4發(fā)生故障有可能導致嚴重后果。因此，可以在M1和M4模塊設計上采用檢錯技術，在軟件出現(xiàn)故障后能及時發(fā)現(xiàn)并報警，提醒維護人員進行處理。
注：假設各個模塊的可靠度均為0.99