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ISO 26262-9:2018的第6章節對系統設計（ISO 26262-4）、硬件設計（ISO 26262-5）和軟件架構設計（ISO 26262-6）提出了“要素共存（Coexistence of Elements）"的要求。本文針對該概念進(jìn)行詳細講述，探討“要素共存"的內在涵義，以及設計開(kāi)發(fā)中針對其需要注意的地方。
級聯(lián)失效在討論“要素共存（Coexistence of Elements）"之前，先理解“級聯(lián)失效（Cascading Failure）"這個(gè)概念，ISO 26262-1:2018的3.17給出了“級聯(lián)失效（Cascading Failure）"的定義如下：
圖1：ISO 26262中對級聯(lián)失效的定義
（該截圖來(lái)源于ISO 26262-1:2018）
級聯(lián)失效（Cascading Failure）：在相關(guān)項里的一個(gè)要素的內部或外部的一個(gè)原因，導致了一個(gè)失效，然后該失效又引起了另一個(gè)要素（在相同、或不同相關(guān)項里）產(chǎn)生了一個(gè)失效。簡(jiǎn)單理解地說(shuō)：要素A產(chǎn)生了一個(gè)故障，該故障導致要素B產(chǎn)生了一個(gè)故障，這種情況就是級聯(lián)失效。
在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中（以MCU為例子），其內部包括了多個(gè)不同功能和用途的IP（例如CUP、ADC、ROM、RAM、DMA、CAN、CLOCK等），盡管MCU內部要素分配的最高ASIL等級是D，但基于假設開(kāi)發(fā)時(shí)某些非安全相關(guān)的QM功能也都按照ASIL D開(kāi)發(fā)只會(huì )導致開(kāi)發(fā)難度急劇上升、成本上漲。理想的結果是，上層安全需求是什么ASIL等級，分配到的IP/模塊就按各自分配的安全需求最高ASIL等級開(kāi)發(fā)，如下圖所示。
圖2：安全需求分配給不同的要素
但是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于某一個(gè)安全功能可能是由不同的IP組合來(lái)實(shí)現的，而且一個(gè)IP可能也需要承擔多個(gè)安全功能一部分，這就導致了IP跟IP之間存在了一些耦合的因素，例如IP之間共享內存、IP之間的通信，而且這種現象在開(kāi)發(fā)過(guò)程中是幾乎無(wú)法避免的。例如圖2中IP_001和IP_002存在“交互"，在這里暫時(shí)先不關(guān)心“交互"的方式，先思考一個(gè)問(wèn)題：這種“交互"會(huì )帶來(lái)什么問(wèn)題？
結合第二節提及的“級聯(lián)失效（Cascading Failure）"，這里假設IP_002的存在某一個(gè)失效模式（開(kāi)路、短路或卡滯），該失效可能會(huì )導致IP_001獲取到一個(gè)錯誤的輸入，從而違背了某一個(gè)安全需求，因此IP_001和IP_002之間存在級聯(lián)失效。
為了避免出現上述問(wèn)題，ISO 26262提出了“要素共存（Coexistence of Elements）"的概念，目的就是為了防止較低ASIL等級要素或QM要素的失效，導致較高ASIL等級要素失效，若滿(mǎn)足這條原則，我們就叫滿(mǎn)足要素共存準則（Criteria for Coexistence of Elements）。
有了第三節的知識背景，理解“免于干擾（Freedom From Interference）"的概念就比較簡(jiǎn)單了，先看ISO 26262對其的定義：
圖3：ISO 26262中對免于干擾的定義
（該截圖來(lái)源于ISO 26262-1:2018）
免于干擾（Freedom From Interference）：兩個(gè)及以上的要素之間不存在導致違背安全需求的級聯(lián)失效。例如，若經(jīng)過(guò)分析，圖2中的IP_002不會(huì )導致IP_001產(chǎn)生違背安全需求的失效，則IP_001免于IP_002干擾。
因此，免于干擾（Freedom From Interference）和級聯(lián)失效（Cascading Failure），其實(shí)就是一回事。非要分出個(gè)所以然的話(huà)，我們可以這樣來(lái)理解兩者之間的關(guān)系：免于干擾（Freedom From Interference）表征的是不同要素之間的一種關(guān)系屬性，而級聯(lián)失效（Cascading Failure）表征的是一個(gè)要素受到另一個(gè)要素的影響結果。有時(shí)候，針對免于干擾的分析我們也叫FFI（Freedom From Interference的縮寫(xiě)）分析，目的就是為了找出架構設計中的要素之間是否級聯(lián)失效（Cascading Failure）。
在進(jìn)行FFI分析時(shí)，分析團隊應確定以下內容已經(jīng)完成：
1) 考慮需要分析的安全需求；
2) 考慮需要分析的架構；
3) 已分配安全需求的架構要素及其子要素。
下面基于第3節的例子繼續討論，將不同ASIL等級的架構要素（IP或模塊）按相應等級分類(lèi)，然后找到FFI的分析路徑，如圖4所示，圖中共顯示有三個(gè)分析路徑，即針對該要素中的子要素（IP_001~IP_003）進(jìn)行FFI分析時(shí)，應考慮以下：
1) 分析路徑1：IP_002（ASIL B）對IP_001（ASIL D）的干擾；
2) 分析路徑2：IP_003（QM）對IP_002（ASIL B）的干擾；
3) 分析路徑3：IP_003（QM）對IP_001（ASIL D）的干擾。
圖4：識別FFI分析路徑
針對上述的分析路徑1，我們在第3節中已經(jīng)假設IP_002會(huì )引起IP_001級聯(lián)失效。對此，在產(chǎn)品架構設計時(shí)，需要考慮從以下方面進(jìn)行優(yōu)化：
1) 源頭杜絕。例如，切斷IP_001和IP_002之間的傳播路徑；
2) 持續檢查。若上述傳播路徑是不可避免的，則需要對IP_002或傳播路徑進(jìn)行周期性檢查，以確保IP_001正常執行安全功能；
3) 事后補救。最差的情況，如果“級聯(lián)失效（Cascading Failure）"無(wú)法避免，即上面兩種情況都不能實(shí)現，則應制定針對IP_001失效以后的處理機制，例如檢測到IP_001失效后進(jìn)入安全狀態(tài)。
針對其他的分析路徑，若分析得出存在級聯(lián)失效（Cascading Failure）的可能，則同樣可按照上述方式進(jìn)行設計優(yōu)化。針對上述分析路徑1~分析路徑3中的“干擾"，將在下期內容《ISO 26262中的相關(guān)失效分析》進(jìn)一步講述，如果得出這些干擾源。
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圖5：功能安全項目實(shí)施流程
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