该文建立了一个用于指导相异性设计的系统管理模型框架,并对模型框架中与相异性设计紧密相关的三个关键模型问题作了进一步研究,模型包括相异性模型、设计方法模型和过程活动模型.通过对软件相异性进行形式化描述,该文定义了一套基于相异度的组合运算规则,给出了相异性设计的通用原则,以此为基础提出了统筹管理相异性设计的系统管理模型框架.对软件故障模式作用和对系统可靠性改进程度的分析是衡量相异性设计优劣的理论基础.该文基于相异性设计的特点,分别为相异性容错软件系统建立了相应的故障模型和可靠性模型,定义并分析了软件系统中各种故障类型、相互作用、及其与系统失效之间的关联关系,通过对两种经典容错结构进行的基于相异性可靠性建模,进而分析了相异性容错软件和单模软件之间的可靠性增益关系,并对相异性设计和容错软件系统可靠性之间的关联关系作了进一步研究.该文将相异性容错软件开发过程划分为冗余软件版本设计、相异性版本选择和容错系统集成三部分内容,在对应用系统进行功能划分并给出了一个通用表决算法的基础上,提出了以重用技术为基础的相异性设计方法模型ECM.该文基于相异性设计的原则,给出了用于优化设计人员和测试人员的分配算法,为软件版本可靠性区间的合理配置提供理论基础.该文设计了辅助相异性设计的软件开发环境RSDE,用以引导相异性容错软件的规划、设计、测试和评估.RSDE由模糊重用库管理系统、开发子系统、相异性设计子系统和测试与评估子系统四个子系统组成,分别实现了可重用组件查找、软件版本设计、相异性版本选择和容错系统评估的功能.