星载并行计算机系统容错设计与分析

发布时间：2020-11-06 13:53

　　 航天技术给人类文明的进步带来了巨大的影响。星载计算机系统是航天器的一个重要组成部分,它的软件和硬件都要求具有高度的实时性和可靠性。本文设计的并行容错星载计算机系统是一个基于COTS技术实现的四CPU并行星载计算机系统。该系统以RTEMS和SPARC V8架构的处理器为软硬件平台,具有基于消息传递的并行计算、状态监控与自主切换、数据交换与分发、软件重注入等功能。 本文对星载计算机系统容错设计中的关键技术进行了研究,详细设计、分析了并行计算机系统的容错结构。在此基础上,制定了容错策略,实现了一些有特色、实用性强的容错技术,如节点失效处理、I/O失效处理、软件重注入、能源限制主动降级等。结合系统容错结构和策略,使用组合模型方法对三种公开的典型并行容错星载计算机系统进行可靠性建模分析和对比。最后,通过对分布式并行容错星载计算机系统设计过程中的一些问题的总结与分析,提出了下一步工作的展望。
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TP338.6
【部分图文】：

图 1.2 神舟飞船有效载荷管理系统1.2.2 计算机系统的可信性随着科学技术的高速发展，计算机的应用日益广泛，已经渗透到了社会生活的各个方面。不仅许多高技术领域如喷气式客机的控制、电站的控制等离不开计算机，人们的日常生活也离不开计算机，如银行自动取款机、程控电话交换机等于是，人们不得不考虑一个问题：计算机是否值得信赖呢？让我们先看下面几个例子：1979 年，新西兰航空公司的一架客机因为自动飞行系统发生故障而撞到山上，机上 200 多名乘客罹难；美国向火星发射的的火星一号探测器由于由于计算

图 2.2 防止失效的基本技术图 2.2 表明了故障原因、故障、差错、失效之间的因果关系，同时指出了排障屏蔽与系统重构三种提高计算机系统可信度的主要技术[2]。排错技术是设法消除故障产生的原因，包括设计审核、元器件筛选、测对外部干扰的屏蔽等。故障屏蔽技术（Fault Masking）是防止系统中的故障统出现差错的技术，也被称为静态冗余技术。故障屏蔽技术是把系统中所故障“隐藏”起来以实现系统的容错，原理为切断“故障→差错”的因果统重构（Reconfiguration）技术是当系统中出现故障后把故障排除并将系统某个正常状态的技术。系统重构技术的原理是切断“差错→失效”的因果止所发生的差错导致系统失效，通常包括以下几个步骤：（1）故障检测；障定位；（3）故障包容；（4）系统恢复。故障屏蔽与重构是实现容错的基本的方式，而它们都建立在资源冗余的基础上。2.3 容错技术概述

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本文编号：2873225