星载并行计算机系统上任务级复算的设计与实现

发布时间：2021-02-12 13:02

　　随着嵌入式实时系统应用越来越广,尤其是在一些对可靠性要求极高的系统中,如星载计算机系统和飞行控制系统等,嵌入式实时系统的容错技术渐渐成为了当前研究的热点。一般地,由于应用开发人员对程序本身的了解,在应用层实现错误检测和恢复的效率会比较高。但在应用层实现容错存在两方面问题:一方面,应用软件开发人员不但要考虑如何实现应用软件的功能,还要兼顾容错。这就增加了应用软件开发的工作量和复杂程度,甚至会增加出错的可能性。另一方面,在开发不同的应用时,即使用的容错方法相同也需要将容错机制分别融入到不同的应用程序中。这不符合软件工程提高软件可重用性、降低开发成本、提高可靠性的要求。因此设计具有一定通用性的容错服务软件模块有十分重要的意义。本文以星载并行计算机容错为背景,在深入分析单粒子效应对应用程序影响的基础上,借鉴N版本编程容错思想,提出任务级复算的容错方法。通过深入分析RTEMS内核,为RTEMS添加了任务级复算组件,使得任务级复算对应用程序员有很大程度的透明性。在对任务级复算组件进行设计和实现时,主要解决多副本任务在多机系统中的分发问题、副本任务参数的保存与恢复问题、错误检测和错误处理问题。任务级... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

副本执行打印信息（一）

致内存中数据改变的翻转方阵所在区域的内存单元翻转用 5.2.2 中的第一种方法进行故障注入，使某个副本的 a 方阵所在区域的第 1 个字节的末位翻转。对比普无故障注入条件下执行得到的结果，我们发现翻转导致计算结果错复算任务的副本执行时的打印信息，无故障注入的副本每次确认都故障注入的两个副本的打印信息除任务标识外完全相同，所以只给 5.5）。有故障注入的副本检测到不一致时只打印出第一个不一致的如图 5.6，副本在前两次确认时发现数据不一致后覆盖错误数据。图 5.5 副本执行打印信息（一）

图 5.7 副本执行打印信息（三）导致跳转指令操作数改变的翻转5.2.2 中的方法三对某个副本注入模拟跳转指令操作数翻转的故障，对在有、无故障注入条件下执行得到的结果，我们发现翻转导致计算结 5.8 是复算任务中有故障注入的副本执行时的打印信息。可以看出，错误跳转后重启，重启后副本步数落后于复算步数，因此在前两段尾结果进行确认。执行到第三段尾时，副本执行进度赶上复算进度，副果进行确认。在第四段执行过程中，因为另外两个副本执行完毕并且所以复算任务结束，副本被删除。

【参考文献】：
期刊论文
[1]软件容错:技术与展望[J]. 孙鹏,赵军锁,张文君.  计算机工程与科学. 2007(08)
[2]空间辐射环境中的辐射效应[J]. 王同权,沈永平,王尚武,张树发.  国防科技大学学报. 1999(04)
[3]RAM的故障模型及自测试算法[J]. 李璇君,辛季龄,张天宏,刘国刚.  南京航空航天大学学报. 1999(01)
[4]星载计算机的单粒子扰动及其加固技术研究[J]. 陈保胜,潘海燕,蒋轩祥.  航天器工程. 1995(03)



本文编号：3030903