基于多核处理器的RTOS系统可靠性研究与实现
发布时间：2021-08-09 13:00
军工、民用等很多嵌入式领域都有较高的可靠性要求。这些领域多基于实时操作系统（RTOS）实现嵌入式应用,且根据不同条件及需求选择不同的RTOS,所以设计一种既能满足可靠性要求,又能降低对特定RTOS依赖程度的可靠性方案十分必要。同时,随着多核技术的飞速发展,多核处理器正逐渐被广泛应用到社会生活各个领域中,并且,相比于单核处理器,多核处理器拥有并行及其他一些特性,因此,利用多核处理器的相关特性进行可靠性研究极具意义。综上所述,基于多核处理器,针对基于RTOS的实时嵌入式应用研究系统可靠性是非常有价值的。本文在详细分析基于RTOS的实时嵌入式应用的可靠性需求和典型错误的基础上,针对性地提出了一种基于多核处理器来提升RTOS上的实时嵌入式软件可靠性的方案。文中重点针对基于有限状态机消息驱动模型设计的实时嵌入式软件的可靠性展开研究,降低环境因素导致的嵌入式设备的瞬时错误,对实时嵌入式软件可靠性的影响。综合利用三模检错与双模检错,通过监测任务间消息及I/O数据,设计了一套检错机制,并针对检错机制中发现的错误,提供了相应的错误处理方式。此外,为了降低检错机制对应用软件运行效率的影响,提供了松散同步功...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IIM7C6Q处理器架构
１）指令错误??当错误造成程序指令发生错误时，会导致以下几种情况：??＞当错误的指令是未定义的指令时，会触发处理器的Ｕｎｄｅｆｉｎｅｄ?Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏ异常，此时处理器会从用户态进入Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ?ｍｏｄｅ中执行，对外就表现为用任务不再沿着预期的运行轨迹向下执行。??＞当正确的指令因为意外错误变化为另外一条有定义的指令时，可能发四种不同情况：??（１）虽然是有定义的指令，但变化后的指令有可能访问无效的内存空间，??就可能导致处理器进入Ｐｒｅｆｅｔｃｈ?Ａｂｏｒｔ异常中。以ＡＲＭｖ７中的跳指令Ｂ为例，指令设计如图３－２所示，ｂｉｔ［３１：２４］是该指令的操作部分，呵２３：０］是该指令的操作数部分。如果变化前的指令是跳转令Ｂ，错误造成其操作数部分发生变化，变化后无法根据操作数定到一个有效的内存空间，此时执行跳转指令就会触发Ｐｒｅｆｅｔｃｈ?Ａｂｏｒ异常。如果变化前的指令不是跳转指令Ｂ，错误导致原指令
常运行状态中，降低系统崩溃的可能性。本节针对三模冗余，结合３．１．２中所述??需求，对系统工作过程中可能存在的备种状态及其之间的关系进行研宄。各种状??态间的转换过程如图３－３，其中，所有状态均使用一个三元组（ｍ，ｎ；?ｓ）来表示。??ｍ指系统中未发生过错误的冗余核的个数，取值为１，２，?３；?ｎ指表决器是否发??生过错误，１代表未发生错误，０代表发生了错误；ｓ代表当前系统的工作状态，??分别用Ｔ表示系统处于三模检错模式，Ｄ表示系统处于双模检错模式，Ｗ表示??系统处于对发生过错误的冗余核进行跟踪监测的模式，Ｆ表示系统无法继续提供??可靠性保障。??義??＇＇＇＇＇＇＇＇?１３??图３－３具有可靠性保障的系统的状态图??图３－３中标号１至１８禽义如表３－２所示。??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZYNQ-7000的星载双模卫星导航接收机设计与实现[J]. 赵晶. 通信技术. 2017(08)
[2]具备重构能力的三模冗余器载计算机研究[J]. 陈玉坤,冯忠伟,张声艳,刘冬. 计算机测量与控制. 2017(02)
[3]紫丁香二号纳卫星在轨平稳运行一周年[J]. 韦明川/BG2BHC. 现代通信. 2016 (05)
[4]双机备份软件的设计与实现[J]. 杜明,张于燕,刘玉兰. 计算机与网络. 2013(15)
[5]基于Markov链的FSM容软错误设计[J]. 曹源,梁华国,黄正峰,陈秀美,吴珍妮. 宇航学报. 2011(03)
[6]VxWorks嵌入式实时操作系统的结构研究[J]. 马超,尹长青. 电脑知识与技术. 2006(02)
[7]嵌入式操作系统FreeRTOS的原理与实现[J]. 刘滨,王琦,刘丽丽. 单片机与嵌入式系统应用. 2005(07)
[8]基于ARM微处理器的μC/OS-II的移植研究[J]. 王涛,刘建辉. 微计算机信息. 2005(07)
硕士论文
[1]微纳卫星高可靠星务计算机容错系统设计[D]. 李日和.南京理工大学 2017
[2]单粒子效应对卫星光通信中DSP影响的研究[D]. 陈天阳.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于可信度的DSP软件冗余容错表决方法研究[D]. 梁贺斌.中国科学院国家空间科学中心 2016
[4]基于国产多核处理器核级冗余静态绑定和动态绑定机制的研究[D]. 陈帅军.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于有限状态机理论的MCS控制系统的设计与实现[D]. 杨凯.浙江大学 2015
[6]基于国产多核处理器的容错冗余进程检测技术的研究[D]. 廉晓洋.哈尔滨工业大学 2014
[7]基于软件表决的三模冗余星载计算机体系结构研究与设计[D]. 郭碧洲.上海交通大学 2011
[8]消息驱动系统架构及在金融支付系统的应用[D]. 徐计忠.暨南大学 2010
[9]基于嵌入式多核平台的并行冗余线程容错技术研究[D]. 张淑燕.哈尔滨工业大学 2009
[10]基于FPGA的星载机容错技术研究与设计[D]. 郭林.清华大学 2009
本文编号：3332113
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IIM7C6Q处理器架构
１）指令错误??当错误造成程序指令发生错误时，会导致以下几种情况：??＞当错误的指令是未定义的指令时，会触发处理器的Ｕｎｄｅｆｉｎｅｄ?Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏ异常，此时处理器会从用户态进入Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ?ｍｏｄｅ中执行，对外就表现为用任务不再沿着预期的运行轨迹向下执行。??＞当正确的指令因为意外错误变化为另外一条有定义的指令时，可能发四种不同情况：??（１）虽然是有定义的指令，但变化后的指令有可能访问无效的内存空间，??就可能导致处理器进入Ｐｒｅｆｅｔｃｈ?Ａｂｏｒｔ异常中。以ＡＲＭｖ７中的跳指令Ｂ为例，指令设计如图３－２所示，ｂｉｔ［３１：２４］是该指令的操作部分，呵２３：０］是该指令的操作数部分。如果变化前的指令是跳转令Ｂ，错误造成其操作数部分发生变化，变化后无法根据操作数定到一个有效的内存空间，此时执行跳转指令就会触发Ｐｒｅｆｅｔｃｈ?Ａｂｏｒ异常。如果变化前的指令不是跳转指令Ｂ，错误导致原指令
常运行状态中，降低系统崩溃的可能性。本节针对三模冗余，结合３．１．２中所述??需求，对系统工作过程中可能存在的备种状态及其之间的关系进行研宄。各种状??态间的转换过程如图３－３，其中，所有状态均使用一个三元组（ｍ，ｎ；?ｓ）来表示。??ｍ指系统中未发生过错误的冗余核的个数，取值为１，２，?３；?ｎ指表决器是否发??生过错误，１代表未发生错误，０代表发生了错误；ｓ代表当前系统的工作状态，??分别用Ｔ表示系统处于三模检错模式，Ｄ表示系统处于双模检错模式，Ｗ表示??系统处于对发生过错误的冗余核进行跟踪监测的模式，Ｆ表示系统无法继续提供??可靠性保障。??義??＇＇＇＇＇＇＇＇?１３??图３－３具有可靠性保障的系统的状态图??图３－３中标号１至１８禽义如表３－２所示。??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZYNQ-7000的星载双模卫星导航接收机设计与实现[J]. 赵晶. 通信技术. 2017(08)
[2]具备重构能力的三模冗余器载计算机研究[J]. 陈玉坤,冯忠伟,张声艳,刘冬. 计算机测量与控制. 2017(02)
[3]紫丁香二号纳卫星在轨平稳运行一周年[J]. 韦明川/BG2BHC. 现代通信. 2016 (05)
[4]双机备份软件的设计与实现[J]. 杜明,张于燕,刘玉兰. 计算机与网络. 2013(15)
[5]基于Markov链的FSM容软错误设计[J]. 曹源,梁华国,黄正峰,陈秀美,吴珍妮. 宇航学报. 2011(03)
[6]VxWorks嵌入式实时操作系统的结构研究[J]. 马超,尹长青. 电脑知识与技术. 2006(02)
[7]嵌入式操作系统FreeRTOS的原理与实现[J]. 刘滨,王琦,刘丽丽. 单片机与嵌入式系统应用. 2005(07)
[8]基于ARM微处理器的μC/OS-II的移植研究[J]. 王涛,刘建辉. 微计算机信息. 2005(07)
硕士论文
[1]微纳卫星高可靠星务计算机容错系统设计[D]. 李日和.南京理工大学 2017
[2]单粒子效应对卫星光通信中DSP影响的研究[D]. 陈天阳.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于可信度的DSP软件冗余容错表决方法研究[D]. 梁贺斌.中国科学院国家空间科学中心 2016
[4]基于国产多核处理器核级冗余静态绑定和动态绑定机制的研究[D]. 陈帅军.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于有限状态机理论的MCS控制系统的设计与实现[D]. 杨凯.浙江大学 2015
[6]基于国产多核处理器的容错冗余进程检测技术的研究[D]. 廉晓洋.哈尔滨工业大学 2014
[7]基于软件表决的三模冗余星载计算机体系结构研究与设计[D]. 郭碧洲.上海交通大学 2011
[8]消息驱动系统架构及在金融支付系统的应用[D]. 徐计忠.暨南大学 2010
[9]基于嵌入式多核平台的并行冗余线程容错技术研究[D]. 张淑燕.哈尔滨工业大学 2009
[10]基于FPGA的星载机容错技术研究与设计[D]. 郭林.清华大学 2009
本文编号：3332113
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