基于NiosⅡ软核处理器的容错表决系统的设计与实现

发布时间：2022-12-11 05:47

　　随着嵌入式技术的飞速发展,嵌入式计算机渐渐渗透到人们生活的方方面面,其中某些关键性的应用对计算机的可信性要求越来越高,传统的嵌入式系统已无法满足这样的要求。嵌入式可信计算机系统就是一种解决可信性应用要求的一种计算机系统。嵌入式可信计算机系统是指具有高安全性、高可用性、高可靠性、高可维修性和高健壮性等特征的嵌入式计算机系统。 本文以实现一个嵌入式高可信计算机系统的容错表决机制为目的,并选择Nios II软核处理器来运行表决算法。论文结合嵌入式系统的特殊应用环境,通过对嵌入式可信计算机的可靠性、可用性以及常用的冗余容错和表决技术的分析,选用了适于嵌入式环境并具有较强容错能力的三模冗余+一模热备份的容错结构,选择了基于大数表决的集中式表决器作为系统的表决结构。 根据系统的冗余结构设计了系统的逻辑组成,研究和设计了身份认证、平台完整性认证、电源管理、主板管理、核心板热插拔和系统主板数据自毁等系统关键技术。这些关键技术为保证系统的高可信性起到了重要的作用。 在Nios II软核处理器上详细实现了包括表决算法在内的多个主板核心模块,这些模块还有核心板管理模块和I\O系统管理... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 Nios Ⅱ 软核与常用表决算法概括
    1.4 嵌入式高可信计算机功能概括
    1.5 本文的研究内容和结构
第2章 系统冗余容错技术及表决技术
    2.1 常用冗余容错技术
        2.1.1 硬件冗余容错技术
        2.1.2 软件冗余容错技术
    2.2 系统容错机制的选择
        2.2.1 三模冗余系统的分析
        2.2.2 三模冗余+备份冗余结构的分析
    2.3 表决技术设计
    2.4 本章小结
第3章 系统整体结构及其关键技术的研究
    3.1 整体系统的逻辑结构
    3.2 系统通信方式
        3.2.1 模块间的通信方式
        3.2.2 与外界的通信方式
    3.3 I/O 系统
        3.3.1 输入系统
        3.3.2 输出系统
    3.4 系统整体的工作流程
    3.5 系统认证技术
        3.5.1 用户身份认证流程
        3.5.2 平台完整性认证流程
    3.6 核心板热插拔技术
    3.7 主板管理技术
    3.8 系统电源管理的设计与实现
        3.8.1 电源数据的显示与电源冗余的管理
        3.8.2 系统节能模式的实现
    3.9 本章小结
第4章 主板核心模块及其在NiosⅡ上的设计与实现
    4.1 主板核心模块组成分析
    4.2 核心板管理的设计与实现
        4.2.1 核心板启停管理的设计与实现
        4.2.2 核心板热插拔在主板系统中的实现
    4.3 I/O 系统及其动态切换的设计与实现
        4.3.1 I/O 系统在NiosⅡ软核上的实现
        4.3.2 系统动态切换机制的设计与实现
    4.4 表决系统的设计与实现
        4.4.1 命令执行同步机制的设计与实现
        4.4.2 表决系统流程的设计
    4.5 主板存储系统和数据自毁的设计与实现
        4.5.1 主板存储系统的设计
        4.5.2 主板数据自毁的设计与实现
    4.6 系统在NiosⅡ上的组建实现
    4.7 主板硬件的实现
    4.8 本章小结
第5章 系统测试
    5.1 I\O 系统测试
    5.2 存储系统测试
    5.3 指令执行和系统同步测试
    5.4 系统表决和表决后重构测试
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SOPC的PCI数据采集卡的设计与实现[J]. 何寅生,高俊,娄景艺.  电讯技术. 2009(07)
[2]基于NiosⅡ的硬盘存储系统的硬件设计[J]. 杨晓飞,沙涛,黄锦安.  计算机工程与设计. 2009(06)
[3]基于时间的平台完整性证明[J]. 徐国愚,常朝稳,黄坚,谷冬冬.  计算机工程. 2009(06)
[4]NMR及NVP系统中表决算法分析与研究[J]. 袁顺,郭渊博,刘伟.  计算机应用研究. 2008(11)
[5]基于冗余的Web服务组合可靠性优化方法[J]. 钟读杭,齐治昌,徐锡山.  计算机工程. 2008(04)
[6]冗余设计技术的有效性研究[J]. 孙怀义,王瑞,刘琴,姜文革.  自动化与仪器仪表. 2007(06)
[7]信息安全SOPC硬件平台的架构设计[J]. 易青松,王卫源,戴紫彬.  单片机与嵌入式系统应用. 2006(12)
[8]基于自检测的多数一致表决算法[J]. 周海涛,朱纪洪.  清华大学学报(自然科学版). 2005(04)
[9]CompactPCI系统中热插拔技术的运用[J]. 王松岩,顾金良,李安源.  情报指挥控制系统与仿真技术. 2005(02)



本文编号：3718251