非相似平台管理计算机的余度管理技术研究

发布时间：2017-06-29 05:03

  本文关键词：非相似平台管理计算机的余度管理技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：嵌入式计算机在航空航天等对可靠性要求较高的系统中占有核心地位,其微小故障都可能引发灾难性的后果。因此,人们对高可靠性容错计算机的研究越来越重视,提高容错计算机可靠性的一个重要方法是发展余度技术。本课题的目标是研究高可靠的平台管理计算机,构建合理的“故障-安全”策略,提高管理计算机的可靠性。首先对常规自监控两余度计算机和常规三模冗余计算机进行改进,设计了非相似平台管理计算机架构。每个中央控制模块由两个不同处理器构成;两个中央控制模块之间增加交叉数据链(Cross Channel Date Link),使得四个处理器之间可以进行信息交互;中央控制模块通过双冗余2I C总线,对功能模块交叉控制。根据平台管理计算机的结构特点,需要事先制定一套余度管理策略。首先,研究了处理器余度管理策略,确定四个处理器的优先级顺序和表决策略,并对实际工作中出现的几种典型的故障模式进行了详细的分析讨论;其次,研究了同步技术,针对平台计算机非相似的结构特点,具体地介绍了任务同步策略;最后针对双冗余总线的结构特点介绍了功能模块余度管理策略。基于任务同步和余度管理策略,采用软硬件结合的方法对系统进行设计。四个处理器系统FPGA和软件设计完全相同,具体介绍了单板FPGA设计。根据实现的功能,将FPGA进行模块化设计,与软件结合实现任务同步、数据交换、故障判断、降级以及对I/O模块交叉控制功能。为验证同步策略和余度管理策略的正确性,对原理样机进行测试,包括同步精度测试、几种典型的故障下调试结果的测试和双冗余总线切换效果的测试。结果表明系统运行稳定,四处理器同步良好,可实现两次故障工作、三次故障安全,并可以实现总线切换。
【关键词】：非相似余度 容错计算机 余度管理 同步
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V247;TP302.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.1.1 课题背景及相关概念介绍9-10
• 1.1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究的发展及现状分析11-14
• 1.2.1 国外容错计算机研究现状11-12
• 1.2.2 国内容错计算机研究现状12-14
• 1.3 本文的主要研究内容及结构14-15
• 第2章 非相似平台管理计算机总体设计15-25
• 2.1 常规自监控两余度架构15-16
• 2.2 平台管理计算机系统组成16-18
• 2.3 平台管理计算机单板设计18-24
• 2.3.1 中央处理器19-20
• 2.3.2 Vx Works操作系统20-21
• 2.3.3 交叉数据链（CCDL）21-22
• 2.3.4 内部总线22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 余度管理策略研究25-36
• 3.1 处理器余度管理25-34
• 3.1.1 处理器余度管理策略25-27
• 3.1.2 同步策略27-29
• 3.1.3 模式迁移分析29-34
• 3.2 功能模块余度管理策略34-35
• 3.3 本章小节35-36
• 第4章 余度管理技术设计与实现36-50
• 4.1 平台FPGA设计36-39
• 4.1.1 FPGA设计整体介绍36-37
• 4.1.2 单板FPGA设计37-39
• 4.2 平台软件设计39-47
• 4.2.1 开机同步41-42
• 4.2.2 四机握手与同步42-46
• 4.2.3 状态表决与降级46-47
• 4.3 总线切换设计47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 测试结果与分析50-59
• 5.1 同步结果50-51
• 5.2 模式迁移实现51-57
• 5.3 总线切换效果测试57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 韩炜,杨孝宗,崔刚;相异性容错设计的概念及其实现[J];哈尔滨工业大学学报;2001年05期

2 崔刚,李斌,汪东升,王天佐,杨孝宗;基于三模容错计算机系统的同步策略[J];哈尔滨工业大学学报;1997年03期

3 陈宗基,秦旭东,高金源;非相似余度飞控计算机[J];航空学报;2005年03期

4 马秋瑜;吴成富;陈怀民;邓宏德;段晓军;;基于PC104的三余度飞控计算机同步算法的设计与实现[J];测控技术;2007年03期

5 杨文涛;李志宇;李洪冬;;基于PowerPC和x86非相似余度无人机飞控计算机设计[J];计算机测量与控制;2013年02期

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1 王迪爽;基于MPC5554的某型无人机双余度飞控计算机的设计[D];南京航空航天大学;2013年

  本文关键词：非相似平台管理计算机的余度管理技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：496600