面向容错计算机的仲裁系统的设计与实现*

为了解决传统仲裁机制故障覆盖率和故障诊断成功率低的问题,针对容错计算机,提出了一种基于仲裁处理器的仲裁机制,并设计了仲裁系统和仲裁算法.其中仲裁处理器使用三模冗余系统和芯片级的容错设计技术,仲裁算法采用分级方式,同时采用自检测和心跳监测相结合的故障监测机制,有效地解决了单点故障和检测成功率低的问题.最后通过故障注入方式验证了仲裁系统的可用性.     

基于DSP与FPGA的双余度飞机交流一次配电控制器设计

为提高飞机配电系统的可靠性,设计了一种双余度飞机交流一次配电控制器。对以DSP为核心的处理器模块进行冗余设计,每个处理器设置相应的故障检测机制,由FPGA构成的仲裁切换模块根据故障检测结果进行余度切换与管理;采用外触发中断方式控制双机运行周期,实现双机同步。从而实现了双处理器容错控制,有效地提高了控制器的可靠性。     

基于抗辐照龙芯的星载计算机容错启动研究

将硬件冗余、检错纠错和刷新技术相结合,设计了一种以龙芯1E处理器为核心且使用FLASH存储引导程序的新型容错星载计算机结构。在对存储器进行冗余备份的基础上,采用硬件EDAC和刷新技术提高了存储器数据的可靠性。基于这种新型硬件结构设计,分析了星载计算机的可靠性,并提出了一种星载计算机高可靠容错启动方案。该方案通过利用硬件冗余资源和软件备份屏蔽了存在故障的存储芯片及出错软件,从而引导星载计算机正常启动。实验结果表明,该方案有效地屏蔽了常见的星载计算机启动故障,提高了星载计算机的可靠性。     

基于Nios的温备份智能容错系统的设计

本文是在充分研究了智能故障诊断、容错控制以及可靠性理论的前提下,运用FPGA、Nios处理器、控制理论、人工智能等相关知识,提出了一个能在实际的网络系统中提高服务器运行可靠性的有效方法——温备份智能容错系统。该方法使用Nios软核处理器以及FPGA的优点,运用SOPC Builder工具设计了一个智能仲裁器的核心部件。该仲裁器能够智能地获取服务器的状态、同步服务器的内容以及控制服务器的开启和关闭。从而提高了系统的可靠性,延长了服务器的使用寿命。本文给出了该方法的实现模型及详细实现步骤。     

容错并行处理系统结构研究

传统的双冗余、三冗余和四冗余等容错计算机技术和容错计算机软硬结构不灵活并且可靠性／价格比较低，本文提出的五种容错并行处理系统无论可用性、丢失任务数和结构灵活性都显著好于前者，尤者分布式（３．１）和（２．１）概念冗余结构更具魁力，是高可靠并行处理系统的最佳结构选择。     

双机容错系统的仲裁器设计

在本文中采用容错技术、数据安全比较技术为双计算机容错系统设计了一个仲裁器，此仲裁器具有运行可靠、准确性高的特点。     

实时嵌入式容错系统的关键技术研究

简要回顾了容错技术的发展过程并分析了不同故障模型下系统的客错方式.对于瞬时故障、间歇性故障的容错可采用软件冗余方法,在实时嵌入式系统中采用软件容错时必须考虑任务的可调度性;而永久性故障则采用硬件冗余方法来解决.在此基础上,描述了一种实时双机嵌入式容错系统的模型,研究了构建容错系统需要解决的双机同步、故障检测及仲裁切换等关键问题和相应的解决方法.     

基于容错技术的处理器设计

如何提升处理器本身的容错性能,使其能够更好地应用于各种复杂多变的环境,已经成为当前研究的热点;对于这一问题,可以将故障屏蔽技术(三模块冗余,校正器)和故障恢复技术(多数表决恢复,检查点)综合应用到处理器的容错设计中;以VHDL代码实现的8051处理器为研究对象,综合采用上述方法设计容错处理器,并在仿真环境下采用故障注入的方法对其容错性能进行测试和验证;研究表明采用这些技术可以构造具有良好可信性和稳定性的容错处理器。     

冗余多线程结构的重命名寄存器配对共享分配策略

同时多线程处理器允许多个线程同时执行,一方面提高了处理器的性能,另一方面也为通过线程冗余执行来容错提供了支持.冗余多线程结构将线程复制成两份,二者独立执行,并比较结果,从而实现检错或者容错.冗余多线程结构主要采用ICOUNT调度策略来解决线程间资源共享问题.然而这种策略有可能造成"饥饿"现象,并降低处理器吞吐率.提出一...     

软件冗余MIMD系统及其软件自修理

容错MIMD系统是目前国际国内重点研究的新型容错计算机体系结构之一，其典型结构（多处理机／多计算机系统）在复杂及高速实时领域已经得到了应用。本文着重讨论了分布式硬件冗余SISD系统和硬件冗余MIMD系统的硬件结构、软件环境及其软件自修理方面的问题。     

FPGA单芯片四核二乘二取二的安全系统

基于嵌入式系统理论和容错系统体系结构,结合故障—安全电路的设计理念,提出了一种单芯片多软核系统的设计方法,并给出基于FPGA的二乘二取二安全系统的设计方案,详细介绍通过Actel Fusion StartKit数模混合FPGA实现的方法。     

片上网络容错技术研究

片上网络是一种全新的片上计算机体系结构,对片上网络的研究主要包括拓扑结构、路由算法、服务质量、交换机制、拥塞控制、能耗和容错等突出问题,其中对容错方法的研究一直是研究的重点。在软件改进和硬件改进方面,容错方法可以分为路由算法容错和路由器结构容错两类。分析当前已有容错方法的适用情况、实现原理和实现方法,并且分析其延迟、吞吐率、功耗等性能及其优缺点,对容错方法的现状进行剖析并且为容错方法的下一步研究提供研究方向。     

一种以通道热跟随容错计算机系统的设计与实现

以作者自行研制的一种航空机械容错计算机系统为背景,论述了系统的设计原理及实现技术。系统采用基于硬件冗余的双通道热跟随体系结构。其冗余管理主要包括：故障检测、故障隔离、通道切换、故障报警等功能。     

基于Transputer网络的进程迁移技术研究

进程迁移是分布式系统研究的重要内容，它对实现系统容错和负载平衡起到很重要的作用．本文描述了Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ网络系统中进程迁移的设计思想、方法及技术实现．首先对所采用的硬件环境及整个容错并行操作系统的层次结构进行了介绍，然后对进程迁移所涉及的关键技术进行了详细讨论．该平台的建立为动态任务调度及容错处理等技术的进一步研究提供了强有力的支持．     

一种基于仿生原理的Sobel算子容错方法

提出一种基于仿生原理的Sobel算子容错方法。通过对蛋白质标记与识别、同类细胞替换、干细胞分化和异类细胞转换4种生物机制的模仿,设计了电子组织的结构,该结构具有层次化自修复的能力。用MPI编程的方式实现了根据Sobel算子定制的电子组织,并且通过故障注入实验验证了该方法对Sobel算子容错的可行性。     

基于STAF的故障注入自动化测试平台

为提高高端容错计算机故障注入自动化测试的执行效率,基于开源的自动化测试工具STAF,设计一个可集成多种故障注入工具的分布式自动化测试平台。论述分布式运行环境与平台软件架构,给出任务控制算法的流程,对故障注入模块进行分析。实验结果表明,该平台可提高测试任务的复用性,缩短测试时间。     

基于FPGA的故障修复演化技术研究

演化硬件的自修复特性能够有效解决电路系统的可修复性故障,但演化硬件存在电路演化速度慢、演化成功率不高的缺陷,如何在修复约束期限内完成电路演化成为关键难点。提出一种基于演化硬件的实时系统容错架构,通过建立故障树实时监测电路故障,利用故障补偿机制维持系统正常运行,并采用演化硬件技术修复电路故障,实现故障的在线实时修复。采用FPGA构建容错系统测试环境,通过随机故障注入对比验证不同演化算法的自修复能力,实验结果表明,在实时性约束下故障电路的修复率达到95%,有效提升了系统的稳定性和可靠性。     

基于现场总线的N+ M 容错控制系统研究

以机器人化遥控铲掘机为例,论述了基于现场总线的N M热切换容错控制系统的体系结构、热切换、容错策略等问题。与传统方法相比,该方法具有结构简单、可靠性高、柔性好等特点,是提高系统可靠性的一种全新的切实可行的途径,对工程实际应用具有一定的现实意义。     

适用于空间环境下的FPGA容错与重构体系

FPGA极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性，被广泛地应用在各个领域。在空间环境中，FPGA 容易受到SEU的影响而导致内部逻辑的紊乱，系统重构与故障恢复也比较困难。该文提出了一种在星载环境下，使用CPLD对FPGA进行基于错误诊断的容错体系结构设计，兼顾到了系统重构与故障恢复，在实验中取得了较好的效果。     

基于FPGA的PCI总线仲裁器设计

利用现场可编程门阵列（FPGA）设计PCI总线仲裁器,以适应各种不同要求的应用场合。遵循总线仲裁循环优先级算法原则．选用分布式仲裁结构．利用VHDL语言将PCI总线、总线仲裁器和功能模块进行联合优化设计．实现基于FPGA的PCI总线仲裁器。