隨著商用、工業(yè)領(lǐng)域嵌入式計(jì)算設(shè)備性能的快速增長(zhǎng),研發(fā)適用于航空航天、軍用裝備等場(chǎng)合的高性能計(jì)算機(jī)亦勢(shì)在必行,與此同時(shí),實(shí)際需求對(duì)此類設(shè)備的可靠性指標(biāo)依然保持著苛刻的標(biāo)準(zhǔn),這就需要通過冗余和容錯(cuò)等手段來保障系統(tǒng)的持久可靠運(yùn)行。本文在充分研究分析冗余容錯(cuò)技術(shù),并結(jié)合國(guó)外最近流行的SpaceVPX技術(shù),針對(duì)其存在的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn),提出采用基于無中心裁決結(jié)構(gòu)的雙模冗余容錯(cuò)方案,主要內(nèi)容包括以下部分:（1）對(duì)常用的冗余容錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行研究分析,主要包括硬件冗余和軟件冗余,重點(diǎn)分析了近年來新興的專用于航天領(lǐng)域的SpaceVPX技術(shù),討論了其不足之處,在此基礎(chǔ)上針對(duì)可能存在的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn),提出了改進(jìn)的基于無中心裁決的雙模冗余熱備份方案,并從軟硬件實(shí)現(xiàn)的角度對(duì)其中的雙機(jī)同步、故障檢測(cè)和仲裁切換等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的討論分析。（2）對(duì)所提出的無中心裁決雙模冗余熱備份方案進(jìn)行了相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì),首先給出了系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上對(duì)處理器模塊、SpaceWire控制器模塊、同步通信模塊以及背板互連方案進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì);隨后給出了用于無中心裁決的控制邏輯的設(shè)計(jì)思路和具體的邏輯框圖,對(duì)邏輯中的模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),通過... 

【文章來源】：中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院北京市

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
第一章 冗余容錯(cuò)技術(shù)研究
    1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)
        1.1.1 硬件冗余
        1.1.2 軟件冗余
        1.1.3 時(shí)間冗余和信息冗余
    1.2 SpaceVPX容錯(cuò)技術(shù)研究
        1.2.1 VPX技術(shù)發(fā)展歷程
        1.2.2 SpaceVPX冗余容錯(cuò)技術(shù)研究
        1.2.3 VPX技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
    1.3 雙模冗余熱備系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
        1.3.1 雙機(jī)同步
        1.3.2 故障檢測(cè)
        1.3.3 仲裁切換
    1.4 本章小結(jié)
第二章 無中心裁決雙模冗余熱備系統(tǒng)的硬件與控制邏輯設(shè)計(jì)
    2.1 硬件電路總體方案
    2.2 CPU模塊
        2.2.1 存儲(chǔ)器電路
        2.2.2 調(diào)試接口及其復(fù)位電路
        2.2.3 晶振與時(shí)鐘倍頻
        2.2.4 系統(tǒng)供電電源與電源監(jiān)控電路
    2.3 SpaceWire控制器模塊
    2.4 同步通信模塊
        2.4.1 基于串口的同步通信
        2.4.2 基于雙端口RAM的同步通信
    2.5 FPGA模塊
    2.6 基于FPGA的無中心裁決控制邏輯設(shè)計(jì)
        2.6.1 無中心裁決控制邏輯設(shè)計(jì)
        2.6.2 邏輯的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
        2.6.3 仿真結(jié)果與分析
    2.7 系統(tǒng)背板的互連
    2.8 本章小結(jié)
第三章 系統(tǒng)可靠性分析
    3.1 可靠性基本理論研究
        3.1.1 可靠性度量參數(shù)
        3.1.2 可靠性評(píng)估方法
        3.1.3 組合模型框圖分類
    3.2 元器件基本失效率的計(jì)算
        3.2.1 各元器件基本失效率的計(jì)算
        3.2.2 板級(jí)總體失效率
    3.3 不同冗余方式的可靠性分析與比較
        3.3.1 三種冗余容錯(cuò)系統(tǒng)的可靠性分析
        3.3.2 三種冗余容錯(cuò)系統(tǒng)可靠性的比較
    3.4 本章小結(jié)
第四章 雙模冗余系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與硬件調(diào)試
    4.1 軟件設(shè)計(jì)方法
    4.2 系統(tǒng)管理模塊的設(shè)計(jì)
        4.2.1 系統(tǒng)初始化
        4.2.2 I/O處理
        4.2.3 雙機(jī)同步通信
    4.3 容錯(cuò)管理模塊的設(shè)計(jì)
        4.3.1 故障檢測(cè)
        4.3.2 比較仲裁
    4.4 軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)
        4.4.1 軟件的冗余
        4.4.2 雙模冗余熱備系統(tǒng)的軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)
    4.5 硬件調(diào)試
        4.5.1 添加調(diào)試器配置信息
        4.5.2 目標(biāo)硬件調(diào)試
        4.5.3 調(diào)試程序的燒寫
    4.6 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)實(shí)測(cè)與驗(yàn)證
    5.1 系統(tǒng)介紹
        5.1.1 無中心裁決雙模冗余熱備系統(tǒng)
        5.1.2 系統(tǒng)主要功能與性能指標(biāo)
    5.2 板級(jí)功能測(cè)試
        5.2.1 SRAM讀寫測(cè)試
        5.2.2 FPGA編程燒寫測(cè)試
        5.2.3 SpaceWire通信功能與DPRAM讀寫測(cè)試
    5.3 系統(tǒng)仲裁切換功能驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄 A 元器件基本失效率計(jì)算公式
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3228356