空間技術(shù)的發(fā)展對(duì)于全人類和世界各個(gè)國(guó)家具有極為重要的意義。它不僅是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和尖端科技實(shí)力的體現(xiàn),而且對(duì)國(guó)家的軍事、國(guó)防和經(jīng)濟(jì)有著重要影響。近年來(lái),世界上許多國(guó)家都先后啟動(dòng)了大規(guī)模的空間技術(shù)研究計(jì)劃,包括火星探測(cè)、載人飛行和登月等。星載計(jì)算系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)在空間環(huán)境下的應(yīng)用,負(fù)責(zé)完成空間飛行器的控制和數(shù)據(jù)處理任務(wù)。由于空間環(huán)境的惡劣條件,從而對(duì)星載計(jì)算系統(tǒng)在性能、可靠性和成本上提出了巨大的挑戰(zhàn)。在高昂的研究與制造費(fèi)用、有限的硬件資源下,要確保海量數(shù)據(jù)處理的高可靠性是一項(xiàng)困難又關(guān)鍵的任務(wù)。設(shè)計(jì)一個(gè)高速、可靠并且在成本上可接受的星載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)于宇宙科學(xué)探索及完成預(yù)定科學(xué)任務(wù)具有重大意義。 本文以空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡(SST, Space Solar Telescope)項(xiàng)目為背景,研究支持海量數(shù)據(jù)處理、具有高可靠性和高性能的星載計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),系統(tǒng)故障檢測(cè)和修復(fù)方法及其可靠性理論分析。在研究分析可重構(gòu)技術(shù)發(fā)展及其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,指出高速、靈活的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)能很好地滿足星載計(jì)算系統(tǒng)在高可靠性和高性能兩個(gè)方面的要求。提出了一種以LEON 2處理器核為基礎(chǔ)的模塊化動(dòng)態(tài)可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu),以增強(qiáng)星...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來(lái)源、目的及意義
    1.2 研究?jī)?nèi)容及主要工作
    1.3 論文結(jié)構(gòu)
第2章 相關(guān)研究綜述
    2.1 引言
    2.2 星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展、特點(diǎn)及挑戰(zhàn)
    2.3 可重構(gòu)技術(shù)發(fā)展和研究現(xiàn)狀
        2.3.1 可重構(gòu)計(jì)算問(wèn)題的提出
        2.3.2 可重構(gòu)硬件技術(shù)的發(fā)展
        2.3.3 可重構(gòu)計(jì)算研究現(xiàn)狀
            2.3.3.1 可編程器件的結(jié)構(gòu)、重構(gòu)方法及耦合方式
            2.3.3.2 可重構(gòu)計(jì)算的應(yīng)用研究
    2.4 可重構(gòu)計(jì)算在空間應(yīng)用系統(tǒng)中重要作用
        2.4.1 可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的高處理性能
        2.4.2 可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的高可靠性
        2.4.3 可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)的空間應(yīng)用實(shí)例
    2.5 小結(jié)
第3章 基于動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的星載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
    3.1 引言
    3.2 體系結(jié)構(gòu)及方法研究
        3.2.1 相關(guān)體系結(jié)構(gòu)
        3.2.2 可重構(gòu)系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)冗余結(jié)構(gòu)
    3.3.55 T 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
        3.3.1 ＳＳＴ數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的總體框架
        3.3.2 重構(gòu)控制單元及其結(jié)構(gòu)
        3.3.3 基于反饋的寄存器糾錯(cuò)機(jī)制
        3.3.4 動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的模塊化結(jié)構(gòu)
            3.3.4.1 LEON2處理器IP核
            3.3.4.2 基于LEON2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
            3.3.4.3 協(xié)處理器模塊
            3.3.4.4 模塊化結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)重構(gòu)
    3.4 小結(jié)
第4章 可重構(gòu)星載計(jì)算系統(tǒng)故障檢測(cè)、修復(fù)和可靠性分析
    4.1 引言
    4.2 星載系統(tǒng)故障及現(xiàn)有解決方案
        4.2.1 主要故障類型與現(xiàn)有容錯(cuò)方法
        4.2.2 FPGA容錯(cuò)技術(shù)
        4.2.3 可重構(gòu)星載計(jì)算系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)
    4.3 可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)故障檢測(cè)和修復(fù)方案
        4.3.1 ＴＭＲ結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
        4.3.2 基于配置數(shù)據(jù)的故障檢測(cè)和修復(fù)
            4.3.2.1 基于配置數(shù)據(jù)的故障檢測(cè)方法
            4.3.2.2 基于JBits的配置數(shù)據(jù)操作方案
            4.3.2.3 基于配置數(shù)據(jù)的故障修復(fù)方法
    4.4 系統(tǒng)可靠性分析
        4.4.1 可靠性基礎(chǔ)理論
        4.4.2 可修復(fù)系統(tǒng)的Markov模型
        4.4.3 可靠性結(jié)果分析
    4.5 小結(jié)
第5章 動(dòng)態(tài)重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 基本開(kāi)發(fā)模式
    5.3 動(dòng)態(tài)重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法及關(guān)鍵問(wèn)題
        5.3.1 設(shè)計(jì)方法
        5.3.2 動(dòng)態(tài)重構(gòu)的關(guān)鍵問(wèn)題
            5.3.2.1 模塊劃分與設(shè)計(jì)約束
            5.3.2.2 配置數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與加載
            5.3.2.3 模塊間通信
    5.4 小結(jié)
第6章 動(dòng)態(tài)重構(gòu)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    6.1 引言
    6.2 硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具
        6.2.1 硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)
        6.2.2 開(kāi)發(fā)工具
    6.3 動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)制
    6.4 動(dòng)態(tài)可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        6.4.1 LEON2系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
            6.4.1.1 LEON 2處理器和基于LEON 2的計(jì)算系統(tǒng)
            6.4.1.2 LEON 2的移植
            6.4.1.3 系統(tǒng)仿真
            6.4.1.4 綜合以及布局布線
        6.4.2 模塊化動(dòng)態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)
第7章 測(cè)試與實(shí)驗(yàn)
    7.1 動(dòng)態(tài)重構(gòu)系統(tǒng)測(cè)試
        7.1.1 建立軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，編寫測(cè)試程序
        7.1.2 仿真測(cè)試
        7.1.3 基于開(kāi)發(fā)板的測(cè)試
        7.1.4 FFT實(shí)例的系統(tǒng)性能比較
            7.1.4.1 FFT算法的實(shí)現(xiàn)方案
            7.1.4.2 系統(tǒng)性能計(jì)算與比較
    7.2 布線故障修復(fù)實(shí)驗(yàn)
        7.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        7.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        7.2.3 可靠性分析
第8章 總結(jié)與展望
    8.1 工作總結(jié)和貢獻(xiàn)
    8.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3797670