發(fā)布時(shí)間：2022-01-22 07:40

　　隨著我國(guó)航空航天領(lǐng)域的飛速發(fā)展,航天器在宇宙空間中所承擔(dān)的工作和任務(wù)也日益復(fù)雜化。因此,軟件系統(tǒng)的可靠運(yùn)行成為航天器穩(wěn)定工作的關(guān)鍵保障之一。然而,由于太空環(huán)境中各種宇宙射線的存在,導(dǎo)致航天器上大量使用的DSP、FPGA等硬件處理器在運(yùn)行時(shí)會(huì)受到高能粒子的轟擊,引發(fā)單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng),直接后果便是程序跑飛、數(shù)據(jù)出錯(cuò)甚至執(zhí)行停止,這些都會(huì)對(duì)航天器的正常運(yùn)行產(chǎn)生惡劣影響。因此,如何提高處理器芯片中軟件系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性已成為該領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了一系列針對(duì)處理器芯片上單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的軟硬件防護(hù)方法,其中數(shù)冗余防護(hù)方法最為應(yīng)用廣泛,且實(shí)施難度較低、防護(hù)效果顯著。然而冗余防護(hù)所帶來(lái)的代價(jià)是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。本文以冗余思想為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合多級(jí)冗余相關(guān)理論,在綜合考慮程序模塊可靠性和冗余代價(jià)的基礎(chǔ)上,對(duì)程序模塊的最優(yōu)冗余配置問(wèn)題進(jìn)行了研究,并對(duì)相關(guān)智能優(yōu)化算法進(jìn)行了改進(jìn)。同時(shí),對(duì)冗余模塊的輸出表決方法進(jìn)行了研究和改進(jìn),加強(qiáng)了表決器對(duì)單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的容錯(cuò)能力,使防護(hù)更加完善和有效。本文的主要工作如下:（1）結(jié)合DSP工程代碼特點(diǎn)提出一套用于DSP工程模塊多級(jí)劃分的規(guī)... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

模塊可靠度示意圖

N模冗余防護(hù)可靠度示意圖

第三章基于多級(jí)冗余結(jié)構(gòu)的軟件可靠性建模求解由上表可得：在約束范圍內(nèi)，由 OMA 求得的解的可靠度值為 0.97484，比 GA、MA 三種算法求得的解的可靠度值分別高出 0.08230、0.05459、0.03011， 的解的適應(yīng)度為 0.96620，同樣高出其余三種算法。因此，OMA 算法的搜索強(qiáng)，通過(guò) OMA 的最優(yōu)解進(jìn)行代碼多級(jí)結(jié)構(gòu)的模塊冗余度配置可使整體可靠度圖 3.12 為單次尋優(yōu)中每代最優(yōu)個(gè)體的可靠度值，表明了不同算法在最優(yōu)值的程中種群的進(jìn)化情況。從中可以看出四種算法基本上都在迭代 100 次后處于并定值，GA、HGA、MA、OMA 初次達(dá)到穩(wěn)定時(shí)對(duì)應(yīng)的迭代次數(shù)分別為 87、862，可見(jiàn)在進(jìn)化速度和尋優(yōu)能力上，OMA 均表現(xiàn)俱佳。原因在于：在進(jìn)化早中缺乏優(yōu)秀個(gè)體，OMA 在搜索時(shí)通過(guò)運(yùn)行加入動(dòng)態(tài)切分策略的交叉算子，很上保證了交叉?zhèn)�體的質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)運(yùn)行基于差異化步長(zhǎng)的局部搜索算子，使進(jìn)化時(shí)可以在當(dāng)前最優(yōu)解的周?chē)M(jìn)行高效的局部搜索。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]抗單粒子翻轉(zhuǎn)的高可靠移位寄存器設(shè)計(jì)[J]. 蘇夢(mèng)瑤,陳旭斌,邱僅朋,王志宇,劉家瑞,陳華,尚永衡,劉東棟,郁發(fā)新.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2016(04)
[2]一種用刷新技術(shù)實(shí)現(xiàn)SRAM抗SEU錯(cuò)誤累積的方法[J]. 陳慶宇,吳龍勝,郝奎,艾刁.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2014(07)
[3]微處理器可靠性AVF評(píng)估方法研究綜述[J]. 唐柳,黃樟欽,侯義斌,方鳳才,張會(huì)兵.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2014(03)
[4]p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管界面態(tài)的積累對(duì)單粒子電荷共享收集的影響[J]. 陳建軍,陳書(shū)明,梁斌,劉必慰,池雅慶,秦軍瑞,何益百.  物理學(xué)報(bào). 2011(08)
[5]表決器對(duì)分層三模冗余系統(tǒng)可靠性影響分析[J]. 伊小素,鄧燕,潘雄,秦姣梅.  中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2011(04)
[6]用SOI技術(shù)提高CMOSSRAM的抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力[J]. 趙凱,高見(jiàn)頭,楊波,李寧,于芳,劉忠立,肖志強(qiáng),洪根深.  信息與電子工程. 2010(01)
[7]靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器質(zhì)子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 賀朝會(huì),楊海亮,耿斌,陳曉華,李國(guó)政,劉恩科,羅晉生.  核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2000(04)

博士論文
[1]CMOS集成電路電荷共享單粒子翻轉(zhuǎn)分析及加固[D]. 徐慧.湖南大學(xué) 2016
[2]基于演化優(yōu)化的系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)[D]. 王在.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[3]可重構(gòu)星載計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與容錯(cuò)技術(shù)研究[D]. 劉源.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]星載信號(hào)處理平臺(tái)單粒子效應(yīng)檢測(cè)與加固技術(shù)研究[D]. 邢克飛.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]單粒子效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星光通信中DSP影響的研究[D]. 陳天陽(yáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]基于可信度的DSP軟件冗余容錯(cuò)表決方法研究[D]. 梁賀斌.中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心 2016
[3]空間應(yīng)用的信息處理系統(tǒng)抗輻射技術(shù)研究[D]. 薛挺.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[4]星載并行計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)與分析[D]. 趙恒.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3601806